desarrollo de competencias científicas (analizar problemas
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Desarrollo de competencias científicas (Analizar problemas y formulación de hipótesis), en estudiantes de
grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en los estándares básicos de
competencia de ciencias naturales (entorno físico)
José Alexander Valencia López
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Maestría en Enseñanza de Ciencias Exactas y Naturales
Manizales, Colombia
2017
II Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en estudiantes
de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en los estándares
básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Desarrollo de competencias científicas (Analizar problemas y formulación de hipótesis), en estudiantes de
grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en los estándares básicos de
competencia de ciencias naturales (entorno físico)
José Alexander Valencia López
Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de:
Magister en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales
Director:
Magister Jorge Eduardo Giraldo Arbeláez
Línea de Investigación:
Ciencias Exactas y Naturales- profundización en química
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Maestría en Enseñanza de Ciencias Exactas y Naturales
Manizales, Colombia
2017
Dedicatoria
La educación es el pilar fundamental para lograr
cambios significativos en la sociedad.
Agradezco infinitamente a mis padres, por haberme
dado educación, por acompañarme a cumplir mis
metas.
A mis alumnos, por hacer de mí, un maestro capaz
de tocar corazones, cada día. La clave está en
sonreír, soñar, superar obstáculos, enseñando que
todo aquello que emprendamos en la vida debe
contar con una buena dosis de pasión: en ser más
felices.
Educar va más allá de la simple transmisión de
conocimientos de generación en generación. Educar,
para los verdaderos maestros, es hacer propios los
sueños e ideales de sus estudiantes.
IV Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en estudiantes
de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en los estándares
básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Agradecimientos
Agradezco, especialmente, a la Gobernación de Risaralda, porque con su programa de
Regalías con Resultados, han permitido este gran avance en mi formación personal y
profesional y especialmente como ser humano, consciente de su rol en la construcción
de la sociedad más equitativa, participativa y democrática.
A la delegada por la Gobernación de Risaralda, Gilma Nieto, por el papel primordial en el
desarrollo de este proceso, a través, de su apoyo incondicional.
Al director de tesis, Jorge Eduardo Giraldo Arbeláez, por convertirse en un verdadero
guía en este proceso de construcción académica y personal que me permite, ser un
docente más competente, cada día.
A mi institución educativa: “Instituto Agropecuario Veracruz” del municipio de Santa
Rosa de Cabal, por convertirse en el escenario de mi crecimiento y a sus Directivas, por
brindarme su permanente colaboración y apoyo en el ajuste de tiempos y espacios
necesarios para que esta tesis pudiese llegar a un feliz término.
V
Resumen
La implementación de esta investigación pretendía propiciar el desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis) en los estudiantes de grado quinto de básica primaria del Instituto Agropecuario Veracruz, mediante la aplicación de un manual de laboratorio, con prácticas reales y virtuales enmarcadas en los Estándares Básicos de Competencias del Ministerio de Educación Nacional de Colombia; en el área de Ciencias Naturales (Entorno Físico). Para su desarrollo, se diseñaron una serie de rúbricas que hicieron posible reconocer el nivel de competencia científica y apropiación conceptual de los estudiantes, tanto al comienzo del estudio; como al finalizar el proceso diseñado para elevar los resultados encontrados inicialmente (Esto se realizó con el apoyo de un cuestionario inicial y otro final). Una vez finalizada la investigación se hizo evidente un avance significativo en el nivel de competencia científica alcanzado por los estudiantes. Acorde a lo anterior, abordar las Ciencias Naturales mediante prácticas de índole real y virtual, en un caso más específico, prácticas de laboratorio, conlleva la adquisición de aprendizajes realmente significativos y un verdadero desarrollo de competencias científicas.
Palabras claves: competencia científica, rúbrica, manual de laboratorio para básica
primaria, hipótesis, problema.
VI Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en estudiantes
de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en los estándares
básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Abstract
“The development of the scientific competences (To analyze problems anf formulation of hypotesis), with fifth level students of elementary school, by means of laboratory practices placed in the basic standars of competences of naural science (physical environment)”
The implementation of this research Project pretends to propitiate the development of the scientific competence (analyze the problem and formulate a hypothesis) In the natural sciences area (physical environment) with the students of the fifth level of the elementary school of the INSTITUCION EDUCATIVA VERACRUZ in Santa Rosa de Cabal- Risaralda. Through the application of a laboratory guide, with real and virtual practices based on the basic standars of competences of the Ministry of national education in Colombia. For the development of this project a series of rubrics were developed, which allowed recognize the level of scientific competence and the conceptual appropriation of the students from the beginning of the study until the end of the designed process, for showing better findings at the end of the process. This was done with the help of the initial and final questionnaire. As soon as the research was ended, it was evident that a significant improvement was reached by the students. This research Project allowed teaching natural sciences using real and virtual activities like: laboratory practices, this helps to obtain a meaningful learning and a real development of scientific competence.
Keywords: scientific competence, rubric, laboratory guide for elementary school,
hypothesis, problem.
VII
Contenido
Pág.
Resumen ...............................................................................................................................V
Lista de figuras .................................................................................................................... 9
Lista de tablas .................................................................................................................... 10
Lista de gráficas ................................................................................................................. 11
Introducción ....................................................................................................................... 12
1. Planteamiento de la propuesta ................................................................................. 14 1.1 Planteamiento del problema.............................................................................. 14
1.1.1 Aspectos curriculares ............................................................................. 16 1.1.2 Aspectos metodológicos ........................................................................ 16
1.2 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................... 17 1.3 OBJETIVOS ....................................................................................................... 19
1.3.1 OBJETIVO GENERAL............................................................................ 19 1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................. 19
2. Marco Teórico ............................................................................................................. 20 2.1 Ideas previas y cambio conceptual ................................................................... 20 2.2 Evolución histórica epistemológica del concepto ............................................. 22
2.2.1 La evolución de la definición de competencia científica en pruebas pisa (OCDE) 22 2.2.2 Las competencias Científicas definidas desde PISA 2015 ................... 24
2.3 Conceptos básicos ............................................................................................ 28 2.3.1 Competencia ................................................................................................ 28 2.3.2 Competencias Científicas ............................................................................ 29 2.3.3 ¿Qué son los estándares básicos de competencia? .................................. 32 2.3.4 ¿Qué pretende desarrollar en entorno Físico de los Estándares Básicos de Competencia en Ciencias Naturales? .................................................................. 34 2.3.5 Rúbrica ......................................................................................................... 34
2.4 PRÁCTICAS DE LABORATORIO PARA PRIMARIA ....................................... 35 2.5 ANTECEDENTES ............................................................................................. 35
3. Metodología .................................................................................................................... 39 3.1 Enfoque del trabajo ........................................................................................... 39 3.2 Etapas del trabajo .............................................................................................. 40
3.2.1 Inicial ....................................................................................................... 40
VIII Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en los
estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Pág.
3.2.2 Diseño ..................................................................................................... 41 3.2.3 Aplicación ............................................................................................... 43 3.2.4 Evaluación .............................................................................................. 43
3.3 Contexto del trabajo .......................................................................................... 44
4. Análisis de resultados ............................................................................................... 47 4.1 Nivel de competencia científica analizar problemas y formulación de hipótesis (Comparativo cuestionario 1 y 2) ................................................................................. 47 4.2 Análisis conceptual pregunta por pregunta (Comparativo cuestionario 1 y 2) 49 4.3 Análisis por categorías comparativo cuestionario 1 y 2 ................................... 71
5. Conclusiones y recomendaciones ........................................................................... 75 5.1 Conclusiones ..................................................................................................... 75 5.2 Recomendaciones ............................................................................................. 76
Bibliografía ......................................................................................................................... 79
A. Anexo: Cuestionario aplicado a estudiantes .......................................................... 84
B. Anexo: Rúbrica. Nivel de apropiación conceptual ................................................. 93
C. Anexo: Rúbrica para analizar el nivel de competencia científica formulación de hipótesis ............................................................................................................................. 98
D. Anexo: Rúbrica para analizar el nivel de competencia científica analizar problemas………… .......................................................................................................... 100
E. Anexo: Manual de laboratorio para básica primaria. ........................................... 102
9
Lista de figuras
Pág. Figura 1. Horizonte institucional ........................................................................................ 46
10 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Lista de tablas
Pág.
Tabla 1.Competencias ........................................................................................................ 24
11
Lista de gráficas
Pág.
Gráfica 1. Nivel de competencia analizar problemas......................................................... 47
Gráfica 2. Nivel de competencia formulación de hipótesis ................................................ 48
Gráfica 3. Análisis conceptual pregunta 1 .......................................................................... 49
Gráfica 4. Análisis conceptual pregunta 2 .......................................................................... 51
Gráfica 5. Análisis conceptual pregunta 3 .......................................................................... 52
Gráfica 6. Análisis conceptual pregunta 4 .......................................................................... 53
Gráfica 7. Análisis conceptual pregunta 5 .......................................................................... 54
Gráfica 8. Análisis conceptual pregunta 6 .......................................................................... 55
Gráfica 9. Análisis conceptual pregunta 7 .......................................................................... 56
Gráfica 10. Análisis conceptual pregunta 8 ........................................................................ 57
Gráfica 11. Análisis conceptual pregunta 9 ........................................................................ 58
Gráfica 12. Análisis conceptual pregunta 10 ...................................................................... 59
Gráfica 13. Análisis conceptual pregunta 11 ...................................................................... 60
Gráfica 14. Análisis conceptual pregunta 12 ...................................................................... 61
Gráfica 15. Análisis conceptual pregunta 13 ...................................................................... 62
Gráfica 16. Análisis conceptual pregunta 14 ...................................................................... 64
Gráfica 17. Análisis conceptual pregunta 15 ...................................................................... 65
Gráfica 18. Análisis conceptual pregunta 16 ...................................................................... 66
Gráfica 19. Análisis conceptual pregunta 17 ...................................................................... 67
Gráfica 20. Análisis conceptual pregunta 18 ...................................................................... 68
Gráfica 21. Análisis conceptual pregunta 19 ...................................................................... 69
Gráfica 22. Análisis conceptual pregunta 20 ...................................................................... 70
Gráfica 23. Análisis por categorías (materia) ..................................................................... 72
Gráfica 24. Análisis por categorías (sistemas físicos) ....................................................... 73
Gráfica 25. Análisis por categorías (sistema solar) ........................................................... 73
12 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Introducción
La educación actual en Colombia, se inscribe en el desarrollo de competencias
básicas y específicas que proporcionen a los seres humanos una formación que les
haga capaces de transformar su vida personal, social y su propio entorno.
La afirmación anterior, se enmarca en una sociedad como la actual, que se torna
cada vez más competitiva y globalizada, que exige, revisar los modelos educacionales.
Una sociedad donde se visibiliza la necesidad de crear, investigar y adoptar tecnología,
lo que supone, ante todo, la apropiación del conocimiento científico necesario para
alcanzar los propósitos de la misma.
Desde la perspectiva del Ministerio de Educación Nacional de Colombia, la
enseñanza de las Ciencias Naturales se concibe como una práctica que conlleva al
desarrollo de procesos cognitivos en los individuos. Este proceso, apunta a una
configuración de las competencias científicas específicas que proporcionen un
acercamiento a la ciencia como pilar fundamental para transformar el entorno y
proporcionar soluciones efectivas a problemáticas de índole individual y social.
En la búsqueda, por romper el paradigma actual en la enseñanza de las Ciencias
Naturales en básica primaria, que da primacía a la perspectiva teórica, desconociendo la
capacidad de asombro que poseen los niños y niñas que se reconoce como el motor de
los verdaderos aprendizajes, se pretende en esta investigación, orientar la enseñanza,
para el alcance de los estándares del Entorno Físico del área de Ciencias Naturales,
mediante prácticas de laboratorio, como eje mediador para que los estudiantes puedan
desarrollar competencias científicas, esenciales en la cualificación del pensamiento
científico propuesto en los estándares básicos de competencia del MEN (Ministerio de
Educación Nacional), entendiendo como competencias científicas, a la capacidad para
adquirir y generar conocimientos de la realidad mediante procesos cognitivos y sociales.
13
Para impactar la problemática enunciada anteriormente, y alcanzar el objetivo
planteado, se abordó el desarrollo de las competencias científicas, desde el análisis de
problemas y la formulación de hipótesis en una población constituida por estudiantes
de grado 5° de básica primaria del Instituto Agropecuario Veracruz, a través de la
ejecución de prácticas de laboratorio.
Para dar desarrollo al trabajo final de Maestría, se optó por un estudio de carácter
cuantitativo, porque éste permitiría, interpretar los resultados desde la mirada
cuantitativa para determinar el avance de los niveles de competencia científica. De otro
lado, se buscó entregar como producto final, un manual de prácticas de laboratorio para
básica primaria, enmarcado en los Estándares Básicos de Competencias, tendiente al
desarrollo del pensamiento científico, además, de una rúbrica para evaluar el nivel de
competencia reflejado por los estudiantes a través de aplicación e interiorización.
El documento del estudio, se organizó en capítulos, donde se presentó el desarrollo
de la hipótesis planteada. Es así, como en el primer capítulo se da a conocer la
propuesta y contempla aspectos como el planteamiento del problema, la justificación, los
objetivos… El segundo capítulo se centra en el marco teórico, teniendo en cuenta los
antecedentes, las palabras claves y la revisión de lo histórico-epistemológico del
concepto de competencia científica, además de la conceptualización sobre estándares,
competencia, entorno físico. En el tercer capítulo se abordó lo relacionado con la
metodología utilizada en la investigación, las técnicas y los instrumentos. En el cuarto
capítulo se trabajó sobre el análisis de la información recolectada y en el quinto capítulo
las respectivas conclusiones y recomendaciones alrededor de la problemática
desarrollada durante todo el trabajo de profundización.
Se considera que el trabajo final de maestría aporta al campo de las Ciencias
Naturales, una visión de la enseñanza para alcanzar competencias científicas en básica
primaria, rescatando la importancia de las situaciones experienciales en el aula, y la
estandarización de prácticas de laboratorio para este ciclo.
14 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
1. Planteamiento de la propuesta
1.1 Planteamiento del problema
La urgencia del desarrollo del pensamiento científico ha sido una preocupación
constante de muchos actores educativos que consideran la necesidad del ser humano
de interpretar, comprender y transformar el mundo que habita dentro de cánones de
sustentabilidad, sostenibilidad y calidad de vida. Apoyado en esta premisa, se focalizó
el grupo de estudiantes de grado 5°-01, jornada tarde, de la sede La Hermosa del
Instituto Agropecuario Veracruz, en el municipio de Santa Rosa de Cabal, Risaralda,
como población objeto de estudio encaminado al desarrollo de competencias científicas.
Tal decisión, se apoya en el reconocimiento de que los estudiantes no han
desarrollado competencias para analizar problemas y en consecuencia, plantear,
comprender y verificar hipótesis. Entre las muchas causas de tal situación problemática,
vale la pena preguntarse si se puede culpar a los docentes que enseñan ciencias
naturales o a la incapacidad del sistema para abordar la enseñanza de las ciencias
naturales desde el contexto científico, experiencial y significativo desde lo local y lo
global, lo individual y lo colectivo.
A la luz de la Ley 115 de 1994, Ley General de Educación en Colombia, se
establece la formación científica básica como fines de la educación (Artículos 5, 7, 9, 13).
Para alcanzar dichos fines, se adoptó el concepto de competencia, por organismos
15
nacionales como el Ministerio de Educación Nacional (MEN) y tal constructo se
evidencia desde la expedición de los Lineamientos Curriculares de Ciencias Naturales,
hasta los estándares básicos de competencias de ciencias; ambas orientaciones
pedagógicas apuntan al desarrollo de una cultura científica. Sin embargo, su
promulgación, no ha significado que se hayan alcanzado los resultados esperados por el
Ministerio de Educación Nacional; por el contrario, lo único que ha permitido es la
reiteración de la falencia del pensamiento científico en todos los niveles de la educación
colombiana.
Un ejemplo de lo anterior lo constituyen las observaciones realizadas a los
estudiantes de grado quinto de la Institución, quienes presentan vacíos cognitivos frente
a la conceptualización y su respectiva puesta en práctica del conocimiento científico para
la resolución de problemas de su vida cotidiana. Pareciera que el conocimiento del aula,
no trascendiese la vida real y quedase atrapada en las dinámicas escolares, pero no en
la cotidianidad de la realidad y el contexto particular y menos en el global.
La preocupación por el problema, inmiscuye al docente en su rol de agente
dinamizador de procesos mixtos y reflexión tanto de la teoría como de la práctica en
congruencia con el concepto de competencia para hacer, saber y ser. ¿Qué hacer con el
conocimiento en una situación nueva, cómo aplicar el conocimiento de manera pertinente
y contextualizada? ¿Cuál es el papel del maestro y la enseñanza en el mejoramiento de
los niveles de competencia en ciencias naturales, entendidas éstas, como la capacidad
para ser, hacer y saber hacer en un contexto determinado, en este caso en el contexto
científico?
Para contextualizar el problema de investigación es importante conocer los
aspectos curriculares y metodológicos en los que se desarrollan los procesos de
aprendizaje de las Ciencias Naturales en la institución por parte de los estudiantes de
quinto grado.
16 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
1.1.1 Aspectos curriculares
En la Institución educativa Instituto Agropecuario Veracruz, el currículo de Ciencias
Naturales está pensado desde los Estándares Básicos de Competencia del MEN
(Ministerio de Educación Nacional de Colombia) y se encuentra transversalizado por el
PRAE (Proyecto Ambiental Escolar) institucional. Cabe resaltar, que aunque su diseño ha
sido una construcción conjunta de varios años, aún se encuentran vacíos en cuanto a:
una articulación directa de la básica primaria y la básica secundaria, planes de área
orientados desde los ejes temáticos, no desde las competencias; desarrollo del
pensamiento científico desde lo experimental, lo práctico, lo cotidiano, la realidad del
contexto y no desde lo abstracto de las ciencias naturales.
Dicho currículo, se caracteriza porque invita a la enseñanza de las ciencias
naturales en primaria desde lo teórico, desconociendo las experiencias de laboratorio,
como acciones dinamizadoras para propiciar el desarrollo de aprendizajes que conlleven
a competencias científicas, de la capacidad para analizar y solucionar problemas, al
tiempo que se adquiere la capacidad para formular y comprobar hipótesis; es decir,
algunos elementos fundamentales para el desarrollo del pensamiento científico. El diseño
de los planes de estudio que materializan el currículo.
1.1.2 Aspectos metodológicos
A pesar que la institución cuenta con un modelo pedagógico definido, los docentes
aún siguen enseñando como les enseñaron a ellos, sin darse la oportunidad para
innovar, apropiar la tecnología, y partir de lo concreto llegar a lo abstracto en la
enseñanza de las ciencias.
Las Ciencias Naturales, suelen ser memorísticas, poco experienciales, muy
cognitivas. Es por esto, que las estrategias metodológicas siguen rezagando el desarrollo
de competencias en el aula, limitando a los estudiantes a la repetición de conceptos de
17
ciencias naturales sin sentido. Es aquí donde se tendría que cambiar de estrategia
metodológica para la enseñanza de las ciencias en primaria, privilegiando las prácticas
de laboratorio, como insumo para enseñar a los estudiantes a resolver problemáticas y
plantear hipótesis; de esta manera el aprendizaje será significativo y con sentido.
¿Será posible el desarrollo de las competencias científicas (analizar problemas y
formular hipótesis) en estudiantes del grado 5° de básica primaria del Instituto
Agropecuario Veracruz a través de la ejecución de prácticas de laboratorio enmarcadas
en el entorno físico de los Estándares Básicos de Competencia en Ciencias Naturales del
Ministerio de Educación Nacional?
1.2 JUSTIFICACIÓN
El desarrollo de competencias científicas, implica un pensamiento científico que
guíe procesos en el aula y fuera de ella para proponer soluciones a problemáticas
individuales y colectivas.
Con el trabajo final de Maestría se pretende desarrollar competencias científicas en
los estudiantes de básica primaria a través de prácticas de laboratorio, enmarcadas en el
entorno físico de los EBC (Estándares Básicos de Competencia en Ciencias Naturales
del Ministerio de Educación Nacional de Colombia). Cuando se habla de competencias
científicas se focalizará esencialmente en el análisis de problemas y en el planteamiento
de hipótesis. Se seleccionaron estas dos competencias, ya que son esenciales para
desarrollar el pensamiento científico, y en general las competencias en el área de
Ciencias Naturales.
Se planteó esta propuesta, con estudiantes de grado quinto, dado que la educación
básica es el escenario propicio para el desarrollo de competencias científicas; es allí
donde no sólo se conserva la capacidad de asombro, la capacidad para innovar y
problematizar; sino cuando las anteriores, se potencian en los niños y las niñas.
18 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Por otro lado, para los estudiantes de grado quinto no solo se termina un ciclo de
educación de básica primaria, sino que simultáneamente, también se verifica, uno de
los niveles establecidos en los Estándares Básicos de Competencia en el área de
Ciencias Naturales. En estos, desde sus cinco enunciados identificadores, se propone
que los estudiantes formulen preguntas, extraigan y construyan conclusiones,
establezcan relaciones, verifiquen, describan, analicen, propongan desde su experiencia
para el desarrollo conceptual y aproximación al conocimiento científico y cotidiano.
La sociedad del conocimiento del siglo XXI ha establecido retos relacionados con la
educación científica. La sociedad y la tecnología han evolucionado a pasos vertiginosos;
en este escenario, el gran reto de la escuela es marchar a la vanguardia y proporcionar
una educación científica que responda a las exigencias que los ciudadanos globales
deben y deberán afrontar. En consecuencia, si en el mundo de la escuela, los
estudiantes son capaces de crear, plantear hipótesis, solucionar problemas, experimentar
en su contexto, estarán preparados para habitar la sociedad globalizada y cambiante
actual.
Realizar esta investigación, aporta al contexto de la institución un proceso de
revisión de las tradicionales prácticas de aula en la enseñanza de las ciencias naturales y
a partir de la aplicación de los laboratorios, una nueva mirada desde acciones
innovadoras y participativas, que conlleven a la del reflexión sobre tal enseñanza en la
básica primaria. De igual manera permitirá rescatar la importancia de la experimentación
y su contribución la alfabetización científica de los niños y niñas, entendida, como el
acercamiento al conocimiento científico para el desarrollo de competencias dentro y fuera
del aula.
19
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 OBJETIVO GENERAL
Propiciar el desarrollo de las competencias científicas: analizar problemas y
formular hipótesis en estudiantes de grado 5° de básica primaria del Instituto
Agropecuario Veracruz, a través de la ejecución de prácticas de laboratorio enmarcadas
en el entorno físico de los Estándares Básicos de Competencia correspondientes al área
de Ciencias Naturales.
1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Aplicar un cuestionario para conocer los saberes previos de los estudiantes y
ubicarlos en un nivel de competencia científica al momento de iniciar la investigación.
Diseñar y aplicar prácticas de laboratorio que propicien el desarrollo de las
competencias científicas de analizar problemas y formular hipótesis, desde el desarrollo
de los estándares básicos de Competencia de Ciencias Naturales correspondientes al
entorno físico (grado 5°).
Diseñar una rúbrica para medir el nivel de competencia alcanzado por los
estudiantes de grado 5° en las competencias científicas de analizar problemas y formular
hipótesis.
Aplicar una post-prueba para medir la efectividad de la aplicación del manual de
laboratorio y observar el avance en el desarrollo de las competencias científicas en los
estudiantes de grado 5° de básica primaria del Instituto Agropecuario Veracruz.
20 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
2. Marco Teórico
Para el desarrollo del objetivo previsto en esta investigación, se hizo necesario
profundizar en una serie de conceptos, que entrelazados de manera concienzuda,
permitieron identificar el problema, plantear las hipótesis y metodologías y sobre todo,
relacionar la información para establecer nuevos hallazgos. La conceptualización permitió
la interpretación y comprensión de los eventos, respuestas, razonamientos y acciones de
los estudiantes en las diferentes sesiones planeadas para tal fin.
2.1 Ideas previas y cambio conceptual
Uno de los grandes problemas al que se enfrenta la enseñanza de las ciencias, es
la existencia en los alumnos de fuertes concepciones alternativas a los conceptos
científicos, que resultan muy difíciles de modificar y, en algunos casos, sobreviven a
largos años de instrucción científica (Bello, 2004).
En afirmaciones como la anterior, se enfatiza en la importancia de reconocer las
bases del conocimiento espontáneo para alcanzar un pensamiento científico, ello implica,
iniciar con procesos de alfabetización científica desde la básica primaria, ya que a
medida que se involucren a los estudiantes con elementos del conocimiento científico,
podrán ir reconociendo, reflexionando y de construyendo sus primeras nociones y
concepciones y resultará más sencillo la interminable transformación conceptual que se
debe hacer a lo largo de la vida, a partir de la realidad mediante las ciencias.
21
Teniendo en cuenta la situación anterior, resulta imposible ocultar, que no sólo se
deben tener presente los preconceptos y teorías implícitas de los estudiantes, sino
esencialmente, pensar en un diseño, interpretación y la ejecución de currículos de
Ciencias Naturales que se conviertan en verdaderos orientadores de la enseñanza y
aprendizaje de ésta. En los docentes de básica primaria, el nivel de experticia en un
área específica, generalmente es bajo. Su función, es orientar todas las áreas en un
grado particular, a pesar que su formación ha estado más enfocada a la formación
humana de los educandos que al saber y al conocimiento. En el caso de Ciencias
Naturales y el desarrollo de competencias básicas y científicas, en muchas ocasiones,
no se tienen en la cuenta, las concepciones previas de los estudiantes para diseñar el
currículo, como consecuencia de esta falencia, las clases se orientan desde la teoría,
basadas en algunos ejes de los Estándares Básicos de Competencia de Ciencias
Naturales; la suma de estas circunstancias basadas en la omisión de acciones de
carácter pedagógico y didáctico por parte del docente, impidiendo el cambio conceptual
que se pretende en lo individual, familiar, y social.
Según Strike y Posner se requieren las siguientes condiciones para el cambio
conceptual:
a) Es preciso que el estudiante sienta insatisfacción con sus concepciones
existentes.
b) La nueva concepción debe ser mínimamente entendida (clara).
c) La nueva concepción debe parecer desde el inicio plausible (aceptable,
tomando en cuenta sus posibles aspectos contra intuitivos).
d) La nueva concepción debe ser fructífera (fecunda, amplia, es decir aplicable a
un gran grupo de fenómenos o eventos; resolver los problemas creados por su
predecesora y explicar nuevos conocimientos y experiencias) (Bello, 2004).
Basado en tales condiciones, este trabajo final de Maestría se orienta a la
construcción del conocimiento científico desde la realización de prácticas de laboratorios
en escenarios entre lo real y lo virtual, buscando fortalecer la motivación intrínseca de los
estudiantes y a través de este modelo constructivista del conocimiento para lograr un
cambio conceptual de las concepciones cotidianas que manifiestan los estudiantes de
22 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
quinto grado, y que la mayoría de las veces, si no se orienta adecuadamente, se
constituyen en el peor obstáculo en la alfabetización científica. Ejemplos de estas
premisas implícitas de los estudiantes, pueden ser: “La ciencia es exclusiva de los
científicos”, “Los conocimientos científicos son demasiado abstractos y de difícil
asimilación”, entre otros.
Si puede demostrarse de manera práctica que la ciencia hace parte inmutable del
desarrollo de la humanidad, que los sucesos y fenómenos de la cotidianidad están
permeados por las relaciones y miradas de esta; se lograrán clarificar y comprender las
interpretaciones espontáneas y las concepciones alternativas en los estudiantes y se
estará aportando al proceso de cambio conceptual y cultural al que se verán enfrentados
los estudiantes a la largo de la vida, dejando de lado lo empírico para pasar a un lenguaje
más científico.
En general la enseñanza de las ciencias, requiere de currículos innovadores que
generen disonancia cognitiva en los estudiantes. Currículos capaces de integrar la teoría
y la práctica desde la reflexión permanente que permitan vincular al aprendiente con su
cotidianidad, y de brindar alternativas de aprendizaje significativo que lleven sujeto
cognoscente, a querer aprender ciencias, desde la comprensión de sus propias ideas
previas para avanzar al conocimiento científico.
2.2 Evolución histórica epistemológica del concepto
2.2.1 La evolución de la definición de competencia científica en pruebas pisa (OCDE)
La competencia científica es la capacidad de utilizar el conocimiento científico,
identificar cuestiones científicas y elaborar conclusiones basadas en evidencias,
con el fin de comprender y ayudar a tomar decisiones relativas al mundo natural
23
y a los cambios que ha producido en él la actividad humana (OCDE, 1999, 2000,
2003, citado por OECD, 2006, p. 25).
Entre los años 2000 y 2003, la definición de competencia científica, incluyó el
conocimiento de la ciencia y la comprensión acerca de ésta, dentro de la expresión
“conocimiento científico”. La definición de 2006 separó y elaboró el término “conocimiento
científico” dividiéndolo en dos componentes: “conocimiento de la ciencia” y
“conocimiento acerca de la ciencia” (OCDE, 2006). Ambas definiciones, sin embargo, se
refieren a la aplicación del conocimiento científico para comprender y tomar decisiones
informadas sobre el mundo natural. En PISA 2006, la definición se mejoró mediante la
adición del conocimiento de la relación entre la ciencia y la tecnología, un aspecto que se
asumió pero no se elaboró en la definición 2003.
En 2006, el marco PISA también se amplió para incluir los aspectos actitudinales
de las respuestas de los estudiantes a las cuestiones científicas y tecnológicas dentro del
constructo de la competencia científica. Ese año, las actitudes se evaluaron de dos
maneras: a través del cuestionario del estudiante y por medio de ítems integrados en la
prueba.
En la evaluación 2015 los aspectos actitudinales solo fueron recabados a través del
cuestionario del estudiante y no se incluyeron en la prueba. En cuanto a los constructos
evaluados en este dominio, las áreas “interés por la ciencia” y “responsabilidad por los
recursos y el ambiente” permanecieron iguales a 2006. Sin embargo, “apoyo a la
investigación científica”, se reemplazó por “Valoración de los enfoques científicos para la
investigación”, que es esencialmente un cambio de terminología para reflejar mejor lo
que se evalúa.
La definición de la competencia científica en PISA 2015 es una evolución de estas
ideas. La mayor diferencia es que la noción de “conocimiento acerca de la ciencia” se ha
especificado más claramente y se divide en dos componentes: el conocimiento
procedimental y conocimiento epistémico. En suma, la definición 2015 se basó en la
definición 2006 y la desarrolló.
24 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
2.2.2 Las competencias Científicas definidas desde PISA 2015
La definición de competencia científica 2015 (OCDE, PISA)
La competencia científica es la habilidad de comprometerse con asuntos
relacionadas con la ciencia y con las ideas científicas, como un ciudadano reflexivo. Por
lo tanto, una persona científicamente competente, está preparada para participar,
brindando argumentos en discusiones sobre ciencia y tecnología, lo que requiere de las
competencias básicas para:
1. Explicar fenómenos científicamente: reconocer, evaluar y ofrecer explicaciones
para una serie de fenómenos naturales y tecnológicos.
2. Evaluar y diseñar investigaciones científicas: describir y evaluar investigaciones
científicas y proponer formas de abordar preguntas científicamente, interpretar
científicamente datos y evidencias: analizar y evaluar datos, afirmaciones y argumentos
en una variedad de representaciones, y extraer las correspondientes conclusiones
científicas.
Tabla 1.Competencias
25
Fuente: OECD, 2015.
Tipos de Conocimiento Científico La capacidad de los estudiantes para demostrar sus competencias depende de
tres tipos de conocimiento científico, definidos como:
Conocimiento conceptual, sobre el contenido sustantivo de la ciencia
(incluyendo sistemas físicos, sistemas biológicos, y ciencias de la tierra y del
espacio)
26 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Conocimiento procedimental, sobre la diversidad de métodos y prácticas que
se emplean para establecer el conocimiento científico.
Conocimiento epistemológico, sobre la manera en que las ideas se justifican y
garantizan en ciencia, y el significado que tienen términos como teoría, hipótesis
y observación. (OECD, 2015)
Según lo enunciado anteriormente, el concepto de “competencia científica” ha
evolucionado, según las necesidades desde la visión de la OCDE, lo que demuestra que
los procesos de enseñanza y el aprendizaje de las Ciencias también deben evolucionar
para mejorar el desempeño de los estudiantes en pruebas internacionales como PISA y
propiciar conocimientos realmente útiles. Más que importantes; que sean aplicables al
desarrollo de situaciones problema de la cotidianidad, que es la manifestación de la
competencia.
Tomando como referencia otra concepción sobre el desarrollo de las competencias
científicas, Arillo, Martín y Martín (2015) proponen:
“Los procesos científicos básicos tienen diferentes grados de complejidad:
Procesos básicos: corresponden a procesos más sencillos y pueden llegar a
ser aprendidos con menor dificultad. Algunos procesos básicos son: observar,
medir, clasificar, inferir y predecir.
Procesos integrados: corresponden a procesos más complejos, están
integrados por procesos básicos, y son más difíciles de aprender y aplicar.
Algunos procesos integrados son: formular hipótesis, controlar variables, diseñar
experimentos y comunicar.
27
Procesos Básicos
Observar es un proceso fundamental en el aprendizaje de las ciencias y es la
base de los demás procesos. Observar no sólo es “ver” o “mirar”. Observar es la
habilidad intelectual para describir un objeto, un hecho o un fenómeno, utilizando
el mayor número de sentidos posibles.
Medir es determinar “cuánto” (cantidad) de “qué” (unidad de medida). Para
comparar las medidas de objetos, de hechos o de fenómenos, se utilizan
unidades de medida.
Clasificar consiste en ordenar y agrupar los elementos de un conjunto, en
niveles o categorías de clasificación de acuerdo a criterios preestablecidos.
Inferir es interpretar o explicar un fenómeno con base en una o varias
observaciones. Una buena inferencia debe ser apoyada o comprobada con
nuevas observaciones.
Predecir es anunciar con anticipación la realización de un fenómeno.
Procesos Integrados
Formular un problema es el proceso más creativo e importante. Que los
alumnos se hagan preguntas y que puedan investigarse es sin duda, la
aspiración de cualquiera que se dedique a enseñar ciencias.
Las hipótesis son explicaciones anticipadas que nos permiten vislumbrar la
solución al problema. Las hipótesis son suposiciones que hacemos con base en
las observaciones y las ideas y conocimientos que tengamos de los hechos que
originaron el problema. Pero, las hipótesis hay que comprobarlas. Una hipótesis
bien formulada, nos debe señalar el camino para comprobarla”. (pp. 31-32).
Al mencionar las dos competencias científicas abordadas en este trabajo final de
Maestría: analizar problemas y formulación de hipótesis. Es importante hacer énfasis que
para lograr el desarrollo de ellas, se debe recurrir al aprovechamiento de la capacidad de
28 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
asombro que poseen los niños(as) de básica primaria, y que se logran como se propone
anteriormente, después del desarrollo de unos procesos básicos.
El concepto de competencia científica ha evolucionado según la OCDE (2015),
como “Explicar fenómenos científicamente, evaluar y diseñar experimentos y preguntas
científicas, interpretar datos y pruebas científicamente”; si se desarrolla en el estudiante
la competencia para formular y resolver problemas y verificar hipótesis; se está
contribuyendo al desarrollo de las tres competencias científicas especificadas en el
Marco de Pisa 2015 para el área de Ciencias.
Dentro de las alternativas el desarrollo de dichas competencias se recomienda la
experimentación básica, y para ello, la implementación de prácticas reales, virtuales (uso
de PHET), ampliación conceptual con actividades prácticas y vídeos, porque el
estudiante aprende desde su propia vivencia y tendrá la oportunidad de resolver
problemas, formular hipótesis y comprobarlas mediante procesos de experimentación en
el laboratorio real y virtual, a la vez que verá la utilidad de lo aprendido para la resolución
de problemas reales, que requieran el uso del conocimiento científico.
2.3 Conceptos básicos
2.3.1 Competencia
Desde el Ministerio de Educación Nacional, la palabra competencia es concebida
como “Conocimientos, habilidades, actitudes, comprensiones y disposiciones cognitivas,
socio afectivas y psicomotoras apropiadamente relacionadas entre sí, para facilitar el
desempeño flexible, eficaz y con sentido de una actividad en contextos relativamente
nuevos y retadores". (MEN, 2006Guía No.3, página 49.).
Según el MEN (Ministerio de Educación Nacional de Colombia) la enseñanza se
debe orientar por competencias, no por contenidos. Como puede observarse, el
29
desarrollo de competencias es una tarea ardua, pues requiere poner en juego currículos
pertinentes y coherentes que respondan a las necesidades que plantea la sociedad del
conocimiento del siglo XXI. Además de plantear actividades contextualizadas, es decir,
que el estudiante realmente le vea la importancia a lo que está aprendiendo para su
desenvolvimiento como ciudadano de una sociedad globalizada, que gracias a los
avances tecnológicos cuenta con billones de gigas de información. Lo ideal es orientar al
alumno como usar dicha información, no transmitir información. Se dice que alguien es
competente cuando es persona y cuando tiene las habilidades para desarrollar de
manera eficaz ciertas tareas.
Cabe, entonces preguntarse: ¿Cómo hacer para que los estudiantes desarrollen
competencias? Dando respuesta a este interrogante es esencial: “No creer que vamos a
lograr cambios, haciendo lo mismo y de la misma forma”. Es esencial aprovechar la
tecnología, los diversos recursos con que se cuenta para cimentar un puente efectivo
entre las ideas previas del estudiante, el conocimiento y el cambio conceptual que
debería aflorar en cada uno de ellos. “Según Tejada (2006), el enfoque estructural
concibe la competencia como un conjunto integrado de elementos que constituyen la
individualidad e identidad de la persona. La perspectiva funcional, por su lado, entiende
la competencia como un conjunto de interacciones entre conocimientos, aprendizaje y
competencias, en la forma de procesos complejos y significativos para la vida de los
individuos” (Zúñiga, Leiton y Naranjo, 2011). Lo cual, reafirma la idea, que para que una
persona sea competente se requiere poner en juego ciertas interacciones conceptuales,
actitudinales y procedimentales.
2.3.2 Competencias Científicas
Las competencias científicas hacen referencia a la posibilidad que tienen los
niños, niñas y jóvenes de utilizar el conjunto de conocimientos y la metodología que se
aborda desde el pensamiento científico, para plantear preguntas, recorrer diversas rutas
de indagación, analizar y contrastar diversas fuentes de información y construir
conclusiones basadas en la relación que establecen con su entorno. Desarrollar
30 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
competencias científicas entraña comprender los cambios causados por la actividad
humana, reconocer puntos de vista divergentes, sustentar sus argumentos y asumir su
rol como ciudadano desde una perspectiva ética y política.
El desarrollo de dichas competencias, implica más que orientar una clase de
Ciencias Naturales usando el método científico, o procesos de experimentación en el
laboratorio de química o física. Es un compendio de estrategias donde el estudiante
tenga la oportunidad de preguntar, plantear hipótesis, comprobar dichas hipótesis,
reflexionar sobre la aplicación de lo aprendido desde la realidad.
Al respecto Hernández, Fernández y Baptista (2010), expresan que las
competencias científicas son un conjunto de conocimientos, capacidades y
actitudes que permiten actuar e interactuar significativamente en contextos en
los que se necesita "producir, apropiar o aplicar comprensiva y
responsablemente los conocimientos científicos." (p. 21). Por su parte, en
trabajos como el de Chona, (2006) se definen las competencias científicas
como la capacidad de un sujeto para reconocer un lenguaje científico,
desarrollar habilidades de tipo experimental, organizar la información y trabajar
en equipo, entre otros desempeños.
Para Arteta, Chona, Fonseca, Martínez e Ibáñez (2002), este tipo de
competencias "se desarrollan en la interrelación de los contextos disciplinar,
multicultural y de la vida cotidiana." (p. 247). (Coronado y Arteta, 2015)
Según, dichas concepciones el desarrollo de competencias científicas requiere que
el proceso de enseñanza aprendizaje este en una constante interrelación con el contexto,
es decir, que todo tenga una intencionalidad pedagógica para desarrollar habilidades
para la vida y no para el área de Ciencias Naturales en específico. No se trata solo de
transferir conocimientos, sino que con cada una de las acciones pedagógicas de la clase,
en realidad se esté apuntando a desarrollar competencias, no simplemente a hacer uso
del método científico, a comprobar leyes, entre otras cosas que son de carácter
mecánico.
31
Según Adams, Turner, McCrae y Mendelovits (2006), la competencia científica
se define como "los conocimientos científicos de un individuo y el uso de ese
conocimiento para identificar problemas, adquirir nuevos conocimientos, explicar
fenómenos científicos y extraer conclusiones basadas en pruebas sobre
cuestiones relacionadas con la ciencia." (p. 24). (Coronado y Arteta, 2015, p. 3)
Tomando como referencia los estándares internacionales y las pruebas, más
importantes para Colombia actualmente, se acude a la Organización para la Cooperación
y Desarrollo Económico (OCDE) PISA 2006, que define la competencia científica como la
capacidad de emplear el conocimiento científico para identificar problemas, adquirir
nuevos conocimientos, explicar fenómenos científicos y extraer conclusiones basadas en
pruebas sobre cuestiones relacionadas con la ciencia. Además, comporta la comprensión
de los rasgos característicos de la ciencia, entendida como un método del conocimiento y
la investigación humanas, la percepción del modo en que la ciencia y la tecnología
conforman el entorno material, intelectual y cultural, y la disposición a implicarse en
asuntos relacionados con la ciencia y con las ideas sobre la ciencia como un ciudadano
reflexivo (OCDE, 2006). Para el programa PISA, la competencia científica implica tanto la
comprensión de conceptos científicos como la capacidad de aplicar una perspectiva
científica y de pensar basándose en pruebas científicas.
Dentro del marco de pruebas PISA, es necesario preguntarse: ¿Por qué los
resultados de los estudiantes colombianos en la prueba en el área de ciencias naturales
es tan bajo? Para poner en contexto la pregunta habría que analizar la forma en que se
están estructurados los currículos de ciencias naturales, la forma de orientar las
prácticas de aula de dicho conocimiento y las estrategias para conseguir el desarrollo de
competencias científicas. Dichas pruebas evalúan la capacidad del estudiante para
resolver situaciones problema de la vida real, usando los conocimientos que ha adquirido
en la escuela. Una respuesta lógica sería que en nuestras aulas se enseña el
conocimiento, pero no a usarlo de manera pertinente; es el resultado de una enseñanza
tradicional por transmisión.
32 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Continuando con el análisis, Sanmartí (2008), hace una reflexión sobre las
competencias científicas desde el currículo. “Pensar el currículum desde el punto de vista
del desarrollo de la competencia científica nos puede llevar a revisar diferentes aspectos
de nuestra práctica. No podemos creer que todo se reduzca a escoger contextos de
trabajo diferentes. Pide también –entre otros aspectos- identificar bien los conocimientos
que el alumnado tendría que ser capaz de abstraer, gestionar la clase para estimular
interacciones entre niños y niñas que les posibilite aprender los unos de los otros,
desarrollar la capacidad de leer críticamente la información y de escribir de manera
argumentada y, muy especialmente, de autorregular el propio proceso de aprendizaje”
De acuerdo a Sanmartí (2008), un prerrequisito para el desarrollo de competencias
científicas es la adaptación y la flexibilización curricular que permita que el estudiante
autorregule su aprendizaje, y lo más importante, aprenda a leer críticamente, a realizar
abstracciones de la realidad en concordancia con el conocimiento que está adquiriendo
en la escuela.
En conclusión, propender por el desarrollo de competencias científicas requiere
plantear en las clases de ciencias naturales actividades que permitan pasar del saber
científico, al saber haciendo, para transferir dichos saberes al desarrollo de situaciones
problema de la vida cotidiana.
2.3.3 ¿Qué son los estándares básicos de competencia?
Son criterios claros y públicos que permiten conocer lo que deben aprender los
niños, niñas y jóvenes, y establecen el punto de referencia de lo que están en
capacidad de saber y saber hacer, en cada una de las áreas y niveles. Por lo
tanto, son guía referencial para que todas las instituciones escolares, urbanas o
rurales, privadas o públicas de todo el país, ofrezcan la misma calidad de
educación a los estudiantes de Colombia.
33
Los estándares pretenden que las generaciones que estamos formando no se
limiten a acumular conocimientos, sino que aprendan lo que es pertinente para
su vida y puedan aplicarlo para solucionar problemas nuevos en situaciones
cotidianas. Se trata de ser competente, no de competir. (MEN, 2004, p. 5).
Aunque, desde los estándares básicos de competencia del MEN se pretende
fortalecer las competencias, la realidad de las instituciones educativas está muy lejana la
pretensión, porque los planes de estudio que sustentan los currículos aún están
definidos desde los ejes temáticos y no por competencias.
Específicamente, los estándares de Ciencias Naturales (MEN, 2004) proponen:
Los estándares que formulamos pretenden constituirse en derrotero para que
cada estudiante desarrolle, desde el comienzo de su vida escolar, habilidades
científicas para:
• Explorar hechos y fenómenos.
• Analizar problemas.
• Observar, recoger y organizar información relevante.
• Utilizar diferentes métodos de análisis.
• Evaluar los métodos.
• Compartir los resultados. (p. 6)
Se propone que el estudiante desarrolle y fortalezca los aspectos básicos desde
preescolar y primaria para alcanzar los diferentes niveles de competencias básicas y
científicas necesarias para entender el conocimiento científico, y por ende el mundo que
lo rodea visto desde la ciencia.
34 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
2.3.4 ¿Qué pretende desarrollar en entorno Físico de los Estándares Básicos de Competencia en Ciencias Naturales?
El componente Entorno Físico se orienta a la comprensión de los conceptos,
principios y teorías a partir de los cuales el hombre describe y explica el mundo
físico con el cual interactúa. Dentro de este componente se estudia el universo –
haciendo énfasis en el sistema solar y la Tierra como planeta– y la materia y sus
propiedades, estructura y transformaciones, apropiando nociones o conceptos
como mezclas, combinaciones, reacciones químicas, energía, movimiento,
fuerza, tiempo, espacio y sistemas de medición y nomenclatura (ICFES, 2011).
Precisamente en el trabajo final de Maestría se hizo énfasis en este componente
correspondiente a los Estándares Básicos de Competencia en el área de Ciencias
Naturales del grado 5°, porque el estudio del área en las aula de la institución se ha
interesado por los demás, dejando este de lado por creer que la Química y la Física son
áreas específicas del bachillerato.
2.3.5 Rúbrica
Las rúbricas son guías precisas que valoran los aprendizajes y productos
realizados. Son tablas que desglosan los niveles de desempeño de los
estudiantes en un aspecto determinado, con criterios específicos sobre
rendimiento. Indican el logro de los objetivos curriculares y las expectativas de
los docentes. Permiten que los estudiantes identifiquen con claridad la
relevancia de los contenidos y los objetivos de los trabajos académicos
establecidos. En el nuevo paradigma de la educación, las rúbricas o matrices de
valoración brindan otro horizonte con relación a las calificaciones tradicionales
que valoran el grado de aprendizaje del estudiante, expresadas en números o
letras (Gatica-Lara y Uribarren-Berrueta, 2013).
35
2.4 PRÁCTICAS DE LABORATORIO PARA PRIMARIA
La ciencia, por tanto, ha dejado de ser un asunto que compete exclusivamente a
los especialistas para convertirse en patrimonio y responsabilidad de todos. El
conocimiento científico debe ser en la actualidad parte esencial de la cultura
personal, que permita a los ciudadanos interpretar la realidad con racionalidad y
libertad, y disponer de argumentos para tomar decisiones (Castaño y otros,
2006) (Rivero y Wamba, 2011, p. 14).
Partiendo de la premisa anterior, toma validez la idea de desarrollar laboratorios
desde la básica primaria, usando el laboratorio cotidiano y anexándole el desarrollo de
laboratorios virtuales que permitan al estudiante ver diferentes facetas en el proceso de
aprendizaje de un concepto de Ciencias Naturales y su desarrollo de competencias
Científicas.
Si se reflexiona acerca de esta cuestión, se llegará a la conclusión, que no se
puede afirmar que el trabajo práctico sea superior a otros métodos y, en ocasiones,
parece ser menos útil (Hofstein y Lunetta, 1982; Kirschner y Meester, 1988; Gunsrone y
Champagne, 1990; Tobin, 1990).
2.5 ANTECEDENTES
Desde la Maestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales, orientada
por la universidad Nacional de Colombia se han desarrollado algunos trabajos finales
relacionados con el desarrollo de competencias científicas; orientados desde el método
de la indagación.
Narváez (2014), Universidad Nacional de Colombia, sede Palmira, con la
investigación “La indagación como estrategia en el desarrollo de competencias
científicas, mediante la aplicación de una secuencia didáctica en el área de ciencias
36 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Naturales en grado tercero de básica primaria”. En este estudio se privilegió el uso de la
metodología de la indagación para desarrollar competencias científicas en general en
niños de básica primaria, y se amarró todo esto a la aplicación de una unidad didáctica
en el área de Ciencias Naturales. Algunas conclusiones de este estudio determinaron
que: “La enseñanza de las ciencias son un factor estratégico en la educación actual: la
estrategia por indagación, permitió que los niños desarrollaran habilidades propias de la
indagación científica como la observación, el planteamiento de preguntas de
investigación, de hipótesis y predicciones, interpretación de datos, consulta, registro de la
información, entre otras. Además, al estar inmersos dentro de los desempeños propios
de la ciencia, los estudiantes interiorizaron la ética y la forma de pensamiento de la
ciencia; así como el significado de hacer ciencias, logrando avanzar en el desarrollo del
pensamiento científico”.
En la Universidad de la Amazonía, se ha desarrollado tesis alrededor de la
temática, pero cada una de ellas ha sido enfocada desde diferentes ángulos de la
realidad que se vive en una clase de Ciencias Naturales.
Zuñiga, Naranjo y Leiton (2011), proponen el estudio de las competencias
científicas desde los ámbitos de la OCDE (Pruebas PISA, marco 2006). Aquí se agrupan
las competencias científicas en 3: explicar fenómenos científicamente, identificar
cuestiones científicas, utilizar pruebas científicas; éstas enfocadas en cuatro
dimensiones: las capacidades científicas, los conocimientos, las actitudes y las
situaciones o contextos.
Castro y Ramírez (2013), con su investigación “Enseñanza de las Ciencias
Naturales para el Desarrollo de Competencias Científicas”, se propusieron analizar los
aspectos que subyacen a la problemática de la enseñanza de las ciencias naturales para
proponer orientaciones didácticas que contribuyan al desarrollo de competencias
científicas en estudiantes de Básica Secundaria. Metodológicamente es una
investigación aplicada, con carácter descriptivo-interpretativo, estructurada en dos
etapas: la primera de diagnóstico, en donde se analiza la evolución y estado actual de la
enseñanza de las ciencias naturales para el desarrollo de competencias; y la segunda,
37
en la que se formula la propuesta didáctica desde la articulación de la investigación en el
aula y la resolución de problemas, en torno a la relación Ciencia, Tecnología y Sociedad
para un aprendizaje contextualizado y la elaboración de secuencias didácticas para el
aprendizaje y evaluación de competencias científicas básicas relacionadas con la
observación, interpretación, argumentación y proposición, con la aplicación de procesos
metacognitivos.
Torres, Mora, Garzón y Ceballos (2013), a través de su investigación “Desarrollo de
competencias científicas a través de la aplicación de estrategias didácticas alternativas.
Un enfoque a través de la enseñanza de las ciencias naturales”, pretendieron establecer
en cada una de las competencias científicas desarrolladas, el nivel de desempeño
alcanzado por los estudiantes de quinto y sexto grado; se presentan los resultados
obtenidos en cada una de las competencias científicas, sus variaciones resultado del uso
de estrategias didácticas de indagación consideradas alternativas, por las condiciones
que contienen cada una de ellas: participación activa de los estudiantes en la
construcción de conocimientos, que toman como punto de partida la pregunta, y en el
cierre los estudiantes expresan sus hallazgos. De la misma manera se señalan los
aspectos inherentes a la acción de los profesores.
En la investigación de Zúñiga y Leiton (2011), el nivel de desarrollo de las tres
competencias científicas expuestas, en ninguno de los casos se ve en mayor grado
favorecido. Si bien hay que resaltar que los diseños curriculares propuestos para
Mendoza, Argentina y San José de Costa Rica están enfocados en alcanzar un nivel de
desarrollo alto en las competencias científicas, los datos que arroja este análisis ponen
en evidencia que ese objetivo no se está logrando. Esta situación podría estar
relacionada no solo con el estudiante, sino también con los demás actores involucrados
en el proceso de enseñanza aprendizaje de las ciencias, esencialmente con los
profesores, su formación y su metodología.
Para medir el nivel de competencia en los estudiantes de Argentina y Costa Rica,
lugares donde se realizó el estudio en estudiantes de secundaria, se utilizó unos rangos
similares a los usados en pruebas Pisa para categorizar a los estudiantes. En este
estudio se realizan dos gráficas comparativas y se concluye que, aunque el avance en
38 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
los estudiantes no fue satisfactorio después de la aplicación de los instrumentos, se
enfatiza en que los estudiantes tienen fortaleza en ciertas dimensiones de las
competencias científicas. Además se asevera que el desarrollo de competencias
científicas está relacionado con factores como: el currículo, las metodologías, la
didáctica. Factores que es necesario tener en cuenta a la hora de realizar este tipo de
estudios.
39
3. Metodología
3.1 Enfoque del trabajo
El enfoque del trabajo fue orientado desde una metodología de carácter
cuantitativo.
Se trabajó esencialmente con el enfoque cuantitativo, pues el objetivo principal de
la investigación fue conocer el nivel de desarrollo de competencias científicas (analizar
problemas y formulación de hipótesis) alcanzados por los estudiantes de grado 5° de
básica primaria del Instituto Agropecuario Veracruz después de la aplicación de un
manual de laboratorio como estrategia, el cual fue estructurado así:
1. Prácticas de laboratorio reales y virtuales enmarcadas en el entorno Físico de
los estándares Básicos de Competencia en el área de Ciencias Naturales.
2. Apoyo a conceptualización con actividades prácticas y videos.
3. Desarrollo de situaciones problema y planteamiento de hipótesis de acuerdo al
estándar planteado.
Por otro lado, se diseñaron una serie de rúbricas para medir el nivel de
competencia inicial y final de los estudiantes; es decir, antes de la aplicación del manual
de laboratorio y después de su ejecución.
40 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Para conocer este nivel de competencia científica, se realizaron una serie de
gráficas con los datos que arrojó la pre-prueba y la post-prueba. La idea fue desarrollar
un comparativo numérico en el avance de nivel de competencia.
El método para la recolección de la información fue deductivo, ya que se usó un
cuestionario de 20 preguntas, en las cuales se tuvo en cuenta cada uno de los
estándares del componente de entorno Físico de los estándares Básicos de
Competencia en Ciencias Naturales para grado 5°; además de agrupar las preguntas que
apuntaban a analizar problemas y las que apuntaban a la formulación de hipótesis.
Toda la información fue sistematizada de forma numérica, es decir, partiendo del
problema para medir el nivel de competencia alcanzado. Los resultados son presentados
en términos estadísticos que permiten sacar conclusiones respecto al proceso
investigativo.
3.2 Etapas del trabajo
3.2.1 Inicial
Se presenta la propuesta de trabajo final de Maestría pensada en la necesidad de
fortalecer el desarrollo de competencias científicas en los estudiantes de grado 5°, para
lo cual se piensa en la estrategia de aplicar prácticas de laboratorio reales y virtuales
enmarcadas en los estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales, grado 5°,
entorno Físico.
Se plantean las estrategias para recolectar la información que serán una prueba de
saberes previos, y una post prueba, analizadas a la luz de una rúbrica para medir el nivel
de competencia y otra para medir el nivel de apropiación conceptual alcanzado por los
estudiantes.
41
3.2.2 Diseño
Se diseñaron los instrumentos con las siguientes especificaciones:
Un instrumento de Saberes previos o pre-prueba: Es un cuestionario que consta
de 20 preguntas seleccionadas en su gran mayoría de las preguntas de Pruebas Saber
5° aplicadas por el ICFES. Cada pregunta responde a un estándar básico de
competencia del entorno Físico de grado 5° en el área de Ciencias Naturales propuestos
desde el Ministerio de Educación Nacional de Colombia. Adicionalmente se han
seleccionado las preguntas que corresponden a formulación de hipótesis y el grupo de
preguntas que conllevan a los estudiantes a analizar problemas. Por otro lado, existen
grupos de preguntas que corresponden a una serie de categorías conceptuales
seleccionadas en grupo de estándares afines.
Un manual de laboratorio para básica primaria: Este corresponde a la estrategia
aplicada para desarrollar competencias científicas en los estudiantes de básica primaria,
específicamente (analizar problemas y formulación de hipótesis). El manual cuenta con
una presentación, una explicación del contenido del mismo, unas recomendaciones para
uso de laboratorios reales y virtuales, la clasificación de las sustancias del laboratorio,
una práctica cero sobre el conocimiento de los elementos de laboratorio y 14 prácticas
estructuradas así:
El nombre de la experiencia y un encabezado en donde se enuncia que están
basadas en el Entorno Físico de los estándares básicos de competencia del área de
ciencias naturales en el grado quinto; se indica el estándar, el contenido y el propósito de
cada experiencia de laboratorio y adicionalmente una serie de recomendaciones para
desarrollar la práctica de laboratorio.
Cada experimento cuenta con los materiales y el procedimiento paso a paso de
cómo se debe realizar.
42 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Al final cuenta con una conclusión, y al inicio o al final se plantea una serie de
situaciones problema o de hipótesis estrechamente relacionadas con cada experiencia
planteada.
Se realiza un complemento con un laboratorio virtual sobre el contenido
trabajado en cada uno de los laboratorios reales propuestos.
Se hace una sugerencia sobre un video o una actividad complementaria para
mejorar la apropiación conceptual.
Para el diseño del manual se tuvo en cuenta cada uno de los estándares que
hacen parte del grupo del entorno físico, una guía para proponer y solucionar problemas
basada en la ficha de trabajo de Merino y Herrero (2007). Se brinda la oportunidad de
plantear y solucionar hipótesis mediante las prácticas de laboratorio. El valor agregado
del manual es la práctica virtual con el uso de PHET, que son una serie de simulaciones
gratuitas diseñadas por la Universidad de Colorado. Otro valor agregado es que, para la
portada del manual se realizó un concurso de dibujo entre los estudiantes del grado 5° y
se escogió la más pertinente.
Rúbricas para medir los niveles de competencia y apropiación conceptual:
Se diseñaron 2 rúbricas. Una de ellas enfocada a los niveles de competencia con ítems
que clasifican las respuestas en nivel inicial, medio y avanzado de cada una de las
competencias científicas trabajadas (analizar problemas y formulación de hipótesis). Otra
diseñada para medir el nivel de apropiación conceptual desde una serie de categorías
que agrupan los estándares de acuerdo a su similitud conceptual.
Post-Prueba: Se aplicó el mismo cuestionario de Saberes previos de la pre prueba
para medir el avance en el nivel de competencias científicas alcanzadas por los
estudiantes de grado 5° de la básica primaria.
43
3.2.3 Aplicación
Una vez finalizado el diseño de los instrumentos para la investigación se prosigue
así:
1. Se aplica la pre-prueba o el cuestionario de Saberes Previos, basados en
preguntas de selección múltiple con única respuesta. Luego, se sistematiza la
información a través de gráficas con la ayuda de las rúbricas elaboradas para medir el
nivel de competencia y la apropiación conceptual. Se analiza la información y se
acomodan los estudiantes en el nivel de competencia que poseen, además de analizar
cada pregunta sobre las respuestas de los estudiantes a nivel conceptual. En conclusión,
se realizaron 3 análisis: Uno del nivel de competencia científica, uno de análisis de
pregunta por pregunta y un análisis desde las categorías del grupo de estándares.
2. Se aplican las guías contenidas en el manual de laboratorio resaltando la
importancia de desarrollar prácticas reales y virtuales, además de complementos
conceptuales como videos, actividades prácticas y preguntas que evalúan todo el
proceso. Se realizó especial énfasis en el desarrollo de los problemas y las hipótesis
planteadas desde la correspondiente práctica.
3. Luego de realizar cada una de las 14 prácticas propuestas en el manual de
laboratorio diseñado, se aplicó el cuestionario final y se analizó la información realizando
un proceso de comparación entre los datos arrojados en el primer cuestionario y el
cuestionario final después de haber aplicado la estrategia. Esto con el propósito de medir
el nivel de competencia alcanzado por los estudiantes de grado quinto del Instituto
Agropecuario Veracruz.
3.2.4 Evaluación
Los instrumentos planteados para la recolección de la información fueron efectivos,
ya que proporcionaron información valiosa para medir el nivel del competencia científica
44 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
(analizar problemas y formulación de hipótesis) adquirida por los estudiantes de grado 5°
de básica primaria.
En la aplicación del manual de laboratorio se evidenciaron mejores resultados con
el desarrollo de las prácticas virtuales, pues los estudiantes son nativos digitales y como
tal, estuvieron más motivados por el desarrollo de dichos laboratorios virtuales. En el
caso de los laboratorios reales la aplicación fue un poco compleja, ya que al ser
estudiantes de primaria se distraen con facilidad, el trabajo en equipo es complejo; se
presentaron algunos inconvenientes con el desarrollo de algunas prácticas propuestas,
tales como: derramamiento de líquidos, uso inadecuado de los elementos de laboratorio;
sin embargo, se superaron dichas dificultades y se logró el objetivo al desarrollar cada
práctica de laboratorio. De las prácticas reales surgieron nuevos interrogantes que se
complementaron con el desarrollo de las prácticas virtuales y el análisis de los videos y
actividades prácticas propuestas en el manual.
Las rúbricas fueron efectivas para sistematizar la información y lograr medir el nivel
de competencia científica adquirido por los estudiantes.
3.3 Contexto del trabajo
El trabajo final de Maestría se desarrolló con el grado 5-01 Tarde de la sede La
Hermosa del Instituto Agropecuario Veracruz del municipio de Santa Rosa de Cabal
Risaralda, ubicado en el barrio La Hermosa. La Institución Educativa, adicionalmente,
cuenta con la certificación en calidad educativa del ICONTEC por la norma ISO 9001-
2012.
El colegio posee 4 modalidades académicas: agropecuaria, agroindustria,
agroturismo y académica con énfasis en TICS.
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La sede La Hermosa cuenta con un laboratorio móvil que tiene elementos básicos
para el desarrollo de prácticas simples. Por otro lado, cuenta con un punto Vive Digital
Plus del Ministerio de las TIC, el cual facilitó bastante el desarrollo de las prácticas
virtuales y actividades complementarias que se debían desarrollar en la aplicación del
manual de laboratorio diseñado.
La sede donde se desarrolla la propuesta de investigación, cuenta con 3 cursos de
quinto de básica primaria. Los estudiantes son niñas y niños con edades que oscilan
entre los 8 y 13 años de edad aproximadamente, de un contexto social, donde sus
padres en su mayoría son escolarizados. La mayoría de los estudiantes poseen un
computador y conexión a internet, lo que facilita la búsqueda de tareas y un trabajo
desde la red.
A pesar de que el contexto social y cultural es favorable, no se encuentra arraigada
la cultura de la investigación y del desarrollo del pensamiento. Los participantes activos
del trabajo fueron un grupo de 23 estudiantes del grado 5° de básica primaria.
El horizonte institucional se relaciona a continuación, con el propósito de entender
un poco la dinámica institucional, además de comprender de dónde surgió la necesidad
del desarrollo de este trabajo final de Maestría.
Este surge de la necesidad de hacer de la implementación de las ciencias un
proceso dinámico, innovador que propicie el desarrollo de competencias científicas en
los estudiantes, y no la simple transmisión de conocimientos como se ve planteado
desde los planes de estudio. Por otro lado, de la necesidad de abordar conceptos
básicos de química y física desde la básica primaria.
46 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Figura 1. Horizonte institucional
Fuente: https://institutoagropecuarioveracruz.jimdo.com/
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4. Análisis de resultados
4.1 Nivel de competencia científica analizar problemas y formulación de hipótesis (Comparativo cuestionario 1 y 2)
CONVENCIONES: N.C INICIAL 1: Nivel de competencia inicial cuestionario 1 N.C INTERMEDIO 1: Nivel de competencia intermedio cuestionario 1 N.C AVANZADO 1: Nivel de competencia avanzado cuestionario 1 N.C INICIAL 2: Nivel de competencia inicial cuestionario 2 N.C INTERMEDIO 2: Nivel de competencia intermedio cuestionario 2 N.C AVANZADO 2: Nivel de competencia avanzado cuestionario 2
A continuación se muestran gráficas donde se evidencia el avance en el nivel de
competencia científica de los estudiantes de grado 5-01 T de la se sede la Hermosa del
Instituto Agropecuario Veracruz.
Con la aplicación del cuestionario inicial y teniendo en cuenta las rúbricas elaboradas
para facilitar el análisis de resultados, se identificó que las mayoría de los estudiantes se
encuentran en un nivel inicial de competencia científica (Analizar problemas y
formulación de hipótesis). Esto basado en los criterios de clasificación establecidos en las
rúbricas diseñadas para tal fin.
Gráfica 1. Nivel de competencia analizar problemas
Fuente: Elaboración propia
48 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
De acuerdo a la gráfica anterior, se puede analizar que los estudiantes participantes del proceso de investigación se encontraban en un nivel inicial e intermedio de competencia científica (Analizar problemas). Una vez se aplicó la estrategia del manual de laboratorio y el cuestionario 2 se evidencia que los estudiantes conservaron su nivel de competencia científica intermedio y otros pasaron a un nivel avanzado. Ningún estudiante quedo en niveles iniciales.
De a Gráfica 2. Nivel de competencia formulación de hipótesis
Fuente: Elaboración propia. De acuerdo a la gráfica anterior, se puede analizar que los estudiantes participantes del proceso de investigación se encontraban en un nivel inicial e intermedio de competencia científica (Formulación de hipótesis). Una vez se aplicó la estrategia del manual de laboratorio y el cuestionario 2 se evidencia que los estudiantes conservaron su nivel de competencia científica intermedio y otros pasaron a un nivel avanzado. Ningún estudiante quedo en niveles iniciales.
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4.2 Análisis conceptual pregunta por pregunta (Comparativo cuestionario 1 y 2)
Se hace necesario anexar este análisis, puesto que el trabajo final de maestría hace
énfasis en el mejoramiento de competencias científicas analizar problemas y formulación
de hipótesis. Esto desde el concepto de competencia entendida como una integralidad
(Ser, saber, hacer), es decir, es de suma importancia que el estudiante domine una gama
de conceptos claves sobre la materia, sistemas físicos y sistema solar; para que de esta
forma pueda utilizar dichos conceptos para resolver problemáticas de la vida cotidiana.
A continuación se hace un análisis de cada una de las preguntas que se usaron en el
cuestionario inicial y final. Dicho análisis enfocado desde el dominio conceptual que
presentaban los estudiantes antes de la aplicación de la estrategia del manual de
laboratorio y el que presentaron una vez se aplicó el cuestionario final.
Aquí se encuentra discriminado el estándar, el componente, la competencia científica a
que hace alusión la pregunta y por supuesto el análisis de cada una de las posibles
opciones de respuesta. Además de un análisis general de los avances presentados en
los estudiantes.
CONVENCIONES:
Número 1 en cada opción de respuesta: Cuestionario 1. Número 2 en cada opción de respuesta: Cuestionario 2.
Gráfica 3. Análisis conceptual pregunta 1
Fuente: Elaboración propia.
50 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Estándar o acción de pensamiento: Describo y verifico el efecto de la transferencia de energía térmica en los cambios de estado de algunas sustancias.
Componente: Entorno físico Competencia científica: Verificación de hipótesis. Clave: A
Propósito: La pregunta se relaciona con un contexto cotidiano para los niños, una mezcla muy común y con la cual casi todos ellos están o han estado en contacto, el agua y la arena. Se trata de que ellos distingan y puedan explicar lo que sucede con la mezcla cuando se expone al Sol por un tiempo ocasionando la separación de sus componentes. El agua se evapora y queda la arena seca. RESPUESTA A: Esta era la opción correcta y se explica a continuación: El agua presenta un cambio físico al pasar del estado líquido, que facilita la compactación de la arena para hacer las figuras, al estado gaseoso, donde el agua se separa de la arena durante el proceso de secado. Sin el agua, la arena pierde estabilidad para mantenerse unida y se desmorona. RESPUESTA B: Sugiere la existencia de un cambio químico entre el agua y la arena; esto puede indicar una dificultad en la diferenciación entre un cambio físico y un cambio químico. RESPUESTA C: No es factible dada la gran estabilidad química y térmica de la arena, la temperatura del sol no es suficientemente alta para descomponer la arena. La situación anterior es un fenómeno de la cotidianidad ya que la arena, por ejemplo, desde el conocimiento de los niños, se emplea como material en la construcción y se usa comúnmente en juegos en parques y colegios. RESPUESTA D: La condensación del agua representa un cambio físico del estado
gaseoso al estado líquido que requiere un descenso de la temperatura, caso contrario al presentado, dado que las figuras estaban en contacto directo con el sol. Se evidencia que la misma cantidad de estudiantes han respondido acertadamente la pregunta en el cuestionario 1 y 2 (Opción A). Lo que se puede interpretar como poca interiorización del concepto que aquí se desarrolla. Existe una pequeña variación en las demás opciones, lo que implica que se diversificó el conocimiento adquirido.
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Gráfica 4. Análisis conceptual pregunta 2
Fuente: Elaboración propia.
Estándar o acción de pensamiento: Describo y verifico el efecto de la
transferencia de energía térmica en los cambios de estado de algunas sustancias. Componente: Entorno físico. Competencia Científica: Verificación de hipótesis. Clave: A
Propósito: Describir lo que podría suceder al final del experimento. La opción seleccionada va a depender de las nociones y conceptos que tengan los niños sobre las tres sustancias que se presentan en la situación: agua, arena y sal. RESPUESTA A: Muestra una situación en la que la sal se ha disuelto completamente y la arena se ha quedado en el fondo del vaso, confirmando el hecho de reconocer que un soluto determinado actúa de una manera específica con respecto a un solvente particular, el agua. RESPUESTA B: Considera que la sal y la arena en el agua se comportan de la misma manera. De ellos es posible pensar que algunos no tuvieron en cuenta la información dada en el enunciado de la pregunta, en el sentido de que se requería agitar la mezcla, o posiblemente, no se ha comprendido que no todos los solutos son solubles en agua, y que ello depende de factores como son la naturaleza de la sustancia sólida, la temperatura y la concentración. RESPUESTA C: Considera que tanto la sal como la arena son solubles en agua. RESPUESTA D: Asume que la arena es soluble y la sal no lo es, caso completamente contrario al de su experiencia cotidiana cuando se agrega sal a un vaso con agua y se agita.
52 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Se evidencia que en el cuestionario 2 todos los estudiantes respondieron acertadamente la pregunta. Es decir, la opción A. Esto implica que con el trabajo de las prácticas de laboratorio se adquirieron aprendizajes significativos.
Gráfica 5. Análisis conceptual pregunta 3
Fuente: Elaboración propia. Estándar o acción de pensamiento: Describo y verifico el efecto de la
transferencia de energía térmica en los cambios de estado de algunas sustancias. Componente: Entorno físico. Competencia Científica: Verificación de hipótesis. Clave: A.
Propósito: Verificar la posibilidad de mezclar diferentes sustancias. RESPUESTA A: Reconoce que el azúcar es soluble en agua y que como son partículas
pequeñas se pueden disolver rápidamente. RESPUESTA B: Reconoce que la panela es soluble en agua, pero no tiene claro que para disolverse en agua requiere cierto tiempo. RESPUESTA C: No reconoce que la arena es un producto no soluble en agua como se muestra en la tabla. RESPUESTA D: No tiene en cuenta los datos de la tabla que allí se le presenta, puesto que allí se específica que la arena es insoluble en agua. Además, no tiene claridad sobre el concepto de soluble e insoluble.
Se evidencia que la cantidad de estudiantes que han respondido acertadamente a la pregunta 3 subió su porcentaje en la aplicación del cuestionario 2. (Opción A). Lo que implica que la apropiación conceptual mejoró gracias a la aplicación de la estrategia del manual de laboratorio enmarcado en los estándares básicos de competencia, entorno físico, grado 5°.
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Gráfica 6. Análisis conceptual pregunta 4
Fuente: Elaboración propia.
Estándar o acción de pensamiento: Verifico la posibilidad de mezclar diversos
líquidos, sólidos y gases. Componente: Entorno Físico. Competencia Científica: Análisis de problemas. Clave: A
Propósito: Esta pregunta está orientada a buscar en los niños una explicación para el concepto de disolución. Se pretende rastrear cómo entienden ellos, de manera muy nocional, la relación soluto-solvente, para el caso de la solución que conforman el cloro y el agua. Desde el contexto de la química, las soluciones son mezclas homogéneas en las cuales las partículas del soluto se distribuyen de manera uniforme entre las del solvente obteniendo una única fase. RESPUESTA A: Esta es la respuesta correcta, lo que implica que el estudiante ha estado en capacidad de inferir desde sus nociones el concepto de “solución”. Esta opción deja ver que para que se forme una solución el soluto, cloro, debe distribuirse homogéneamente en el agua, solvente. RESPUESTA B: Este tipo de respuesta está más cerca del contexto cotidiano de los niños, puesto que su experiencia con el fenómeno de solubilidad está directamente relacionada con lo percibido, por ejemplo, al mezclar agua con azúcar o con sal. Al no ser visible uno de los componentes de la mezcla, algunos niños creen que éste desaparece. RESPUESTA C: Hacen alusión a la evaporación del cloro. Se hace claridad en que el proceso de evaporación es un fenómeno que involucra principalmente las moléculas de la superficie de un líquido que están en contacto directo con la atmósfera.
54 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
RESPUESTA D: Elegir que el cloro se acumula en el fondo de la piscina, contradice el hecho que afirma el enunciado donde el cloro y el agua forman una solución y no una mezcla heterogéneas. Se evidencia que el número de estudiantes que respondieron acertadamente la pregunta 4 aumentó en la aplicación del cuestionario 2. (Opción A). Además disminuyó el número de estudiantes que contestaron las demás opciones, lo que implica que el nivel conceptual de los estudiantes mejoró con la aplicación de la estrategia planteada.
Gráfica 7. Análisis conceptual pregunta 5
Fuente: Elaboración propia.
Estándar o acción de pensamiento: Establezco relaciones entre objetos que
tienen masas iguales y volúmenes diferentes o viceversa y su posibilidad de flotar.
Componente: Entorno físico. Competencia científica: Planteamiento de hipótesis. Clave: A
Propósito: Con esta pregunta se busca en primer lugar, establecer si el niño identifica las características de una explicación científica; por ejemplo, si reconoce que en una explicación científica hay variables que pueden ser medidas. En segundo lugar, se busca establecer si tiene la noción de por qué los objetos pueden flotar en un fluido. Un factor importante en el diseño de esta pregunta es que cada opción propone una analogía con la explicación del fenómeno y se pide al estudiante identificar aquella que da la explicación científica correcta. Para escoger la respuesta acertada debe tenerse en cuenta que el aire, al igual que el agua, es un fluido y por lo tanto el principio de Arquímedes proporciona la explicación científica adecuada para el fenómeno en cuestión. Puesto que la densidad del gas dentro del globo es menor que la densidad del aire, el globo puede flotar.
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RESPUESTA A: Se identifican como fluido el agua y como objeto que flota a la burbuja, ambos análogos al aire y al globo respectivamente. Puesto que las burbujas tienen menor densidad que el agua el principio de Arquímedes explica el que ellas suban al igual que en el caso del globo. RESPUESTA B: En ella no se pueden identificar los dos elementos que llevarían a construir la explicación científica del fenómeno, tan sólo puede compararse al globo con las ilusiones, pero las ilusiones no pueden identificarse como objetos con propiedades físicas, susceptibles de ser medidas. RESPUESTA C: El pez es el objeto que flota y el agua es el fluido en analogía con el
globo y el aire respectivamente, sin embargo en la opción se presenta al pez como un objeto dotado de voluntad que puede subir cuando lo desee y por lo tanto la comparación entre el globo y el pez no puede completarse pues el globo considerado como un objeto en una explicación científica no puede tomar decisiones. RESPUESTA D: Se plantea el movimiento de un objeto al que debe imprimírsele una velocidad inicial para que pueda moverse. En esta situación se tienen todos los elementos para construir una explicación científica pero no se describe el caso del globo que se eleva sin necesidad de darle impulso. Se evidencia que el porcentaje de estudiantes que respondieron acertadamente la pregunta 5 aumentó en la aplicación del cuestionario 2. (Opción A). Las demás opciones en escogencia también disminuyeron lo que implica que la apropiación conceptual mejoró con la aplicación de la estrategia propuesta.
Gráfica 8. Análisis conceptual pregunta 6
Fuente: Elaboración propia.
56 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Estándar o acción de pensamiento: Establezco relaciones entre objetos que tienen masas iguales y volúmenes diferentes o viceversa y su posibilidad de flotar.
Componente: Entorno físico. Competencia Científica: Verificación de hipótesis. Clave: C
Propósito: Indagar sobre la comprensión del principio de Arquímedes, en el sentido de
que un objeto se mantendrá a flote siempre que tenga menor densidad que el fluido en el que flota. RESPUESTA A: En el caso de la ramita seca, que puede pensarse pequeña y liviana, el
niño debe entender que con estas características este objeto tiene menor densidad que el agua y debe flotar. Sin embargo, entre los objetos que se proponen en el enunciado no sólo la ramita se mantiene a flote. RESPUESTA B: Se considera que la piedra es uno de los objetos que flota, puede
esperarse que la experiencia cotidiana oriente a la hora de descartar estas dos opciones. RESPUESTA C: Se considera además de la ramita al tronco grande y pesado. Los niños que seleccionan esta opción tienen la noción de que los troncos, sin importar su peso, flotan. Esto es cierto puesto que la densidad de la madera nunca es mayor que la del agua. RESPUESTA D: Se considera que la piedra es uno de los objetos que flota, puede
esperarse que la experiencia cotidiana oriente a la hora de descartar estas dos opciones. Se puede observar que en la aplicación del cuestionario 2, el total de los estudiantes respondieron acertadamente la pregunta 6 (Opción C). Esto nos da a entender que su apropiación conceptual fue excelente en lo relacionado con esta pregunta.
Gráfica 9. Análisis conceptual pregunta 7
Fuente: Elaboración propia.
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Estándar o acción de pensamiento: Propongo y verifico diferentes métodos de
separación de mezclas. Componente: Entorno físico. Competencia científica: Comprobación de hipótesis. Clave: D.
Propósito: Comprender que existe una gran diversidad de materiales que se pueden diferenciar a partir de sus propiedades. RESPUESTA A: No sabe diferenciar entre mezclas homogéneas y heterogéneas, por lo
tanto no sabe distinguir que la sal, el alcohol y el agua forma una mezcla homogénea que puede pasar por el papel filtro. RESPUESTA B: No comprende que la sal cambia de estado y forma una disolución con
el agua, por tanto puede pasar por el papel filtro. RESPUESTA C: Comprende que la sal se disuelve en el agua porque así lo conoce desde la cotidianidad, pero desconoce que el alcohol es un líquido que junto con el agua y la sal forma una mezcla homogénea. RESPUESTA D: En este caso, la sal, el alcohol y el agua forman una mezcla homogénea y líquida que puede pasar a través del filtro y llegar al recipiente 2, mientras que las piedras quedan retenidas en el filtro. Diferencia claramente las características de mezclas homogéneas y heterogéneas, además de algunos métodos de separación de mezclas. Se evidencia una mejoría en el número de estudiantes que respondieron acertadamente la pregunta (Opción D). Mejoró significativamente la apropiación conceptual que debían relacionar para responder la pregunta 7.
Gráfica 10. Análisis conceptual pregunta 8
Fuente: Elaboración propia.
58 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Estándar o acción de pensamiento: Identifico diferentes estados físicos de la
materia (el agua, por ejemplo) y verifico causas para cambios de estado. Componente: Entorno físico. Competencia Científica: Resolución de problemas. Clave: D.
Propósito: Explicar de los procesos de congelación y fusión periódica del agua de la superficie de los lagos en épocas de temperaturas muy bajas. RESPUESTA A: Considera que el cambio ocurrido en la superficie de los lagos es un cambio químico, lo que probablemente significa que los estudiantes no han logrado comprender las diferencias entre un cambio químico y un cambio físico. RESPUESTA B: Se puede afirmar que si bien escoge una opción de respuesta que
involucra un cambio físico, no tiene claro que este proceso no conlleva a la transformación de un material en otro. RESPUESTA C: Considera que el cambio ocurrido en la superficie de los lagos es un
cambio químico, lo que probablemente significa que los estudiantes no han logrado comprender las diferencias entre un cambio químico y un cambio físico. RESPUESTA D: Demuestra que comprende y explica, de manera correcta, que un
cambio de estado es una transformación física de los materiales en el cual, tanto las propiedades químicas como la composición del mismo se conservan. Se puede observar un avance significativo en el número de estudiantes que respondieron acertadamente la pregunta 8 en el cuestionario 2 en comparación con el 1. (Opción D). De acuerdo anterior se concluye que el nivel de apropiación conceptual mejoró y su aprendizaje fue con sentido.
Gráfica 11. Análisis conceptual pregunta 9
Fuente: Elaboración propia.
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Estándar o acción de pensamiento: Relaciono el estado de reposo o movimiento
de un objeto con las fuerzas aplicadas sobre este. Componente: Entorno físico. Competencia científica: Resolución de problemas. Clave: B. Propósito: Elaborar y proponer explicaciones para algunos fenómenos de la naturaleza
basadas en conocimiento científico y de la evidencia de su propia investigación y de la de otros. Se debe tener en cuenta que cada niño gasta un tiempo determinado, debido a la fuerza que le imprime a la caja en el momento en que se encuentra en el estado de reposo. RESPUESTA A: No es capaz de interpretar los datos de la tabla y de comprenderlos. RESPUESTA B: Comprende los datos de la tabla y se cerciora que cada niño para
arrastrar una caja más está gastando 5 segundos. Teniendo en cuenta la fuerza que le imprime a las cajas. RESPUESTA C: No interpreta los datos de la tabla y desconoce que para mover más
cantidad de cajas, requiere más fuerza y más tiempo. RESPUESTA D: Este es el tiempo que gastan en mover entre 3 y 4 cajas algunos niños y la pregunta está orientada para 5 cajas. En la pregunta número 9 se puede observar que el doble de estudiantes respondió acertadamente la pregunta en el cuestionario 2 (opción B). Acorde anterior se observa un avance significativo en el nivel de apropiación conceptual, aunque el rango de respuestas erróneas aún sigue siendo alto.
Gráfica 12. Análisis conceptual pregunta 10
Fuente: Elaboración propia.
60 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Estándar o acción de pensamiento: Describo fuerzas y torques en máquinas simples.
Componente: Entorno físico. Competencia científica: Resolución de problemas simples. Clave: B.
Propósito: Se requiere que el niño tenga la noción de que una máquina simple es un mecanismo que se emplea para cambiar la magnitud y dirección de aplicación de una fuerza y que sepa reconocer cuáles de los cinco objetos propuestos en el enunciado se usan para ejercer una fuerza. Esta noción puede adquirirse al identificar que una máquina simple aumenta la fuerza que una persona aplica usando únicamente sus músculos. De esta manera sólo la carretilla, el destapador de gaseosa y las pinzas son máquinas simples. RESPUESTA A: Escoger a la lupa como máquina simple se relaciona con la idea de que este tipo de máquinas están constituidas por pocas piezas lo que se puede asociar con un mecanismo de funcionamiento sencillo. RESPUESTA B: Posee una noción correcta de lo que es una máquina simple. RESPUESTA C: Se relaciona directamente con la idea de que la máquina simple es la
que funciona con un mecanismo simple, como las pinzas, la linterna y el destapador de gaseosa. RESPUESTA D: El concepto de máquina simple puede interpretarse de manera errónea
al considerar que una máquina simple es aquella que puede funcionar con mecanismo elemental, que no requiere de mucha fuerza para ponerlo en marcha. El avance en el número de estudiantes que respondieron acertadamente la pregunta 10 es el triple en el cuestionario 2. (Opción B). Esto se puede interpretar como un avance significativo en la apropiación conceptual relacionada con la pregunta.
Gráfica 13. Análisis conceptual pregunta 11
Fuente: Elaboración propia.
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Estándar o acción de pensamiento: Verifico la conducción de electricidad o calor en materiales.
Componente: Entorno físico. Competencia científica: Verificación de hipótesis. Clave: C.
Propósito: En esta pregunta se busca determinar si el estudiante puede identificar entre las opciones propuestas cuál material es conductor. Es de notar que no se pregunta por ningún mecanismo que haga conductor al material y por lo tanto para escoger la opción acertada, el niño fundamentalmente debe hacer uso de su conocimiento cotidiano. RESPUESTA A: Pueden señalarse otras propiedades de estos materiales que se
relacionan directamente con sus usos en la vida diaria, por ejemplo el que la madera sea buena conductora térmica y se use en el tablado de techos y pisos en las casas. RESPUESTA B: Pueden señalarse otras propiedades de estos materiales que se
relacionan directamente con sus usos en la vida diaria RESPUESTA C: Los estudiantes asocian los metales con materiales conductores. RESPUESTA D: Los estudiantes han visto que los cables con los que conectan los aparatos eléctricos están forrados con materiales plásticos, lo que permite que al tocarlos no sientan una descarga y de esta manera han aprendido que no es un material conductor. En la pregunta 11 la totalidad de los estudiantes han respondido acertadamente en el cuestionario 2. (Opción C). Esto evidencia que el concepto que se requiere para responder esta pregunta fue demasiado claro y que se logró el desarrollo de una competencia en dicho eje temático.
Gráfica 14. Análisis conceptual pregunta 12
Fuente: Elaboración propia.
62 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Estándar o acción de pensamiento: Identifico las funciones de los componentes de un circuito eléctrico.
Componente: Entorno físico. Competencia científica: Verificación de hipótesis. Clave: C.
Propósito: Comprender la estructura básica y el funcionamiento de los circuitos eléctricos. RESPUESTA A: Conoce la estructura básica de un circuito eléctrico, pero desconoce qué elementos pueden ser conductores de la energía.
RESPUESTA B: Conoce la estructura básica de un circuito eléctrico, pero desconoce qué el plástico es un aislante, no un material conductor de la energía. RESPUESTA C: Conoce la estructura básica de un circuito eléctrico y reconoce que materiales pueden ser conductores de la energía y cuales aislantes de la misma. RESPUESTA D: Conoce la estructura básica de un circuito eléctrico, pero desconoce los materiales que pueden conducir la energía para que el bombillo encienda. Se observa que en el cuestionario 2, todos los estudiantes han respondido acertadamente a la pregunta 12 (opción C). Lo que implica que su nivel de apropiación conceptual fue excelente.
Gráfica 15. Análisis conceptual pregunta 13
Fuente: Elaboración propia.
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Estándar o acción de pensamiento: Describo los principales elementos del sistema solar y establezco relaciones de tamaño, movimiento y posición.
Componente: Entorno físico. Competencia científica: Resolución de problemas. Clave: B.
Propósito: Busca determinar si el niño tiene las nociones básicas acerca de los cambios de fase periódicos que observamos en la luna. Fundamentalmente se pretende que el niño cuestione sus preconceptos acerca de esos cambios y que a partir del conocimiento cualitativo adquirido en el aula, al describir el movimiento de los astros, reevalúe sus conocimientos y comience a justificar científicamente las observaciones que hace sobre su entorno. El estudiante debe conocer algunas propiedades del movimiento de este cuerpo celeste, como la rotación alrededor de su eje y la traslación alrededor de la Tierra; de otro lado debe entender que la Luna como todos los satélites naturales no produce luz por si misma sino que refleja la luz del sol hacia nuestro planeta lo que nos permite verla brillante en el cielo. Teniendo en cuenta que la Luna siempre da la misma cara a la Tierra, el que cambie de forma periódicamente se debe a que en algunos momentos de su movimiento de traslación la cara de la luna que podemos ver desde la Tierra no recibe parte de la luz del Sol y por eso no la vemos completamente iluminada. RESPUESTA A: Aunque evidentemente debido a su movimiento de rotación una parte de la Luna siempre está oculta a la luz del Sol y por lo tanto es oscura, esta opción de respuesta no explica por qué cambia la forma del satélite, tan sólo señala una de sus características. RESPUESTA B: Proporciona la razón que explica porque se puede ver la Luna como un astro luminoso y además enuncia correctamente que cambia su forma porque a veces vemos toda la parte iluminada y otras sólo la mitad. RESPUESTA C: Describe la situación en la que el movimiento de traslación del satélite es como el de un planeta alrededor del Sol, de manera que en ciertas posiciones de su órbita no es posible verla completamente. RESPUESTA D: Se supone que la luz que permite ver a la luna brillante proviene de sí misma, y que por medio de algún mecanismo desconocido el astro regula la intensidad de la luz que emite. En la pregunta 13 se analiza que aumentó el número de estudiantes que resolvieron acertadamente la pregunta en relación con el cuestionario 1 y 2. (Opción B). De acuerdo a lo anterior, se mostró un avance significativo en la apropiación conceptual.
64 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Gráfica 16. Análisis conceptual pregunta 14
Fuente: Elaboración propia.
Estándar o acción de pensamiento: Comparo el peso y la masa de un objeto en diferentes puntos del sistema solar.
Componente: Entorno físico. Competencia Científica: Analizar problemas. Clave: A
Propósito: Conocer cómo perciben los estudiantes el hecho de que los cuerpos tienen diferente peso en el universo. RESPUESTA A: Reconoce el concepto de gravedad, entendido este como la fuerza física que la Tierra ejerce sobre todos los cuerpos hacia su centro. También se trata de la fuerza de atracción de los cuerpos en razón de su masa. RESPUESTA B: No diferencia los conceptos de peso y masa. Además del concepto de gravedad. RESPUESTA C: No se conoce el concepto de gravedad. RESPUESTA D: Se tiene una concepción errónea de lo que es gravedad. Se analiza en la pregunta 14 que aumentó el número de estudiantes que resolvieron acertadamente la pregunta en el cuestionario 2. (Opción A). Lo que implica que el nivel de apropiación conceptual tuvo un avance significativo.
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Gráfica 17. Análisis conceptual pregunta 15
Fuente: Elaboración propia.
Estándar o acción de pensamiento: Comparo el peso y la masa en diferentes puntos del sistema solar.
Componente: Entorno físico. Competencia Científica: Resolución de problemas. Clave: D.
Propósito: Elaborar y proponer explicaciones para algunos fenómenos de la naturaleza
basadas en el conocimiento científico y de la evidencia de su propia investigación y la de otros. RESPUESTA A: No reconoce el concepto de masa, ni de peso.
RESPUESTA B: No sería lógico, pues el cubo 2 hace inclinar la balanza, por tanto, la masa del cubo 2 es mayor. RESPUESTA C: No reconoce el concepto de masa y peso. RESPUESTA D: Debe elaborar una conclusión a partir de los resultados obtenidos en la comparación de las masas de tres cubos. En este caso, del pesaje 1 se observa que el cubo 2 es más pesado que el 1, y del pesaje 2 se observa que el cubo 1 es más pesado que el 3. Como consecuencia, se puede inferir que el cubo 3 tiene menos masa que el cubo 2.
66 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Se observa que la cantidad de estudiantes que respondieron acertadamente la pregunta 15aumentó en la aplicación del cuestionario 2. (Opción D). Lo que implica que el nivel de apropiación tuvo un avance significativo.
Gráfica 18. Análisis conceptual pregunta 16
Fuente: Elaboración propia.
Estándar o acción de pensamiento: Relaciono el movimiento de traslación con los cambios climáticos. – Establezco relaciones entre mareas, corrientes marinas, movimiento de placas tectónicas, formas de paisaje y relieve y las fuerzas que lo generan.
Componente: Entorno físico. Competencia Científica: Resolución de problemas. Clave: D
Propósito: Reconocer los principales elementos y características de la Tierra y del espacio. RESPUESTA A: Se debe tener en cuenta que es una estación que se da entre el
invierno y el verano y que varía de fechas según el hemisferio. Por tanto, no podría darse verano en el hemisferio norte y primavera en el sur. RESPUESTA B: Las estaciones están relacionadas con el movimiento de traslación y
rotación que realiza la Tierra. Además del eje de inclinación que esta presenta. Por tanto, no sería posible tener la misma estación en ambos hemisferios. RESPUESTA C: Como sabemos el otoño está situado entre el verano y el invierno y que
a causa de los movimientos que realiza la Tierra y su eje de inclinación. Las estaciones
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son contrarias en cada hemisferio, por lo tanto, si en el hemisferio norte es verano, en el sur es invierno. RESPUESTA D: Las estaciones están determinadas por cuatro posiciones principales, opuestas dos a dos simétricamente, que ocupa la Tierra durante su recorrido entorno al astro rey y que reciben el nombre de solsticios y equinoccios. A causa de la inclinación del eje de rotación, estas cuatro divisiones del año no se producen al mismo tiempo en ambos hemisferios, sino que están invertidas la una con relación a la otra; cuando aquí, por ejemplo, es verano, en el hemisferio austral es invierno.
En la pregunta 16 se observa que disminuyó el número de estudiantes que respondieron erróneamente la pregunta y al mismo tiempo aumentó el número de acierto realizando el comparativo entre el cuestionario 1 y 2. (Opción D). De acuerdo a lo anterior, el avance en el nivel de apropiación conceptual fue significativo.
Gráfica 19. Análisis conceptual pregunta 17
Fuente: Elaboración propia.
Estándar o acción de pensamiento: Describo las características físicas de la
Tierra y su atmósfera. Componente: Entorno Físico. Competencia científica: Verificación de hipótesis. Clave: B
Propósito: Conocer el nivel de conceptualización de los estudiantes sobre la atmósfera y los efectos adversos sobre la Tierra si la contaminamos. RESPUESTA A: El estudiante comprende que la contaminación atmosférica daña la capa de ozono que se encuentra en una de las capas de la atmósfera, pero desconoce el efecto real de la contaminación atmosférica en el planeta Tierra.
68 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
RESPUESTA B: Reconoce que la contaminación atmosférica daña la capa de ozono y que al suceder esto, los rayos del sol no pueden salir de la Tierra y se produce el efecto invernadero, es decir el calentamiento del planeta. Conoce las características de la atmosfera y la Tierra. RESPUESTA C: Sabe que la contaminación atmosférica trae efectos negativos, pero no reconoce cuales son. RESPUESTA D: Desconoce que la producción de oxígeno en la Tierra está dada por diferentes factores como: procesos fotosintéticos de los productores, la conservación de la atmosfera, entre otros. En la pregunta 17 el número de estudiantes que respondieron acertadamente en el cuestionario 2 es 9 veces de los que lo hicieron en el 1. (Opción B). Lo que significa que el nivel de apropiación conceptual mejoró bastante después de la aplicación del manual de laboratorio.
Gráfica 20. Análisis conceptual pregunta 18
Fuente: Elaboración propia.
Estándar o acción de pensamiento: Describo las características físicas de la
Tierra y la atmósfera. Componente: Entorno físico. Competencia científica: Verificación de hipótesis. Clave: B.
Propósito: Reconocer los principales elementos y características de la Tierra y del espacio.
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Se sabe que el sol es una estrella gigantesca que es el centro de nuestro sistema de planetas y que es quien proporciona la luz y la energía a nuestro planeta Tierra. Además se debe tener claridad que los planetas y los satélites naturales como la luna, no tienen luz propia. Por otro lado, que el fenómeno natural de los eclipses están directamente relacionados con los movimientos que realizan el planeta Tierra y la Luna en sus respectivas órbitas. RESPUESTA A: No tiene claridad sobre qué cuerpos celestes producen luz, en este
caso, sería la estrella del sol y no el planeta Tierra. RESPUESTA B: Comprende las dimensiones, la posición y la función de algunos cuerpos celestes del sistema solar. Además, comprende el enunciado y el concepto de eclipse lunar. RESPUESTA C: No comprende el enunciado y no identifica las condiciones para que se dé un eclipse de luna. RESPUESTA D: En esta posición el sol irradiaría su luz en la luna y no se cumpliría la condición que dice que la Tierra se interpone entre ellos dos.
Se observa que en la pregunta 18 el nivel de apropiación conceptual tuvo un avance significativo, ya que el número de estudiantes que respondieron acertadamente la pregunta fueron 10 más en el cuestionario 2 que en el cuestionario 1. (Opción B).
Gráfica 21. Análisis conceptual pregunta 19
Fuente: Elaboración propia.
Estándar o acción de pensamiento: Identifico términos y códigos del lenguaje propio de las ciencias naturales.
Componente: Entorno físico.
70 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Competencia científica: Verificación de hipótesis y resolución de problemas. Clave: C.
Propósito: Está orientada a establecer la capacidad de los niños para interpretar la
conformación de la fórmula de un compuesto. RESPUESTA A: Los estudiantes asocian la composición del agua a una mezcla homogénea. Esto puede significar que los niños tengan el conocimiento del agua conformada por hidrógeno y oxígeno, pero éste es entendido como la mezcla de estos elementos en una sola fase. RESPUESTA B: Consideran que el agua es una mezcla heterogénea.
RESPUESTA C: Los estudiantes diferencian y categorizan las nociones de elemento y compuesto. RESPUESTA D: El agua es un elemento formado por el hidrógeno y el oxígeno, en
realidad puede interpretarse como una dificultad en la comprensión y manejo de las nociones de mezcla, elemento y compuesto, las cuales presentan un alto nivel de abstracción para los niños de este grado. En la pregunta 19 el número de estudiantes que respondieron acertadamente aumentó en 7 en el cuestionario 2 con relación al cuestionario 1. (Opción C). Lo que implica que el avance en el nivel de apropiación conceptual fue significativo.
Gráfica 22. Análisis conceptual pregunta 20
Fuente: Elaboración propia.
Estándar o acción de pensamiento: Establezco relaciones entre magnitudes y unidades de medida apropiadas.
Componente: Entorno físico.
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Competencia Científica: Resolución de problemas. Clave: B
Propósito: Establecer la relación correcta entre la magnitud y la unidad de medida, dimensión, adecuada. Para responderla correctamente es necesario que el estudiante, a partir de la información suministrada en el letrero, establezca la relación entre la profundidad de la laguna y la unidad de longitud apropiada. RESPUESTA A: La relación establecida es profundidad-volumen, puesto que la unidad
de medida seleccionada está en tres dimensiones (m3). Es probable que la elección de esta opción de respuesta se deba a que los estudiantes relacionaron profundidad con
cantidad de líquido, atributo conocido como volumen, medible en m3.
RESPUESTA B: El estudiante, a partir de la información suministrada en el letrero, estableció la relación entre la profundidad de la laguna y la unidad de longitud apropiada. RESPUESTA C: Desde la observación cotidiana es imposible hablar de una la longitud expresada en metros cuadrados, ya que esta no es una medida de longitud, sino de área. RESPUESTA D: Es probable que, si bien eligieron una unidad de longitud no tuvieron en
cuenta lo expresado en el letrero: “Prohibido nadar...”, y la magnitud que se presenta en el mismo. ¿Por qué está prohibido nadar si la profundidad de la laguna tan sólo es de 3,50 cm? No hay una identificación de las proporciones de la unidad de medida requerida.
El avance en el nivel de apropiación conceptual fue muy significativo, ya que el número de estudiantes que respondieron acertadamente la pregunta 20 fue 4 veces mejor en el cuestionario 2 comparado con el cuestionario 1. (Opción B).
4.3 Análisis por categorías comparativo cuestionario 1 y 2
Es importante anexar este aparte, pues como instrumento para el análisis de los resultados obtenidos en la investigación se desarrollaron 2 rúbricas. Una con la finalidad de definir unos criterios claros sobre el avance del nivel de competencia científica alcanzada por los estudiantes y otra que agrupa los estándares del entorno físico de Ciencias Naturales grado 5°, según su afinidad y define unos criterios claros en el avance de apropiación conceptual alcanzado una vez se aplicó la estrategia. Este análisis nos ayuda a definir por categorías el avance conceptual y de esta manera deducir como el manejo apropiado de conceptos permite un avance en el nivel de competencia científica.
72 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
CONVENCIONES:
Aciertos C. 1: N° de estudiantes que acertaron por pregunta en el cuestionario 1.
Aciertos C. 2: N° de estudiantes que acertaron por pregunta en el cuestionario 2.
Fuente: Elaboración propia.
Gráfica 23. Análisis por categorías (materia)
Fuente: Elaboración propia.
Inicialmente el desempeño del grupo ha sido básico con respecto a esta categoría, ya que los niveles de acierto han sido menores que los de desaciertos y corresponde a los ítems propuestos por la rúbrica para medir el nivel de apropiación conceptual.
Una vez aplicado el cuestionario 2, se evidencia un desempeño alto en cuanto a la apropiación conceptual, ya que el nivel de aciertos es mucho mayor que el de desaciertos. Además, se evidencia que en el desarrollo del grupo de preguntas se responde a los ítems expuestos desde la rúbrica o escala de valoración conceptual planteada.
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Gráfica 24. Análisis por categorías (sistemas físicos)
Fuente: Elaboración propia. El desempeño del grupo en la aplicación del cuestionario inicial ha sido básico con respecto a esta categoría, ya que los niveles de acierto han sido menores que los de desaciertos y corresponde a los ítems propuestos por la rúbrica para medir el nivel de apropiación conceptual. En la categoría de Sistemas Físicos, después de la aplicación del cuestionario 2, se evidencia un desempeño alto en cuanto a la apropiación conceptual, ya que el nivel de aciertos es mucho mayor que el de desaciertos. Además, se evidencia que en el desarrollo del grupo de preguntas se responde a los ítems expuestos desde la rúbrica o escala de valoración conceptual planteada.
Gráfica 25. Análisis por categorías (sistema solar)
Fuente: Elaboración propia.
El desempeño del grupo en el cuestionario inicial ha sido básico con respecto a esta categoría, ya que los niveles de acierto han sido menores que los de desaciertos y
74 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
corresponde a los ítems propuestos por la rúbrica para medir el nivel de apropiación conceptual. En la categoría de Sistema Solar, una vez aplicado el cuestionario2, se evidencia un desempeño alto en cuanto a la apropiación conceptual, ya que el nivel de aciertos es mucho mayor que el de desaciertos. Además, se evidencia que en el desarrollo del grupo de preguntas se responde a los ítems expuestos desde la rúbrica o escala de valoración conceptual planteada.
Análisis general de información
Se observa que la mayoría de estudiantes han avanzado en su nivel de competencia Científica (Analizar Problemas y Formulación de hipótesis), solo 3 estudiantes conservaron su nivel de competencia. El nivel de competencia científica de Analizar problemas fue en el que menos avanzaron de estado de competencia según los criterios establecidos en la rúbrica diseñada para tal fin. Al contrario, en la competencia de Formulación de hipótesis prácticamente todos los estudiantes avanzaron de nivel de competencia, y muchos de ellos de un estado inicial a un estado avanzado de competencia científica. Ningún estudiante después de la aplicación de la estrategia que quedó en nivel inicial. Todos se ubican en un nivel intermedio y avanzado de competencia científica. (Según los criterios establecidos en la rúbrica para medir el nivel de competencia).
En general, el número de preguntas resueltas de manera acertada estuvo por encima de la mitad de estudiantes y 3 de ellas los 23 estudiantes la resolvieron de forma acertada, lo que indica que el nivel de apropiación conceptual mejoró bastante y tiende a ser alto. En cuanto a las categorías de grupos de estándares, se evidencia que el grupo de estudiantes avanzó de un desempeño básico a un desempeño alto en cuanto a apropiación conceptual, según los ítems previstos en la rúbrica para medir el nivel de apropiación conceptual de los estudiantes.
75
5. Conclusiones y recomendaciones
5.1 Conclusiones
Se evidencian niveles satisfactorios de competencia científica alcanzados por los
estudiantes de grado 5° de básica primaria del Instituto Agropecuario Veracruz,
específicamente en: Analizar problemas y Formulación de hipótesis. Esto demuestra que
abordar el conocimiento científico mediante actividades prácticas de índole real y virtual
específicamente en prácticas de laboratorio; conlleva a adquirir aprendizajes realmente
significativos y a un verdadero desarrollo de competencias científicas.
El desarrollo de prácticas de laboratorio basadas en los estándares básicos de
competencia de Ciencias Naturales, grado 5° en el entorno Físico, pone en juego la
curiosidad del estudiantes, su capacidad para formular y comprobar hipótesis, además de
desarrollar habilidades para resolver problemas de la cotidianidad con el uso del método
científico (en este caso particular mediante procesos de experimentación).
Las rúbricas son instrumentos valiosos para medir el nivel de competencia
científica de los estudiantes, ya que éstas proporcionan pautas esenciales para valorar
los estados inicial y final en el nivel de competencia científica que se logró desarrollar en
los estudiantes de grado 5° de básica primaria.
La concepción de las ciencias naturales debe dar un giro específico, ya que si
desde la básica primaria se realiza un buen proceso de alfabetización científica se espera
que los estudiantes desarrollen competencias, y no simplemente almacenarán
información de las ciencias. La tarea del docente es flexibilizar el currículo de ciencias
naturales, apropiándose del contexto, de los referentes de calidad del Ministerio de
Educación Nacional, pero sin desconocer que la tarea primordial es potenciar la
capacidad de asombro y la capacidad de resolver problemas de la vida real con la ayuda
del conocimiento científico. Así desarrollarán competencias científicas.
76 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Es esencial reconocer que los estudiantes son nativos digitales y como tal, el
desarrollo de actividades pedagógicas requiere algo experiencial y del uso de las TIC
como eje transversal para el desarrollo de competencias científicas. En el caso específico
para esta investigación, se usaron los PHET que son simulaciones gratuitas
desarrolladas por la Universidad de Colorado. El desarrollo de estos laboratorios virtuales
captó la atención de los estudiantes y fomentó su motivación para aprender ciencias de
una forma diferente; además con la ayuda de los videos y actividades prácticas virtuales
propuestas en el manual de laboratorio desarrollado, reforzaron lo trabajado desde las
prácticas reales y tradicionales.
Los estándares básicos de competencia del Ministerio de Educación Nacional de
Colombia, son referentes para orientar las ciencias naturales desde preescolar hasta
undécimo. Es tarea del docente la concreción de currículos pertinentes y coherentes que
propicien un verdadero desarrollo de competencias científicas. Es decir, currículos que
respondan a las exigencias de la nueva y cambiante sociedad globalizada del siglo XXI.
Para ello una pauta puede ser la enseñanza de la ciencias naturales en básica primaria
por competencias científicas, no por ejes temáticos. En tal sentido, esta investigación
arroja como resultado, que cuando el currículo de ciencias naturales es dinámico y
flexible, se logra un desarrollo de competencias científicas que serán esenciales en la
comprensión del mundo que los rodea y la solución de problemáticas de su cotidianidad.
5.2 Recomendaciones
Realizar un buen proceso de conocimiento de los elementos del laboratorio real es
esencial para que las prácticas de laboratorio se puedan desarrollar con éxito, además
de no usar elementos peligrosos que tengan que manipular los estudiantes. Por otro
lado, el hecho de conocer la funcionalidad de las simulaciones virtuales ayuda a que el
objetivo y la intencionalidad pedagógica no se desvíen del objetivo.
77
En el desarrollo de las rúbricas para medir el nivel de competencia y el nivel de
apropiación conceptual, es importante tener un diagnóstico del grupo donde se
desarrollará la investigación, pues de esta manera la información y los resultados serán
más confiables.
Sería interesante desarrollar una investigación similar desde el enfoque cualitativo
y el uso de grupos focales que permitan hacer comparaciones en el desarrollo de
competencias científicas en básica primaria con la implementación de currículos
tradicionales y magistrales, y la implementación de una estrategia curricular para la
enseñanza de las ciencias naturales, tal como la implementación de manuales de
laboratorio con prácticas reales y virtuales; estas últimas basadas en simulaciones y
aplicaciones validadas científicamente.
Es importante realizar un buen rastreo bibliográfico de los antecedentes y tener
claro que la investigación da respuesta a una problemática específica previamente
identificada.
Colombia es un país que está en plena búsqueda de mejorar el desempeño de los
estudiantes en Pruebas PISA propuestas por la OCDE (2015). Desde esta mirada y
tomando como referencia esta investigación, se puede concluir que las tareas esenciales
que debe empezar a desarrollar el Ministerio de Educación Nacional de Colombia son:
1. Verificar que los estándares desarrollados desde el año 2006, respondan en
dos sentidos a lo que se pide en las pruebas PISA. El primero en cuanto al nivel de
desarrollo conceptual requerido, y el segundo en cuanto al desarrollo de competencias
científicas. (Se logró un desarrollo curricular superior a los estándares, puesto que, desde
la puesta en práctica de la propuesta se identificó que el nivel de competencia científica y
de apropiación conceptual fue superior al esperado. Todo lo anterior concatenado a que
las experiencias propuestas estaban basadas en un contexto próximo y desde la práctica
vivencial y virtual, dándole la oportunidad a los estudiantes para ver la realidad científica
desde diversos ángulos y propiciar aprendizajes realmente con significación para los
estudiantes).
78 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
2. Brindar orientaciones precisas para que las instituciones educativas incorporen
en sus currículos de ciencias naturales, acciones pertinentes y transversales desde
preescolar hasta once que respondan a las competencias científicas evaluadas en el
marco de las pruebas PISA.
3. Fomentar el uso de las rúbricas como elementos de evaluación formativa que
respondan a la concepción de competencia científica propuesta por la OCDE: “una
persona científicamente competente está preparada para participar, brindando
argumentos, en discusiones sobre ciencia y tecnología, lo que requiere de las
competencias básicas para:
Explicar fenómenos científicamente: reconocer, evaluar y ofrecer explicaciones
para una serie de fenómenos naturales y tecnológicos.
Evaluar y diseñar investigaciones científicas: describir y evaluar investigaciones
científicas y proponer formas de abordar preguntas científicamente, interpretar
científicamente datos y evidencias: analizar y evaluar datos, afirmaciones y argumentos
en una variedad de representaciones y extraer las correspondientes conclusiones
científicas”. (OECD, 2015).
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Políticas de uso de imágenes de Google
Al momento de hacer una búsqueda por Google de imágenes, este cuenta con un ícono
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estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
A. Anexo: Cuestionario aplicado a estudiantes
INSTITUCIÓN EDUCATIVA
INSTITUTO AGROPECUARIO
“VERACRUZ”, Santa Rosa de Cabal
Estimado estudiante:
A continuación encontrará una serie de interrogantes relacionados con el área de Ciencias
Naturales, específicamente relacionados con las competencias que deberías haber desarrollado
hasta grado quinto, según el Ministerio de Educación Nacional.
El cuestionario tiene como objetivo conocer tu nivel de competencia científica, entendida esta
como el conjunto de habilidades, conocimientos y actitudes frente a la ciencia y el conocimiento
científico. De ningún modo, es una evaluación de Ciencias Naturales.
Por favor, contesta de acuerdo a tus conocimientos. No te apresures, lee bien y recuerda que son
preguntas de selección múltiple con única respuesta.
¡Muchas gracias por tu valioso aporte a este maravilloso proceso de trabajo final de
maestría!
1. En clase de Ciencias los niños han elaborado varias figuras de animales con arena
húmeda y las dejan expuestas al sol por algún tiempo, al regresar las figuras están secas
y desmoronadas debido a que:
a) La mayor parte del agua se ha evaporado.
b) El agua se ha condensado.
c) El agua se ha combinado con la arena.
d) La arena se ha descompuesto.
2. Al jugar con arena los niños desean saber si en el agua la arena se comporta de la misma
manera que la sal. Toman dos vasos con agua y adicionan una cucharada de arena en uno
de los vasos y una de sal en el otro y los agitan por varios minutos. La ilustración que mejor
representa el resultado es:
Maestría Enseñanza de Ciencias Exactas y Naturales
85
3. Juan echa igual cantidad de agua en tres vasos diferentes y a cada uno le adiciona azúcar, panela y arena, tal como se muestra en el dibujo.
En la siguiente tabla se muestran algunas características de los materiales utilizados por Juan: De acuerdo con la información, si Juan calienta las mezclas agitándolas continuamente, es probable que: A. el azúcar se disuelva primero. B. el trozo de panela se disuelva primero. C. la arena se disuelva primero. D. las tres sustancias se disuelvan a la vez.
4. La piscina donde nadan se limpia con “cloro”. La adición del cloro al agua produce una
disolución porque el cloro: A. se distribuye homogéneamente en el agua. B. se pierde al mezclarse con el agua. C. se evapora dentro de la piscina. D. se acumula en el fondo de la piscina.
86 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
5. Muchos niños juegan con bombas infladas con gas, que comienzan a elevarse en el aire tan pronto se sueltan. La comparación más acertada para explicar científicamente por qué se elevan las bombas es la siguiente:
A. suben como las burbujas de aire en el agua. B. son como algunas ilusiones que se van y no vuelven. C. son como los peces, suben cuando quieren. D. son como pelotas lanzadas al aire.
6. Cuando llegan a la laguna, los niños se divierten tirando objetos al agua. Juanita tira una
ramita de madera seca, Juan tira un tronco grande y pesado y María tira una piedra.
¿Cuáles objetos flotan?
A. sólo la ramita. B. la ramita y la piedra. C. la ramita y el tronco grande. D. la ramita, el tronco grande y la piedra.
7. Luis preparó una mezcla con agua, alcohol, sal y piedras pequeñas (recipiente 1). Luego,
agitó y separó la mezcla con el montaje que se muestra en el siguiente dibujo.
De acuerdo con el método de separación que Luis empleó, es correcto afirmar que el recipiente 2 contiene: A. agua y piedras, porque el alcohol y la sal quedan en el filtro. B. alcohol y agua, porque sólo los líquidos pueden pasar a través del filtro. C. sal y agua, porque el alcohol y las piedras quedan en el filtro. D. agua, sal y alcohol, porque sólo las piedras quedan retenidas en el filtro.
8. Diana leyó que en algunas regiones del norte de América los lagos comienzan a congelarse a finales de noviembre y se descongelan alrededor de marzo. Entre noviembre y marzo ocurre un cambio
A. químico, porque varía la composición del agua. B. físico, porque el agua se transforma en otro material. C. químico, porque a partir del agua se obtiene una nueva sustancia. D. físico, porque sólo varía el estado físico del agua.
9. Nuestra profesora quiere saber, ¿quién es el estudiante más fuerte? Para ello, pide a cinco estudiantes que empujen cajas y registra el tiempo que cada uno tarda en recorrer 5
87
metros. El resultado del experimento lo organizó en la siguiente tabla que muestra el tiempo empleado por cada niño a medida que aumenta el número de cajas
Luego, la profesora les pide que empujen cinco cajas. De acuerdo con lo anterior, se puede esperar que el tiempo empleado por el grupo de niños para mover las cajas esté entre A. 40 y 50 segundos. B. 35 y 45 segundos. C. 20 y 40 segundos. D. 25 y 35 segundos.
10. Durante el paseo, Manuel observó varios objetos: unas pinzas, un destapador de gaseosa, una linterna, una carretilla y una lupa. De estos objetos, Manuel clasifica como máquinas simples:
A. las pinzas, la carretilla y la lupa. B. las pinzas, la carretilla y el destapador de gaseosa. C. la linterna, las pinzas y el destapador de gaseosa. D. la linterna, la lupa y las pinzas.
11. La profesora Carmen nos propuso que indagáramos sobre la conductividad eléctrica de varios materiales. Trajo barritas de vidrio, madera, cobre y plástico. Armamos el siguiente circuito:
Entre los puntos A y B colocamos sucesivamente las barritas. Si se enciende el bombillo, el material es conductor de la electricidad. El bombillo encendió al colocarse la barrita de
A. madera. B. vidrio. C. cobre. D. plástico.
88 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
12. El siguiente dibujo representa un circuito eléctrico sencillo.
Si en el circuito anterior, cambias el interruptor por otro material, es de esperar que el bombillo encienda cuando coloques un trozo delgado de A. madera. B. plástico. C. cobre.
D. vidrio
13. Al anochecer, aparece una luna grande y redonda. Diana dice: .La semana pasada no era redonda y se veía más delgadita. - ¿Por qué cambió de forma?: porque la luna:
A. tiene un lado brillante y otro oscuro. B. refleja la luz del sol y a veces vemos toda la parte iluminada y otras sólo la mitad. C. se mueve alrededor del sol y a veces se va muy lejos y no la volvemos a ver en un buen tiempo. D. es como una linterna; tiene una luz propia que va cambiando.
14. Observa la siguiente imagen (Imagen tomada de www.google.com, imágenes de gravedad) De acuerdo a la imagen podemos concluir que:
A. La gravedad es la fuerza de atracción que ejerce el planeta Tierra sobre los cuerpos. B. Los cuerpos son más pesados en el planeta Tierra. C. En el cielo no hay gravedad. D. La gravedad permite que los cuerpos puedan flotar. E.
15. Tu profesora realiza un experimento en el que coloca tres cubos de igual volumen en una
balanza, como se muestra en el siguiente dibujo:
89
De acuerdo con lo que observas en el dibujo anterior, es correcto afirmar que la masa:
A. De los cubos 1 y 2 son iguales. B. Del cubo 1 es mayor que la masa del cubo 2. C. De los cubos 2 y 3 es igual. D. Del cubo 3 es menor que la del cubo 2.
16. Se sabe que cuando el polo Norte terrestre está iluminado directamente por el Sol el polo Sur no. Esta afirmación demuestra que cuando en el hemisferio Norte es verano en el hemisferio Sur es:
A. primavera. B. verano. C. otoño. D. invierno.
17. Diego vive en una zona que presenta un alto índice de contaminación atmosférica, como se
ve en la siguiente imagen
La contaminación atmosférica puede ocasionar específicamente: A. daños en la capa de ozono. B. efecto invernadero. C. efectos negativos sobre el ser humano. D. incapacidad para realizar el proceso de respiración en los seres vivos.
18. Pedro realiza un experimento para representar un eclipse de luna, sabiendo que es un fenómeno natural, donde la Tierra se interpone directamente entre el Sol y la Luna. El procedimiento que realiza se encuentra en la siguiente imagen:
90 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Los objetos que representan 1,2 y 3 en orden son: A. Tierra, Sol y Luna. B. Sol, Tierra y Luna. C. Tierra, Luna y Sol. D. Sol, Luna y Tierra.
19. Manuel ha aprendido que la fórmula del agua es H2O. Esta fórmula representa:
A. una mezcla homogénea conformada por hidrógeno y oxígeno. B. una mezcla heterogénea conformada por hidrógeno y oxígeno. C. un compuesto conformado por hidrógeno y oxígeno. D. un elemento conformado por hidrógeno y oxígeno.
20.
91
Bibliografía
Preguntas tomadas de Análisis de preguntas aplicación 2005-2006 (ICFES), área de Ciencias
Naturales, Subdirección académica grupo de evaluación de la educación básica y media,
Ministerio de Educación Nacional.
Autores Colegiatura de Ciencias: Biología Javier Toro (ICFES), Carmen Reyes, Rosario
Martínez.
Química: Yanneth Castelblanco (ICFES), Fidel Cárdenas, Carlos Ostos
Física: Oscar Avella, Marcela Bonilla
TÉRMINOS Y CONDICIONES DE USO PARA PUBLICACIONES Y OBRAS DE PROPIEDAD DEL ICFES
El Instituto Colombiano para la Evaluación de la Educación (ICFES) pone a la disposición de la comunidad educativa y del público en general, DE FORMA GRATUITA Y LIBRE DE CUALQUIER CARGO, un conjunto publicaciones a través de su portal www.icfes.gov.co. Dichos materiales y documentos están normados por la presente política y están protegidos por derechos de propiedad intelectual y derechos de autor a favor del ICFES. Si tiene conocimiento de alguna utilización contraria a lo establecido en estas condiciones de uso, por favor infórmenos al correo prensaicfes@icfes.gov.co. Queda prohibido el uso o publicación total o parcial de este material con fines de lucro. Únicamente está autorizado su uso para fines académicos e investigativos. Ninguna persona, natural o jurídica, nacional o internacional, podrá vender, distribuir, alquilar, reproducir, transformar (*), promocionar o realizar acción alguna de la cual se lucre directa o indirectamente con este material. Esta publicación cuenta con el registro ISBN (International Standard Book Number, o Número Normalizado Internacional para Libros) que facilita la identificación no sólo de cada título, sino de la autoría, la edición, el editor y el país en donde se edita. En todo caso, cuando se haga uso parcial o total de los contenidos de esta publicación del ICFES, el usuario deberá consignar o hacer referencia a los créditos institucionales del ICFES respetando los derechos de cita; es decir, se podrán utilizar con los fines aquí previstos transcribiendo los pasajes necesarios, citando siempre la fuente de autor ) lo anterior siempre que estos no sean tantos y seguidos que razonadamente puedan considerarse como una reproducción simulada y sustancial, que redunde en perjuicio del ICFES. Asimismo, los logotipos institucionales son marcas registradas y de propiedad exclusiva del Instituto Colombiano para la Evaluación de la Educación (ICFES). Por tanto, los terceros no podrán usar las marcas de propiedad del ICFES con signos idénticos o
92 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
similares respecto de cualesquiera productos o servicios prestados por esta entidad, cuando su uso pueda causar confusión. En todo caso queda prohibido su uso sin previa autorización expresa del ICFES. La infracción de estos derechos se perseguirá civil y, en su caso, penalmente, de acuerdo con las leyes nacionales y tratados internacionales aplicables. El ICFES realizará cambios o revisiones periódicas a los presentes términos de uso, y los actualizará en esta publicación. El ICFES adelantará las acciones legales pertinentes por cualquier violación a estas políticas y condiciones de uso
93
B. Anexo: Rúbrica. Nivel de apropiación conceptual
94 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Entorno Estándares Desempeño superior
Desempeño alto Desempeño básico Desempeño bajo
FISICO
CIENCIAS NATURALES
CATEGORÍA Materia
-Describo y verifico el efecto de transferencia de energía térmica en el cambio de estado de algunas sustancias. -Verifico la posibilidad de mezclar diversos líquidos, sólidos y gases. -Establezco relaciones entre objetos que tienen masas iguales y volúmenes diferentes o viceversa y su posibilidad de flotar. -Propongo y verifico diferentes métodos de separación de mezclas.
Sobresale porque explica con bastante propiedad qué es la materia, cómo está constituida, cómo podemos diferenciar una clase de materia de otra y en qué estados se encuentra. Además está en capacidad de aplicar y verificar hipótesis con respecto a las mezclas y su separación, usando un lenguaje netamente científico.
Explica ampliamente qué es la materia, cómo está constituida, cómo podemos diferenciar una clase de materia de otra y en qué estados se encuentra. Además está en capacidad de aplicar y verificar hipótesis con respecto a las mezclas y su separación, usando un lenguaje netamente científico.
Explica qué es la materia, cómo está constituida, cómo podemos diferenciar una clase de materia de otra y en qué estados se encuentra. Además está en capacidad de aplicar y verificar hipótesis con respecto a las mezclas y su separación, pero no usa un lenguaje propio de las ciencias Naturales
Tiene dificultades para explicar qué es la materia, cómo está constituida, cómo podemos diferenciar una clase de materia de otra y en qué estados se encuentra. No es capaz de proponer hipótesis sobre métodos de separación de mezclas usando el lenguaje de las ciencias Naturales.
FISICO
CIENCIAS
NATURALES
-Relaciono el estado de reposo o movimiento de un objeto con las fuerzas aplicadas sobre este. -Describo fuerzas y
Sobresale porque explica en forma novedosa qué son las fuerzas, cómo se clasifican, qué es trabajo, potencia, electricidad y magnetismo.
Explica ampliamente qué son las fuerzas, cómo se clasifican, qué es trabajo, potencia, electricidad y magnetismo.
Explica qué son las fuerzas, cómo se clasifican, qué es trabajo, potencia, electricidad y magnetismo.
Se le dificulta explicar qué son as fuerzas, cómo se clasifican, qué es trabajo, potencia, electricidad y magnetismo.
95
CATEGORÍA
Sistemas Físicos
torques en máquinas simples. -Verifico la conducción de electricidad o calor en materiales. -Identifico las funciones de los componentes de un circuito eléctrico. -Establezco relaciones entre mareas, corrientes marinas, movimiento de placas tectónicas, formas de paisaje y relieve, y las fuerzas que lo generan.
FISICO
CIENCIAS
NATURALES
CATEGORÍA
Sistema Solar
-Describo los principales elementos del sistema solar y establezco relaciones de tamaño, movimiento y posición. -Comparo el peso y la masa de un objeto en diferentes puntos del sistema solar. -Describo las características físicas
Se destaca porque explica con bastante propiedad los movimientos de la Tierra, sus consecuencias, Cuáles son las capas de la Tierra, la atmosfera y en general los elementos que constituyen el sistema solar.
Explica en detalle los movimientos de la Tierra, sus consecuencias, cuáles son las capas de la Tierra, la atmosfera y en general los elementos que constituyen el sistema solar.
Explica los movimientos de la Tierra, sus consecuencias, cuáles son las capas de la Tierra, la atmósfera y en general los elementos que constituyen el sistema solar.
No ha desarrollado competencias, por tanto, no explica con propiedad los movimientos de la Tierra, cuáles son sus capas, las capas de la atmosfera y en general los elementos que constituyen el sistema solar.
96 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
RÚBRICA PARA MEDIR LA APROPIACIÓN CONCEPTUAL POR CATEGORÍAS – ENTORNO FÍSICO, CIENCIAS NATURALES 5°. Ejemplo tomado de: Habilidades 5, editorial Santillana. (Reestructurado acorde a las necesidades del TFM).
POLÍTICAS DE USO DE LA EDITORIAL SANTILLANA S. A
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caso, su titularidad es de terceros que autorizaron el uso de los mismos en el Sitio Web o es información pública que se rige por las
leyes de acceso a la información pública colombianas.
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comerciales, marcas o signos distintivos que aparecen o a los que se hace alusión en el Sitio Web, pertenecen a sus respectivos
propietarios y se encuentran protegidos por la legislación vigente al respecto.
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promocionales salvo autorización previa dl Ministerio de Educación; en cualquier caso se prohíbe cualquier uso contrario a la ley y
del Sitio Web para uso personal y no comercial, siempre y cuando se haga expresa mención de la propiedad en cabeza del autor
del contenido.
de la Tierra y su atmosfera. -Relaciono el movimiento de traslación con los cambios climáticos.
97
Todos los logotipos y marcas de la página Web son de propiedad del Ministerio de Educación o su uso ha sido autorizado por sus
titulares al Ministerio de Educación, siendo, en todo caso, los titulares los responsables de cualquier posible controversia que
pudiera darse respecto de ellos. Los titulares de dichas marcas y logotipos se reservan el derecho de entablar las acciones legales
que consideren convenientes para hacer valer sus derechos tanto en Colombia como en el exterior.
El Usuario acepta que los contenidos generados y subidos por él serán de propiedad del Ministerio de Educación, conservando el
Usuario los derechos morales sobre dichos contenidos.
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correo electrónico: comunicaciones@mineducacion.gov.co Una vez notificado a este correo, dicho contenido será automáticamente
eliminado del Sitio Web hasta que quien haya publicado el contenido en disputa haya resuelto el conflicto con quien envía la
reclamación.
98 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
C. Anexo: Rúbrica para analizar el nivel de competencia científica formulación de hipótesis
Nivel de competencia Indicador de competencia ¿Qué son capaces de hacer los alumnos en cada nivel?
Conocimientos, capacidades, actitudes, contexto.
Nivel inicial 0% al 30%
Elabora una serie de conjeturas sobre una situación planteada.
A partir de una situación plantead es capaz de proponer soluciones acorde a sus conocimientos y competencias, proponiendo una serie de conjeturas iniciales para su desarrollo.
Nivel intermedio 31% al 80%
Analiza la hipótesis y la relaciona con un modelo o teoría.
Predicen el comportamiento de un sistema vinculándolo a alguna teoría o modelo y obtienen conclusiones de forma razonada. Tiene claridad sobre los elementos básicos para el desarrollo de una hipótesis.
Nivel avanzado 81% al 100%
Explica la forma de abordar la relación entre los elementos contenidos en la hipótesis.
Propone la formulación de hipótesis que puedan someterse a contrastación en la práctica, es decir, está en capacidad de elaborar hipótesis explicativas. (Sin desconocer la puesta en práctica de sus conocimientos
99
conceptuales, procedimentales, epistémicos; sus habilidades científicas, el contexto donde se desarrolla el problema y su actitud hacia la ciencia).
Fuente: Elaboración propia.
100 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
D. Anexo: Rúbrica para analizar el nivel de competencia científica analizar problemas
Nivel de competencia Indicador de competencia ¿Qué son capaces de hacer los alumnos en cada nivel?
Conocimientos, capacidades, actitudes, contexto.
Nivel inicial 0% al 30%
Reconoce la situación problema y trata de solucionarla.
Implica saber usar conceptos y modelos científico-escolares para detectar que unos hechos o circunstancias son problemáticos. Reconoce los saberes que debe poner en juego para empezar a darle solución al problema.
Nivel Intermedio 31% al 80%
Desarrolla un plan coherente para dar solución a la situación problema.
Formula posibles causas y consecuencias de las situaciones problemáticas, proponiendo de esta manera posibles explicaciones para solucionarlo. Sin desconocer el contexto, conocimientos conceptuales y procedimentales necesarios.
Nivel avanzado 81% al 100%
Es capaz desarrollar un plan y de validarlo frente al desarrollo del problema.
Le proporciona significatividad al problema en cuanto a: -Entender el problema. -Determinar la naturaleza del problema. -Determinar si es un problema relevante para la ciencia o para sí mismo. -Determinar la relación del problema con otras posibles
101
problemáticas. -Enunciar posibles respuestas o soluciones al problema, teniendo en cuenta los contextos, el uso de sus conocimientos y demostrar sus actitudes para el desarrollo de problemas científicos.
Fuente: Elaboración propia.
102 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
E. Anexo: Manual de laboratorio para básica primaria.
103
Al filo de la ciencia: ¿Te atreves a ser un pequeño
científico?
Basado en los Estándares Básicos de Competencia de MEN (Ministerio
de Educación Nacional de Colombia), Ciencias Naturales 5°, Entorno
Físico.
GRADO 5°-1 Tarde, SEDE LA HERMOSA, INSTITUTO
AGROPECUARIO VERACRUZ
DOCENTE: JOSÉ ALEXANDER VALENCIA LÓPEZ
2016
104 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
PRESENTACIÓN
En los imaginarios de las personas ha persistido una idea errónea sobre la ciencia. Siempre han
creído que la ciencia es algo complejo y que es un mundo reservado solo para los científicos, pero
no es así, todos podemos hacer ciencia, es más la ciencia hace parte de la vida cotidiana del ser
humano. Lo que hacemos y lo que usamos todos los días tiene ciencia.
Ustedes niños y niñas: Aprovechen que aún conservan intacta su capacidad de asombro. Al
momento de crecer y hacerse adultos se va perdiendo y todo se convierte en una rutina. Este es el
momento propicio para investigar, indagar, consultar, crear, soñar, plasmar, experimentar.
Maestros (as): Motivemos a los estudiantes desde primaria por la ciencia. De esta manera
logramos una alfabetización científica y por ende, el uso del conocimiento científico para su
beneficio, es decir, el desarrollo de competencias científicas.
Este maravilloso manual de experimentos proporcionará una herramienta valiosa para el desarrollo
de competencias científicas en los estudiantes de básica primaria. Específicamente las
competencias (Analizar problemas y formulación de hipótesis). Cuenta con 14 experimentos que
responden a los 14 estándares de competencia propuestos por el MEN (Ministerio de Educación
Nacional) del proceso de entorno físico, correspondiente al área de Ciencias Naturales para el
grado 5º.
Cada una de las experiencias relacionadas en el presente manual está esencialmente estructurada
así:
1. El nombre de la experiencia y un encabezado en donde se enuncia que están basadas en el
Entorno Físico de los estándares básicos de competencia del área de ciencias Naturales en
el grado quinto, se indica el estándar, el contenido y el propósito de cada experiencia de
laboratorio y adicionalmente una serie de recomendaciones para desarrollar la práctica de
laboratorio.
2. Cada experimento cuenta con los materiales y el procedimiento paso a paso de cómo se
debe realizar.
105
3. Al final cuenta con una conclusión y ya sea al inicio o al final se plantea una serie
situaciones problema o de hipótesis estrechamente relacionadas con cada experiencia
planteada.
4. Se realiza un complemento con un laboratorio virtual sobre el contenido trabajado en cada
uno de los laboratorios reales propuestos.
5. Se hace una sugerencia sobre un video o una actividad complementaria para mejorar la
apropiación conceptual.
Para la ejecución de los laboratorios virtuales es de suma importancia contar con unas condiciones
mínimas como:
a. Tener una conexión a Internet o tener descargados en el computador los PHET y/o
programas que se requieran.
b. Contar con disponibilidad de buenos equipos.
c. Tener un conocimiento básico de los sistemas informáticos. (Descarga e instalación de
programas)
d. Contar con unos requerimientos de software que permitan la visualización de los PHET, a
saber: (Tener instalado JAVA, Macro media Flash, Una versión de Windows relativamente
nueva, tener activadas las ventanas emergentes).
Se aclara, que todos los laboratorios virtuales propuestos en el presente manual son REDAS, es
decir, Recursos Digitales Abiertos o de libre uso o acceso.
Se espera que este trabajo sea de valiosa ayuda para aquellos maestros, maestras y estudiantes
apasionados por la ciencia y que de alguna u otra forma proporcione herramientas valiosas para el
desarrollo de su curiosidad y en sí de sus competencias personales y científicas necesarias para
entender el mundo que nos rodea.
¿Estamos todos listos para emprender esta maravillosa aventura?
Bienvenidos pequeños científicos.
106 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Contenido
Pág.
Normas para uso de Laboratorios reales y virtuales .................................................. 109
Clasificación de las sustancias e instrumentos de laboratorio ................................. 111
Experimento # 1: Transferencia de energía térmica ................................................... 121
Experimento # 2: Mezclas ............................................................................................. 130
Experimento # 3: Métodos de separación de mezclas homogéneas y heterogéneas 136
Experimento # 4: La flotabilidad .................................................................................... 147
Experimento # 5: Comparaciones desplazamientos de seres vivos vs objetos .... 153
Experimento # 6 La inercia ............................................................................................. 158
Experimento # 7: Brazo robótico hidráulico ................................................................. 163
Experimento # 8: ¿Aislante o conductor? .................................................................... 170
Experimento # 9: Pulsómetro ......................................................................................... 179
Experimento # 10: Investigaciones lunáticas............................................................... 187
Experimento # 11: Gravedad .......................................................................................... 192
Experimento # 12 Presión atmosférica ......................................................................... 197
Experimento # 13: Girando como planetas .................................................................. 201
Experimento # 14: Simulación de mareas, tunas y movimiento de placas tectónicas 205
Bibliografía ....................................................................................................................... 210
107
CONOCE TU MANUAL DE EXPERIMENTOS
El manual de experimentos consta de 14 maravillosas prácticas de laboratorio enmarcadas
en los estándares básicos de competencia del área de Ciencias Naturales, grado 5°,
componente Entorno Físico.
Cada práctica de laboratorio consta de:
INTRODUCCIÓN DE LA PRÁCTICA
DE LABORATORIO: Aquí se definen
elementos como identificación de la
práctica de laboratorio, estándar,
conceptos y el propósito de la práctica
de laboratorio a desarrollar.
RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS: Aquí
se definen una situación problema
relacionada con el estándar y una serie
de recursos que guían al estudiante
para darle solución. (Esta guía está
basada en la ficha de trabajo de Merino,
J.M. y F. Herrero). No todas las
prácticas cuentan con resolución de
problemas.
PLANTEA HIPÓTESIS: Aquí
encontrarás una serie de afirmaciones
enfocadas a que pasaría si… Esto con
el propósito de plantear hipótesis y
comprobarlas mediante el desarrollo de
la práctica de laboratorio. No todas las
prácticas cuentan con planteamiento de
hipótesis.
108 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
PRESENTACIÓN DE LA PRÁCTICA
DE LABORATORIO: Aquí se definen
unas recomendaciones a tener en
cuenta en cada práctica de laboratorio
al momento de desarrollarla, se dan a
conocer los materiales que se necesitan
y el procedimiento paso a paso para el
desarrollo de la misma.
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?: Aquí
encontrarás una pequeña explicación
sobre lo que lo que se pudo comprobar
con el desarrollo de la práctica de
laboratorio.
LABORATORIO VIRTUAL: Aquí
encontrarás un link que te llevará una
herramienta virtual para desarrollar
laboratorios complementarios a las
prácticas reales. (Todos son software
libres y en su gran mayoría
descargables para que puedan
funcionar sin conexión a Internet.
VÍDEO DE RETROALIMENTACIÓN
CONCEPTUAL: Aquí encontrarás un
link de un vídeo de YouTube que es
descargable y sirve como apoyo en la
apropiación del concepto desarrollado a
través de la práctica de laboratorio.
Además se cuenta con una serie de
preguntas o actividad práctica para
desarrollar.
109
Normas para uso de Laboratorios reales y virtuales
Las principales normas para el uso de los laboratorios reales y virtuales son las siguientes:
EN EL CASO SE LABORATORIOS REALES
1. No trabaje en el laboratorio si desconoce las normas de seguridad o si carece de los
equipos de seguridad necesarios. (Delantal, gafas, guantes, campana extractora de gases.
Además de permanecer con el cabello recogido).
2. Al terminar las prácticas deje limpio y ordenado el sitio de trabajo.
3. Cuando utilice pipetas o goteros no los introduzca sucios en los recipientes.
4. Si almacena sustancias en el laboratorio conozca perfectamente las precauciones a tener
con ellas, etiquete todos los envases.
5. Al trabajar con sustancias químicas tenga en cuenta las orientaciones dadas. Si algún
reactivo cae sobre la piel (ácidos o bases) o los ojos, lavase inmediatamente con abundante
agua, remítase a un centro de salud informando sobre la sustancia involucrada.
6. Jamás use sustancias cuyo origen o peligrosidad desconozca.
7. Debe tener un botiquín de primeros auxilios y un extintor.
8. Deje todo en perfecto orden al terminar su trabajo en el laboratorio, lave los equipos
utilizados, séquelos y guárdelos.
9. Trabaje los más cómodamente posible.
10. Mantenga ORDEN en el laboratorio ya que evita riesgos, contrariedades y pérdida de
tiempo.
11. No realice las siguientes actividades: Ingerir alimentos, fumar, sentarse en las mesas de
trabajo, trabajar con lentes de contacto, anillos, pulseras y relojes, jugar bromas durante el
trabajo y con el material del laboratorio, trasladarse de un lugar a otro con pipetas que
contengan reactivos.
12. Consiga siempre el equipo adecuado y ensámblelo cuidadosamente. Evite al máximo usar
material no especificado.
13. Este seguro de haber entendido completamente las instrucciones.
14. No improvisar, antes de hacer uso de un aparato solicite siempre instrucciones completas
sobre su manejo a la persona encargada.
PhD. Oscar Hernán Giraldo Osorio. (Químico U. Nacional de Colombia).
110 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
EN EL CASO DE LABORATORIOS VIRTUALES
1. En lo posible utilice un equipo con una buena conexión a Internet.
2. Ingrese solo al sitio web solicitado para la realización del laboratorio virtual.
3. Lea cuidadosamente las instrucciones para el desarrollo del laboratorio virtual solicitado.
4. En caso de no entender cómo funciona el programa del laboratorio virtual, solicitar ayuda
en el botón (ayuda) o al docente orientador.
5. Realice con entusiasmo las actividades propuestas en el laboratorio y tener el mismo
cuidado con el uso de las sustancias químicas y los elementos del laboratorio como si se
tratase de un laboratorio real.
6. Tener claridad de cuál es el objetivo de la realización de dicha práctica de laboratorio.
7. Seguir cada uno de los pasos propuestos para el desarrollo de los laboratorios virtuales.
8. No instalar programas sin los permisos correspondientes del docente orientador.
9. Evite al máximo estar pendiente de sus redes sociales en el momento en que desarrolla las
prácticas de laboratorio virtual.
10. Cuando el programa del laboratorio virtual se esté ejecutando de manera inapropiada, por
favor reinicie su equipo.
11. Antes de iniciar, asegúrese de que su equipo tenga instalado los programas
complementarios para la ejecución del software de los laboratorios virtuales, tales como:
(Java, Plugins, extensiones, navegador adecuado, entre otros).
111
Clasificación de las sustancias e instrumentos de laboratorio
(Tomado de Cuaderno de experimentos laboratorio de química, Angélica María Román Cuevas,
páginas 2 y 3).
Para mejorar la apropiación conceptual se invita a ver los siguientes videos de YouTube, que se
encuentran en los siguientes link:
https://www.youtube.com/watch?v=NinKRdgXxOc
Conociendo mi laboratorio real y virtual
Para los laboratorios virtuales, se propone simulaciones llamadas PHET de la Universidad de
Colorado. (Se aclara que algunos laboratorios virtuales son otro tipo de simulaciones
virtuales).
(Imagen tomada www.google.com, imágenes PHET).
112 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
A continuación, se presenta una serie de instrumentos básicos de laboratorio, los cuales en su gran
mayoría serán usados para el desarrollo del presente manual. Por favor pon mucha atención a la
actividad propuesta, ya que lo ideal es conocer cada uno, de qué material está hecho y cuál es su
uso.
Propósito: Conocer los elementos del laboratorio que se utilizarán para el desarrollo de prácticas
de laboratorio reales.
Concepto: Instrumentos de laboratorio.
113
Lee con mucha atención la siguiente información relacionada el material y los usos de los
instrumentos de laboratorio.
114 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Tomado de Quimic@ 1, Yanneth Beatriz Castelbanco, Martha Sánchez, Orlando Peña,
Editorial Norma, (pp. 18, 19, 20, 21).
115
¿QUÉ NECESITAMOS?
Instrumentos de laboratorio y fotocopias.
¿QUÉ VAMOS A HACER?
1. Vamos a reconocer los elementos reales del laboratorio del colegio, a reconocerlos por
el nombre y el material del que está fabricado.
2. De acuerdo a su uso, vamos a realizar prácticas con los elementos de laboratorio.
Para ellos vamos a usar solo agua.
3. Vamos a medir volúmenes en los recipientes.
4. Vamos a comprobar que recipientes son de vidrio refractario, usando el mechero de
Bunsen.
Anoto mis conclusiones y dibujo algunos elementos de laboratorio.
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
Cada elemento del laboratorio tiene un uso específico según el material del que está
fabricado y la práctica que se requiera realizar.
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet
PROCEDIMIENTO:
1. Ingresa al siguiente link:
http://www.mundo-descargas.com/descargas/vlabq-simulador-laboratorio-quimica/
Aquí te aparecerá la siguiente ventana:
116 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
2. Dale clic en descargar e instala el software en tu computador. Una vez instalado, te
aparecerá lo siguiente:
117
3. Usa los instrumentos de la aplicación para ubicar elementos de laboratorio y
explorar. Se pueden dar indicaciones como: “Coloca una probeta, una balanza, y así
sucesivamente.
Para mejorar la apropiación conceptual se invita a ver el siguiente video de YouTube, que se
encuentran en el siguiente link:
https://www.youtube.com/watch?v=zSKLCvp7o0w
118 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Responde: ¿Qué hemos aprendido?
Realiza el siguiente crucigrama.
Imagen tomada de www.google.com Imágenes de crucigrama de elementos de laboratorio.
ORIENTACIONES:
El profesor mostrará a los estudiantes los diferentes equipos y utensilios disponibles en el
laboratorio precisando sus nombres, usos, y cuidados. Con la información dada por el docente
completen la siguiente tabla.
MATERIAL DIBUJO CONTEXTURA USOS CUIDADOS
BALANZA
BEAKER
ERLENMEYER
PROBETA
PIPETA
GRADUADA
PIPETA
VOLUMÉTRICA
BURETA
TUBOS DE
119
ENSAYO
VIDRIO RELOJ
BALÓN
VOLUMÉTRICO
PICNÓMETRO
TERMÓMETRO
CAPSULA DE
PORCELANA
CRISOL
EMBUDO DE
FILTRACIÓN
EMBUDO DE
SEPARACIÓN
CONDENSADOR
VARILLA
AGITADORA
BALÓN DE
FONDO
REDONDO
BALÓN DE
FONDO PLANO
BALÓN DE
DESTILACIÓN
MORTERO
ESPÁTULA
PINZAS DE
TUBO DE
ENSAYO
SOPORTE
UNIVERSAL
ESCOBILLAS
MALLAS DE
120 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
ASBESTO
MECHEROS DE
GAS
ESTUFAS
ESCOBILLAS
PINZAS PARA
CRISOL
PINZAS DE
SERVICIO CON
NUEZ
PINZAS PARA
CONDENSADOR
TIPODES
ARO
SENCILLOS
ARO CON
PINZA
CUCHARA DE
COMBUSTIÓN
GRADILLA
TUBOS
CAPILARES
GOTEROS
CONEXIONES
EN U Y EN T
121
Experimento # 1
Transferencia de energía térmica
Entorno Físico de estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales.
Estándar: Describo y verifico el efecto de la transferencia de energía térmica en los cambios de
estado de algunas sustancias.
Concepto: Estados y cambios de estado de la materia, calor.
Propósito: Verificar el efecto de la energía térmica en el cambio de estado de algunas sustancias.
Antes de iniciar con nuestra práctica de laboratorio, se invita a resolver el siguiente problema,
siguiendo los pasos indicados.
EL PROBLEMA
Si una sustancia es expuesta a la energía térmica (Por ejemplo: a la luz solar, al fuego)
¿Ocasionaría esto algún cambio en la sustancia?, ¿cuál sería el cambio? y ¿por qué?
AYUDA
Cuando compras, por ejemplo, un chocolate y lo guardas en tu bolsillo por un tiempo determinado,
observas que este ha perdido su estado inicial y se encuentra ahora más blando.
TU PLAN
Escribe tu plan para dar solución al problema. Si no se te ocurre nada, recurre a las ayudas o
pregúntale al profesor para que te de una pista.
DESPUÉS DE HABER ESCRITO TU PLAN
1. Pregunta a tu profesor para que por seguridad, revise tu plan.
2. Decide qué aparatos necesitarás y pregunta a tu profesor por ellos.
3. AHORA EMPIEZA TUS EXPERIMENTOS.
Después de terminar esta actividad, es bueno realizar una plenaria acorde a las siguientes
preguntas:
1. ¿En qué consistía el problema que has resuelto, explícalo brevemente?
2. ¿Por qué escogiste esos materiales?
122 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
3. ¿Cómo lo ejecutaron? ¿qué operaciones o manipulaciones debieron realizar?
4. ¿A qué conclusión llegaron?
Una vez resuelto el problema, de acuerdo a tus conocimientos, se propone realizar la siguiente
práctica de laboratorio.
(PRÁCTICA # 1: TRANSFERENCIA DE ENERGÍA TÉRMICA)
Lo primero que debes hacer, es tener claras las recomendaciones dadas y alistar lo que
necesitamos.
RECOMENDACIONES: Al encender el mechero asegurarse de que no se haya alcohol
derramado. Tener mucho cuidado con el uso del fuego, que sea exclusivamente para desarrollar la
práctica de laboratorio y no ocasionar algún daño a los demás participantes de la clase.
Al momento de iniciar la práctica de laboratorio, tanto real como virtual, tener claridad como lo
vamos a hacer y tener todo lo que necesitamos a la mano.
LO QUE NECESITAMOS
Mechero
Alcohol industrial
Mantequilla
Hielo
Agua
Vaso de precipitado.
Trípode
Malla de asbesto
Hoja de papel
Espátula.
NOTA: En este caso se van a analizar las características de algunos materiales como:
(ALCOHOL, AGUA, HIELO, VASO DE PRECIPITADO) Respondiendo las siguientes
123
preguntas: ¿Qué forma tienen?, ¿Qué tamaño tienen?, ¿En qué estado se encuentran?, ¿Tienen
volumen definido?
Una vez, tengas a la mano los materiales solicitados, realiza las actividades descriptas en el
procedimiento paso a paso y muy cuidadosamente.
¿QUÉ VAMOS A HACER?
1. Organiza el montaje con el mechero, el trípode y la malla asbesto. (Se ubica el mechero
debajo del trípode y en la parte superior del trípode va ubicada la malla de asbesto).
2. Agrega agua en el vaso de precipitado (aproximadamente 40 mL) y ponlo sobre la malla
de asbesto, al tiempo que enciendes el mechero.
Luego, de 5 minutos, responde:
¿Qué sucedió?
¿El volumen o la cantidad de agua sigue siendo la misma?
¿Qué estados de la materia se pudieron observar?
¿Por qué el agua cambio de estado?
Escribo mis conclusiones.
3. Ahora, usando el mismo montaje del paso anterior, en un recipiente resistente al fuego,
coloca un trozo de mantequilla con la ayuda de una espátula.
¿Qué sucederá y por qué?
¿Cuál es el efecto del calor sobre la mantequilla?
Escribo mis conclusiones
4. En un vaso de precipitado agrego un cubo de hielo y observo lo que sucede.
¿En qué estado se encuentra el hielo?, ¿Qué forma tiene?
¿Qué le sucede al hielo, después de unos minutos?
¿Cómo se llama lo que le sucedió al hielo y por qué se llama así?
5. Con la ayuda del mechero enciendo la hoja de papel.
¿Lo que sucede con la hoja de papel al recibir la energía térmica, qué clase de cambio de la materia
es?
124 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
¿Qué característica tiene cada uno de los estados de la materia?
¿A qué se deben estos cambios?
Después de desarrollar los procesos de experimentación, por favor diligencia el siguiente cuadro:
Sustancia
Estado
inicial
Estado
final
Lo que
ocurre Lo que cambia
Lo que se
conserva
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
Lo desarrollado durante el experimento nos permite conocer los estados básicos de la materia:
Sólido, líquido y gaseoso.
Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y
regularidad de sus estructuras.
Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el
presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.
Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran
variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y
presión.
Además pudimos evidenciar los cambios de estado de la materia:
FUSIÓN: Si se calienta un sólido, llega un momento en que se transforma en líquido.
Este proceso recibe el nombre de fusión. El punto de fusión es la temperatura que
debe alcanzar una sustancia sólida para fundirse. Cada sustancia posee un punto de
fusión característico.
VAPORIZACIÓN: Si calentamos un líquido, se transforma en gas.
125
CONDENSACIÓN: Es el paso de gas a líquido, como cuando el vapor de agua se
transforma en gotitas de agua en un cristal por un descenso de la temperatura.
SOLIDIFICACIÓN: Es el paso de líquido a sólido. Por ejemplo, cuando el agua se
enfría y se transforma en hielo.
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet
PROCEDIMIENTO:
1. Ingresa al siguiente link:
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/estados
/estados1.htm
Aquí, te aparecerá la siguiente ventana.
126 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
2. Usa el botón que tiene forma de triángulo para ir avanzando o retrocediendo, según el
caso.
3. Al avanzar del triángulo, te aparecerá la siguiente ventana:
Aquí se presenta el primer estado de la materia: Sólido. La idea al ir avanzando es activar con el
mouse el botón de variar temperatura y observar lo que sucede con las partículas que se ven allí en
forma de esferas. Después de observar lo que sucede lo ideal es proponer una hipótesis del por qué
sucede lo que se observa y luego leer las conclusiones que se proporcionan en la parte superior de
la aplicación para contrastar nuestras respuestas.
4. Sigue el mismo procedimiento del punto 3 hasta que hayas terminado de realizar las
simulaciones de todos los estados de la materia.
5. Comenta con tus compañeros cómo te pareció el ejercicio y cuáles fueron los aprendizajes.
Adicionalmente, se propone la exploración del siguiente PHET:
PHET estados de la materia
PROCEDIMIENTO:
127
1. Ingresa al siguiente link:
https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/states-of-matter
Allí, te aparecerá lo siguiente:
2. Dar clic sobre el triángulo de color blanco para que se pueda reproducir el PHET o en su
defecto clic en descargar e instalar el PHET en el equipo.
3. Al momento de reproducir el PHET, te aparecerá lo siguiente:
128 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
4. Una vez ingreses al PHET, la idea es observar el comportamiento de algunos gases como
Neón, Argón, Oxígeno y de algunos compuestos como el agua en estado sólido, líquido y
gaseoso al variar la temperatura. Para ello, usando el mouse puedes aumentar o disminuir
la temperatura, cambiar de estado y sustancia y observar lo que sucede con las partículas.
5. Damos clic en cambios de fase que se observa en la parte superior y aparecerá lo siguiente:
Aquí lo la dinámica es muy parecida a lo que se realizó en el punto # 4. Con la diferencia que
existen otra información y que se observa cambio de estado al variar la temperatura.
6. El botón de potencial de interacción no lo usaremos en el desarrollo de este laboratorio
virtual.
7. Saca tus conclusiones.
Para mejorar la apropiación conceptual se invita a ver los siguientes videos de YouTube, que se
encuentran en los siguientes link:
https://www.youtube.com/watch?v=yhPPSTgv8Uk
129
https://www.youtube.com/watch?v=ZYK0U8SYiTA
Luego de ver y analizar los videos contesto:
1. ¿Qué hemos aprendido?
2. ¿Cómo lo hemos aprendido?
3. ¿Qué he entendido bien?
4. ¿Qué cosas no acabo de entender?
5. ¿Qué dificultades he tenido durante el desarrollo de las actividades?
6. ¿Qué estrategias idearé para superar las dificultades?
7. ¿Qué sentimientos me genera el trabajo?
130 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Experimento # 2
Mezclas
Entorno Físico de los estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales.
Estándar: Verifico la posibilidad de mezclar diversos líquidos, sólidos y gases.
Concepto: Mezclas homogéneas y heterogéneas. Sustancia pura, disolución.
Propósito: Aprender a identificar mezclas homogéneas y heterogéneas.
Antes de iniciar con nuestra práctica de laboratorio, se invita a plantear una serie de hipótesis en
tormo a la temática a trabajar.
PLANTEA HIPÓTESIS: QUÉ PASARÍA SI…
En un recipiente mezclamos
Sal con azúcar.
Arena con agua.
Limón con leche.
Agua con sal y azúcar.
Hielo con agua.
Oxígeno con agua.
¿Qué sucede con sus componentes al mezclarlos?
Una vez planteadas las hipótesis y socializadas, realiza la siguiente práctica de laboratorio para
comprobarlas.
(PRÁCTICA # 1: MEZCLAS)
Lo primero que debes hacer es leer las recomendaciones y conseguir los materiales.
RECOMENDACIONES: Tener cuidado de no consumir las mezclas realizadas, ya que pueden
ser nocivas para la salud; usarlas solo como muestras de laboratorio.
131
Al momento de iniciar la práctica de laboratorio, tanto real como virtual, tener claridad como lo
vamos a hacer y tener todo lo que necesitamos.
LO QUE NECESITAMOS
Leche
Limón
Hielo
Agua
Trozo de Manzana
Bicarbonato de sodio
Arena
Sal de cocina
Azúcar.
¿QUÉ VAMOS A HACER?
Te proponemos mezclar los siguientes elementos caseros, es decir, cosas cotidianas que tienes en
tu casa como se indica a continuación.
1. Mezcla limón con leche.
2. Mezcla hielo con agua
3. Mezcla hielo con sal de cocina
4. Mezcla un pedazo de manzana con oxígeno.
5. Mezcla sal con azúcar.
6. Mezcla bicarbonato de sodio con agua.
7. Mezcla arena con agua.
Posteriormente, usa tu libreta y anota lo que sucede en cada caso, tratando de escribir el ¿por qué?
sucede lo que se observa y ¿cómo es la mezcla que acabas de realizar? Debes observar muy bien y
escribir todo lo que observes.
132 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
Una mezcla es la agregación de varias sustancias o cuerpos que no se combinan químicamente
entre sí. A cada una de las sustancias que conforman una mezcla se le llama componente, los
cuales al estar juntos o separados conservan sus propiedades características, e intervienen en
proporciones variables.
Las mezclas pueden ser homogéneas y heterogéneas, en las primeras los componentes no se
pueden distinguir, debido a que están distribuidos uniformemente por toda la mezcla; es decir, que
la composición es la misma en toda ella. A este tipo de mezcla se le conoce como disolución.
En las segundas, los componentes se distinguen fácilmente, y se pueden apreciar visiblemente a
cada uno ellos; es decir, la composición de la mezcla no es uniforme. (Tomado de
http://conceptodefinicion.de/mezcla/ ).
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
PHET Disoluciones de sal y azúcar.
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet
PROCEDIMIENTO:
1. Ingresa al siguiente link:
https://phet.colorado.edu/es/simulation/sugar-and-salt-solutions
Aquí, te aparecerá lo siguiente:
2. Dar clic sobre el triángulo de color blanco para que se pueda reproducir el PHET o en su
defecto clic en descargar e instalar el PHET en el equipo.
133
3. Al reproducir el PHET, se abrirá la siguiente ventana:
Aquí, Vierte azúcar, agita en sal y evapora el agua para ver los efectos de la concentración y la
conductividad. Haz un acercamiento para ver cómo el azúcar y diferentes compuestos de sal se
disuelven. Acerca de nuevo para explorar la función del agua.
4. Escribe tus conclusiones.
CONCLUSIÓN:
Con el desarrollo del PHET se pueden observar las disoluciones de azúcar y sal. Aquí se pueden
definir el concepto de disolución como una mezcla homogénea que dependiendo el nivel de
concentración de sus componentes, uno es el soluto y el otro el solvente.
Adicionalmente, se propone el siguiente laboratorio virtual:
PROCEDIMIENTO;
1. Ingrese al siguiente link:
http://www.objetos.unam.mx/quimica/suelo/index.html
134 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
2. Sigue las instrucciones planteadas y vaya resolviendo paso a paso cada una de las
actividades propuestas para el laboratorio virtual.
3. Anota tus conclusiones.
Para mejorar la apropiación conceptual se propone observar con mucha atención el siguiente
video de YouTube, ingresando al link:
https://www.youtube.com/watch?v=WCl_j_YH2bM
135
Luego de ver y analizar el video contesto:
1. ¿Qué hemos aprendido?
2. ¿Cómo lo hemos aprendido?
3. ¿Qué he entendido bien?
4. ¿Qué cosas no acabo de entender?
5. ¿Qué dificultades he tenido durante el desarrollo de las actividades?
6. ¿Qué estrategias idearé para superar las dificultades?
7. ¿Qué sentimientos me genera el trabajo?
136 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Experimento # 3
Métodos de separación de mezclas homogéneas y heterogéneas
Entorno Físico de los estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales
Estándar: Propongo y verifico diferentes métodos de separación de mezclas.
Concepto: Mezclas, métodos de separación de mezclas.
Propósito: Conocer los principales métodos de separación de mezclas.
RECOMENDACIONES:
Tener mucho cuidado con los instrumentos de laboratorio, usar los montajes apropiados, siguiendo
las instrucciones correspondientes. Al usar el fuego tener un cuidado especial.
A través de los siguientes experimentos, podrás conocer los métodos de separación de mezclas
(homogéneas y heterogéneas) más usados.
Separación de alcohol y agua
Método: Destilación básica
Mezcla: Homogénea.
Propósito: Separar una mezcla homogénea a través del método de destilación básica; teniendo en
cuenta el punto de ebullición del agua.
Antes de realizar la experiencia de laboratorio y aplicar el método de separación de mezclas,
analiza la siguiente hipótesis:
Hipótesis
¿Se podrá separar una mezcla homogénea mediante el método de la destilación simple? ¿Cómo
podría ser dicho proceso?
Una vez discutida la hipótesis, debes conseguir los siguientes materiales:
¿QUÉ NECESITAMOS?
Soporte universal
Mechero
137
Matraz esférico con desprendimiento lateral
Corcho
Termómetro
Condensador
Beaker
Mezcla de agua y alcohol.
¿QUÉ VAMOS A HACER?
Sigue con mucho cuidado cada uno de los pasos aquí establecidos. (Realizando adecuadamente
cada uno de los montajes:
Paso 1: Hacer un montaje como el que se indica en la imagen.
Paso 2: La disolución de agua y alcohol se calientan en un balón de destilación. Mientras es
calentada la mezcla se generará vapor de agua.
Paso 3: El vapor de agua generado viaja por el tubo refrigerante convirtiendo el agua de estado
gaseoso a estado líquido (condensación).
PASO 4: Finalmente el alcohol alcanzando su punto de ebullición se evapora y al pasar por el
condensador pasa al otro lado en estado líquido.
Imagen tomada de www.google.com, imágenes de destilación de agua y alcohol)
138 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
¿Qué pudimos comprobar?
La mezcla homogénea es separada y el agua cambia de estado. (Sucede un proceso de
condensación).
Separación de mezcla de agua y aceite
Método: decantación
Mezcla heterogénea
Propósito: Separar una mezcla heterogénea de agua y aceite mediante el método de la decantación.
Antes de realizar la experiencia de laboratorio y aplicar el método de separación de mezclas,
analiza la siguiente hipótesis:
Hipótesis
De los elementos de la mezcla, después de la decantación queda sobre el agua el aceite, ya que es
menos denso.
Una vez discutida la hipótesis, debes conseguir los siguientes materiales:
MATERIALES:
Aceite
Vaso de precipitado
Varilla de vidrio para revolver.
Agua
Sigue con mucho cuidado cada uno de los pasos propuestos.
PROCEDIMIENTO:
1. En un Beaker disuelvo el aceite con el agua con la ayuda de la varilla de vidrio.
2. Espero un tiempo prudente hasta que aceite se pueda ver sobre el agua.
139
¿Qué pudimos comprobar?
El aceite queda sobre el agua, ya que es menos denso y de esta manera se pueden ver las 2
sustancias de la mezcla.
Imagen tomada de: www.google.com imágenes de separación de mezcla de agua y aceite.
Separar agua con arena
Método: Filtración
Mezcla heterogénea
Propósito: Separar una mezcla de arena y agua mediante el método de la filtración.
Antes de realizar la experiencia de laboratorio y aplicar el método de separación de mezclas,
analiza la siguiente hipótesis:
Hipótesis
La mezcla no se puede separar, ya que aunque es heterogénea, el agua cambia sus propiedades
originales.
Una vez discutida la hipótesis, debes conseguir los siguientes materiales:
¿QUÉ NECESITAMOS?
Papel filtro
Embudo plástico o de vidrio
Beaker o probeta
140 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Matraz
Mezcla de agua con arena
Realiza los siguientes pasos con mucho cuidado.
¿QUÉ VAMOS A HACER?
1. Realizo el montaje como muestra la figura.
2. Adiciono la mezcla sobre el papel filtro que está en el embudo y observo lo que sucede.
¿Qué pudimos comprobar?
El papel filtro retiene las piedras y la arena, permitiendo que al recipiente pase solo el agua.
Las figuras de los montajes y las ideas esenciales para plantear los experimentos de métodos de
separación de mezclas, fueron tomados de: http://www.fullquimica.com/2011/08/metodos-de-
separacion-de-las-mezclas.html
Separar agua con sal
Método: evaporación
Mezcla homogénea
Propósito: Separar una mezcla homogénea de agua y sal mediante el método de la evaporación.
Antes de realizar la experiencia de laboratorio y aplicar el método de separación de mezclas,
analiza la siguiente hipótesis:
Hipótesis
141
La sal no se puede separar del agua, ya que es una mezcla heterogénea.
Una vez discutida la hipótesis, debes conseguir los siguientes materiales:
¿QUÉ NECESITAMOS?
Cartulina negra.
Malla de asbesto
Trípode
Agua con sal.
Mechero de alcohol
Alcohol industrial
Sigue los siguientes pasos con mucho cuidado.
¿QUÉ VAMOS A HACER?
1. Realizo un montaje con el trípode y la malla de asbesto.
2. Sobre la cartulina, con la ayuda de un pincel, escribo algo usando la mezcla de agua
con sal.
3. Enciendo el mechero y lo ubico debajo de la malla de asbesto, a la vez que ubico la
cartulina negra con lo que he escribido sobre la malla.
¿Qué pudimos comprobar?
El agua se evapora por la acción del calor y la sal queda sobre la cartulina negra. (Resaltando aquí
que quedará sobre la cartulina lo que hayamos escrito con la mezcla entre agua y sal).
Separar arena y limadura de hierro
Método: Imantación
Mezcla heterogénea
142 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Propósito: Separar una mezcla heterogénea de limadura de hierro y arena mediante el método de
imantación.
Antes de realizar la experiencia de laboratorio y aplicar el método de separación de mezclas,
analiza la siguiente hipótesis:
Hipótesis
El campo magnético que produce el imán atrae la limadura de hierro y la arena.
Una vez discutida la hipótesis, debes conseguir los siguientes materiales:
¿QUÉ NECESITAMOS?
Limadura de hierro.
Imán.
Arena.
Caja de Petri
Sigue los siguientes pasos con mucho cuidado.
¿QUÉ VAMOS A HACER?
1. Realizo una mezcla de arena con limadura de hierro.
2. Coloco la muestra sobre una caja de Petri.
3. Acerco un imán sobre la mezcla y observo lo que sucede.
¿Qué pudimos comprobar?
El imán atrae la limadura de hierro, ya que este es un metal.
143
Imagen tomada de: www.google.com imágenes de imantación.
Separar piedras y harina
Método: Tamizado
Mezcla heterogénea
Propósito: Separar una mezcla heterogénea de piedras y harina mediante el método del tamizado.
Antes de realizar la experiencia de laboratorio y aplicar el método de separación de mezclas,
analiza la siguiente hipótesis:
Hipótesis
Todas las partículas pasan a través del tamiz.
Una vez discutida la hipótesis, debes conseguir los siguientes materiales:
LO QUE NECESITAMOS
Limadura de hierro.
Imán.
Arena.
Caja de Petri
Sigue los pasos con mucho cuidado.
¿QUÉ VAMOS A HACER?
1. Realizo una mezcla de piedras y harina.
2. Vierto la mezcla en el tamiz o colador.
144 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
3. Realizo movimientos del tamiz y separo la mezcla.
¿Qué pudimos comprobar?
A través del tamizado se pueden separar partículas sólidas pequeñas y partículas sólidas grandes.
Imagen tomada de: www.google.com imágenes de tamizado.
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
Separación de mezclas
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet
145
1. Ingrese al siguiente link:
http://www.desarrollomultimedia.cl/digitales_html/odea/ciencia/recursos/JUGANDO_SEPARAR/
LearningObject/content/io_2.swf?version=0.1
Aquí te aparecerá la siguiente ventana:
2. Escucha con mucha atención los audios que te indicarán lo que debes hacer para realizar la
actividad.
3. Una vez realizada la actividad, socializa con tus compañeros.
Para mejorar la apropiación conceptual se propone realizar el siguiente ejercicio evaluativo:
1. Ingresa al siguiente link:
http://cancionesparaeducar.com/actividad-interactiva-metodos-de-separacion-de-mezclas
146 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
2. Darle clic en empezar y realizar las actividades allí propuestas para comprobar el
desarrollo de tus competencias.
Luego de realizar dicha actividad contesto:
1. ¿Qué hemos aprendido?
2. ¿Cómo lo hemos aprendido?
3. ¿Qué he entendido bien?
4. ¿Qué cosas no acabo de entender?
5. ¿Qué dificultades he tenido durante el desarrollo de las actividades?
6. ¿Qué estrategias idearé para superar las dificultades?
7. ¿Qué sentimientos me genera el trabajo?
147
Experimento # 4
La flotabilidad
Entorno Físico de los estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales
Estándar: Establezco relaciones entre objetos que tienen masas iguales y volúmenes diferentes o
viceversa y su posibilidad de flotar.
Concepto: flotabilidad y propiedad intensiva de la materia: Densidad.
Propósito: Descubrir por qué flota un barco en el agua.
Antes de iniciar con nuestra práctica de laboratorio, se invita a plantear y resolver el siguiente
problema.
EL PROBLEMA
¿Si un barco es tan pesado, por qué puede flotar?
AYUDA
Cuando haces un barco de papel y lo pones en agua, este puede flotar.
TU PLAN
Escribe tu plan para dar solución al problema. Si no se te ocurre nada, recurre a las ayudas o
pregúntale al profesor para que te una pista.
DESPUÉS DE HABER ESCRITO TU PLAN
2. Pregunta a tu profesor para que por seguridad, revise tu plan.
2. Decide qué aparatos necesitarás y pregunta a tu profesor por ellos.
3. AHORA EMPIEZA TUS EXPERIMENTOS.
Después de terminar esta actividad, es bueno realizar una plenaria acorde a las siguientes
preguntas:
5. ¿En qué consistía el problema que has resuelto, explícalo brevemente?
6. ¿Por qué escogiste esos materiales?
7. ¿Cómo lo ejecutaron? ¿qué operaciones o manipulaciones debieron realizar?
8. ¿A qué conclusión llegaron?
148 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Una vez resuelto el problema, de acuerdo a tus conocimientos, se propone realizar la siguiente
práctica de laboratorio.
(PRÁCTICA # 1: Por qué flotan los barcos)
RECOMENDACIONES: Observar a profundidad lo que sucede con la tapa metálica al ubicarse
dentro del balde con agua. Hacer uso racional del agua y evitar desperdicios.
Lo primero que debes hacer, es conseguir los siguientes materiales:
LO QUE NECESITAMOS
Una tapa metálica de un frasco de unos 6 o 7 cm de diámetro.
Una canica
Un balde con agua
Una vez, tengas a la mano los materiales solicitados, realiza las actividades descriptas en el
procedimiento paso a paso y muy cuidadosamente.
¿QUÉ VAMOS A HACER?
1. Coloca la tapa en la superficie del agua con la tapa hueca hacia arriba
2. Ahora coloca la canica
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
Ambos objetos tienen aproximadamente el mismo peso, pero la canica no es hueca, Los grandes
barcos aunque son muy grandes y pesados, tienen espacios huecos llenos de aire y esto hace que
floten.
VARIANTE: Se puede hacer el ejercicio con un barco de papel y comprobar con otros objetos de
diferentes masas y volúmenes, tales como: madera, un clavo, una piedra, hoja de papel, corcho,
entre otros.
149
Además, para conocer más a fondo el concepto de densidad se propone realizar el coctel de
densidad, este agregando en un vaso agua, vinagre, miel, sirope, alcohol, aceite.
Imagen tomada de: www.google.com imágenes coctel de densidad.
(Tomado de Einstein en busca del tesoro, Rosa Inés Aguirre García, página 18 y 19)
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
Todos los materiales a pesar de tener una misma masa y volumen, unos pueden flotar y otros no.
La flotabilidad es independiente del volumen.
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
PHET densidad.
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet
PROCEDIMIENTO:
1. Ingresa al siguiente link:
https://phet.colorado.edu/sims/density-and-buoyancy/density_es.html
Aquí te aparecerá la siguiente ventana:
150 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
2. Una vez ingreses al PHET puedes elegir los materiales en la parte superior (madera, hielo,
ladrillo, aluminio) y puedes elegir la masa y el volumen que desees antes de ingresarlos al
agua. De igual manera puedes jugar con los bloques de la parte superior derecha para
conocer la densidad.
3. Si quieres volver a empezar, debes dar clic en reiniciar todo.
4. Anota tus conclusiones.
Se propone el desarrollo de un Segundo PHET relacionado con el contenido trabajado.
PHET flotabilidad
PROCEDIMIENTO:
1. Ingresa al siguiente link:
https://phet.colorado.edu/sims/density-and-buoyancy/buoyancy_es.html
Aquí, te aparecerá la siguiente ventana:
151
2. Te presentarán 2 materiales (la madera y el ladrillo). La idea es analizar la flotabilidad de
estos materiales de acuerdo a los bloques de la parte superior derecha (misma masa, mismo
volumen, misma densidad) y acorde a dos fluidos (agua y aceite)
3. Observa lo que sucede al introducir los materiales, usando distintas características, en los
fluidos de agua y aceite.
4. Observa los datos que puede arrojar la simulación, señalando con todos los botones de la
parte inferior izquierda.
5. Anota tus conclusiones.
Para una mejor apropiación conceptual se propone ver y analizar el siguiente video de YouTube,
ingresando al siguiente link:
https://www.youtube.com/watch?v=L1nJKUhf3is
152 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Luego de realizar dicha actividad contesto:
1. ¿Qué hemos aprendido?
2. ¿Cómo lo hemos aprendido?
3. ¿Qué he entendido bien?
4. ¿Qué cosas no acabo de entender?
5. ¿Qué dificultades he tenido durante el desarrollo de las actividades?
6. ¿Qué estrategias idearé para superar las dificultades?
7. ¿Qué sentimientos me genera el trabajo?
153
Experimento # 5
Comparaciones desplazamientos de seres vivos vs objetos
Entorno Físico de los estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales
Estándar: Comparo movimientos y desplazamientos de seres vivos y objetos.
Conceptos: Velocidad, distancia, longitud.
Propósito: Comparar los desplazamientos de los seres vivos con los de algunos objetos.
Antes de iniciar con nuestra práctica de laboratorio, se invita a plantear y resolver el siguiente
problema.
EL PROBLEMA
¿Qué movimientos de objetos que usamos en la vida cotidiana tienen una similitud con el
movimiento que realizan los seres vivos?
AYUDA
Al momento de nadar el ser humano simula los movimientos de los peces.
TU PLAN
Escribe tu plan para dar solución al problema. Si no se te ocurre nada, recurre a las ayudas o
pregúntale al profesor para que te una pista.
DESPUÉS DE HABER ESCRITO TU PLAN
3. Pregunta a tu profesor para que por seguridad, revise tu plan.
2. Decide qué aparatos necesitarás y pregunta a tu profesor por ellos.
3. AHORA EMPIEZA TUS EXPERIMENTOS.
Después de terminar esta actividad, es bueno realizar una plenaria acorde a las siguientes
preguntas:
1. ¿En qué consistía el problema que has resuelto, explícalo brevemente?
2. ¿Por qué escogiste esos materiales?
3. ¿Cómo lo ejecutaron? ¿qué operaciones o manipulaciones debieron realizar?
4. ¿A qué conclusión llegaron?
154 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Una vez resuelto el problema, de acuerdo a tus conocimientos, se propone realizar la siguiente
práctica de laboratorio.
(PRÁCTICA # 1: Seres vivos vs objetos)
RECOMENDACIONES: Realizar mediciones lo más precisas posibles para sacar conclusiones
lo más acertadas posibles.
Lo primero que debes hacer, es conseguir los siguientes materiales:
LO QUE NECESITAMOS
Marcador
Balón
Carritos de impulso.
¿QUÉ VAMOS A HACER?
1. Dejar caer objetos (marcador, balón) de una altura y lanzarse de la misma altura para
realizar comparaciones.
2. Rebotar un balón y saltar al mismo tiempo para hacer comparaciones.
3. Lanzar un balón de fútbol con una velocidad determinada y calcular el tiempo que gasta en
recorrer cierta distancia. Luego recorrer la distancia trotando y hacer comparaciones.
4. Darle impulso a un carro de juguete y verificar que distancia recorre y en cuanto tiempo.
Hacer el ejercicio varias veces para realizar comparaciones.
Tabla para llenar los datos de los experimentos realizados.
Objeto Distancia Tiempo Comparación
155
5. Escribo las conclusiones de las actividades desarrolladas.
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
El movimiento de los seres vivos es muy similar al de los objetos que usamos en la cotidianidad.
La distancia recorrida depende de la velocidad y la fuerza que se le aplica a un objeto.
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
PHET El hombre móvil.
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet
PROCEDIMIENTO:
1. Ingresa al siguiente link:
https://phet.colorado.edu/es/simulation/moving-man
2. Dar clic sobre el triángulo de color blanco para que se pueda reproducir el PHET o en su
defecto clic en descargar e instalar el PHET en el equipo.
3. Al reproducir el PHET, se abrirá la siguiente ventana:
156 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
4. Aprende sobre los gráficos de posición, velocidad, aceleración. Mueve el pequeño hombre
de ida y vuelta con el ratón y traza su movimiento. Fija la posición, velocidad o
aceleración, y deja que la simulación mueva al hombre hacia ti.
Realiza varios cambios de velocidad y anota las conclusiones.
157
Para mejorar la apropiación conceptual se propone ver y analizar el siguiente video de YouTube
que se encuentra disponible en el siguiente link:
https://www.youtube.com/watch?v=MfQPsAJfrS0
Luego de ver y analizar el video contesto:
1. ¿Qué hemos aprendido?
2. ¿Cómo lo hemos aprendido?
3. ¿Qué he entendido bien?
4. ¿Qué cosas no acabo de entender?
5. ¿Qué dificultades he tenido durante el desarrollo de las actividades?
6. ¿Qué estrategias idearé para superar las dificultades?
7. ¿Qué sentimientos me genera el trabajo?
158 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Experimento # 6
La inercia
Entorno Físico de los estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales
Estándar: Relaciono estado de reposo o movimiento de un objeto con las fuerzas aplicadas sobre
este.
Concepto: Fuerza, inercia.
Propósito: Demostrar que si algo esta inmóvil, seguirá estándolo hasta que otro objeto lo ponga en
movimiento.
RECOMENDACIONES: Seguir las instrucciones dadas para que el experimento funcione como
ha sido planteado y descubras lo que es en realidad la inercia.
Lo primero que debes hacer, es conseguir los siguientes materiales:
LO QUE NECESITAMOS
Un marcador
Un cartón de 10 x 10 cm
Un vaso
Realiza cada uno de los pasos propuestos con mucho cuidado.
¿QUÉ VAMOS A HACER?
1. El vaso se ubica sobre una superficie plana.
2. Sobre el vaso coloca el cuadro de cartón.
3. Sobre el cartón, ubica el marcador.
4. Asegúrate de que el marcador u objeto quede justo en el centro del vaso.
5. Con tu dedo índice golpea el cartón en una esquina, lo más fuerte que puedas.
159
Explicación:
El golpe al cartón lo puso en movimiento, mientras que la inercia del plumón lo mantuvo en su
posición; pero al estar actuando la gravedad sobre él, hizo que cayera al fondo del vaso.
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
La inercia es una propiedad de la materia, expresada por Newton como la capacidad que posee la
materia para mantener su estado de reposo o de un movimiento rectilíneo uniforme. Entre más
complicado sea cambiar el estado de un objeto, se dice que tiene mayor inercia.
Todo cuerpo continúa en su estado de reposo, o con velocidad uniforme en línea recta, a menos
que sobre él actúe una fuerza externa. La tendencia de un objeto a mantener su estado de reposo o
movimiento con velocidad constante en línea recta se llama inercia.
Después de realizar la práctica de laboratorio, analiza las siguientes hipótesis:
QUÉ PASARÍA SI…
1. Colocaras sobre el plumón una goma por ejemplo.
2. Con los pasajeros de un automóvil que al ir a gran velocidad, tuviera que detenerse
repentinamente.
3. Al ir corriendo tu cuerpo no tuviese inercia, ¿Te detendrías?, ¿Cómo lo harías?
(Tomado de la física al rescate, resolviendo retos de Claudia Chanona Barrios, David Rosas Vara
páginas 2 y 3).
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
PHET fuerzas y movimiento.
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet
PROCEDIMIENTO:
1. Ingresa al siguiente link:
https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/forces-and-motion
160 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Aquí, te aparecerá la siguiente ventana:
1. Dar clic sobre el triángulo de color blanco para que se pueda reproducir el PHET o en su
defecto clic en descargar e instalar el PHET en el equipo.
2. Al reproducir el PHET, se abrirá la siguiente ventana:
161
La idea es mover el cajón aplicando sobre este una fuerza, puedes escoger los objetos en la parte
inferior, usando la pestaña correspondiente.
3. Para mover el cajón, debes usar el mouse para señalar la silueta de la persona y de esta
forma empujar el objeto.
4. Se trabajará con la simulación de la introducción y transportes el Robot, que se puede
ubicar en los botones de la parte superior dando clic sobre ellos.
5. Al ingresar a transportes el Robot te aparecerá la siguiente ventana:
162 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Aquí, el objetivo es transportar objetos hasta la casa, según el pedido, imprimiéndoles una fuerza
adecuada para que no se estrellen y de tal forma que no se le acabe la energía al Robot.
Puedes observar tu puntaje y la variable de fuerza y energía usada. Para mover el Robot usa las
flechas de navegación de tu computadora.
6. Anota las conclusiones.
Para mejorar la conceptualización se propone ver y analizar el siguiente de video de YouTube que
puedes encontrar en el siguiente link:
https://www.youtube.com/watch?v=g4U1esHojOI
Luego de ver y analizar el video contesto:
1. ¿Qué hemos aprendido?
2. ¿Cómo lo hemos aprendido?
3. ¿Qué he entendido bien?
4. ¿Qué cosas no acabo de entender?
5. ¿Qué dificultades he tenido durante el desarrollo de las actividades?
6. ¿Qué estrategias idearé para superar las dificultades?
7. ¿Qué sentimientos me genera el trabajo?
163
Experimento # 7
Brazo robótico hidráulico
Entorno Físico de estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales.
Estándar: Describo fuerzas y torques en máquinas simples.
Concepto: máquina, fuerza, torques.
Propósito: Describir el concepto de fuerza mediante la elaboración de una máquina simple.
RECOMENDACIONES: Al usar el bisturí tener mucho cuidado, seguir cada uno de los pasos
planteados en el video para que el brazo robótico funcione adecuadamente.
Antes de iniciar con nuestra práctica de laboratorio, se invita a plantear y resolver el siguiente
problema.
EL PROBLEMA
¿Qué fuerzas y torques se usan en una máquina simple como un engranaje?
AYUDA
Cuando usamos una destapadora, nuestra mano le imprime una fuerza para que esta pueda quitar la
tapa de la botella.
TU PLAN
Escribe tu plan para dar solución al problema. Si no se te ocurre nada, recurre a las ayudas o
pregúntale al profesor para que te de una pista.
DESPUÉS DE HABER ESCRITO TU PLAN
4. Pregunta a tu profesor para que por seguridad, revise tu plan.
2. Decide qué aparatos necesitarás y pregunta a tu profesor por ellos.
3. AHORA EMPIEZA TUS EXPERIMENTOS.
Después de terminar esta actividad, es bueno realizar una plenaria acorde a las siguientes
preguntas:
¿En qué consistía el problema que has resuelto, explícalo brevemente?
¿Por qué escogiste esos materiales?
164 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
¿Cómo lo ejecutaron? ¿Qué operaciones o manipulaciones debieron realizar?
¿A qué conclusión llegaron?
Una vez resuelto el problema, de acuerdo a tus conocimientos, se propone realizar la siguiente
práctica de laboratorio para contrastar nuestras respuestas.
(PRÁCTICA # 1: Brazo robótico hidráulico)
Lo primero que debes hacer, es conseguir los siguientes materiales:
LO QUE NECESITAMOS
Cartón
Silicona
Jeringas
Agua
Palillos de pincho.
Alambre dulce
Bolígrafo
Regla
Alicate
Cinta adhesiva
Bisturí
¿QUÉ VAMOS A HACER?
Para realizar este experimento nos guiaremos del siguiente video tutorial de YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=R82cqi4JLV8
165
Imagen tomada de www.google.com imágenes de brazo robótico hidráulico.
Para realizar el brazo robótico, siguiendo el video tutorial propuesto, puedo usar los siguientes
moldes:
Imagen tomada de www.google.com imágenes de brazo robótico hidráulico.
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
Una maquina simple se le debe aplicar una fuerza para que funcione.
166 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Opcionalmente se pueden realizar los siguientes ejercicios:
Destapar una botella e identificar: torque, fuerza ejercida, velocidad.
Quitar una arandela de un tornillo con el uso de una llave. Identificar: Torque, fuerza
ejercida y velocidad.
Escribo las conclusiones de cada uno de los experimentos realizados.
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
PHET Fuerzas y movimiento: Básicos
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet
PROCEDIMIENTO:
1. Ingreso al siguiente link:
https://phet.colorado.edu/sims/html/forces-and-motion-basics/latest/forces-and-motion-
basics_en.html
Aquí, aparecerá una ventana como la siguiente:
167
2. Escoge la primera imagen. (Net Force)
3. Ubica los muñecos de color azul y rojo como desees. No es necesario usarlos todos. Haz la
actividad de todas las formas posibles. La idea es aplicar una fuerza para producir un
movimiento en la maquina simple.
4. Para que la maquina simple empiece a moverse, debes darle clic en GO una vez tengas
ubicados los muñecos de color a lado y lado.
168 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
5. Escribe tus conclusiones.
Para mejorar la apropiación conceptual se pueden ver y analizar los siguientes videos:
Video 1, ingresando al siguiente link:
https://www.youtube.com/watch?v=XX4lAEcixSA&index=8&list=PLPUhTAgeoxG7K-
hNxWCZr-VZSXYo2S7P9
Video 2, se puede ver en el siguiente link:
https://www.youtube.com/watch?time_continue=48&v=Vj-PzqHyXmY
169
Luego de ver y analizar el video contesto:
1. ¿Qué hemos aprendido?
2. ¿Cómo lo hemos aprendido?
3. ¿Qué he entendido bien?
4. ¿Qué cosas no acabo de entender?
5. ¿Qué dificultades he tenido durante el desarrollo de las actividades?
6. ¿Qué estrategias idearé para superar las dificultades?
7. ¿Qué sentimientos me genera el trabajo?
170 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Experimento # 8
¿Aislante o conductor?
Entorno Físico de estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales
Estándar: Verifico la conducción de electricidad o calor en materiales.
Concepto: electricidad, conductibilidad en materiales.
Propósito: Conocer que elementos son conductores de calor o electricidad y cuales por el
contrario son aislantes.
RECOMENDACIONES: Tener mucho cuidado al usar los circuitos eléctricos, si sigues cada una
de las instrucciones, todo saldrá muy bien.
Antes de iniciar con nuestra práctica de laboratorio, se invita a plantear y resolver el siguiente
problema.
EL PROBLEMA
¿Cómo puedo reconocer que un material es aislante o conductor de electricidad o calor?
AYUDA
La energía que llega a tu casa, es conducida a través de un material de metal llamado cuerda de
cobre.
TU PLAN
Escribe tu plan para dar solución al problema. Si no se te ocurre nada, recurre a las ayudas o
pregúntale al profesor para que te una pista
.
DESPUÉS DE HABER ESCRITO TU PLAN
5. Pregunta a tu profesor para que por seguridad, revise tu plan.
2. Decide qué aparatos necesitarás y pregunta a tu profesor por ellos.
3. AHORA EMPIEZA TUS EXPERIMENTOS.
171
Después de terminar esta actividad, es bueno realizar una plenaria acorde a las siguientes
preguntas:
¿En qué consistía el problema que has resuelto, explícalo brevemente?
¿Por qué escogiste esos materiales?
¿Cómo lo ejecutaron? ¿Qué operaciones o manipulaciones debieron realizar?
¿A qué conclusión llegaron?
Una vez resuelto el problema, de acuerdo a tus conocimientos, se propone realizar la siguiente
práctica de laboratorio.
(PRÁCTICA # 1: ¿Aislante o conductor?)
¿Aislante o conductor?
Una hoja de papel de cuaderno es ¿aislante o conductor? ¿Un clavo? ¿Cómo podríamos saberlo?
Con un sencillo artefacto podríamos saber si hay propiedades conductoras o aislantes de casi
cualquier material que se nos ocurra.
Lo primero que debes hacer, es conseguir los siguientes materiales:
LO QUE NECESITAMOS
Una bombilla con su respectivo socket
2 m de cable de cobre número 16
1 clavija
Pinzas de corte (de electricista) y desarmador.
1 regla de aluminio
Una moneda
1 roca pequeña
2 cucharadas de sal de cocina colocadas en un vaso desechable.
Un lápiz con punta en ambos extremos.
Una hoja de papel
Un clavo
Una tabla para fijar el socket.
172 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Debes seguir cada uno de los siguientes pasos:
¿QUÉ VAMOS HACER?
173
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
Todos los metales son conductores de electricidad; aquellos que no corresponden a esta categoría
son, por lo general, aislantes (o malos conductores de electricidad), a excepción del grafito, ya que
se trata de un no metal, que es muy buen conductor eléctrico.
EVALUACIÓN:
Realiza las pruebas necesarias con el artefacto para poder completar la siguiente tabla:
Material Conductor o aislantes
Moneda
Clavo
Regla de aluminio
Roca
Sal
Hoja de papel
Grafito
174 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
(Tomado de cuaderno de experimentos “Electro química y otros fenómenos de óxido- reducción,
Jesús Martínez Pérez y Diana M. Razo Guzmán, página 2 y 3).
Adicionalmente se propone el siguiente laboratorio para conocer elementos conductores de calor.
¿Conduce calor o no?
Lo primero que debes hacer es conseguir los siguientes materiales:
LO QUE NECESITAMOS
Mechero de alcohol
Trípode
Malla de asbesto.
Vidrio
Cobre
Roca
Pinzas
Plástico
Hierro
Papel
Trozo de madera.
Seguir cada uno de los siguientes pasos:
¿QUÉ VAMOS A HACER?
1. Acercar cada elemento a la malla de asbesto, una vez se haya encendido el mechero.
2. Tomar cada elemento con las pinzas y verificar si se puso caliente. .
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
Algunos materiales son conductores o aislantes de la electricidad, según sus propiedades.
175
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
PHET Conductividad
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet.
PROCEDIMIENTO:
1. Ingresa al siguiente link:
https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/conductivity
Aquí, te aparecerá la siguiente ventana:
2. Dar clic sobre el triángulo de color blanco para que se pueda reproducir el PHET o en su
defecto clic en descargar e instalar el PHET en el equipo.
3. Al momento de reproducir el PHET, te aparecerá lo siguiente:
176 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
4. Debes seleccionar el voltaje de la pila y seleccionar el material que usaras (metal o
plástico). De esta manera las partículas de energía empezaran a correr, si el material es
conductor de electricidad.
5. Utiliza varios voltajes de la pila y anota las conclusiones.
177
Para mejorar la comprensión conceptual se propone el desarrollo de la siguiente actividad:
1. Ingresa al siguiente link:
http://labovirtual.blogspot.com.co/2015/06/conductividad-electrica.html
Aquí, te aparecerá la siguiente ventana:
2. Ubica los diferentes materiales entre el cable negro y el cable rojo para comprobar si es un
material conductor o si es aislante.
Si es un material conductor la bombilla deberá encenderse, así:
178 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Luego de realizar el ejercicio sugerido contesto:
1. ¿Qué hemos aprendido?
2. ¿Cómo lo hemos aprendido?
3. ¿Qué he entendido bien?
4. ¿Qué cosas no acabo de entender?
5. ¿Qué dificultades he tenido durante el desarrollo de las actividades?
6. ¿Qué estrategias idearé para superar las dificultades?
7. ¿Qué sentimientos me genera el trabajo?
179
Experimento # 9
Pulsómetro
Entorno Físico de estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales
Estándar: Identifico las funciones de los componentes de un circuito eléctrico.
Concepto: Circuito eléctrico.
Propósito: Conocer los componentes de un circuito eléctrico.
Antes de realizar las prácticas de laboratorio, analiza la siguiente hipótesis:
QUÉ PASARÍA SI…
A los componentes de un circuito eléctrico se le omite la batería. ¿Por qué?
RECOMENDACIONES: Tener cuidado con la ubicación de los componentes del circuito
eléctrico, si estos no se encuentran de forma correcta, no funciona y puede ocasionar cortos.
Una vez analizada la hipótesis, consigue los siguientes materiales:
LO QUE NECESITAMOS
Alambre de cobre grueso, un metro de largo.
Triple
2 pilas
Porta pilas
Silicona
Cable
Diodo led
¿QUÉ VAMOS HACER?
Para elaborar el pulsómetro, debes seguir las instrucciones paso a paso del siguiente video tutorial
de YouTube, que se encuentra en el siguiente link:
https://www.youtube.com/watch?v=tK0VZsZv4-8
180 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Imagen tomada de www.google.com imágenes de pulsómetro.
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
Un circuito eléctrico tiene unos componentes básicos que si se encuentran bien organizados
transforma la electricidad en luz o produce otros fenómenos.
“Para este experimento se propone primero que todo hacer los correspondientes ejercicios en
el software antes de diseñar el pulsómetro”.
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet.
PROCEDIMIENTO:
1. Descarga el programa Crocodrile clip, el cual se puede descargar a través del siguiente
enlace:
181
http://www.mediafire.com/download/r23fcalbbd80dd8/Crocodile_Clips_v3.5.exe
2. Dar clic en Dowload para que se descargue un archivo que se debe guardar en el
computador y luego ejecutar para instalar el programa.
3. Una vez instalado el programa (se muestra en la barra de tareas un cocodrilo) se abre y
muestra la siguiente ventana:
182 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
4. Se usa el programa para elaborar circuitos eléctricos arrastrando con el mouse las pilas, los
interruptores los bombillos… Para borrar algo, doy clic en el ícono del cocodrilo y lo
arrastro sobre el elemento que deseo borrar. Para hacer los cables me acerco a los puntos
de la pila y allí me aparece un espiral que puedo arrastrar para unirlo con los demás
componentes del circuito eléctrico que se requiera.
Por otro lado, se propone el desarrollo del siguiente PHET
PHET Kit de construcción de circuitos (CA y CC), Laboratorio Virtual
PROCEDIMIENTO:
1. Ingrese al siguiente link:
https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/circuit-construction-kit-ac-virtual-lab
183
2. Dar clic sobre el triángulo de color blanco para que se pueda reproducir el PHET o en su
defecto clic en descargar e instalar el PHET en el equipo.
3. Al momento de reproducir el PHET, te aparecerá lo siguiente:
4. Despliega la bolsa de objetos para comprobar cuales pueden ir en el circuito eléctrico.
184 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
5. Forma circuitos eléctricos sencillos y observa como circulan las partículas eléctricas.
6. Si necesitas borrar algo o cambiar su voltaje, das clic derecho sobre el elemento y allí se
despliega un menú con las diferentes opciones.
185
Para mejorar la comprensión conceptual se propone el siguiente video de YouTube que está
disponible en el siguiente enlace:
https://www.youtube.com/watch?v=kHKHMqIFoFw
186 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Luego de ver y analizar el video contesto:
1. ¿Qué hemos aprendido?
2. ¿Cómo lo hemos aprendido?
3. ¿Qué he entendido bien?
4. ¿Qué cosas no acabo de entender?
5. ¿Qué dificultades he tenido durante el desarrollo de las actividades?
6. ¿Qué estrategias idearé para superar las dificultades?
7. ¿Qué sentimientos me genera el trabajo?
187
Experimento # 10
Investigaciones lunáticas
Entorno Físico de los estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales
Estándar: Describo los principales elementos del sistema solar y establezco relaciones de tamaño,
movimiento y posición.
Concepto: Magnitudes, sistema solar.
Propósito: Conocer algunos elementos del sistema solar y establecer relaciones de tamaño.
Antes de realizar la práctica de laboratorio, analiza la siguiente hipótesis:
QUÉ PASARÍA SI…
Cada elemento del sistema solar tiene diversos tamaños, pero guardan una estrecha relación en
cuanto a movimiento y posición. ¿Qué pasaría si las órbitas de los planetas no existieran?
RECOMENDACIONES: Amarrar bien la pelota para que no se vaya a soltar y hacerle daño a
alguien. Además seguir las medidas correspondientes.
Después de analizar la hipótesis consigue el siguiente material:
LO QUE NECESITAMOS
Una pelota pequeña y suave (que podemos perforar)
Un cordón largo.
Una aguja capotera.
Realiza los siguientes pasos uno a uno.
¿QUÉ VAMOS HACER?
1. Enhebra el cordón y hazle un nudo al final, ahora pincha la pelota en el centro, hasta que la
aguja pase al otro lado.
2. Hala la aguja hasta que el nudo toque la pelota y quede cierta cantidad de cordón atado a
ella.
3. Ahora toma el cordón por la punta y haz girar la pelota. Si empiezas a girarla muy
despacio, la pelota caerá y si lo haces demasiado rápido, saldrá disparada.
188 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
¿Y qué relación tiene esto con la Luna?
La Luna gira alrededor de la Tierra, al igual que pelota alrededor de tu puño; de hecho, si la Luna
girara más rápido también saldría volando y si lo hiciera mucho más despacio caería a la Tierra.
La Tierra y la Luna también están unidas por la fuerza de gravedad. Esto se evidencia en el tamaño
del sol, que es tan grande que la Tierra, la Luna y los demás planetas giran a su alrededor, gracias a
la fuerza de gravedad.
Actividad 2
¿QUÉ VAMOS A HACER?
1. Vete a un lugar oscuro, levanta la pelota por el cordón, de modo que quede colgando un
poco más arriba de tu cabeza, frente a ti.
2. Enciende una linterna y apunte con ella hacia la pelota. Luego, gira muy lentamente la
pelota y fíjate como se ve la luz sobre ella.
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
La pelota representa la Luna, tu eres la Tierra y la linterna es el sol, el sol siempre ilumina la Luna,
lo que cambia es la cantidad de luz que podemos ver. Esto forma las fases de la Luna.
(Tomado de cuaderno de experimentos la física en todas las cosas, Berlinka González Fernández,
páginas 20 y 21)
Otra opción de experimento puede ser:
Experimento con péndulo de diferentes tamaños. Para simular la órbita y el tamaño de los
planetas del sistema solar.
Escribo mis conclusiones sobre las experiencias realizadas.
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
PHET mi sistema solar
189
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet.
PROCEDIMIENTO:
1. Ingreso al siguiente link:
https://phet.colorado.edu/sims/my-solar-system/my-solar-system_es.html
2. Construye tu propio sistema de cuerpos celestes y ve el ballet gravitacional. Con este
simulador de órbita puedes establecer posiciones iniciales, las velocidades y masas de 2, 3,
o 4 cuerpos y luego verlos que orbitar.
190 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
3. Usa la pestaña de elegir conjunto para seleccionar los elementos de tu sistema solar.
Además puedes cambiar la más de los cuadros de colores de la parte inferior y puedes
parar, cambiar las vistas o reiniciar cuando lo desees.
4. Realiza muchas variaciones de cada uno de los aspectos y observa lo que sucede.
5. Escribe tus conclusiones.
Para mejorar la apropiación conceptual se recomienda ver y analizar el siguiente video de
YouTube que se encuentra en el siguiente link:
https://www.youtube.com/watch?v=cZGIa9I43pI
191
Luego de ver y analizar el video contesto:
1. ¿Qué hemos aprendido?
2. ¿Cómo lo hemos aprendido?
3. ¿Qué he entendido bien?
4. ¿Qué cosas no acabo de entender?
5. ¿Qué dificultades he tenido durante el desarrollo de las actividades?
6. ¿Qué estrategias idearé para superar las dificultades?
7. ¿Qué sentimientos me genera el trabajo?
192 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Experimento # 11
Gravedad
Entorno Físico de los estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales
Estándar: Comparo el peso y la masa de un objeto en diferentes puntos del sistema solar.
Concepto: Gravedad.
Propósito: Demostrar que todos los objetos caen a la misma velocidad, es decir, llegan al suelo al
mismo tiempo.
RECOMENDACIONES: Observar bien lo que sucede con cada material y cronometrar bien los
tiempos para sacar unas buenas conclusiones.
Debes tener a la mano el siguiente material:
LO QUE NECESITAMOS
Dos marcadores.
Una bolsa plástica.
Un cronómetro.
¿QUÉ VAMOS HACER?
Realiza los siguientes pasos cuidadosamente.
PROCEDIMIENTO I
1. Forma equipo con un compañero (uno ayudará al otro a sujetar los objetos y verificará que
se realice la acción al mismo tiempo).
2. Sujeta el marcador con una maño y la bolsa plástica con la otra.
3. Colócalos a la misma distancia y suéltalos. ¿Qué sucedió?
4. Repitamos el experimento, pero ahora hagamos una bolita con nuestra bolsa plástica.
¿Sucedió lo mismo que en el paso anterior?
193
PROCEDIMIENTO II
5. Sostén con cada mano un marcador.
6. Uno de ellos lo arrojarás hacia el frente en línea recta. El otro simplemente lo soltarás.
7. Asegúrate de hacer los lanzamientos al mismo tiempo. ¿Qué ha sucedido?
Después de realizar el experimento, analiza las siguientes hipótesis:
Hipótesis
QUÉ PASARÍA SI…
1. ¿Hicieras el experimento con dos objetos de distinta masa? ¡Pruébalo!
2. ¿Al arrojar el objeto le dieras un cierto ángulo de inclinación?
3. Realizaras este experimento en el espacio exterior.
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
Todos los objetos caen a la misma velocidad y llegarían al suelo al mismo tiempo, a menos
que, a uno de ellos, se le proporcione un cierto ángulo de inclinación.
Un objeto lanzado horizontalmente llegará al suelo al mismo tiempo que un objeto que se
deja caer de forma vertical. Esto se debe a que los movimientos verticales son los mismos
en ambos casos. (Procedimiento 2).
La gravedad es la fuerza invisible que atrae los objetos hacia el centro de la Tierra.
(Tomado de la física al rescate, resolviendo retos de Claudia Chanona Barrios, David Rosas Vara
páginas 6 y 7).
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
PHET gravedad y órbitas
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet.
PROCEDIMIENTO:
1. Ingrese al siguiente link:
https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/gravity-and-orbits
194 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
2. Dar clic sobre el triángulo de color blanco para que se pueda reproducir el PHET o en su
defecto clic en descargar e instalar el PHET en el equipo.
3. Al momento de reproducir el PHET, te aparecerá lo siguiente:
195
4. Mueve el sol, la tierra, la luna y la estación espacial para ver cómo afecta sus fuerzas
gravitatorias y trayectorias orbitales. ¡Visualiza los tamaños y las distancias entre los
diferentes cuerpos celestes y desactiva la gravedad para ver lo que pasaría sin ésta!
5. Para ver a escala lo que se ha realizado, doy clic en el botón a escala.
196 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
6. Para cambiar la estrella por un planeta doy clic sobre ellos e inmediatamente se hace el
cambio.
7. Realizo varios ejercicios y escribo mis conclusiones.
Para mejorar la apropiación conceptual se propone ver y analizar el siguiente video de YouTube
que se encuentra en el siguiente link:
https://www.youtube.com/watch?v=oorQeURuafw
Luego de ver y analizar el video contesto:
1. ¿Qué hemos aprendido?
2. ¿Cómo lo hemos aprendido?
3. ¿Qué he entendido bien?
4. ¿Qué cosas no acabo de entender?
5. ¿Qué dificultades he tenido durante el desarrollo de las actividades?
6. ¿Qué estrategias idearé para superar las dificultades?
7. ¿Qué sentimientos me genera el trabajo?
197
Experimento # 12
Presión atmosférica
Entorno Físico de estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales
Estándar: Describo las características físicas de la Tierra y su atmósfera.
Concepto: Planeta Tierra.
Proposito: Introducir el concepto de presión atmoférica y mostrar que existe siempre en nuestro
entorno.
RECOMENDACIONES: Si el experimento no funciona la primera vez, sigue intentando.
Recurda que Thomás Alba Edison realizó miles de intentos hasta tener como resultado un
prototipo de bombilla electrica.
Debes conseguir los siguientes materiales:
LO QUE NECESITAMOS
Un vaso con agua hasta el borde.
Un pedazo de cartón totalmente liso y un poco más grande que la boca del vaso. También
se puede utilizar un pedazo de cartulina, una hoja gruesa o hasta una caja de CD.
Debes seguir los siguientes pasos cuidadosamente.
¿QUÉ VAMOS HACER?
1. Coloca el cartón sobre el vaso lleno y dale la vuelta con cuidado. Observarás que el agua
no cae, esto se debe a que el aire (la presión atmosférica) está empujando el cartón de
abajo hacia arriba y lo sostiene, evitando que el agua salga.
La razón por la cual no sentimos como el aire nos empuja en todas las direcciones es porque dentro
de nuestros cuerpos existe otra presión que nos empuja hacia afuera igual de fuerte.
Luego de realizar el experimento, analiza las siguientes hipótesis:
Hipótesis:
¿Te imaginas qué pasaría si todo el aire desapareciera de la superficie terrestre?
198 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Bueno, aparte de que no podríamos respirar, ¡EXPLOTARÍAMOS! Si, así es, explotaríamos
porque la presión interna de nuestros cuerpos no contaría con una fuerza externa que la detuviera.
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
El aire que nos rodea está apretándonos todo el tiempo, a esto se le llama presión atmosférica, y la
razón por lo cual no lo notamos es que en el interior de nuestro cuerpo hay otra fuerza empujando
hacia afuera.
(Tomado de cuaderno de experimentos descubriendo el mundo, Janeth Fernández Vásquez, José
Darío Rojas Hernández página 12 y 13).
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet.
Google Earth (Llegó la hora de transversaliza con Ciencias Sociales)
PROCEDIMIENTO:
1. Ingresar en www.google.com y descargar Google Earth
2. Una vez descargues google Earth, te aparecerá la siguiente ventana:
199
3. Realiza varios ejercicios de localización en el planeta Tierra y transversaliza con Ciencias
Sociales.
4. Anota tus conclusiones.
Para mejorar la apropiación conceptual se proponen los siguientes videos de YouTube que están
disponibles en los siguientes enlaces:
Video 1:
https://www.youtube.com/watch?v=KYXODJ3VJTM
Video 2:
https://www.youtube.com/watch?v=GwiIhRl8n6g
200 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Luego de ver y analizar los videos contesto:
1. ¿Qué hemos aprendido?
2. ¿Cómo lo hemos aprendido?
3. ¿Qué he entendido bien?
4. ¿Qué cosas no acabo de entender?
5. ¿Qué dificultades he tenido durante el desarrollo de las actividades?
6. ¿Qué estrategias idearé para superar las dificultades?
7. ¿Qué sentimientos me genera el trabajo?
201
Experimento # 13
Girando como planetas
Entorno Físico de estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales
Estándar: Relaciono el movimiento de traslación con los cambios climáticos.
Concepto: Movimientos de la Tierra, el clima.
Propósito: Comprender como se mueven los planetas alrededor del sol y por qué existen las
estaciones del año.
Antes de resolver la práctica de laboratorio, plantea una serie de hipótesis entorno a:
Formulo hipótesis con relación a lo que pasaría si… La Tierra no realizará ningún movimiento,
existiría la vida…
RECOMENDACIONES: Organizarse adecuadamente para realizar la actividad de forma
correcta.
Para realizar la práctica de laboratorio debes conseguir los siguientes materiales:
LO QUE NECESITAMOS
Una cancha.
Un director de la actividad.
Un grupo de niños (as).
Debes seguir los pasos cuidadosamente.
¿QUÉ VAMOS HACER?
1. Formar un círculo en la cancha.
2. El director se pondrá en el centro del círculo, mientras los niños (as) giran a su alrededor.
3. Los niños (as) se extienden y comienzan a girar sobre sí mismos.
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
Los planetas se mueven girando alrededor del sol. Este movimiento se llama de traslación.
El recorrido que realiza en la traslación se realiza a través de una órbita y dura
aproximadamente 365 días o un año).
202 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Gracias al movimiento de traslación en el planeta Tierra existen las 4 estaciones: invierno,
verano, otoño, primavera).
Cuando los planetas giran sobre si mismos se llama rotación.
(Tomado de cartilla aprendamos sobre astronomía, Francisco Javier López Pinto, páginas 18 y 19)
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
PHET efecto invernadero
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet.
PROCEDIMIENTO:
1. Ingresa al siguiente link:
https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/greenhouse
2. Dar clic sobre el triángulo de color blanco para que se pueda reproducir el PHET o en su
defecto clic en descargar e instalar el PHET en el equipo.
3. Al momento de reproducir el PHET, te aparecerá lo siguiente:
203
4. ¿Cómo afectan los gases de efecto invernadero al clima? Explora la atmósfera durante la
era glacial y en la actualidad ¿Qué sucede cuando se agregan las nubes? Cambia la
concentración gases de efecto invernadero y ve cómo cambia la temperatura. A
continuación, compara el efecto de los cristales. Haz un acercamiento y ve cómo la luz
interactúa con las moléculas ¿Todos los gases de la atmósfera contribuyen al efecto
invernadero?
5. Utilizo los diferentes botones del PHET para realizar las distintas observaciones del sobre
el efecto invernadero en distintas circunstancias.
6. Anoto mis conclusiones.
204 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Para mejorar la apropiación conceptual se propone el siguiente video de YouTube que se encuentra
disponible en el siguiente link:
https://www.youtube.com/watch?v=7vM_1N_BjK8
Luego de ver y analizar el video contesto:
1. ¿Qué hemos aprendido?
2. ¿Cómo lo hemos aprendido?
3. ¿Qué he entendido bien?
4. ¿Qué cosas no acabo de entender?
5. ¿Qué dificultades he tenido durante el desarrollo de las actividades?
6. ¿Qué estrategias idearé para superar las dificultades?
7. ¿Qué sentimientos me genera el trabajo?
205
Experimento # 14
Simulación de mareas, tunas y movimiento de placas tectónicas
Entorno Físico de estándares básicos de competencia de Ciencias Naturales.
Estándar: Establezco relaciones entre mareas, corrientes marinas, movimiento de placas
tectónicas, formas de paisaje y relieve, y las fuerzas que los generan,
Concepto: Relieve, sismos, componentes internos de la Tierra.
Propósito: Simular mareas y movimientos de las placas tectónicas de la Tierra.
RECOMENDACIONES: Tener bastante cuidado al usar el secador de cabello, ya que es un
aparato electrónico.
Para realizar el experimento, debes conseguir los siguientes materiales:
LO QUE NECESITAMOS
Secador o pitillos
Balde con agua
Recipiente lleno de arena.
Debes seguir paso a paso cuidadosamente
¿QUÉ VAMOS HACER?
1. En el recipiente de agua con la acción de los vientos se crean las mareas.
2. Con ayuda de la acción del viento del secador se crean varios relieves sobre el
recipiente con arena.
3. Agitar el recipiente con agua y el recipiente con arena para simular el movimiento de
las placas tectónicas dela Tierra.
Una vez finalizado el experimento…
Formulo hipótesis alrededor de…
El movimiento de placas tectónicas, fuerzas que producen mareas, formas de relieve.
¿QUÉ PUDIMOS COMPROBAR?
206 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Las placas tectónicas del planeta Tierra se mueven constantemente y esto produce cambios en la
superficie terrestre.
Además del laboratorio real, se propone la realización del siguiente laboratorio virtual:
PHET Tectónicas placas
MATERIALES:
Computador
Conexión a Internet.
PROCEDIMIENTO:
1. Ingreso al siguiente link:
https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/plate-tectonics
1. Dar clic sobre el triángulo de color blanco para que se pueda reproducir el PHET o en su
defecto clic en descargar e instalar el PHET en el equipo.
2. Al momento de reproducir el PHET, te aparecerá lo siguiente:
207
3. Explora cómo las placas se mueven sobre la superficie de la tierra. Cambia la temperatura,
la composición y espesor de las placas. ¡Descubre cómo crear nuevas montañas, volcanes
y océanos!
4. Realiza diferente ejercicios usando las herramientas que propone el PHET y anota tus
conclusiones.
208 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Para lograr una mejor comprensión conceptual se pueden analizar los siguientes videos de
YouTube que están disponibles en los siguientes link:
Video 1:
https://www.youtube.com/watch?v=3tGvq_NXpTk
209
Video 2:
https://www.youtube.com/watch?v=8C2r6HF_LS0
Luego de ver y analizar el video contesto:
1. ¿Qué hemos aprendido?
2. ¿Cómo lo hemos aprendido?
3. ¿Qué he entendido bien?
4. ¿Qué cosas no acabo de entender?
5. ¿Qué dificultades he tenido durante el desarrollo de las actividades?
6. ¿Qué estrategias idearé para superar las dificultades?
7. ¿Qué sentimientos me genera el trabajo?
210 Desarrollo de competencias científicas (analizar problemas y formulación de hipótesis), en
estudiantes de grado 5° de básica primaria, mediante prácticas de laboratorio enmarcadas en
los estándares básicos de competencia de ciencias naturales (entorno físico)
Bibliografía
Dibujos de portada, ESTUDIANTES 5-1 Tarde, Instituto Agropecuario Veracruz, Santa Rosa de
Cabal- Risaralda- Colombia.
Angie Vanessa Marín Duque
Johan Sebastián Giraldo Jiménez
Laura Ximena Acevedo Pinzón
Julieth Andrea Jaramillo Vallejo
Castelblanco Yanneth Beatriz., Sánchez Martha., Peña Orlando., Químic@ 1. Editorial
Norma., (2003). (Pág. 18, 19, 20, 21).
Merino, J.M., Herrero F., Ficha de trabajo.
Román Cuevas Angélica María., (2013). Cuaderno de experimentos laboratorio de
química. (pág. 2, 3).
Aguirre García Rosa Inés. (2010). Einstein en busca del tesoro. (Página 18 y 19).
Chanona Barrios Claudia., Rosas Vara David. (2013). La física al rescate, resolviendo
retos. (Páginas 2, 3, 6, 7).
Pérez Jesús Martínez., Razo Guzmán Diana M. (2014). Cuaderno de experimentos
“Electro química y otros fenómenos de óxido- reducción. (Página 2 y 3).
González Fernández Berlinka. (2005). Cuaderno de experimentos la física en todas las
cosas. (Páginas 20 y 21).
Fernández Vásquez Janeth., Rojas Hernández José Darío. (2010). Cuaderno de
experimentos descubriendo el mundo. (Página 12 y 13)
López Pinto Francisco Javier. (2014). Cartilla aprendamos sobre astronomía. (páginas 18
y 19)
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