1. FUNDAMENTO PEDAGÓGICO Y DISEÑO DE LA EXPERIENCIA

La historia de la ciencia constituye una poderosa herramienta didáctica para el profesorado STEM. Permite identificar ideas previas y errores conceptuales del alumnado sobre cuestiones científicas y sobre la metodología científica, ayuda a humanizar la ciencia como actividad humana, permite diseñar experiencias didácticas interdisciplinares y promueve una concepción de la ciencia como parte integrante de la cultura y la sociedad. Todas estas perspectivas cuentan con un amplio respaldo por parte de la literatura académica proporcionada por la investigación en didáctica de las ciencias experimentales.

Asimismo, en las últimas décadas se ha potenciado el estudio de las aulas, las biografías del profesorado y las prácticas pedagógicas en marco de la investigación en historia de la ciencia. Así, la historia de la educación científica ha recuperado la labor de múltiples docentes de ciencias de tiempos pretéritos, cuya obra puede enriquecer el quehacer docente del profesorado STEM actual.

En esta línea, la experiencia didáctica diseñada recupera la labor del profesor Modesto Bargalló Ardévol (1894-1981), docente de ciencias que a principios del siglo XX impulsó la renovación pedagógica de la enseñanza de las ciencias en España a través de dos líneas de actuación preferentes: el uso didáctico de la historia de la ciencia y la experimentación en el aula de ciencias. Su biografía, que ha sido recuperada recientemente, lo ha revelado como una figura sobresaliente, aunque poco conocida de la historia de la profesión docente.

Como punto de partida, se han tomado cinco artefactos de los que el profesor Modesto Bargalló construyó junto a sus estudiantes en las décadas iniciales del siglo XX, los cuales nos son conocidos gracias a su obra El gabinete de Física, texto publicado en 1924 y que en 1938 ya contaba con cuatro ediciones.

En esta obra, además de desgranar la construcción de los artefactos, incluyó ilustraciones de los mismos a fin de facilitar la reproducción en otras aulas de la época. La edición de 1938 de esta obra ha sido, precisamente, el sustrato sobre el que se ha diseñado la experiencia didáctica de recreación de cinco de los artefactos de su gabinete: una brújula casera, un péndulo eléctrico, un molinete de vapor, un medidor de volúmenes de sólidos y un dilatador de sólidos.

La selección de estos artefactos radica en la posibilidad de su construcción sin grandes costes ni técnicas demasiado alejadas de la realidad de nuestras aulas, así como su vinculación directa con los aprendizajes de las materias de Física y Química de 2º y 3º de ESO. Asimismo, cabe añadir que la actividad se inscribe en el marco del proyecto “Residuos Cero”, realizado en el CEIPS Vicente Aleixandre durante el curso 2021-2022 con el objetivo de concienciar al alumnado de la generación de residuos, su impacto medioambiental y la importancia de reutilizar materiales y reciclar residuos. Los artefactos confeccionados con materiales ordinarios y residuos cotidianos ofrecen así un ejemplo de práctica educativa sostenible.

Imagen 1: Cubierta de la edición de 1938 de El Gabinete de Física y de algunos informes entregados por el alumnado

2. DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA

La experiencia didáctica comenzó por la organización del alumnado en grupos y cada uno se asignó uno de los artefactos del gabinete. Posteriormente, se les facilitaron copias de la edición de 1938 de El Gabinete de Física con el objetivo de que a partir de sus explicaciones e ilustraciones identificasen qué materiales eran necesarios y cómo se debían usar para construir su artefacto, para confeccionarlo y con qué fenómeno físico y/o químico guardaba relación.

Posteriormente, cada grupo tuvo que colegir qué materiales contemporáneos podrían usarse en sustitución de los materiales del artefacto original, lo que exigió la reflexión sobre las propiedades físicas y químicas de los distintos materiales. Asimismo, se indicó al alumnado que estos materiales para la construcción fuesen objetos cotidianos en desuso o residuos, a fin de promover la conciencia medioambiental.

Una vez esbozado el diseño de los distintos artefactos, el alumnado procedió a su construcción en el laboratorio bajo la supervisión del docente, quien les dio las pautas oportunas para facilitar el montaje. Durante el proceso anotaron las dificultades encontradas y cómo las solventaron, lo que exigió modificar su propuesta original. Sin duda, una muestra de la relación bidireccional que existen en la ciencia entre el diseño teórico de experimentos y su realización en el laboratorio. Una vez confeccionados los artefactos, cada grupo ensayó su puesta en marcha junto al profesor. La observación del artefacto en funcionamiento llevó al alumnado a proponer diferentes ideas sobre los principios físicos y/o químicos que permiten explicarlo.

Mediante diálogo con el profesor y búsquedas bibliográficas, los alumnos de los distintos grupos llegaron a colegir los aspectos físicos y/o químicos responsables del funcionamiento de su artefacto. Finalmente, todos los alumnos observaron la puesta en marcha de los artefactos elaborados por otros grupos y tuvieron que preguntar a los compañeros sobre la física y la química responsable del comportamiento de sus artefactos. Además, en el informe final de la actividad, todos los alumnos incluyeron artefactos diferentes al construido por su grupo. Se pretendió así motivar al alumnado a aprender de otros compañeros y promover la colaboración y la expresión oral.

3. RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Imagen 2: Ilustración original de una brújula casera incluida en El Gabinete de Física, seguida de la ilustración y el artefacto realizados por el alumnado

La elaboración de la brújula casera ayudó al alumnado a profundizar en el conocimiento de la fuerza magnética y el magnetismo terrestre, aprendizajes presentes en el currículo de Física y Química de 2º y 3º de ESO. La magnetización de la aguja previa a su colocación en el soporte se llevó a cabo mediante imanes corrientes (como los imanes decorativos de las neveras). El alumnado comprobó cómo la aguja se situaba en la dirección Norte-Sur de forma análoga a brújulas convencionales y digitales.

Imagen 3: Ilustración original de un péndulo eléctrico incluida en El Gabinete de Física, seguida de la ilustración y el artefacto realizados por el alumnado

La construcción del péndulo eléctrico fue similar a la de la brújula, sustituyendo el soporte por un hilo del que colgaba un trozo de porexpán. Frotando barras de diferentes materiales (como ebonita, vidrio y metal), así como bolígrafos y lapiceros, el alumnado comprobó en qué casos se producía oscilación del péndulo, vinculándolo con la facilidad de electrización del material frotado. Así, pudieron aplicar aprendizajes sobre la fuerza eléctrica y la naturaleza eléctrica de la materia de interés tanto en 2º como en 3º de ESO.

Imagen 4: Ilustración original del molinete de vapor incluida en El Gabinete de Física, seguida de los artefactos construidos por el alumnado

La confección del molinete de vapor resultó algo más laboriosa que los dos artefactos anteriores. Una vez construido, el molinete se llenaba de agua que se calentaba con los mecheros del laboratorio a fin de producir la ebullición y que el vapor formado saliese por las pajitas acopladas a los botes. La salida del vapor se traducía en el giro del molinete, lo que ofrecía un caso de transformación de energía térmica (asociada al calentamiento y posterior cambio de estado del agua) en energía cinética (asociada a la rotación). De este modo, el alumnado pudo aplicar aprendizajes sobre cambios de estado y transformación de la energía, ambos presentes tanto en el currículo de 2º como de 3º de ESO.

Imagen 5: Ilustración original del medidor de volúmenes de sólidos incluida en El Gabinete de Física, seguida del artefacto construido por el alumnado

La determinación de la densidad de un sólido es una práctica frecuente en la introducción al aprendizaje de la física y la química en 2º de ESO. El artefacto construido se convirtió en un material de especial interés para la determinación de volúmenes de sólidos irregulares. Así, al introducir en un recipiente con agua un sólido irregular (como una roca), el agua derramada se recogía a través de una pajita en una probeta, lo que permitía determinar el volumen de agua desalojado. A partir de este dato y de la masa del sólido, determinada mediante pesada en el granatario del laboratorio, el alumnado pudo determinar la densidad de la roca.

Imagen 6: Ilustración original del dilatador de sólidos incluida en El Gabinete de Física, seguida del artefacto construido por el alumnado

El dilatador de sólidos construido es una variación de un instrumento muy popular en los gabinetes de física y química de los institutos de segunda enseñanza del siglo XIX. Se trata de un pirómetro de cuadrante, un artefacto diseñado para la determinación experimental del efecto de dilatación de los metales por efecto del calor. Como puede observarse, consta de una varilla metálica sujeta entre dos soportes que se calentaba con mecheros de alcohol, sustituidos por velas por el alumnado. Al calentarse la barra, se producía la dilatación del metal, es decir, el aumento de su longitud. Ello se plasmaba en el movimiento de un sistema indicador que consistía en dos barras de metal acopladas en forma de “L” que estaban en equilibrio sobre la barra por la que se propagaba el calor. Todos estos aspectos pudieron ser abordados por el alumnado de 2º de ESO. En el caso de 3º de ESO, al incluirse el enlace metálico en el currículo de Física y Química de este curso, la experiencia también ofreció un caso de aplicación del modelo del mar de electrones para explicar la conducción del calor por parte de los metales.

Más allá de la experiencia realizada durante el curso 2021-2022, los artefactos confeccionados por el alumnado pasarán a formar parte de los materiales didácticos del laboratorio de ciencias del centro. El objetivo, que alumnos de próximos cursos puedan usarlos e incluso perfeccionarlos para el aprendizaje de los distintos contenidos de Física y Química con los que los artefactos construidos están relacionados. Sin duda, una muestra de lo mucho que la historia de la ciencia puede ofrecernos como docentes para diseñar experiencias didácticas motivadoras, sostenibles y experimentales de gran interés en nuestro quehacer profesional alfabetizando en ciencias a la joven ciudadanía.

BIBLIOGRAFÍA 

Moreno Martínez, L. (2022). ¿Tradición o innovación en la enseñanza de la física? El gabinete del profesor Modesto Bargalló. Revista Española de Física. 36.1, pp. 36-40.

Moreno Martínez, L. (2021). Modesto Bargalló en España (1894-1981): Una biografía entre la historia de la educación y la historia de la ciencia. Historia y Memoria de la Educación. 13, pp. 635-674.

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Revista Digital EducaMadrid
Fecha de publicación: 12 de julio de 2023