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- Guía didáctica -

Propuesta didáctica

El REA "El enigma de los electrones" es una propuesta didáctica para la materia de Física y Química de 4º de ESO que presenta una situación de aprendizaje para trabajar los saberes básicos relacionados con los bloques A, Las destrezas científicas básicas y B, La materia.

Para entender las propiedades químicas de la materia, es esencial comprender su estructura atómica y molecular. Por eso, este tema es fundamental en Bachillerato, y ahora también se incluye en el currículum en el cuarto curso de Secundaria Obligatoria. Entre los conceptos básicos que se enseñan están la cuantización de la energía, los orbitales atómicos y la configuración electrónica. Sin embargo, estos conceptos son bastante abstractos para los estudiantes, por lo que en esta propuesta se ha puesto énfasis en mostrar su utilidad y posibles aplicaciones prácticas. Además, se ha procurado describir los diferentes modelos de la materia a nivel submicroscópico, estableciendo conexiones claras con la evidencia experimental en la que se basan, y reflexionando sobre el proceso de interpretación y argumentación que los sustenta.

A pesar de la abstracción de estos conceptos, se ha evitado presentar datos aislados y descontextualizados que no favorecen un aprendizaje significativo y pueden resultar desmotivadores para muchos estudiantes. Por eso, esta propuesta se ha centrado en aprender a responder preguntas y a analizar evidencia experimental para construir modelos que expliquen fenómenos concretos, demostrando que un modelo no surge de la nada, sino que se construye a partir de datos experimentales y fenómenos que queremos entender o predecir. Contextualizar la información experimental ayuda a comprender mejor los modelos y evita abstracciones innecesarias.

Además, esta propuesta se apoya en metodologías como el aprendizaje basado en proyectos y el aprendizaje cooperativo, desde una perspectiva de "Inquiry Based Learning, IBL" (Aprendizaje Basado en la Indagación). Se fomenta que los estudiantes investiguen por sí mismos ante las preguntas planteadas en clase, resolviendo problemas del mundo real. Este proceso mejora su capacidad para abordar desafíos de manera lógica y desarrollar estrategias para superarlos. El IBL también promueve el trabajo en equipo y la interacción, además de potenciar el pensamiento crítico y habilidades de orden superior como la argumentación, el análisis, la resolución de problemas y la evaluación, habilidades esenciales para el éxito en el siglo XXI.

Asimismo, se emplea la metodología de Estudio de casos, en la que se analizan en profundidad ejemplos específicos. Esto permite a los estudiantes explorar situaciones reales y complejas, facilitando el aprendizaje a través del análisis detallado y la reflexión, desarrollando habilidades de pensamiento crítico y toma de decisiones. Además, ayuda a aplicar conocimientos teóricos en contextos reales, promoviendo la resolución de problemas y el trabajo en equipo.

Estas metodologías activas contribuyen a desarrollar competencias y cumplen con los principios del Diseño Universal para el Aprendizaje (D.U.A), ya que utilizan recursos variados, motivan y desafían a los estudiantes, y los implican en tareas guiadas que culminan en una producción final significativa.

Se tratan, por tanto, de metodologías activas, que desarrollan competencias y cumplen los principios del D.U.A, ya que emplean recursos variados, suponen un estímulo y un desafío para el estudiante, le implican en el trabajo en equipo y en la resolución de situaciones significativas, que se presentan por medio de tareas guiadas y dirigidas a una producción final global.

El enigma de los electrones

Descargar la propuesta didáctica en formato editable o en pdf

Las tareas, proponen al alumnado retos variados combinando la investigación en la red, el trabajo de investigación científica, las lecturas, el trabajo con vídeos, la elaboración de infografías, debates de informes científicos, estudio de casos, etc. Se mantienen las estructuras de situación de aprendizaje, ya que están dirigidas a una producción final evaluable, ponen en contexto los contenidos curriculares y son competenciales.

Como en todos los Recursos Educativos Abiertos (REA) del proyecto EDIA, esta propuesta tiene una estructura flexible, llamada "estructuración granular". Esto significa que aunque está organizada de un forma determinada, abarcando las competencias y todos los saberes básicos del tema, el docente puede adaptarla según sus objetivos de aprendizaje, reorganizar las tareas o combinarlas con otras actividades que mejor se ajusten a su aula, programación o tiempo disponible. Las diferentes tareas pueden ser reorganizadas y replanteadas por el profesorado. Esta flexibilidad facilita que los docentes puedan usar estos recursos como fuentes de inspiración o combinarlas con otras actividades que se adecúen mejor a su aula, a su programación o su tiempo lectivo. Esta "reusabilidad didáctica" repercute directamente en que el profesorado pueda utilizar los REA más fácilmente.

Indicar también que podemos conectar algunas tareas con otras materias STEAM, como biología y geología (configuración electrónica, propiedades de los elementos, etc.), matemáticas (unidades de medida, escalas, porcentaje, proporcionalidad directa e inversa, interpretación de tablas de datos.), tecnología, informática (simulaciones, empleo de aplicaciones web, ...)  para su posible inclusión en un itinerario interdisciplinar. 

Del mismo, modo esta propuesta es muy adecuada para llevarla a cabo en un "aula del futuro" por las características de sus distintas tareas: búsqueda y producción de información, comunicación, experimentación, etc.

Referencias curriculares

Mediante este REA se desarrollan las competencias específicas y saberes básicos descritos en el Real Decreto 217/2022, de 29 de marzo, por el que se establece la ordenación y las enseñanzas mínimas de la Educación Secundaria Obligatoria, desarrollado luego por cada Comunidad en sus correspondientes decretos autonómicos.

Competencias clave

  • Competencia en comunicación lingüística (CCL)
  • Competencia plurilingüe  (CP)
  • Competencia matemática, ciencia, tecnología, ingeniería (STEM)
  • Competencia digital (CD)
  • Competencia personal, social y de aprender a aprender (CPSAA) 
  • Competencia ciudadana (CC)
  • Competencia emprendedora (CE)
  • Competencia en conciencia y expresiones culturales (CCEC)

Competencias específicas y criterios de evaluación

Competencia específica 1: Comprender y relacionar los motivos por los que ocurren los principales fenómenos fisicoquímicos del entorno, explicándolos en términos de las leyes y teorías científicas adecuadas, para resolver problemas con el fin de aplicarlas para mejorar la realidad cercana y la calidad de vida humana.

Criterios de evaluación
1.1 Identificar, comprender y explicar los fenómenos fisicoquímicos cotidianos más relevantes a partir de los principios, teorías y leyes científicas adecuadas, expresándolos, de manera argumentada, utilizando diversidad de soportes y medios de comunicación.
1.2 Resolver los problemas fisicoquímicos planteados utilizando las leyes y teorías científicas adecuadas, razonando los procedimientos utilizados para encontrar las soluciones y expresando adecuadamente los resultados.
1.3 Reconocer y describir en el entorno inmediato situaciones problemáticas reales de índole científica y emprender iniciativas en las que la ciencia, y en particular la física y la química, pueden contribuir a su solución, analizando críticamente su impacto en la sociedad.

Competencia específica 2: Expresar las observaciones realizadas por el alumnado en forma de preguntas, formulando hipótesis para explicarlas y demostrando dichas hipótesis a través de la experimentación científica, la indagación y la búsqueda de evidencias, para desarrollar los razonamientos propios del pensamiento científico y mejorar las destrezas en el uso de las metodologías científicas.

Criterios de evaluación

2.1 Emplear las metodologías propias de la ciencia en la identificación y descripción de fenómenos a partir de cuestiones a las que se pueda dar respuesta a través de la indagación, la deducción, el trabajo experimental y el razonamiento lógico-matemático, diferenciándolas de aquellas pseudocientíficas que no admiten comprobación experimental.
2.2 Seleccionar, de acuerdo con la naturaleza de las cuestiones que se traten, la mejor manera de comprobar o refutar las hipótesis formuladas, diseñando estrategias de indagación y búsqueda de evidencias que permitan obtener conclusiones y respuestas ajustadas a la naturaleza de la pregunta formulada.
2.3 Aplicar las leyes y teorías científicas conocidas al formular cuestiones e hipótesis, siendo coherente con el conocimiento científico existente y diseñando los procedimientos experimentales o deductivos necesarios para resolverlas o comprobarlas.

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Competencia específica 3: Manejar con soltura las reglas y normas básicas de la física y la química en lo referente al lenguaje de la IUPAC, al lenguaje matemático, al empleo de unidades de medida correctas, al uso seguro del laboratorio y a la interpretación y producción de datos e información en diferentes formatos y fuentes, para reconocer el carácter universal y transversal del lenguaje científico y la necesidad de una comunicación fiable en investigación y ciencia entre diferentes países y culturas.

Criterios de evaluación

3.1 Emplear datos en diferentes formatos para interpretar y comunicar información relativa a un proceso fisicoquímico concreto, relacionando entre sí lo que cada uno de ellos contiene, y extrayendo en cada caso lo más relevante para la resolución de un problema.
3.2 Utilizar adecuadamente las reglas básicas de la física y la química, incluyendo el uso de unidades de medida, las herramientas matemáticas y las reglas de nomenclatura, consiguiendo una comunicación efectiva con toda la comunidad científica.

3.3 Poner en práctica las normas de uso de los espacios específicos de la ciencia, como el laboratorio de física y química, asegurando la salud propia y colectiva, la conservación sostenible del medio ambiente y el cuidado de las instalaciones.

Competencia específica 4: Utilizar de forma crítica, eficiente y segura plataformas digitales y recursos variados, tanto para el trabajo individual como en equipo, para fomentar la creatividad, el desarrollo personal y el aprendizaje individual y social, mediante la consulta de información, la creación de materiales y la comunicación efectiva en los diferentes entornos de aprendizaje.

Criterios de evaluación

4.1 Utilizar recursos variados, tradicionales y digitales, mejorando el aprendizaje autónomo y la interacción con otros miembros de la comunidad educativa, con respeto hacia docentes y estudiantes y analizando críticamente las aportaciones de cada participante.
4.2 Trabajar de forma adecuada con medios variados, tradicionales y digitales, en la consulta de información y la creación de contenidos, seleccionando con criterio las fuentes más fiables y desechando las menos adecuadas y mejorando el aprendizaje propio y colectivo.

Competencia específica 5: Utilizar las estrategias propias del trabajo colaborativo, potenciando el crecimiento entre iguales como base emprendedora de una comunidad científica crítica, ética y eficiente, para comprender la importancia de la ciencia en la mejora de la sociedad, las aplicaciones y repercusiones de los avances científicos, la preservación de la salud y la conservación sostenible del medio ambiente.

Criterios de evaluación

5.1 Establecer interacciones constructivas y coeducativas, emprendiendo actividades de cooperación como forma de construir un medio de trabajo eficiente en la ciencia.
5.2 Emprender, de forma guiada y de acuerdo a la metodología adecuada, proyectos científicos que involucren al alumnado en la mejora de la sociedad y que creen valor para el individuo y para la comunidad.

Competencia específica 6: Comprender y valorar la ciencia como una construcción colectiva en continuo cambio y evolución, en la que no solo participan las personas dedicadas a ella, sino que también requiere de una interacción con el resto de la sociedad, para obtener resultados que repercutan en el avance tecnológico, económico, ambiental y social.

Criterios de evaluación

6.1 Reconocer y valorar, a través del análisis histórico de los avances científicos logrados por hombres y mujeres de ciencia, que la ciencia es un proceso en permanente construcción y que existen repercusiones mutuas de la ciencia actual con la tecnología, la sociedad y el medio ambiente.
6.2 Detectar en el entorno las necesidades tecnológicas, ambientales, económicas y sociales más importantes que demanda la sociedad, entendiendo la capacidad de la ciencia para darles solución sostenible a través de la implicación de todos los ciudadanos.

 Saberes básicos

Se trabajan los saberes básicos (conocimientos, destrezas y actitudes básicas) de los siguientes bloques de la materia de Física y Química de 3º de ESO:

A. Las destrezas científicas básicas.

  • Metodologías de la investigación científica: identificación y formulación de cuestiones, elaboración de hipótesis y comprobación experimental de las mismas.
  • Trabajo experimental y proyectos de investigación: estrategias en la resolución de problemas y en el desarrollo de investigaciones mediante la indagación, la deducción, la búsqueda de evidencias y el razonamiento lógico-matemático, haciendo inferencias válidas de las observaciones y obteniendo conclusiones.
  • Diversos entornos y recursos de aprendizaje científico como el laboratorio o los entornos virtuales: materiales, sustancias y herramientas tecnológicas.
  • Normas de uso de cada espacio, asegurando y protegiendo así la salud propia y comunitaria, la seguridad en las redes y el respeto hacia el medio ambiente.
  • El lenguaje científico: unidades del Sistema Internacional y sus símbolos. Herramientas matemáticas básicas en diferentes escenarios científicos y de aprendizaje.
  • Estrategias de interpretación y producción de información científica utilizando diferentes formatos y diferentes medios: desarrollo del criterio propio basado en lo que el pensamiento científico aporta a la mejora de la sociedad para hacerla más justa, equitativa e igualitaria.
  • Valoración de la cultura científica y del papel de científicos y científicas en los principales hitos históricos y actuales de la física y la química en el avance y la mejora de la sociedad.

B. La materia.

  • Modelos atómicos: desarrollo histórico de los principales modelos atómicos clásicos y cuánticos y descripción de las partículas subatómicas, estableciendo su relación con los avances de la física y la química.
  • Estructura electrónica de los átomos: configuración electrónica de un átomo y su relación con la posición del mismo en la tabla periódica y con sus propiedades fisicoquímicas.

Itinerario

En la siguiente tabla se muestra el itinerario didáctico del REA:

TAREAS OBJETIVOS SESIONES
Itinerario de aprendizaje
 
El objetivo de esta tarea preliminar es la presentación del itinerario de aprendizaje que se va a seguir durante todo el proyecto. El o la docente explicará las tareas a realizar y cómo se valorarán, poniendo a disposición del alumnado los instrumentos de evaluación. También se formarán en esta etapa los equipos cooperativos base con sus normas de funcionamiento.

0,5 horas

La luz y los electrones

Resolveremos  varias situaciones que nos ayudarán a comprender la naturaleza de la luz y la importancia de las ondas electromagnéticas en nuestra vida y haremos un cartel digital con alguna de sus aplicaciones. También haremos la reseña biográfica de una científica para dar visibilidad al papel jugado por las mujeres en la ciencia, aunque sus nombres permanezcan en el anonimato. Haremos también una evaluación formativa y completaremos la plantilla de metacognición.

2,5 horas
Del modelo de Böhr a los orbitales

Analizamos el modelo de Böhr y lo aplicamos a distintas situaciones. Trabajamos con el video interactivo "Los átomos no son así".

Trabajamos con una aplicación que nos muestra los orbitales del átomo de hidrógeno en 3D. Hacemos una actividad interactiva sobre orbitales atómicos. De nuevo hacemos seguimiento de nuestro aprendizaje.

2,5 horas
Configuración electrónica
  • Determinadas configuraciones electrónicas tanto en la forma extendida como abreviada de distintos átomos y jugamos a descifrar y escribir mensajes secretos utilizando la configuración electrónica como clave.
  • Resolvemos cuestiones sobre situar un elemento en la tabla Periódica en base a su configuración electrónica. Igualmente para iones.
  • Aprendemos qué son las propiedades periódicas y cómo varían en la tabla periódica y resolvemos cuestiones relacionadas con ellas. Terminamos con un juego de tarjetas en las que, dados ciertos datos, debemos averiguar de qué elemento se trata en cada caso.
6 horas
Elementos estratégicos

Se aplica la metodología de Estudio de casos para abordar un problema real de rabiosa actualidad, el papel de las Tierras Raras en la geopolítica mundial y el debate en torno a la explotación o no del yacimiento de Ciudad Real. Se prepara un debate en clase, en el que el estudiante a través de una situación o problema real ha de hacer alguna propuesta y tomar algunas decisiones. Se hace también evaluación formativa.

2,5 horas
Estudio de caso: El robo de cobre

Se utiliza la metodología de estudio de casos para abordar un problema real. En este caso se trata del aumento espectacular de los casos de robo de cobre. Como investigadores debemos encontrar las propiedades del cobre que le hacen tan interesante para la industria y con nuestro conocimiento de la tabla periódica analizar diferentes posibilidades de sustituir el cobre por otro metal con propiedades similares. Con los resultados de nuestra investigación y con las propuestas presentadas elaboramos una infografía.

Además se realiza la evaluación final del porfolio, la coevaluación, autoevalución, etc.

2,5 horas

TOTAL DE SESIONES:  18 horas

Evaluación

A lo largo de todo el proceso se realiza una evaluación formativa y formadora que nos permite recoger, tanto al alumnado como al profesorado, información del proceso de enseñanza y aprendizaje y modificar, incorporar o reorganizar las pruebas y el tiempo lectivo para poder atender a las necesidades del alumnado. De la misma forma, el propio alumno/a puede autoevaluarse, reflexionar sobre su aprendizaje y ofrecer o solicitar ayuda entre iguales, incorporando así elementos metacognitivos en su evaluación para hacerse consciente de sus logros y dificultades.

Se valora tanto el trabajo en grupo como el individual a través de los distintos documentos del porfolio personal del alumno/a, que se nutre de lo trabajado en equipo y de aportaciones extras que pueda realizar. En este sentido son también importantes las observaciones in situ que pueda hacer el docente mientras se desarrolla el trabajo en equipo.  También se propone una evaluación del funcionamiento del equipo y una autoevaluación.

Dado que esta propuesta es flexible, el profesorado puede adaptarla e integrarla en un plan más amplio, incluyendo otras pruebas de evaluación, trabajos o producciones que se puedan realizar durante la situación de aprendizaje.

La propuesta evaluativa evalúa competencias educativas y cumple con todos los criterios de evaluación curriculares de los bloques de destrezas científicas y la materia.

Los instrumentos de evaluación que se proponen se emplean para:

  • Evaluaciones docentes
  • Autoevaluación del propio alumnado
  • Valoración externa
  • Coevaluación entre grupos de alumnos/as
  • Autoreflexión del aprendizaje

Y son los siguientes:

  • Escala de valoración del porfolio
  • Escala de Autoevaluación del propio trabajo
  • Rúbrica de co-evaluación del trabajo en equipo
  • Rúbrica elaboración de un cartel digital
  • Escala de valoración de una reseña biográfica
  • Rúbrica evaluación de un debate en torno al trabajo de investigación de Tierras Raras
  • Rúbrica evaluación de infografía sobre investigación propiedades y propuestas de sustituto para el Cobre
  • Diario de aprendizaje

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