XLIX CONGRESSO NAZIONALE A.I.F. "La didattica della fisica nei nuovi ordinamenti” 20-23 octubre de 2010, Salerno

Nuevas orientaciones en el currículum de física en la educación secundaria obligatoria y en el bachillerato en España Nuovi orientamenti nei curricoli di fisica nell’educazione secondaria obbligatoria e nelle scuole superiori in Spagna Aureli Caamaño Universitat de Barcelona Centre de Documentació i Experimentació de Ciències Col·legi de Llicenciats de Catalunya

Sistema educativo español (Ley Orgánica de Educación, LOE, 2006)

3-5 Educación Infantil 6-11 Educación primaria 12-16 Educación secundaria obligatoria (ESO) 1 ESO Ciencias de la Naturaleza (CN) (3 h) 2 ESO Ciencias de la Naturaleza (CN) (3 h) 3 ESO Ciencias de la Naturaleza (FQ 2h y BG 2h) 4 ESO Física y Química (optativa) (3 h)

17-18 Bachillerato científico-tecnológico /FP 1º Bach. Física y Química (4 h) Ciencias para el Mundo Contemporáneo (2-3 h) 2º Bach. Física ( 4 h) / Química (4 h)

Sistema educativo en Cataluña (Ley Orgánica de Educación, LOE, 2006)

3-5 Educación Infantil 6-11 Educación primaria 12-16 Educación secundaria obligatoria (ESO) 1 ESO Ciencias de la Naturaleza (CN) (3 h) 2 ESO Ciencias de la Naturaleza (CN) (3 h) 3 ESO Ciencias de la Naturaleza (FQ, 2h y BG, 2 h) 4 ESO Física y Química (3 h) (optativa)

17-18 Bachillerato científico-tecnológico /F.P. 1º Bach. Física 1 (4 h), Química 1 (4 h) Ciencias para el Mundo Contemporáneo (2-3 h) 2º Bach. Física 2 (4 h), Química 2 (4 h)

12-16 Educación Secundaria Obligatoria (ESO) Situación actual de la Física y Química en la ESO

1 ESO 2 ESO 3 ESO 4 ESO

Ciencias de la Naturaleza (CN) (3 h) Ciencias de la Naturaleza (CN) (3 h) Ciencias de la Naturaleza (FQ, 2h y BG, 2h) Física y Química (3 h) (optativa)

Criterio que seguiremos para presentar los contenidos del currículum de ciencias (FQ) de la ESO Contenidos disciplinares

frente a

Contenidos CTS más relevantes para la vida

personal

social

Contenidos 1º ESO (12-13 años) (RD enseñanzas mínimas) Contenidos disciplinares

El Universo y el Sistema Solar. Universo, estrellas y galaxias, Vía Láctea, Sistema Solar.

Contenidos Contenidos relevantes relevantes para para la vida social o la vida personal cívica.

Utilización cuidadosa de los materiales e instrumentos básicos de un laboratorio. La Tierra como planeta. Utilización Estaciones, día y noche, de técnicas eclipses. de orientación. Propiedades generales de la Observación materia. del cielo diurno Estados en los que se presenta y nocturno. la materia en el universo y sus características. Cambios de estado.

Reconocimiento del papel protector de la atmósfera, de la importancia del aire para los seres vivos y para la salud humana, y de la necesidad de contribuir a su cuidado. La importancia del agua en el clima, en la configuración del paisaje y en los seres vivos.

Contenidos de Física y Química en 1º ESO (12-13 años) Contenidos disciplinares

Contenidos relevantes para la vida personal

Contenidos relevantes para la vida social o cívica

Identificación de mezclas y sustancias.

Ejemplos de materiales de interés y su utilización en la vida cotidiana.

Reservas de agua dulce en la Tierra: importancia de su conservación.

Fenómenos atmosféricos.

La contaminación, depuración y cuidado del agua. Agua y salud.

Caracterización de la composición y propiedades de la atmósfera. Variables que condicionan el tiempo atmosférico. Distinción entre tiempo y clima. El agua en la Tierra en sus formas líquida, sólida y gaseosa. El ciclo del agua en la Tierra y su relación con el Sol como fuente de energía.

Importancia y utilidad de los minerales. Importancia y utilidad de las rocas. Explotación de minerales y rocas.

Contenidos de Física 2º ESO (13-14 años) Contenidos disciplinares

Contenidos relevantes para la vida personal

Contenidos relevantes para la vida social o cívica

La energía como concepto fundamental para el estudio de los cambios. El calor como agente productor de cambios. Distinción entre calor y temperatura.Interpretación del calor como forma de transferencia de energía. Luz y visión: los objetos como fuentes secundarias de luz. Estudio cualitativo de la reflexión y de la refracción. Sonido y audición. Propagación y reflexión del sonido.

Análisis y valoración de las diferentes fuentes de energía, renovables y no renovables. Toma de conciencia de la importancia del ahorro energético. Valoración de las aplicaciones de la utilización práctica del calor. Valoración del problema de la contaminación acústica y lumínica.

Valoración del papel de la energía en nuestras vidas. Problemas asociados a la obtención, transporte y utilización de la energía.

Contenidos de Física y Química en 3º ESO (14-15 años) Contenidos disciplinares

Contenidos relevantes para la vida personal

Contribución del estudio de los gases al conocimiento de la estructura de la materia.

Utilización cuidadosa de los materiales e instrumentos básicos de un laboratorio y respeto por las normas de seguridad en el mismo.

Construcción del modelo cinético para explicar las propiedades de los gases. Extrapolación del modelo cinético de los gases a otros estados de la materia.

Contenidos relevantes para la vida social o cívica

Contenidos de Física y Química en 3º ESO (14-15 años) Contenidos disciplinares

para la vida personal

La teoría atómico-molecular de la materia. Revisión de los conceptos de mezcla y sustancia. La hipótesis atómico-molecular para explicar la diversidad de las sustancias (simples y compuestas). Modelos atómicos de Thomson y de Rutherford. Caracterización de los isótopos.

Importancia de las Importancia aplicaciones de las en la vida sustancias radiactivas cotidiana de y valoración de las las mezclas repercusiones de su y uso para los seres vivos sustancias. y el medio ambiente. Valoración de las repercusiones de la fabricación y uso de materiales y sustancias frecuentes en la vida cotidiana. Valoración de las repercusiones de la electricidad en el desarrollo científico y tecnológico y en las condiciones de vida.

Interpretación macroscópica de la reacción química. Descripción del modelo atómico-molecular para explicar las reacciones químicas. Electricidad. Corriente eléctrica.

Contenidos relevantes para la vida social o cívica

Contenidos de Física y Química en 4º ESO (15-16 años) Contenidos disciplinares

Contenidos relevantes para la vida personal

Contenidos relevantes para la vida social o cívica

Carácter relativo del movimiento. Estudio cualitativo y cuantitativo de los movimientos rectilíneos y curvilíneos. Los principios de la Dinámica como superación de la física «del sentido común». Equilibrio de fuerzas. La presión. Principio fundamental de la estática de fluidos Ruptura de la barrera cielos Tierra: la gravitación universal. La concepción actual del universo.

Identificación de fuerzas que intervienen en la vida cotidiana: formas de interacción.

Importancia del telescopio de Galileo y sus aplicaciones.

Valoración del papel de la energía en nuestras vidas.

Aplicaciones de los satélites.

Contenidos de Física y Química en 4º ESO (15-16 años) Contenidos disciplinares

Contenidos relevantes para la vida personal

Contenidos relevantes para la vida social o cívica

3.2. Conceptos de trabajo y energía. Estudio de las formas de energía: cinética y potencial gravitatoria. Potencia. 3.3. Ley de conservación y transformación de la energía y sus implicaciones. 3.4. Interpretación de la concepción actual de la naturaleza del calor como transferencia de energía. 3.5. Las ondas: otra forma de transferencia de energía. 4.1. La estructura del átomo. El sistema periódico de los elementos químicos.

5.4. La cultura científica como fuente de satisfacción personal 2.7. Valoración e implicaciones del enfrentamiento entre dogmatismo y libertad de investigación. 2.9. Valoración de avances científicos y tecnológicos.

5.1. Los problemas y desafíos globales a los que se enfrenta hoy la humanidad: contaminación sin fronteras, cambio climático, agotamiento de recursos, pérdida de biodiversidad, etc. 5.2. Contribución del desarrollo tecno-científico a la resolución de los problemas. Importancia de la aplicación del principio de precaución y de la participación ciudadana en la toma de decisiones.

Contenidos de FQ en 4º ESO (15-16 años) Contenidos disciplinares

Contenidos relevantes para la vida personal

Contenidos relevantes para la vida social o cívica

El enlace químico: enlaces iónico, covalente y metálico. Interpretación de las propiedades de las sustancias. Introducción a la formulación y nomenclatura de los compuestos binarios según las normas de la IUPAC. Interpretación de las peculiaridades del átomo de carbono: posibilidades de combinación con el hidrógeno y otros átomos. Las cadenas carbonadas. Macromoléculas: importancia en la constitución de los seres vivos.

Valoración del papel de la química en la comprensión del origen y desarrollo de la vida.

Los hidrocarburos y su importancia como recursos energéticos. El problema del incremento del efecto invernadero: causas y medidas para su prevención. Valoración de la educación científica de la ciudadanía como requisito de sociedades democráticas sostenibles

Competencias en el currículum

La OCDE, la Unión Europea y el proyecto PISA (Programa para la Evaluación Internacional de Alumnos) aconsejan que para el año 2010 los currículos de los distintos países estén organizados alrededor de las competencias, con la intención de conformar un marco educativo común europeo.

Competencia científica Siguiendo estas recomendaciones, en España la LOE, en el Real Decreto de enseñanzas mínimas, incorpora ocho competencias básicas. • Una de ellas es la competencia científica (competencia en el conocimiento e interacción con el mundo físico), que implica: • •

Ser capaz de utilizar el conocimiento científico en contextos cotidianos. Saber aplicar los procesos que caracterizan a las ciencias y sus métodos de investigación. • Ser consciente del papel que ejercen la ciencia y la tecnología en la sociedad tanto en la solución de problemas como en la génesis de nuevos interrogantes. • Mostrar interés por las cuestiones científicas y tecnológicas, reflexionando sobre su importancia desde una perspectiva personal y social. • Tener disposición para comprometerse con ellas.

Indagación y experimentación en el campo de la ciencia

Indagación y experimentación en el campo de la ciencia

Reconocer la ciencia como elaboradora de modelos y diferenciarla de otras formas de conocimiento

Comprender procesos de construcción del conocimiento científico

Comprensión de la naturaleza de la ciencia

Comprender la interacción de procesos y contextos sociales con la comunidad científica

Aplicar el conocimiento para valorar situaciones relacionadas con aspectos tecnológicos, éticos, sociales y ambientales

Apropiarse de los conceptos y modelos básicos de la ciencia

Comprensión y capacidad de actuar sobre el mundo fisicoquímico

Utilizar los conceptos y modelos básicos para explicar y interpretar el mundo físico

Análisis del currículum de física y química de la ESO • 1º y 2º ESO están bastante enfocados a la alfabetización científica. • 3º y 4º ESO son excesivamente conceptuales o disciplinares. • En 4º ESO no existe una opción de Física y Química de carácter más aplicado, para alumnos que piensen hacer formación profesional. • Hay escasos contenidos referidos a la naturaleza de la ciencia. • El trabajo práctico experimental no es obligatorio. De hecho se realiza TP de forma muy desigual según centros y Comunidades.

17-18 Bachillerato

Cambios recientes en los currículos del Bachillerato científico (Decret 142/2008 DOGC núm 5183)

Situación actual BACHILLERATO CIENTÍFICO

Física en el bachillerato Los temas de Física tratados en el Bachillerato según el Real Decreto 1467/2007 (MEC, 2007) se muestran en la tabla

1º de bachillerato (17 años)

2º de bachillerato (18 años)

1. Contenidos comunes (procedimientos y actitudes) 2. Movimiento 3. Dinámica 4. La energía y su transferencia: trabajo y calor 5. Electricidad

1. Contenidos comunes (procedimientos y actitudes) 2. Interacción gravitatoria 3. Vibraciones y ondas 4. Óptica 5. Interacción electromagnética 6. Introducción a la Física moderna

Física en el bachillerato en Cataluña

1º de bachillerato 1. Imatges (òptica geomètrica) 2. El moviment (cinemàtica) 3. L’univers mecànic (dinàmica) 4. L’energia 5. El corrent elèctric

2º de bachillerato 1. Les ones i el so 2. Planetes i satèl·lits (gravitació universal) 3. La nova imatge de l’univers (física moderna) 4. Màquines electromagnètiques 5. El camp elèctric

Análisis del nuevo currículum de física del bachillerato • Presenta un enfoque contextualizado. • Se destacan de forma explícita los trabajos prácticos que deben ser realizados. • Se promueve el uso de las TIC (equipos de sensores, animaciones, simulaciones, etc.). • Se observan escasos contenidos referidos a la naturaleza e historia de la física. • A excepción de los centros que usan el proyecto Física Salters, el resto de centros no trabajan los contextos. • No hay datos sobre el trabajo práctico que se realiza, pero se puede suponer que es escaso, dado que no se requiere para las pruebas de acceso a la universidad.

Un proyecto de Física en contexto para el bachillerato

Física Salters • Adaptació

Adaptación para el bachillerato del proyecto Física Salters

Proyecto original Salters Horners Advanced Physics (SHAP) Science Education Group de la Universidad de York (SEG, 2001)

Características

Pretende fomentar el interés de los alumnos presentando situaciones en las que la Física es útil

Plantea la enseñanza de la Física desde una perspectiva CTS

Contextualiza los contenidos de la Física

Relaciona los conceptos con las aplicaciones tecnológicas actuales

Busca otros elementos de contexto interesantes para los alumnos

SALTERS HORNERS ADVANCED PHYSICS

1. Més alt, més ràpid, més fort 2. Satèl.lits a l’espai 3. El so de la música 4. Excavant el passat 5. Prou bo per menjar 6. Cirurgia reparadora

1. Transport ferroviari 2. El medi és el missatge 3. Sondejar el cor de la matèria 4. Construir o destruir 5. Objectiu: les estrelles

Objetivos del proyecto adaptado Adaptar los contenidos al currículum de Cataluña

Adaptar los contenidos al tiempo disponible

Y a los recursos disponibles en los centros

FÍSICA SALTERS (2007, 2009) Presentar la física como una ciencia que da respuesta a problemas de nuestra realidad cotidiana

Enfatizar el carácter experimental de la física

Utilizar las TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje

Física Salters Unidades experimentales (1a edición, 2007)

4. Del més petit al 1. Més alt, més ràpid més fort 2. Satèl·lits a l’espai 3. Història del Sol

més gran 5. Trens 6. Se sent i es veu

Física Salters (Física en contexto) 2º edición, 2009 “Física en contexto” Primer curso 1. La luz 2. Más alto, más rápido, más fuerte 3. Satélites en el espacio

Segundo curso 4. Música y sonido 5. Planetas y estrellas 6. Un viaje alucinante 7. Trenes 8. Aceleradores de partículas

1. Más alto, más rápido, más fuerte Contextos

Conceptos

Correr

Carreras de atletismo

v, a, MRU, MRUA, leyes de Newton

Escalada

Alpinismo

Fuerzas y equilibrio

Calcular el trabajo

Zapatillas deportivas, esquí, levantamiento de pesos

Ep, Ec, Em, W, ∆E, P Conservación y rendimento

Estirar y encoger

Ponting, salto de percha

Ep(elástica), W con fuerzas no constantes

Saltar y lanzar

Pruebas de salto y de lanzamiento

Tiro parabólico

Última vuelta

Síntesis

Recapitulación

2. Satélites en el espacio Apartados

Contextos

Conceptos

Satélites en el espacio

Utilidad y problemas de Fuentes de energía primarias los satélites y secundarias

Células solares y circuitos eléctricos

Diseño de un panel solar

I, Q, V, serie y paralelo, fem, resistencia, P, fuentes de alimentación

Dimensiones y orientaciones de los paneles solares. Control de la temperatura

Flujo radiante, R i T, Modelos para los materials conductores. Transferencia de energía térmica.

Síntesis

Recapitulación

Control y transferencia de energía

Misión cumplida

3. Historia del Sol Apartados

Contextos

Conceptos

¿Qué edad tiene el sistema solar?

¿Cómo podemos saber Isótopos, Z,A, radioactividad, cuándo comenzó el ec. nucleares, período de sistema solar? semidesintegración, datación

¿De dónde obtiene la energía el Sol?

Fusión, energía de enlace por El origen de la energía nucleón, fisión, equivalencia solar massa-energía, defecto de masa.

La energía del Sol en la Tierra

Aplicaciones de la energía nuclear

Reacciones de fisión y de fusión nucleares, centrales nucleares, proyecto Iter

Aplicaciones médicas

Radiodiagnóstico y radioterapia

Trazas material radioactivo, penetración de la radiación

4. De lo más pequeño a lo más grande Apartados Dentro del átomo

Contextos

Conceptos

El interior del átomo

Fuerzas electrostáticas, ley de Coulomb, E, V, líneas de campo, Ep eléctrica

Planetas y estrellas

Movimento de estrellas y planetas

Ley de gravitación universal, Leyes de Kepler, campo gravitatorio, dinámica de órbitas circulares, energía del campo

Conseguir imágenes

Los CCD y los diferentes tipos de pantallas

Condensadores, E dipolos, W sobre una cárga, relación E-V, campo uniforme

Viaje alucinante

Del Big-Bang a los quarks

Fuerzas fundamentales y modelo estándar

5. Trenes Apartados

Contextos

Conceptos

Seguridad ferroviaria

Campo magnético, experimentos de Oersted, Biot y Savart, fuerza magnética sobre una corriente, movimiento partículas cargadas en campos B y E

Motores

Los motores de los trenes

Motor eléctrico Inducción e-m, leyes de Faraday y de Lenz, corrientes inducidas Alternadores y transformadores

Arrancar y frenar

Cantidad de movimento e impulso, 2a ley de Trazado de las Newton, ecuaciones de movimento, MCUA, vías velocidad máxima en las vueltas

Circuito de señalización ferroviaria

Prevención de Seguridad y emociones fuertes colisiones

Choques elásticos e inelásticos. Conservación de p. Explosiones. Conservación de la energía

6. Se oye y se ve Apartados Fabricar sonidos

Contextos El sonido y la música Ruido y

El ruido

contaminación acústica

Conceptos MHS, ondas, tipos de ondas, principio de superposición, interferencias, ondas estacionarias Flujo de energía sonora, umbral de audición, intensidad sonora, difracción

El lector de CD

Refracción, reflexión y leyes, Funcionamento de un espejos, ángulo límite, reflexión total, naturaleza de la luz, efecto CD. Lectura óptica fotoeléctrico

Una mirada al ojo

Defectos de la visión y Lentes y diagramas de rayos, luz polarizada su corrección

Último bis

Síntesis

Recapitulación

Un ejemplo de unidad: Más alto, más rápido, más fuerte

Texto y cuestiones

Texto y actividades

Hoja de actividad

Hoja con una actividad complementaria

Centros experimentales (2005-2008)

Opiniones de los profesores SE CONSIDERA QUE: Se adapta bien al nuevo currículum de bachillerato y a las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU). Se trabajan una gran variedad de procedimientos a través de las actividades (especialmente las TIC), aunque no se realizan todas por falta de tiempo o de recursos. Se producen cambios metodológicos que se transfieren a otras asignaturas. Es muy positivo el intercambio de experiencias entre los docentes a través de las reuniones presenciales mensuales y, en menor grado, a través de los fórums virtuales. Produce una mayor participación y autonomía del alumnado en clase. Da lugar a un aumento de la motivación del alumnado. PROBLEMAS No está del todo lograda la integración de la parte conceptual y la parte contextualizada. Trabajar el contexto requiere mucho tiempo, por lo que a veces no se hace en profundidad.

Conclusiones de la investigación realizada sobre la adaptación y experimentación de la Física Salters • Las actividades TIC es uno de los motivos básicos por los que el profesorado aplica el proyecto. • La prueba externa PAU (Prueba de Acceso a la Universidad) condiciona el modelo de enseñanza-aprendizaje seguido, renunciándose a veces a trabajar suficientemente la contextualización por falta de tiempo. • No se observan cambios metodológicos importantes en las estrategias de aula utilizadas, a excepción de un mayor uso de las TIC.

Física Salters

Adaptación del proyecto Salters Horners Advanced Physics

Un proyecto de Física en contexto para el bachillerato En general aumenta la motivación de los alumnos

En conclusión

Los estudiantes obtienen resultados similares en las pruebas PAU Al principio produce inseguridad del profesorado, pero satisfacción después Requiere formación y apoyo al profesorado

Bibliografía De Pro (coord.) (2007) Los nuevos currículos en la ESO. Alambique, 53. De Pro (cord.) (2008). Los nuevos currículos en bachillerato. Alambique, 56. AAVV (2008). Los nuevos currículos de física, química y biología en el bachillerato en Cataluña, Alambique, 56, p.51-70. Caamaño, A. (2007). Los nuevos currículos de física y química en la educación secundaria obligatoria en Inglaterra y Gales, Portugal, Francia y España. Alambique, 53, pp. 22-37.

Bibliografía Plana, O., Caamaño, A. et al (2005). La Física Salters: un proyecto para la enseñanza contextualizada de la física en el bachillerato. Alambique, 46, pp.93-102. Caamaño, A. (2005). Contextualizar la ciencia. Alambique, 46. Caamaño, A.(coord.) (2008). La evaluación PISA en ciencias. Alambique, 57. Cañas, A., Martín-Díaz, M.J., Nieda, J. (2007). Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico. La competencia científica. Madrid: Alianza editorial.

ALAMBIQUE Didáctica de las ciencias experimentales www.grao.com Algunos temas abordados en los monográficos • • • • • • • • • • • • • • •

Diseño y desarrollo curricular Enfoques de la educación científica Didáctica de la biología Didáctica de la física Didáctica de la química Divulgación científica y ciencia fuera del aula Concepciones/ Modelos Comunicación/Lenguaje Trabajos prácticos y resolución de problemas Tecnologías de la información y la comunicación Evaluación de los aprendizajes Actitudes Investigación didáctica e innovación Formación del profesorado Intercambio de experiencias

Alambique Monografías • • • • • • • • • • • • • • •

Trabajos prácticos en física y química La enseñanza de las ciencias en Europa Aprendizaje informal de la ciencia Aprender con fósiles Intercambio de experiencias Contextualizar la ciencia Los trabajos prácticos en biología y geología Viejos temas, nuevos enfoques Ciencia en el mundo contemporáneo Internet en la enseñanza de las ciencias Enseñanza de las ciencias: perspectivas iberoamericanas Enseñar y aprender investigando Los nuevos currículos en la ESO Los nuevos currículos en el bachillerato La evaluación PISA en ciencias

Revistas con relaciones de colaboración • • • • • • • • •

ASTER (Francia) BUP Bulletin de la UdPPC (Francia) Bulletin APPPC (Bélgica) MNU (Alemania) Física nella scuola (Italia) Química nella scuola (Italia) Química nova na escola (Brasil) Educación Química (México) Holanda

Centro de Documentació i Experimentació en Ciències www.cdec.cat Recursos per a l’ensenyament de la física, la química i la biología Física Salters, Química Salters, Biologia Salters Seminari Permanent de Física i Química Seminari de Formació per a l’Ensenyament de les Ciències

Molte grazie per l´attenzione Aureli Caamaño [email protected] Centre de Documentació i Experimentació en Ciències Associació de Professors de Física i Química de Catalunya