Resolver el problema abierto : teñir lanas a partir de productos colorantes naturales : una actividad investigativa para la enseñanza secundaria obligatoria

RESOLVER EL PROBLEMA ABIERTO: TEÑIR LANAS A PARTIR DE PRODUCTOS COLORANTES NATURALES. UNA ACTIVIDAD INVESTIGATIVA PARA LA ENSEÑANZA SECUNDARIA OBLIGATORIA MARTINEZ AZNAR, M. M.' y OVEJERO MORCILLO, l Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales. Facultad de Educación. Centro de Formación de Profesores. Universidad Complutense. Av. Filipinas, 3.28003 Madrid. Instituto de Enseñanza Secundaria León Felipe. Av. de las Fuerzas Armadas, s/n. Getafe. 28901 Madrid. SUMMARY We present in this paper a class work for solving investigative problems, inserted into the theoretical constructivist context. We have chosen the topic «Dye wool with natural dyers», for its relevance in Organic Chemistry and also for its cultural and social interest, showing an actual perspective of Science. On the other hand, we develop the class performance with emphasis in assessment. El desarrollo del currículo oficial de ciencias de la naturaleza para la ESO supone considerar diferentes contenidos (conceptos, procedimientos y actitudes) y un amplio rango de metodologías enmarcadas dentro del enfoque constructivista sobre el aprendizaje y el cambio conceptual (Porlán, 1995). Dentro de esta perspectiva actual y puesto que la ciencia en sí puede entenderse como búsqueda de soluciones a los problemas que se nos plantean, consideramos que la resolución de problemas constituye y desempeña un papel fundamental en la enseñanza-aprendizaje de las ciencias, dirigido a producir un aprendizaje significativo y promover un cambio conceptual. El planteamiento de situaciones problemáticas reales puede establecer además las conexiones entre los conceptos, los procedimientos y las actitudes que destacarían la funcionalidad de los conocimientos, poniendo de ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (3), 401-422 relieve la utilidad de lo que se aprende. Todo ello va encaminado a contemplar las interacciones entre las disciplinas científicas y el alumno dentro del contexto social y de desarrollo tecnológico en el que se desenvuelve. Por otra parte, habría que destacar que este tipo de trabajos favorece la creatividad que, según Garret (1988), está asociada a la combinación entre sí de la originalidad y la utilidad. La relación entre creatividad y resolución de problemas ha sido defendida también por otros autores (Guilford,1976; Colkins et al., 1984). Otra cuestión a considerar es que la resolución de problemas, básicamente, puede contemplarse: como una actividad de apoyo y consolidación para el aprendizaje de los contenidos conceptuales; y como referencia o punto de partida para la organización y desarrollo del currículo escolar. Con objeto de expandir esta última Figura 1 Propuesta de programación para el segundo ciclo de la ESO. SECUENCIACI~N DEL AREA DE CIENCIAS DE LA NATURALEZA ESTADOS DE AGREGACI~N I k CONSTITUCIÓN DE SISTEMAS MATER( LA MATERIA FUNCIONES DE NUTRIC16N - + EL SER HUMANO FUNCIONES DE RELACI~N . MEDIO AMBIENTE 7 COMPONENTES DEL ECOSISTEMA 1 RELACIONES ENTRE LOS COMPONENTES DEL ECOSISTEMA MODIFICADOR DEL ECOSISTEMA tendencia, que es la menos desarrollada, presentamos este trabajo que forma parte de una investigación más amplia para la enseñanza-aprendizaje del núcleo «la materia», que creemos que puede ser altamente motivador y novedoso para los alumnos así como útil para que los profesores desarrollen sus enseñanzas e investigaciones de aula. Dentro de las posibles metodologías existentes en la bibliografía, nosotras hemos realizado una inspirada en la propuesta de Gil y sus colaboradores (1990, 1985, 1983), para problemas abiertos de lápiz y papel, y en la del APU (1984), para problemas experimentales; además, hemos considerado para la metodología de trabajo en el aula las ideas de Osborne y Fryeberg (1991), por CAMBIO DE UNIDADES LAS INTERACCIONES EFECTOS LA ENERGIAY EL CALOR EL ATOMO Y SUS LOS CAMBIOS considerarlas acordes con los planteamientos indicados y con una perspectiva actual de concebir la ciencia y su enseñanza. El trabajo que presentamos fue desarrollado, con alumnos de 3" de BUP, de los IES León Felipe de Getafe e Ignacio Ellacuría de Alcorcón, durante el curso 1991-92, y en estos momentos puede adaptarse a alumnos de 3" de ESO, dado que los contenidos que se abordan se pueden enmarcar en las nuevas programaciones que para esta etapa se están desarrollando en los centros de secundaria. El tema elegido para el trabajo con los alumnos ha sido <<los tintes y colorantes naturales». Su elección se debe a que: ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (3) a) partiendo de este tema considerado como centro de interés, se podrán desarrollar diversos aspectos del bloque temático «constitución de la materia», que forman parte de la programación del 3r. curso de la ESO tal como aparece en el esquema de la figura 1; h) refleja el interés cultural y económico que los colorantes textiles han venido teniendo a lo largo de la historia del hombre; y c) constata cómo la necesidad que dio lugar a la fabricación de colorantes sintéticos promovió tanto el desarrollo de la química orgánica como la teoría química. Al mismo tiempo condujo a la obtención de constantes y nuevos descubrimientos que llevaron a progresos científicos y sociales. OBJETIVOS En el trabajo se planteó: Elaborar y diseñar materiales que permitan al alumno desarrollar y aplicar estrategias personales en la resolución de problemas, utilizando las pautas de acción propias de la investigación científica de la realidad. Proporcionar a los profesionales de la enseñanza un ejemplo de pautas metodológicas a seguir sobre el enfoque y resolución de problemas abiertos en la enseñanzaaprendizaje de las ciencias, así como un ejemplo de problema para favorecer el desarrollo de la enseñanza y la investigación en el aula. Diseñar materiales para la evaluación de las actividades elaboradas. Este trabajo se refiere a actividades de tipo investigativo, sugeridas en las «pequeñas investigaciones» o «actividades de investigación libre» de las orientaciones didácticas oficiales, y pretenden que el alumno comprenda la naturaleza de los problemas relacionados con el conocimiento científico y las estrategias y técnicas involucradas en su resolución. En esta metodología se plantea la necesidad de que tanto el profesor como el alumno adopten un papel coherente con el enfoque constructivista. Así, tendremos que encaminar la actividad del aula a: a) conseguir que los alumnos pongan en cuestión sus ideas; b) contrasten estas ideas con sus compañeros; c) emitan hipótesis con los resultados aportados por la experimentación o el profesor; d) apliquen las nuevas ideas a otras situaciones. Ello supone que el profesor debe dejar de ser un mero transmisor de conocimientos ya elaborados para asumir otros roles en consonancia con el nuevo enfoque metodológico. Entre éstos cabe destacar al profesor como motivador, guía e innovador-investigador. Por otra parte, «el papel del alumno consistirá en construir sus aprendizajes realizando las actividades propuestas, dando respuesta a problemas planteados, aprendiendo a trabajar de forma autónoma, siendo capaz de tomar iniciativas y de acoplarse al trabajo de equipo» (Diseño Curricular Base [Cajas Rojas], 1992, p. 116). Entrevistas previas a los alumnos Con objeto de conocer y analizar las etapas que emplea el alumno en la resolución de problemas, así como las dificultades que se generan en dicho proceso, elaboramos y grabamos entrevistas semidirigidas donde los alumnos expusieron sus ideas. Las cuestiones fueron del tipo: ¿Qué es un problema? ¿Qué tipos de problemas conoces? ¿Qué entiendes por problema abierto y problema cerrado? ¿Qué tipos de problemas te plantea el profesor en el aula? ¿Qué etapas utilizas para resolver un problema? ¿Qué etapds te plantedn mayor dificultad? ¿Cuáles crees que son las causas de estas dificultades? ¿Sigues siempre el mismo método en la resolución de problemas? ¿Analizas los resultados obtenidos? ¿Cómo resuelves los problemas, individualmente o en grupo? ¿Crees que los problemas planteados en el aula tienen aplicación a la vida real? Las respuestas que por su amplitud, aquí y ahora, no se desarrollan merecen alguna consideración por su implicación en el desarrollo de materiales y sesiones de trabajo. Los alumnos identifican problema con obstáculo y en general, influenciados por metodologías tradicionales, contemplan los problemas realizados en el aula como cerrados. En relación con las etapas utilizadas para la resolución, se observa una gran uniformidad en las contestaciones, que podemos resumir en: lectura del enunciado, recogida de datos, búsqueda de fórmulas y resolución. Estas etapas, parece lógico pensar que son las enseñadas por los profesores y que aparecen reseñadas en la bibliografía como propias de modelos tradicionales de resolución de problemas (Gisbert, 1985). La dificultad más destacada, con gran diferencia de las demás, es la búsqueda y uso de algoritmos para la resolución. En relación con el método seguido para resolver problemas, cabe indicar como respuesta mayoritaria, la tendencia a imitar las pautas seguidas por el profesor en la resolución de problemas en la pizarra; en general, los alumnos realizan estas tareas de forma individual y en su casa. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (3) Por último, mencionaremos que, desde el punto de vista de los alumnos, los problemas que se plantean en el aula no tienen aplicación a la vida real. Material diseñado para el alumno En primer lugar se llevó a cabo la elaboración de un manual que recoge toda la información imprescindible para que el alumno pueda resolver la situación problemática propuesta. La revisión de la literatura nos refleja que el tema propuesto se aborda desde perspectivas diferentes: una de carácter científico y técnico muy especializada (Klages, 1968) y que excede el nivel educativo de los alumnos; y otras desde el punto de vista divulgativo, como meros «recetarios» (Let Van de Vrande, 1988; Ballesteros, J.R., 1986), donde los aspectos químicos y el rigor científico prácticamente han sido evitados. Por otra parte, tampoco se dispone de textos escolares que abarquen este tema con la extensión y características requeridas para el caso. Además, el enfoque metodológico de los problemas de investigación abierta precisa contemplar aspectos y conocimientos colaterales, aunque no expresamente relacionados con el tema propuesto. El manual elaborado por nosotros, bajo el título «Teñido de la laria con productos colorantes naturales» se presenta en diferentes colores de acuerdo con las posibles coloracaones obtenidas a partir de los productos colorantes naturales a emplear. Consideramos que, aparte de motivadora, esta presentación resulta práctica a la hora de realizar la consulta y permite diferenciar los distintos aspectos de los contenidos. A continuación exponemos la relación de bloques y contenidos en los que puede desglosarse dicho manual: 1. Aspectos relevantes sobre la química del teñido de la lana. 1.1. Aspectos históricos del teñido. 1.2. Química del teñido. 1.3. Fibras. 1.4. Productos naturales tintóreos. 1.5. Mordientes. 1.6. Productos químicos utilizados en el teñido de la lana. 2. Aspectos prácticos para su uso en el laboratorio. 2.1. Material de laboratorio. 2.2. rlormas de seguridad. 3. Conceptos básicos físico-químicos. 3.1. Teorías físico-químicas del color. 3.2. Sistemas materiales. Métodos de separación de los componentes de una mezcla. 3.3. Características de las reacciones químicas: Aspectos fenomenológicos sobre ácidos y bases. Los productos colorantes naturales empleados por los alumnos fueron: agallas, cebolla, cochinilla, cúrcuma y saúco. A modo de ejemplo, en el anexo 1, se adjunta la información que aparece en dicho manual en los apartados 1.3 y 1.4, correspondiente a la cochinilla y a la cebolla, así como la clasificación de las lanas españolas. Asimismo, elaboramos un «muestrario» que ejemplificaba las coloraciones que podrían obtener los alumnos. Agrupamientos En la perspectiva constructivista del aprendizaje de las ciencias, se hace énfasis en la importancia de la interpretación individual de los procesos de construcción del conocimiento. Pero también hay que considerar que el trabajo colaborativo entre los alumnos proporciona interacciones que les dan la oportunidad de negociar los significados y las ideas a aprender (Wheatley, 1991). Teniendo en cuenta estas consideraciones, una de las primeras tareas del profesor consiste en determinar «el método de trabajo». En éste, uno de los aspectos a determinar es la organización de los alumnos en forma grupa1 o individual. Estas distribuciones se pueden realizar atendiendo a diferentes criterios como, la homogeneidad de los alumnos (intereses comunes, nivel académico semejante), heterogeneidad (agrupando alumnos con diferente o distinto nivel de desarrollo de destrezas o conocimientos) o bien dejándoles libertad para que ellos se agrupen. En nuestro caso concreto nos inclinamos por una organización por parejas y libre, en la línea del aprendizaje cooperativo cuyos beneficios se han puesto de manifiesto en la literatura (Watson, 1991). Temporalización del trabajo También tenemos que considerar que el profesor debe distribuir la actividad en un número determinado de sesiones, las cuales pueden ser ampliadas según las necesidades que vayan surgiendo a lo largo de la misma. En el trabajo propuesto, las actividades se llevaron a cabo en cuatro sesiones de dos horas cada una. Como los alumnos de 3" de BUP, con los que se trabajó, ya habían tratado los conocimientos básicos sobre «la materia» en cursos previos, los distintos aspectos teóricos se fueron tratando según las necesidades de los alumnos (durante el desarrollo del trabajo experimental en cada grupo o en las puestas en común para el gran grupo). Además se dispuso de seis horas al finalizar las sesiones para desarrollar, ampliar y profundizar los aspectos teóricos. Al final de cada sesión se empleó un pequeño espacio de tiempo a la puesta en común, promoviéndose debates que aportaron interrogantes y sus soluciones. También los primeros diez minutos se dedicaron a retomar las ideas generadas en la sesión anterior con fines metacognitivos y para ir permitiendo que los alumnos se distribuyeran el tiempo disponible. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (3) INNOVACIONES DIDÁCTICAS A continuación se analizan las sesiones realizadas: Se recomendó a los alumnos la elaboración de una hoja resumen para que plasmasen las anotaciones sobre los Primera sesión pasos que fueran siguiendo para resolver el problema. Podemos destacar que de forma generalizada las proSe inició con la presentación del problema abierto cuyo puestas de trabajo realizadas por nuestros alumnos coinenunciado fue «Teñir lanas a partir de productos colocidían en incluir: rantes naturales». - Elección del color y su justificación. Después se mostró el material didáctico del que podrían - Elección del producto natural tintóreo que les puede disponer en la biblioteca del laboratorio: manual y muesproporcionar el color deseado. trario realizados por los profesores, libros de consulta, - Constatación de la necesidad del mordiente. productos naturales tintóreos (agallas, cáscara de cebolla, cochinilla, cúrcuma y saúco), material de laboratoEn el cuadro 11 incluimos dos ejemplos de estas hojas rio, etc. Seguidamente se presentó la metodología resumen. que deberían seguir los alumnos y que aparece en el cuadro 1. En esta sesión, algunos alumnos comienzan su parte experimental preparando disoluciones para el mordentado y obteniendo el colorante. Cuadro 1 Propuesta metodológica para la resolución del problema. Además, a lo largo de la puesta en común surgieron nuevas dudas que podemos resumir en las siguientes I Etapas para la resolución de problemas: 1) Delimita el problema según tu deseo y posiblidades. 2) Plantea hipótesis sobre la utilización de los productos tintóreos y químicos para obtener la coloración deseada. 3) Elabora un plan de trabajo y un diseño de teñido. 4) Realiza el plan. 5) Analiza los resultados desde la hipótesis de trabajo. 6) Presenta nuevas propuestas, hipótesis y planes alternativos de trabajo. I preguntas: ¿Cómo puedo extraer el colorante del producto natural tintóreo? ¿Necesitaría triturar la cochinilla? El mordentado y el baño de teñido, ¿se realiza a la vez? ¿Podré mordentar en frío? ¿Cuánto tiempo voy a tener la lana en el mordentado a ebullición? ¿Cómo puedo comprobar las tonalidades a medida que se desarrolla el proceso, para poder después elegir la que más me guste? ¿Cómo voy a identificar las diferentes lanas con las que experimente para poder elegir al final el tono que más me Figura 2 Métodos de teñido diseñados por los alumnos en la segunda sesión. LANA TEÑIDA MORDENTADO BAÑO DE TINTURA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (3) 405 -- Cuadro 11 Ejemplos de hojas resumen realizadas por dos alumnos. guste? ¿Necesito revelado? ¿Qué concentración tengo Segunda sesión que utilizar? En la puesta en común inicial, los estudiantes emitieron Las posibles respuestas a estos interrogantes se deben ir las siguientes cuestiones: resolviendo durante el propio debate, bajo la guía del profesor que controla la rigurosidad científica y aporta ¿Cómo son los sistemas que estamos utilizando, homoalgunas ideas siempre que sea imprescindibles. géneos o heterogéneos? ¿Cómo se debe expresar la concentración? ¿Cómo influirá la concentración tanto En esta sesi6n se cubrieron los siguientes aspectos: del mordiente como del producto colorante en el teñido de la lana? ¿Influirá el tiempo de permanencia de la lana -Búsqueda, clasificación e interpretación de la informaen el mordentado y en el baño de tintura para la tonalidad ción disponible. del color? ¿Cómo prepararemos la lana? ¿Necesita algún - Toma de decisiones. tratamiento previo antes de mordentar? - Diseño del plan de trabajo. - Especificaciones sobre el método a utilizar. En esta sesión se inició plenamente el trabajo experi- - Emisión de las hipótesis de trabajo. mental de todos los grupos; así, por ejemplo, se prepa- - Intercambio de ideas o colaboración entre grupos de raron las disoluciones de los mordientes, se extrajo el alumnos. colorante del producto natural tintóreo y se procedió al 406 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (3) INNOVACIONES DIDÁCTICAS teñido de la lana según el método diseñado por los alumnos. A modo de ejemplo presentamos en la figura 2 alguno de los métodos de teñido diseñados por los alumnos. Hay que indicar que prácticamente cada grupo generó su diseño particular. Este dato corrobora el hecho de que este tipo de actividades problemáticas potencian la creatividad de los alumnos. Al finalizar la sesión, en la puesta en común surgieron las siguientes preguntas: Algunos mordientes no son totalmente solubles, ¿cómo aumentamos su solubilidad? ¿Cómo afecta la temperatura a la estabilidad de las disoluciones? En el caso particular de emplear como producto natural tintóreo la cúrcuma, la filtración a presión atmosférica y con filtro liso es muy lenta, ¿cómo puede ser más rápida? Al mordentar con dicromato de potasio y posteriormente teñir, no se obtiene el color deseado, ¿se habrá oxidado?, ¿le habrá afectado la luz? ¿Qué tenemos que hacer para que el color obtenido sea más intenso y ampliar la gama de colores? Podemos considerar que se siguieron cubriendo los mismos aspectos que en la primera sesión y además: - Especificaciones sobre las variables que intervienen. - Originalidad y creatividad en las propuestas realizadas. - Presentación de las posibles soluciones del problema al resto del grupo. - Planteamiento de nuevos problemas surgidos a partir del trabajo realizado. Tercera sesión Los alumnos continuaron con su trabajo experimental según la planificación elaborada por ellos. Podemos destacar que, en esta fase, los grupos de alumnos comenzaron a ser conscientes de la influencia de las distintas variables como el tiempo, la temperatura, el pH, etc. y de la necesidad de su control en el proceso de teñido. En este caso, como en sesiones anteriores, en la puesta en común final se cuestionaron ideas y surgieron nuevos interrogantes. También se dieron soluciones a preguntas planteadas en sesiones anteriores y que se habrían contrastado experimentalmente. Por ejemplo: - Cuanto más tiempo permanece la lana en el baño de tintura, más intenso es el color. - A mayor concentración del mordiente, mayor es la fijación del color, ya que se obtienen colores más intensos. Del desarrollo de toda la sesión podemos resumir que en ésta se produjo la reestructuración o replanteamiento del diseño, aportándose innovaciones e introduciendo modificaciones. El proceso posibilitó también aprender a comparar, discutir y evaluar los resultados de los otros grupos, reconociendo sus logros y deficiencias. Cuarta sesión En la puesta en común inicial volvieron a surgir de nuevo preguntas, que en nuestro caso concreto fueron principalmente de carácter conceptual como: ¿Qué es el color? ¿Cuál es la fórmula del pigmento? ¿Son nuestros colorantes indicadores? Etcétera. En esta sesión se concluyó la parte experimental. En nuestro caso particular y relacionado con alguna de las cuestiones propuestas, algún grupo de alumnos procedió a comprobar el posible carácter indicador de sus colorantes. Fruto de la familiarización adquirida con el tema y con la manipulación y uso de los materiales, algunos estudiantes propusieron diseños alternativos a los realizados inicialmente. Concluidas las sesiones, el profesor-investigador propuso la elaboración de un dossier donde se especificasen las etapas, diseños ... y desarrollo del trabajo, todo ello realizado con el rigor, claridad y precisión requeridos en los informes científicos. Es preciso indicar que todas las sesiones fueron grabadas en vídeo y que las conversaciones y discursos de los grupos fueron grabadas en audio. Seminarios de reflexión y recapitulación Durante la realización práctica del trabajo en el laboratorio, los profesores percibieron las dificultades que tenían los alumnos para interpretar y operativizar aspectos conocidos anteriormente y aquéllos que iban surgiendo en relación con el tema planteado. Por ejemplo, se puso de manifiesto la falta de claridad en los conceptos de sistemas homogéneos y heterogéneos, lo que supuso en un principio la identificación de unos con otros, lo cual les llevó a cometer errores en la cuantificación de la cantidad de materia colorante empleada. De la misma forma se aplicaron técnicas de preparación de disoluciones a mezclas heterogéneas insolubles. En relación con el concepto de solubilidad, conocido por los alumnos, se comprobó que, aunque sabían los aspectos que afectan al mismo, no los tenían en cuenta en la práctica hasta que les surgió la necesidad, por ejemplo, de extraer los colorantes del producto natural tintóreo de una forma práctica y efectiva. Así, la trituración, la elevación de la temperatura, etc., variables que influyen en el proceso, surgen después de discusiones entre los alumnos y de la interacción con el profesor. Por todo ello, además de tratarse los aspectos conceptuales y sobre procedimientos durante las sesiones, como ya se ha indicado, se sugiere la necesidad de llevar a cabo algunos seminarios posteriores en los que se reestructuren y reorganicen tanto las ideas que surgieron durante el ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (3) INNOVACIONES DIDÁCTICAS trabajo como otras colaterales de interés, no consideradas o abordadas de forma inadecuada por los alumnos y que se contemplan en la programación del núcleo temático. Por otra parte, la cinta de vídeo grabada se puede proyectar a los alumnos con fines metacognitivos. No obstante, se debe considerar que, dependiendo de los grupos de alumnos, estos seminarios tendrán dinámicas distintas. EVALUACIÓN DE LOS ALUMNOS EN EL PROBLEMA PLANTEADO Vamos a considerar esta evaluación con relación a: 1) Contenidos conceptuales A. Como criterios de evaluación se han considerado: - Clasificar sistemas materiales. - Distinguir sistema homogéneo de heterogéneo. - Distinguir sustancias puras y algunas mezclas importantes para su uso en el laboratorio, la industria o la vida diaria. - Definir la solubilidad de una sustancia. - Reconocer los componentes de una disolución y los tipos de disoluciones. - Distinguir los conceptos de disolución diluida, concentrada y saturada. - Conocer las formas más sencillas de medida de la concentración de una disolución. - Separar mezclas teóricas construyendo mapas conceptuales conocidas las propiedades características. - Saber identificar ácidos y bases. - Conocer algunos aspectos fisicoquímicos sobre el color. B. Las técnicas utilizadas para llevar a cabo esta evaluación son: B. 1. Cuestionario de ideas alternativas Previo al inicio de las sesiones, los profesores diagnosticaron las ideas alternativas de los estudiantes a través de un cuestionario. Para ello, se han elegido pruebas ya utilizadas en la bibliografía para analizar los contenidos conceptuales implicados en el problema investigativo (Llorens, 1991; Pozo et al., 1991; Osborne y Fryeberg, 1991; Driver et al., 1989; Hierrezuelo y Montero, 1988; CLIS, 1986). (Anexo 11). También la observación directa realizada por el profesor, la visualización y análisis de las grabaciones en vídeo y la puesta en común son muy apropiadas para detectar y conocer estas ideas. B.2. Cuestionarios finales Al finalizar las sesiones se distribuyó a los alumnos unos cuestionarios (Anexo 111) con las siguientes finalidades: Cuestionario 1. Encaminado a explorar el diseño escogido y la toma de decisiones para la resolución del problema abierto. Cuestionario 11. Abarca tres aspectos: A, referido a los contenidos específicos del problema a tratar, «tintes y colorantes naturales*; B, sobre aspectos curriculares implicados en el problema planteado; y C, acerca de aspectos específicos del producto natural tintóreo elegido por cada grupo. En relación con el cuestionario 1, podemos destacar que el 80% de los alumnos no justifica en sí el diseño escogido, limitándose a mencionar el color con el que desean teñir. El 99% ha ido reelaborando las decisiones inicialmente tomadas en función de los resultados parciales conseguidos y, de éstos, el 85% lo hace variando las concentraciones del pigmento y los tiempos de ebullición empleados. Sobre el cuestionario IIA, todos los alumnos definen con precisión qué es un colorante, sin embargo el 70% sólo se refiere al colorante que ha utilizado en su experiencia. También la totalidad de los sujetos define mordiente correctamente, mencionádose en un 86% varios ejemplos. Esto quizás se deba a la necesidad de tener que buscar tonalidades distintas de las obtenidas inicialmente o de las presentadas en el muestrario o en el manual. En el cuestionario IIB, se detectó que un 84% de los alumnos eran capaces de entender, identificar y usar correctamente conceptos básicos sobre mezclas, disoluciones, solubilidad, ácidos y pH, frente al 45%, que contestaron adecuadamente a las preguntas 6, 7, 8 y 9 relativas a estos contenidos del cuestionario de ideas previas. Sin embargo, las ideas sobre el color no han sido adquiridas de forma precisa, así lo demuestran el 14%-15% de respuestas correctas a las dos últimas preguntas del cuestionario. Por último, el 89% respondió adecuadamente al cuestionario IIC como cabría esperar, al ser específico del pigmento con el que los alumnos trabajaron. 2) Contenidos de procedimientos A. Los criterios para la evaluación de los procedimientos fueron: - Calcular la concentración de una disolución en g/L, porcentaje en peso o volumen, y M. - Preparar una disolución, dada su composición en g/L, porcentaje en peso o volumen. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (3) INNOVACIONES DIDÁCTICAS - Conocer las técnicas más sencillas para separar los tífico. La observación directa del trabajo en y entre distintos componentes de las mezclas. grupos, las ideas aportadas en la puesta en común y los vídeos grabados son puntos claves para efectuar esta - Realizar montajes de laboratorio, cumpliendo las norevaluación. mas de seguridad y reconociendo el nombre del material. En este caso concreto, se diseñó una plantilla para -Analizar el planteamiento del diseño para la resolución expresar el grado en que se manifiesta la actitud conside la situación problemática. derada o el nivel de desempeño de la misma y se facilitó un cuestionario dirigido a determinar la valoración de - Considerar la adecuación de las hipótesis planteadas, la actividad realizada por parte de los estudiantes la interpretación de los resultados, la comunicación de (Anexo VI). En relación con las actitudes científicas las conclusiones y la exposición de las mismas. y en un porcentaje superior al 60% consideran bastante y mucho los aspectos relacionados con las opiniones de los compañeros, con su colaboración en el B. Las técnicas empleadas para constatar los resultados grupo, cumplimiento de normas y curiosidad. Consiobtenidos fueron plantillas para la observación directa deran suficiente en más de un 60%, aspectos relativos de la actividad del alumno y la discusión entre grupos a toma de postura, cambio de opinión y argumenta- (Anexo IV), las hojas resumen, los dossieres y las gración de opiniones. Como dato peculiar solamente un baciones en vídeo de las sesiones. 2% ha tenido en cuenta muy poco la opinión de los compañeros durante la actividad. Sobre los resultados extraídos podemos considerar que los alumnos progresan de forma muy destacable respecPara finalizar este apartado debemos indicar que el to a la formulación de hipótesis, que en un principio les dossier confeccionado por cada grupo de trabajo, que planteaba dificultades. En el anexo V se incluyen alguponía el colofón a sus actividades, fue tenido en cuenta nos de los procesos experimentales diseñados por dispara matizar y completar la evaluación. Presentamos tintos grupos de alumnos. También el 90% era capaz de algunas aportaciones expresadas en los dossieres: desarrollar un proceso experimental acorde con sus objetivos e hipótesis. No obstante, tan sólo el 49% era «La experiencia ha sido muy positiva por el hecho de capaz de identificar las variables que pueden influir en el tenernos que enfrentar a unos problemas que nosotros desarrollo, indicando su naturaleza, su número, así como mismos teníamos que resolver, sacando nuestras conclula relación y el control de las mismas. siones de ese problema y de su resolución. Nos ha permitido familiarizarnos con los materiales del laboratorio de química, lo que nos será de gran ayuda para el 3) Contenidos sobre actitudes futuro. El hecho de trabajar en equipo permite la ayuda mutua y de esta manera obtener unos resultados más A. Los criterios de evaluación actitudinal utilizados favorables. Otro aspecto que también nos ha gustado ha fueron: sido la exposición al final de cada sesión de las conclusiones de cada grupo que sirven de mucho provecho a la - Conocer y cumplir las normas de seguridad en el hora de resolver tus propias dudas.» laboratorio y el cuidado del material. «Ha estado bien porque eres tú mismo quien tiene que - Tener en cuenta la opinión de los compañeros durante averiguarlo todo y pensar cómo se puede mejorar, relala realización de las actividades y colaborar con el cionando los conocimientos que ya tienes y ampliángrupo. dolos.)) - Tomar postura, previa información. - Argumentar las opiniones. - Apreciar la importancia de los colorantes en nuestro mundo actual. CONSIDERACIONES FINALES - Valorar el orden, claridad y limpieza en los dossieres En síntesis, podemos resaltar que la resolución de proelaborados. blemas abiertos de tipo investigativo puede constituir un tipo de actividad altamente significativa para el aprendizaje de los alumnos, que les permitirá comprender contenidos así como la utilización de las metodologías B. Técnicas empleadas. La objetividad de la evaluación propias de la ciencia actual. de aspectos afectivos y motivacionales siempre plantea grandes dudas a la hora de ser considerados. En metodoEn relación con el profesor, adquirió un papel de inveslogías como la que se presenta aquí, estas características tigador, enmarcado en la investigación-acción en que no resultan especialmente interesantes, puesto que el punto se distingue entre la práctica que se investiga y el de partida del problema abierto se fundamenta en el proceso de investigación de esa práctica; participa en el interés que pueda suscitar en el alumno y, por otra parte, proceso de estudio y mejora de su propia experiencia en manifiesta claramente actitudes propias del trabajo ciencolaboración con otros profesores. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (3) 409 ANEXO 111 Cuestionarios finales para evaluar los contenidos conceptuales que tienen los alumnos. CUESTIONARIO 1 1) Justifica el diseño escogido. ................................................................................................................................................................................................. 2) ¿Por qué habéis establecido ese orden en el proceso? 3) ¿Cuál ha sido el orden seguido en la lectiira de los materiales didácticos? 4) ¿Has echado de menos algún material adicional que tú consideres necesario para el diseño de la experiencia? ................................................................................................................................................................................................. 5) ,;Has utilizado algún libro o material didáctico adicional durante el desarrollo de la experiencia. Cita cuál y el grado de profundización que has obtenido. ................................................................................................................................................................................................. 6) ¿Por qué habéis empleado las concentraciones y los tiempos de ebullición recogidos? CUESTIONARIO 1I.A 1) ¿Qué es un colorante? Identifica alguno. ................................................................................................................................................................................................. 2) ¿Cuál crees que es la diferencia entre materia colorante y pigmento? 3) Teniendo en cuenta lo que has aprendido en esta experiencia, propón un producto natural que pudiera ser empleado como sustancia colorante y trata de pensar en un diseño adecuado para obtener un color que sea de tu agrado. 4) ¿Qué es un mordiente? Identifica alguno. ................................................................................................................................................................................................. 5) ¿Qué definimos como grupo cromóforo? ¿Y como grupo auxocromo? 6) Identifica los grupos cromóforos y auxocromos del pigmento presente en el producto tintóreo elegido. ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (3) 1) ¿Qué concepto teórico crees que te ha quedado más claro tras la experiencia? ¿Por qué? 2) Diferencias entre sistemas homogéneos y heterogéneos. Especifica ejemplos de ambos tipos, relacionados con tu experiencia. ................................................................................................................................................................................................. 3) Indica las distintas formas de expresar la concentración de las disoluciones llevadas a cabo en tu actividad. ................................................................................................................................................................................................. 4) ¿Cuál es la característica fundamental para identificar un ácido? 5) Identifica los grupos funcionales orgánicos del pigmento presente en el producto tintóreo elegido. 6) LA qué se debe la percepción de color? ¿Cuál o cuáles crees que son los factores determinantes a la hora de percibir un color determinado? ................................................................................................................................................................................................. 7) LA qué crees que se debe la aparición del color en determinadas sustancias? CUESTIONARIO 11. C Mordentado Baño 2.1.1. Mordiente 100 mL de disolución obtenida con 3 g de cloruro sódico y 100 mL de disolución obtenida con 0,15 g de crémor tártaro. Se toman 50 mL de cada una de estas disoluciones. Baño Disolución obtenida al hervir 0,6 g de cochinilla en 100 mL de agua. Esta mezcla se hierve durante - 2 minutos 100 mL de disolución de 0,3 g Hervir durante 2 mns + gris verdoso de sulfato de hierro (11). oscuro Postmordiente 100 mL de disolución de 0,4 g l Hervir durante 5 mns 4 gris verdoso de sulfato de cobre (11). 1. MORDIENTE: ALUMBRE 1.1. ESQUEMA DE TENIDO: Mordentado 1.1.1. Mordiente 50 mL de disolución obtenida con 3 g de alumbre. Baño Disolución obtenida al hervir 6 g de cúrcuma en 100 mL de agua. Esta mezcla se hierve durante 4 amarillo vivo 20 minutos. 420 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (3) N -. PRoDucTo - NATURAL TIN~.OREO- - Mordentado I Lana 1 4 g de sulfato Postmordiente de cobre (11) en 100 mL de agua. 1 .l. 1. Mordiente 100 mL de disolución obtenida con ' Hervir -> verde seco durante 20 minutos 2 g de ácido oxálico, 1 mL de ácido clorhídrico y 3 g de dicromato de potasio. Baño Disolución obtenida al hervir 3 g de cebolla en 200 mL de agua. - / Postmordentado 1 Mordentado - Bafio > Esta mezcla se hierve durante - 15 minutos Mordiente ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (3) 42 1 100 mL de disolución obtenida con 2 g de Baño -+ amarillo intenso Disolución obtenida al Hervir Hervir 2 mns 3 hervir 2 g de cebolla crémor tártaro, 4 g de alumbre y2gde carbonato sódico. 10 mns. 4 g de sulfato de cobre en de agua. 'O0 mL 1 + Postmordiente (11) en 1 Hervir + marrón 100 mL 10 mns. claro l de agua. 1 ANEXO VI A. Plantilla para la evaluación de actitudes científicas. ! 1 Alumno: ............................................ ~ ........ B. Evaluación de actitudes generales referidas al «problema investigativo)) realizado. 1 Argumenta sus opiniones. 1 l Es disciplinado en su trabajo. Colabora con el grupo. 1 Cumple las normas establecidas. 1 Muypoco Poco 1 Suficiente . l --- -- Bastante Mucho Toma en cuenta la opinión de los I compañeros durante la actividad. lz Camhia de opinión ante las evidencias. +- - ' Toma postura previa información. Pide sazones. 1 Alumno: a) ~Qué importancia crees que tienen los colorantes en el mundo actual? d) ¿Qué opinas del trabajo en grupo 1 para el desarrollo de esta experiencia? 1 k + ~ f ~p b) ¿Crees que la metodología empleada es adecuada para la enseñanza-aprendizaje de la química? ¿Por qué? t- ----U- ;- Favorable AENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1997, 15 (3) I l~;~~ cubierto las expectativas que 1 tenías cuando comenzaste la experiencia? 1 I e) ¿Qué te parece el material 1 elabo~ado? I I -- Desfavorable 1 I 1 - -. I Libre Anotaciones