24. Construint arbres filogenètics

Barker J and Philip J. (2013) “Phylogenetics of man-made objects: simulating evolution in the classroom” Science in School, nº 27: 27-31

La filogènia estudia les relacions evolutives entre els organismes i tracta d’establir línies, similars als arbres genealògics, on es reflecteix la descendència i el grau de parentiu entre uns i altres grups d’éssers vius. Aquestes línies es denominen filogenètiques.

L’activitat que mostrem té com objectiu comprendre  que és un arbre filogenètic a partir de crear-ne un amb diferents objectes, utilitzant com a criteri la seva morfologia. L’arbre genealògic que es produirà serà artificial ja que els objectes emprats no han evolucionat uns dels altres, però és una manera senzilla i entretinguda de poder entendre com s’estableixen les relacions evolutives.

Si bé la genètica molecular i el concepte d’evolució no es treballen fins a 4t d’ESO, pensem que aquesta proposta pot ser també d’utilitat a 1r d’ESO en l’estudi de la biodiversitat dels éssers vius i el registre fòssil.

Per dur a terme l’activitat farem grups de quatre alumnes i els hi repartirem  objectes metàl.lics com els que es mostren en aquesta imatge. Si no tenim els objectes, podem fer fotocòpies dels seus dibuixos.

A continuació, demanarem als estudiants que ordenin els objectes per tal d’establir una sèrie evolutiva utilitzant les següents pautes:

1. Els organismes que més s’assemblen estan més relacionats.

2. L’evolució és el resultat de petits canvis estructurals (i funcionals), a vegades més grans, que s’han    anat acumulant gradualment.

3.En general, formes més simples donen lloc a formes més complexes i les formes més petites a les      més grans, tot i que poden haver-hi excepcions.

4. Els processos evolutius no van marxa enrere, però si  es poden perdre estructures especialitzades

S’espera que cada grup faci les seves pròpies línies evolutives, tot i que l’article mostra les solucions més probables.

Si l’activitat es realitza en alumnes de 4t d’ESO o inclús de 2n Batxillerat, es poden  treballar conceptes com l’evolució divergent, convergent i paral.lela.

En el cas de que no es disposi d’aquests objectes metàl.lics, poden utilitzar-se diferents tipus de pasta (macarrons, espirals, llacets...) o inclús galetes variades, tot i que en aquest darrer cas, el més probable és que vagin desapareixen els organismes a mesura que avanci l’activitat.

23. Estudiem la Paleontologia amb el cinema

Romero D, Fesharaki O, Garcia B.  (2014) "Películas de trasfondo paleontológico: análisis científico y propuestas didácticas". Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, nº 22 (2):167-176.

La Paleontologia és una disciplina poc representada en el nostre sistema educatiu, tot i que els temes relacionats amb ella, com ara els dinosaures o els primers homínids,  desperten gran interès en la nostra societat. Un dels motius, podria ser  la difusió que se’n fa d’ells en els mitjans audiovisuals, com ara les pel.lícules.

Per tal de valorar si les pel.lícules són útils com a eina educativa en aquest àmbit, els autors van estudiar 38 pel.lícules de temàtica paleontològica. La primera tasca va ser classificar-les en funció de l’era geològica on estaven contextualitzades. Després, es van analitzar diferents aspectes, com ara si la representació de l’anatomia dels organismes era correcta, si la terminologia utilitzada era l’adequada, etc., puntuant 0, 1 o 2, segons si l’aspecte valorat no es complia mai (0),  es complia en alguns casos (1) o sempre (2).

Taula 1.- Descripció dels aspectes analitzats a les pel.lícules

L’estudi demostra que els principals errors es comenten en els aspectes relacionats amb l’aparició de la vida a la Terra. La causa, segons els autors, pot ser  la necessitat que té el cinema de transmetre emocions, fet que fa cohabitar l’home amb espècies amb les quals no va coexistir mai. També es destaca la incorrecta assignació temporal dels dinosaures, probablement degut a que la seva espectacularitat passa per sobre d’aquest aspecte.

Taula 2.- Llista de pel.lícules i aspectes valorats

Quan comparem el rigor científic i la qualitat artística de les pel.lícules, únicament es poden destacar tres d’elles: En busca del fuego, Ponyo en el acantilado i Viaje a la prehistòria; encara que, de la resta, els autors en treuen profit, proposant diferents activitats per l’ESO i el Batxillerat.

La Paleontologia està mal representada en el cinema on no es dona una visió fiable i continua de l’evolució de la vida al llarg de la història de la Terra. Malgrat tot, poden utilitzar-se com elements motivadors. Segons els autors, caldria però millorar els coneixements de l’espectador per tal de que pogui discernir si el que ha visualitzat s’apropa o no a la realitat científica, fet que s’aconseguiria ensenyant aquesta disciplina a l’Educació Primària i Secundària.

  

22. Criant dragons: una activitat per treballar l'herència mendelina

Tellinghuisen P.  (2011) "Breeding dragons: investigating Mendelian inheritance". Science in School, nº 18: 40-44.

    

Diferents investigacions demostren que els estudiants presenten sovint dificultats per comprendre molts conceptes sobre genètica així com per entendre els diferents mecanismes relacionats amb la transmissió de l’herència biològica.

Els autors del treball proposen una experiència senzilla i entretinguda que permetrà als alumnes comprendre com es transmeten els caràcters que segueixen un patró d’herència mendeliana.

Pel seu contingut, l’activitat pot adreçar-se a estudiants de Biologia i Geologia de 4t d’ESO .

L’activitat es duu a terme després de recordar que  l’ADN és l’estructura que conté la informació genètica de l’individu i que el seu empaquetament dona lloc als cromosomes. Tot seguit, es reparteix el material per estudiar l’herència mendeliana utilitzant com a progenitors de l’estudi un parell de dragons imaginaris. L’experiència es realitza tal i com es detalla a continuació:

·     1) Repartir als estudiants 14 cromosomes roses i 14 cromosomes blaus que representaran el material genètic d’un dragó femella i d’un dragó mascle, respectivament. Aquests cromosomes, fets de paper, tenen diferent longitud i contenen cada un d’ells un gen concret codificat per dos al·lels. Els caràcters dominants, indicats per una lletra majúscula, són: capacitat de expirar foc, presentar quatre dits, mostrar cinc punxes a la cua, tenir la cua vermella, cos de color blau, ales vermelless i presència de banyes (Fig 1).  L’al·lel recessiu indica l’absència dels caràcters anteriors i es representa per la mateixa inicial en minúscula.

Fig.1.- Cromosomes del pare (blau) i de la mare (rosa) del dragó 

·      2) Tombar els cromosomes més llargs (dos del pare i dos de la mare) i triar a l’atzar un cromosoma de cada progenitor. Seguidament, repetir l’experiència amb la resta de parelles de cromosomes. Després, girar els set parells de cromosomes, que representen el genoma de la cria, i emplenar una taula amb el genotip i fenotip del nou dragó.

·      3)Interpretar els resultats i dibuixar el dragó en funció del fenotip que presenta.

Fig 2.- Possibles genotips i fenotips 

Pot ampliar-se l’activitat afegint caràcters codominants, com per exemple el color del dragó.

L’ensenyament i l’aprenentatge de la genètica mendeliana és un dels aspectes que presenta una dificultat destacada dins dels continguts que s’inclouen en el currículum de ciències. Si tenim en compte que els conceptes relacionats amb la genètica estan cada cop més presents a la vida quotidiana, materials educatius com el descrit poden ser de gran utilitat per aconseguir una millor comprensió d’aquesta temàtica.

             

21. On es fondrà abans el glaçó?

Pinto G. i Lahuerta P. (2015). "Velocidad de fusión del hielo en distintas disoluciones: un ejemplo de aprendizaje activo de la ciencia".  Educació Química EduQ (21): 54-62.

                     

Seguint amb la proposta de treballar les ciències utilitzant mètodes basats en la indagació, mostrem un treball on els autors plantegen als estudiants un problema sobre la velocitat de fusió del gel en diferents medis aquosos.

La qüestió que caldrà respondre és: “On es fondrà abans un glaçó, en aigua o en aigua saturada de sal?”.

Després de deixar pensar als alumnes durant uns minuts, es demana que es decideixin, de manera individual, per una de les quatre respostes possibles: a) en l’aigua sola, b) en una solució d’aigua saturada de sal, c) pràcticament igual d) no ho sap dir.  Després, cal que s’agrupin de tres en tres i raonin la resposta proposada.

A continuació, els alumnes  han de dissenyar un experiment per comprovar la validesa de la hipòtesi del seu grup.  En aquest cas, l’experiència es fa fora de l’aula i cal documentar-la amb un informe complet on no hi poden faltar les imatges del procés.

  

Després de comprovar que el gel es fon més lentament en una dissolució salina, caldrà interpretar-ne les causes. En el got amb aigua sense sal, l’aigua resultat de la fusió del glaçó té una temperatura més baixa i una densitat més gran que la resta de l’aigua i, per tant, a mesura que es va fonent va cap el fons del recipient. En canvi, en el vas amb aigua i sal, l’aigua que es forma al fondre’s el glaçó, si bé també té una temperatura més baixa que la resta, presenta una densitat més petita que la de la solució salina, fet que impedeix que vagi cap el fons. Així, el glaçó es va fonent envoltat d’aigua més freda que en el cas anterior i, per tant, triga més a desfer-se. Afegir un colorant alimentari permet visualitzar de manera molt clara aquest fenomen.

Fig 1.- Fusió d'un glaçó en aigua (esquerra) i en  aigua saturada de sal (dreta)

Posteriorment, el professor continua proposant més experiments relacionats aquest fenomen, com ara forçar al gel a submergir-se completament en el recipient i veure que passa, fondre el glaçó amb etanol en comptes d’aigua, etc.

L’activitat, que pot realitzar-se tant a l’ESO com a  Batxillerat,  mostra la importància  de treballar en grup, permet aclarir diferents conceptes com ara la densitat i la saturació d’una solució  i  motiva als alumnes en l’aprenentatge de la ciència.

20. Aprenem ciència a la cuina

Castells P. (2010). "Processos fisicoquímics a la cuina".  Educació Química EduQ (7): 37-45.

                     

L’ensenyament de la ciència resulta més engrescador quan es basa en experiències quotidianes. Una proposta atractiva per ensenyar fenòmens relacionats amb la ciència és incorporar a l’aula processos culinaris. Els diferents procediments que es donen a la cuina poden classificar-se en químics, si es produeixen canvis irreversibles en la composició dels aliments, com per exemple quan fem un ou dur, o físics, que són canvis reversibles, com ara fondre xocolata al bany maria.

Els autors del treball mostren un taller de ciència i cuina adreçat a alumnes de secundària. En concret es realitzen activitats sobre l’osmosi i la cocció.

Per treballar el concepte d’osmosi es planteja als alumnes els següents objectius: conèixer el procés de l’osmosi, investigar-ne les aplicacions a la cuina i reflexionar sobre els processos culinaris en els quals intervé.

Abans de començar, els alumnes construeixen una maqueta amb peces de Lego de diferents colors per tal de representar com es dona el procés de l’osmosi. Després, es demana que esbrinin que passarà si posen sucre damunt les maduixes o bé si es bullen patates amb poca aigua i molta sal, processos on l’osmosi s’evidencia per la pèrdua d’aigua dels aliments. En el cas de les maduixes per trobar-se envoltades d’elevades concentracions de sucre i en el cas de les patates per igualar l’elevada concentració externa  de sal.

Fig. 1.- Patates cobertes amb aigua i molta sal

Fig. 2.- Les patates anteriors després de bullir durant 20 minuts

Respecte la cocció, els autors treballen les reaccions de Maillard i la carameli.lització. En aquest cas, també proposen la construcció de maquetes de Lego per visualitzar millor el dos processos. El primer cas correspon a les reaccions que tenen lloc quan s’afegeix sucre a una barreja d’aminoàcids, mentre que la carameli.lització es produeix quan s’escalfen només sucres sobre un punt de fusió. El resultat són diferents compostos que absorbeixen la llum i donen color.

Una manera divertida de construir coneixements científics a través de fenomens culinaris,

19.  On es desfarà abans?

Pedrós Cholvi J. (2017). "Relación entre la velocidad de disolución y la temperatura". Alambique. Didáctica de las Ciencias Experimentales, 87 : 69-74.

                              

La recerca en l’àmbit de la didàctica de les ciències evidencia que els estudiants desenvolupen millor la comprensió conceptual i aprenen més ciència quan participen en investigacions científiques. 

Els autors d’aquest article proposen un treball d’investigació senzill per determinar la relació entre la velocitat de dissolució d’una substància i la temperatura. Els continguts treballats formen part del currículum de Física i Química de 3r curs de l’ESO.

L’activitat s’inicia plantejant una sèrie de qüestions que permeten als alumnes contextualitzar els continguts: “On es desfà abans el cacau, en llet freda o calenta?” “Heu intentat dissoldre una substància en qualsevol líquid?” “Es dissol abans quan el líquid està fred o calent?”. Seguidament, es planteja una qüestió més concreta que serà l’objectiu de la recerca “On es desfarà abans una pastilla de paracetamol, en aigua calenta o freda?”. Els alumnes han de proposar les seves hipòtesis que es resumeixen en tres possibilitats: es dissoldrà millor en aigua freda, en aigua tèbia o en aigua calenta. A partir d’aquí, es va guiant a l’alumne en el procés del disseny del seu experiment assenyalant la importància de controlar totes les variables que intervenen, com la  quantitat d’aigua que utilitzaran i la concreció de les diferents temperatures ( freda, tèbia i calenta). L’experiment es realitza en grups de tres alumnes, un per a cada una de les temperatures de l’aigua.

Mentre es duu a terme l’experiment, els estudiants han d’anar recollint les dades en taules i representar-les gràficament, treballant així els conceptes de variable dependent i independent,  fent prediccions a partir de les gràfiques obtingudes, etc.

Treballar la indagació a la classe de ciències no solament facilita els aprenentatges i potencia la competència científica com hem comentat en diverses ocasions, sinó que també contribueix a que els alumnes estiguin en un ambient ordenat i distès amb una disciplina compartida que evita la necessitat de que el professor hagi de fer grans esforços per mantenir el control de l’aula.

18.  Els bacteris del nitrogen: propostes per estudiar els cicles biogeoquímics 

Lopez JP, Boronat R. (2015). "Aspectos básicos de la fijación de nitrógeno atmosférico por parte de bacterias. Estudio en el laboratorio de educación secundaria".  Revista Eureka sobre Enseñanza  y Divulgación de las Ciencias, 13 (1) : 203-209.

Fig. 1.-  Nòduls en arrel d'una lleguminosa

                              
Malgrat que els cicles biogeoquímics i la microbiologia es treballen a diferents nivells de l'ESO, la fixació del nitrogen atmosfèric a les lleguminoses per part dels bacteris - tot i ser d'una gran importància en el camp de l'agricultura - no és un procés gaire conegut pels estudiants.

En aquest treball, els autors proposen una activitat pràctica que permet observar els bacteris presents en el nòduls de les arrels de les faves (Vicia faba).  Pel nivell dels seus continguts, considerem que aquesta experiència seria adequada tant en Biologia i Geologia de 4t d'ESO,  com a Biologia de 2n de Batxillerat.

El procediment de l'activitat és força senzill:

1. Rentar arrels de faveres amb aigua clorada per eliminar altres microorganismes del sòl
2. Tallar els nòduls en cubs de 2 mm d'aresta i introduir-los en un tub d'assaig
3. Afegir 1 mL formaldehíd al 3% i deixar que es fixin les estructures durant 24 hores a 4ºC
4. Prendre els cubs i posar-los en un vidre de rellotge amb blau de metilè al 1% durant 5 minuts
5. Rentar diverses vegades amb aigua
6. Posar els cubs en un portaobjectes, cobrir i aixafar suaument
7. Observar a 1000 augments amb oli d'immersió

Els resultats s'observen en la següent imatge:

Fig. 2.- Bacteris dels nòduls de les arrels d'una  favera 

    

En la mateixa línia, proposen una activitat d'indagació sobre el cicle del nitrogen on es presenta una situació en un context quotidià on l'alumne caldrà que instrumentalitzi els seus coneixements per resoldre un problema que se li planteja, en aquest cas, en un aquari:   

Activitat d'indagació sobre el cicle del nitrogen

En aquestes activitats es treballa la competència científica, s'aprofundeix en conceptes tals com la simbiosi i els cicles biogeoquímics i es reforça  la idea de que els bacteris no sempre són sinònims de malalties sinó que molts d'ells juguen un paper molt important en les nostres vides, contribuint, entre altres processos, a mantenir l'equilibri dels ecosistemes.