TEMA75
EL TRABAJO EXPERIMENTAL EN EL ÁREA DE CIENCIAS
UTILIZACIÓN DEL LABORATORIO ESCOLAR
NORMAS DE SEGURIDAD
Introducción
El trabajo experimental en el área de Ciencias
2.1. Método científico
2.2. Clasificación de los trabajos prácticos
Trabajo de campo
El laboratorio escolar
4.1. Zonas del laboratorio escolar
4.2. Material de laboratorio
4.3. Técnicas de laboratorio
4.4. Programación del trabajo en el laboratorio
Normas de seguridad en el laboratorio.
Conclusión y contenidos curriculares
Bibliografía
La Ciencia es un proceso en construcción, por tanto es dinámica. A lo largo del periodo escolar, el alumnado debería haber aprendido las herramientas básicas de la ciencia, ya que no podemos olvidar que en la sociedad, la Ciencia se encuentra dentro de la vida de los ciudadanos, forma parte de los medios de comunicación y por tanto se hace necesario educar desde ella, como una pieza clave para comprender la cultura contemporánea.
El trabajo experimental pone en juego las capacidades de los estudiantes, de forma que relacionan lo aprendido en el aula con su aplicación práctica, pone en crisis preconcepciones, pues es a través de la experimentación, donde se desmontan las preconcepciones y se incorporan las nuevas ideas que el estudiante ha comprobado. Se provoca con ello que el aprendizaje sea significativo.
Es necesario el trabajo experimental, ya que el alumnado comprende los procedimientos de la Ciencia, aplica el método científico, utiliza el instrumental propio de la investigación científica, aprende las normas de seguridad e integra la manera de proceder en caso de accidente. Además de capacitarle para sus estudios posteriores más especializados.
El trabajo experimental aumenta la motivación del alumnado, fomenta la curiosidad, que es un requisito esencial para el trabajo científico, incrementa el nivel de relación entre alumnado y alumnado-profesorado, estableciéndose un vínculo de trabajo distinto al que se establece en el aula convencional. Aumenta el nivel de compromiso, participación, responsabilidad y respeto del alumnado. La metodología a seguir en el trabajo experimental es cooperativa y dinámica, lo que posibilita un aprendizaje más real y fluido, dando un sentido práctico a los conceptos, que en muchos casos aparecen como elementos abstractos.
Es cierto que la práctica experimental es escasa y el alumnado demanda una educación menos virtual y más real, donde puedan poner en juego las capacidades, los contenidos y los valores propios de la ciencia.
Los estudiantes han de ser conscientes también de los riesgos derivados del trabajo experimental, sobre todo en el laboratorio, y por ello se hace necesario, conocer los potenciales riesgos y las medidas correctoras para minimizarlos, así como un entrenamiento claro y conciso sobre cómo actuar en caso de accidente.
El profesorado es una pieza clave en el trabajo experimental, como figura de referencia para evitar problemas derivados de la práctica, es un guía que va alentando a plantear preguntas y buscar las respuestas, de forma que el alumnado vaya construyendo su aprendizaje.
En este tema se aborda el tratamiento de las actividades prácticas, de campo y de laboratorio, junto con las principales normas de seguridad a tener en cuenta para la prevención de accidentes.
Para abordar el trabajo experimental, los estudiantes han de conocer el método científico como herramienta metodológica, que como su etimología revela, es el camino hacia el conocimiento.
Todo proceso científico parte de una pregunta, que ha surgido de la observación de algún fenómeno natural. Tras esto se busca la información al respecto, de forma que el investigador tenga la máxima cantidad de información. Tras estructurar y analizar la información se pasa a la siguiente fase que es la formulación de hipótesis. Una vez establecida la hipótesis, se diseña un experimento apropiado para verificarla. Tras esto se procede a la experimentación y la toma de datos y resultados, que deberán analizarse y discutirse, para alcanzar una conclusión.
Si la hipótesis se verifica se realiza un informe y se publican los resultados, para su discusión por parte de la comunidad científica, mientras que si la experimentación revela que la hipótesis es falsa, se realiza un informe y se vuelve a construir una nueva hipótesis, revisando todo el proceso para detectar posibles errores.
Los objetivos que se pretenden alcanzar con el trabajo práctico son muy variados. Abarcan objetivos de tipo motivacional, relacionados con el conocimiento vivencial de los fenómenos estudiados, relativos a una mejor comprensión de los conceptos, relacionados con el desarrollo de habilidades prácticas o intelectuales propias de la metodología científica y objetivos de tipo actitudinal.
Todos estos objetivos, pueden estar recogidos en una actividad práctica o seleccionar aquellos más relevantes para la realización de un determinado trabajo práctico. Por ello algunos autores proponen una clasificación de los trabajos basados en los diferentes objetivos en: experiencias, que están encaminadas a la familiarización con los fenómenos naturales (germinación de una semilla), ejercicios, que buscan desarrollar habilidades prácticas (tratamiento de datos) o intelectuales (diseño de experimentos) e investigaciones que están orientadas a que los estudiantes trabajen con la metodología científica.
En este tema vamos a distinguir dos grandes bloques en el trabajo experimental; el trabajo de campo y el trabajo de laboratorio que se detallan en los apartados siguientes.
Una jornada investigativa en el campo, consiste en trasladar la clase al medio natural, para poner en contacto al estudiante con la Naturaleza.
Una salida al campo ha de ser muy bien planificada, para que no termine siendo una excursión recreativa. Por ello el profesorado ha de tener en cuenta los objetivos, el desarrollo y planificación de la jornada, el trabajo a realizar durante la salida y evaluación de la actividad.
Transversalmente al trabajo a realizar durante esta jornada, se fomentará la observación directa del medio natural y la actitud de respeto hacia la Naturaleza, como elementos centrales a tener en cuenta a lo largo del día.
En un primer paso se diseñan los objetivos que se pretenden conseguir con la salida. Posteriormente se selecciona el ecosistema que será el marco referencia donde se desarrolle la actividad y que servirá también como elemento didáctico. Para ello el profesorado deberá desplazarse previamente a la zona, para valorar las posibilidades que ofrece este lugar, analizando con detalle las áreas de estudio, las actividades a realizar y el tiempo que requerirá cada una de ellas. Una vez realizado este paso, se elabora el listado de material necesario para el desarrollo de las actividades, para cada uno de los grupos. Este material deberá incluir: Mapa de la zona donde se indica el itinerario, situación de cada parada, elementos importantes (materiales geológicos, formaciones…). Guión de la salida: donde quedan recogidos los objetivos, las actividades a realizar y las especificaciones de la salida. Material específico de toma de muestras o de observación, tales como prismáticos, lupas, máquinas fotográficas y de video, brújulas, bolsas, recipientes para la toma de muestras. Cuaderno de campo para anotaciones necesarias, para la elaboración del informe de prácticas y las conclusiones posteriores.
Es importante, que previo a la salida, se realicen en el aula una serie de trabajos orientativos e informativos de lo que será la jornada investigativa, tales como comentar el guión de la salida, indicando las diferentes técnicas que se van a trabajar, el material que llevará cada grupo, un estudio de la zona a través de mapas topográficos o fotografías aéreas.
Durante la salida los estudiantes deberán realizar las actividades que vienen indicadas en el guión, anotando en el cuaderno de campo todas las observaciones que se les han solicitado y que serán de posterior utilidad para la elaboración de las conclusiones y del informe de la salida. Dicho informe deberá contener: título del trabajo, alumnos integrantes del grupo, índice, los objetivos, las observaciones, actividades, material utilizado, registro de datos, fotografías o dibujos, conclusiones.
Estos informes deben formar parte de la evaluación, ya que indican el grado de aprovechamiento y éxito alcanzado con respecto a los objetivos propuestos.
Para finalizar este apartado comentar, que un trabajo de campo, realizable en muchos casos en el entorno próximo al centro, es el huerto escolar, donde se pueden mantener algunos cultivos durante el curso académico. La contribución del huerto escolar al currículo de las Ciencias de la Naturaleza es importante, pues aporta datos sobre el crecimiento vegetal, biología y fisiología de la flor, fruto y semilla, aprovechamiento de los recursos naturales, manejo del suelo, productividad de los agrosistemas, incidencia de la meteorología en la producción agraria, agricultura biológica...de gran utilidad para los procesos de enseñanza-aprendizaje.
El laboratorio es un espacio de vital importancia y complementario al aula. La combinación de teoría y práctica llevará a los estudiantes a tener un aprendizaje más completo y poner en juego distintas estrategias y habilidades para la resolución de problemas científicos. En el laboratorio se trabaja siguiendo una enseñanza activa, participativa y colaborativa muy necesaria para el aprendizaje integral.
El laboratorio tipo, según la normativa vigente, debe contar con una superficie de 60 m2. En el modelo básico de organización se distinguen diferentes zonas:
La zona de explicación, que se localiza normalmente en la zona frontal, es una zona donde se sitúa la pizarra, la mesa del profesorado, la pantalla de proyección, el ordenador. En esta zona se realizarán la explicación sobre el trabajo experimental a realizar, por parte del profesorado, o la exposición de conclusiones por parte del alumnado.
La zona de experimentación es la más extensa y ocupa la zona central. En ella se localizan las mesas de laboratorio equipadas para el trabajo experimental, los asientos que son taburetes regulables y que pueden guardarse bajo la mesa cuando no se usen. Las mesas pueden tener una disposición fija o móvil, para adaptarse a los distintos momentos de trabajo en el laboratorio.
La zona de almacén de productos, material de laboratorio, modelos y maquetas. Lo ideal es que se encuentre en una zona separada del laboratorio y cerrada con llave, sobre todo por la peligrosidad que entrañan distintos reactivos.
La zona de biblioteca y despacho para el trabajo del profesorado del departamento didáctico.
La zona final suele contener los fregaderos, los distintos recipientes para la eliminación de residuos, el almacenaje de los productos de limpieza, percheros para dejar las prendas de abrigo y mochilas, evitando con ello accidentes indeseables.
También es importante que en las zonas laterales se sitúen superficies para depositar las experiencias que requieran varias sesiones de trabajo o un proceso de observación de varios días, con la finalidad de despejar las mesas para el trabajo de nuevos estudiantes. Así como vitrinas donde se expondrán las colecciones más llamativas o maquetas de interés.
Aunque es una obviedad, resaltamos que el aula laboratorio debe reunir una serie de aspectos y condiciones óptimas de ventilación, iluminación, desagües, eliminación de desechos, tomas de corriente…
El material existente en el laboratorio es muy diverso, por ello debe estar organizado y ordenado de forma que sea fácil acceder al mismo.
Los materiales que deban ser usados en caso de emergencia deberán estar convenientemente señalizados y localizarse en un lugar visible. Es el caso del botiquín, extintor, duchas, lavaojos….
Las clasificaciones son diversas, la elegida es la siguiente:
Material metálico: constituido por soportes, material de disección, trípodes, gradillas, espátulas, asas, martillos geológicos. La protección de los mismos de la corrosión es importante para alargar su vida media, por lo que se guardarán en lugares secos y almacenados convenientemente limpios.
Material de vidrio y porcelana: en este grupo se encuentran tubos de ensayo, probetas, pipetas, varillas, embudos, matraces, cuentagotas, crisoles, morteros, porta y cubreobjetos. Debe manipularse con cuidado y tras su uso, lavarlo convenientemente y dejar secar sobre papel de filtro.
Material de plástico y corcho: en este grupo se incluyen tapones, gomas de conducción, frascos lavadores, cuentagotas…que se repondrán cuando se deterioren.
Material de madera: son pinzas, gradillas y soportes
Materiales específicos de algunas prácticas: en este grupo se incluirían los materiales necesarios para prácticas de microscopía o disección.
Reactivos químicos: son todas aquellas sustancias que son usadas en el laboratorio. Deberán estar debidamente etiquetadas con su etiqueta original, resguardadas de la luz solar y de fuentes de calor, además de estar contenidas en un armario bajo llave.
Las técnicas de laboratorio son variadas y dependen en gran medida de lo que se pretenda trabajar con el alumnado. Las vamos a agrupar en cuatro grandes bloques:
Técnicas básicas de laboratorio: con ellas se pretende que los estudiantes aprendan el uso de aparatos de medida sencillos. Por ejemplo, medición de volúmenes, masas, preparación de disoluciones, filtración, calentamiento.
Técnicas de microscopía: con ellas se persigue que aprendan a hacer cortes, tinciones, montaje de preparaciones de muestras y la observación de las mismas
Técnicas de anatomía: se pretende que el alumnado conozca y utilice el material de disección y se observe la anatomía de animales procedentes del comercio (moluscos, crustáceos, peces) y de diferentes órganos.
Otras técnicas: propias de cada disciplina, como microbiológicas, geológicas.
La realización de trabajos experimentales en el laboratorio requiere de una organización eficaz. En un primer lugar, hay que tener en cuenta el número de alumnos por aula, pues si es elevado deberán hacerse los desdobles correspondientes, donde la mitad del grupo-clase queda en el aula convencional realizando otra actividad programada y la otra mitad, desarrolla el trabajo en el laboratorio. En algunos casos, siempre que la organización del centro lo posibilita, las sesiones en el laboratorio se realizan con dos profesores y la totalidad del grupo clase.
Los estudiantes se agrupan en pequeños grupos de trabajo, con un máximo de 4 miembros, que serán corresponsables de dicha práctica.
Una herramienta muy importante es el cuaderno de laboratorio o cuaderno de experiencias científicas, donde los estudiantes irán recogiendo los trabajos realizados en cada una de las sesiones.
Previamente al trabajo de laboratorio, se entregará al alumnado un guión de la práctica a realizar, en el que se recogen las advertencias, riesgos y observaciones a tener en cuenta. Este guión, junto con el protocolo de prácticas deberán leerlo los alumnos antes de su realización.
El día del trabajo en el laboratorio, se repasará y explicará el protocolo a seguir y se realizará el trabajo experimental. A lo largo de esta jornada, se tomarán los datos y resultados obtenidos, realización de dibujos y anotaciones relevantes, para posteriormente la extracción de conclusiones. Todos estos datos se recogerán en el cuaderno, que será un elemento importante en la evaluación del alumno.
Para lograr que el trabajo de laboratorio sea metódico y detallado, es necesario un entrenamiento del alumnado, sobre todo en el caso de los primeros cursos de ESO, comenzando por prácticas y protocolos más dirigidos, en los que al final de los mismos, se proponen unas preguntas para dirigir el aprendizaje, para poco a poco pasar a protocolos más abiertos, en los que sea el alumnado el que realice sus conclusiones sin necesidad de una guía previa que lo dirija. Posteriormente se podrán proponer a los estudiantes, trabajos de investigación para que los desarrollen desde sus fases iníciales, aplicando el método científico.
En el trabajo en el laboratorio es necesario tener claro una triada básica: orden, limpieza y responsabilidad. El alumnado trabajará siempre bajo supervisión del profesorado implicado en la práctica. Para que el trabajo de laboratorio sea desarrollado con la máxima seguridad es necesario conocer el conjunto de protocolos de trabajo que incluyen no solo el conocimiento del riesgo y las normas de prevención, sino también las normas de actuación ante un posible accidente.
Existen una serie de medidas de seguridad básicas personales como son utilización de la bata en todas las prácticas, y en aquellas que sea necesario utilizar guantes y gafas de seguridad. El pelo largo deberá llevarse recogido. En caso de manipulación con vapores cáusticos no utilizar lentillas. Lavarse las manos y quitarse la bata antes de salir del laboratorio. Está terminantemente prohibido comer o beber en el laboratorio.
En cuanto a las normas de utilización de productos químicos se exponen a continuación las más importantes. Evitar el contacto de productos químicos con la piel. No pipetear con la boca. Para detectar el olor de una sustancia, se realiza un aireado con la mano hacia la nariz. Se cierran los envases de reactivos una vez usados. En la preparación de disoluciones se agitará con cuidado para evitar salpicaduras. La manipulación de los ácidos ha de hacerse con sumo cuidado en la cabina de bioseguridad. Para la dilución de los ácidos siempre adicionar acido sobre agua de forma lenta y progresiva. La utilización del mechero ha de ser durante el tiempo estrictamente necesario. Al calentar el tubo de ensayo colocarlo en la disposición adecuada, evitando no dirigirlo hacia ninguna persona. No llenar nunca más de un tercio de su capacidad. No calentar líquidos en recipientes totalmente cerrados. Si el líquido es inflamable tener especial cuidado con las llamas.
Tras el trabajo, todo el material debe quedar limpio, recogido y situado en su lugar habitual. El laboratorio ha de quedar recogido y limpio, dispuesto para otro grupo.
Llegados a este punto, es necesario hablar de los pictogramas y de las frases H y P que aparecen en los productos químicos. Todos los productos químicos o reactivos deben presentarse con una etiqueta visible e indeleble que contenga información que será útil al usuario de tales productos. Uno de esos elementos de la etiqueta son los pictogramas, que el alumnado deberá reconocer e interpretar. Así mismo deberá conocer las frases H y P, que se refieren respectivamente a indicaciones sobre el peligro y consejos de prudencia para cada producto. Quedan ambas codificadas con una letra H o P seguida de un código de tres números.
Tanto en la Ley Educativa como en el decreto de currículo 40/2015 (CUIDADO ESTE ES EL DE CASTILLA LA MANCHA) se concede de forma explícita una gran importancia al trabajo experimental, ya que hay un bloque llamado habilidades, destrezas y estrategias. Metodología científica, donde se recogen una serie contenidos, criterios y estándares de aprendizaje que hacen referencia al aprendizaje experimental de las Ciencias de la Naturaleza. Así mismo, se incluye otro bloque temático que hace referencia al proyecto de investigación, donde los estudiantes deben aplicar los contenidos, método científico, destrezas y habilidades científicas para el desarrollo de un proyecto científico.
La inclusión de trabajos experimentales, tanto en el laboratorio como en el campo, dentro de la práctica habitual, influirá positivamente en el desarrollo de habilidades y conocimiento del mundo natural que nos rodea, así como de sus interacciones y de la importancia de su conservación.
Este tipo de planteamiento didáctico genera mayor implicación del alumnado en su aprendizaje, fomenta la curiosidad, el respeto, la corresponsabilidad y la cooperación. Así mismo habilita a los estudiantes a metodologías de trabajo más participativas, creativas y más encaminadas a un aprendizaje real y no tan virtual, posibilitando mayor comprensión de los fenómenos naturales.
Las salidas al campo y el trabajo directo en el huerto escolar, son herramientas de primer orden para el aprendizaje de las Ciencias, que deben ser incluidas en las programaciones de los departamentos didácticos.
Un uso responsable, planificado y coordinado de los distintos espacios experimentales educativos es de vital importancia para el desarrollo de la labor de educar en Ciencia.
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