Temas Ciencias Experimentales y su Didáctica PDF

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Temas de Ciencias Experimentales y su Didáctica para Educación Primaria...

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Tema 0: Ciencias de la Naturaleza Las Ciencias de la Naturaleza y enseñanza de las Ciencias 

¿Qué son las ciencias naturales? ¿Qué estudian?

El objetivo de las Ciencias de la Naturaleza es el conocimiento y la comprensión del medio físiconatural en el que vivimos. Este medio físico-natural abarca tanto a los seres vivos como seres inertes, las interacciones entre ellos, procesos biológicos… La ciencia llega a ese conocimiento y comprensión mediante la observación y otra serie de actividades conocidas como método científico. Francis Bacon definió el método científico de la siguiente manera: -

Observación: observar es aplicar atentamente los sentidos a un objeto o a un fenómeno, para estudiarlos tal como se presentan en realidad. Inducción: la acción y efecto de extraer, a partir de determinadas observaciones o experiencias particulares, el principio particular de una de ellas. Hipótesis: planteamiento mediante la observación siguiendo las normas establecidas por el método científico. Probar la hipótesis por experimentación. Demostración o refutación (antítesis) de la hipótesis. Tesis o teoría científica: conclusiones.

El método científico está sustentado por dos pilares fundamentales: 1. Reproducibilidad: capacidad de repetir un determinado experimento en cualquier lugar y por cualquier persona. Se basa en la comunicación y publicidad de los resultados obtenidos. 2. Falsabilidad: toda proposición científica tiene que ser susceptible de ser falsada, implica que se pueden diseñar experimentos que en el caso de dar resultados distintos a los predichos negarían la hipótesis puesta a prueba. Las ciencias naturales son una actividad intelectual, humana y social: CIENCIAS DE LA NATURALEZA

ACTIVIDAD HUMANA

Componente actitudinal Actitudes e intereses

ACTIVIDAD INTELECTUAL

Marco teórico

Conocimiento conceptual

Marco metodológico Conocimiento procedimental

ACTIVIDAD SOCIAL

Carácter cultural Aplicaciones prácticas

Si queremos enseñar ciencias no se puede hablar solo de conocimientos y teorías, también debemos procurar que se adquieran una serie de destrezas, habilidades, actitudes, valores y que relacionen la ciencia con su vida diaria. Todo ello, relacionando conocimientos conceptuales (marco teórico) y procedimentales (marco práctico).

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¿Por qué enseñar Ciencias de la Naturaleza en Educación Primaria?

Las ciencias siempre han estado presentes desde Educación Infantil con el conocimiento del medio cultural. Se debe enseñar por dos razones: -

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Objetivos -

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Porque tiene una importancia formativa que se debe a que está relacionado con la vida diaria del alumno. Los niños están en contacto directo desde muy temprano con el mundo físico-natural que los rodea, y su enseñanza desde la Educación Primaria favorece: a) Comprensión del mundo físico-natural que les rodea. b) Evolución hacia ideas más válidas, base de futuros aprendizajes. Las explicaciones de los niños deben de ir avanzando a explicaciones científicamente adecuadas que sus primeras intuiciones. Las ideas tienen que evolucionar y desarrollar progresivamente destrezas cada vez más elaboradas. c) Contribuyen a su desarrollo intelectual: capacidades y destrezas o actitudes científicas. d) Actitudes positivas y de interés hacia las ciencias y aprendizaje (esto ayuda a asentar las bases para estudios más formalizados en estudios superiores). Porque las ciencias y sus aplicaciones tienen una gran repercusión en nuestra sociedad. los niños están continuamente en contacto con las aplicaciones tecnológicas de la ciencia, oyen hablar de aspectos relacionados con las ciencias y algunas veces no de forma positiva. Iniciar la adquisición de conocimientos necesarios para desenvolverse en el mundo actual e intervenir en él de forma crítica y razonada. Valorar diferentes informaciones y desarrollar actitudes. Desarrollar la capacidad de análisis, actitudes y comportamientos conservacionistas.

¿Qué aspectos de ciencias enseñar? -

Bloque I. El ser humano y la salud. Bloque II. El medio físico y los seres vivos. Bloque III. Los materiales y sus propiedades. Bloque IV. Las máquinas y los aparatos. Bloque V. La humanidad y la energía.

La actividad científica 

¿Qué tipo de actividades realizan los científicos?

En la actividad científica existe un modelo de actuación en la experimentación: método científico. la actividad científica no es un proceso lineal, se podrían repetir pasos intermedios. -

Realización y planificación del experimento:

Los experimentos deben reunir unas características para que constituyan una investigación científica: a) Ha de ser reproducible: por lo que debe producirse bajo unas condiciones fijas y controlables. b) Los datos que se obtengan no serán de tipo cualitativo, sino también de tipo cuantitativo.

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La planificación es necesario que sea adecuada para que las condiciones sean repetibles y que salga bien. a) Revisión bibliográfica de todos los antecedentes sobre el estudio a realizar. b) Especificar el ensayo o ensayos a realizar, incluyendo materiales, técnicas experimentales, aparatos, instrumentos de medida y observación, incluyendo también las medidas y/u observaciones completas que se van a realizar. c) Especificar las condiciones bajo las que se va a llevar a cabo, lo que requiere un análisis y una delimitación previa de posibles variables que puedan influir en el experimento, con el fin de poder controlarlas. d) Incluir tipos de tablas y gráficos que se piensan elaborar con los resultados. 

La actividad escolar, diferencias y semejanzas CIENCIA

Intentar resolver nuevos problemas, generar nuevos conocimientos.

Abierto. El conocimiento se elabora la propuesta y mediante la aceptación de la propia comunidad científica (influenciada por factores económicos y políticos). Los científicos asumen las nuevas explicaciones como resultados de un proceso casi siempre largo y complejo. Alta motivación. Se encuentran en distinto grado de evolución.

CIENCIA ESCOLAR Proporcionar medios para que los alumnos consigan interpretar (elaborar explicaciones teóricas) de los hechos del mundo, y que sean capaces de actuar en él de forma responsable con criterios científicos.

Objetivos

Campo de acción

Actividad científica

Teorías

El modo en que se construye el conocimiento científico debe guardar un cierto paralelismo con el modo en que se reconstruye ese conocimiento en la situación escolar: a partir del planteamiento y tratamiento de problemas, que se transforma en interrogantes a resolver. Sería lógico plantear como tratamiento y resolución de problemas, esto es, no dar directamente la solución, sino dar la información para plantear un redescubrimiento por parte del alumno. Hay que plantear los problemas que a los niños les interesen, pero intentando también ampliar su campo de acción, pues sus intereses pueden, en comienzo, reducirse a parcelas muy pequeñas. La observación no es imparcial, la dirigimos a una hipótesis formulada sobre la base de unos conocimientos previos sobre un tema determinado. Teoría y experiencia (actividad científica), están relacionadas mutuamente; de modo que no podemos separar en clase la teoría de la práctica, hay que establecer siempre las oportunas conexiones para que los alumnos puedan reconstruir para sí los conocimientos científicos.

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El conocimiento científico 

Estructura y evolución -

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Características del conocimiento que se construye: a) En el aula se debe intentar construir un conocimiento científico adecuado. b) Conjunto de hechos, conceptos. c) Hechos y conceptos científicos se relacionan entre sí, no son significados aislados, sino que guardan relación unos con otros. Principio: enunciado que da significado a un conjunto de hechos o fenómenos y que expresa una regularidad mediante el establecimiento de relaciones entre variables que influyen en todos esos fenómenos. En un principio se incluyen conceptos, de modo que no solo se relacionan entre sí, sino que también con los otros principios. Conceptos y principios no son algo independiente. Teoría: enunciado de tipo teórico que explica el porqué de los hechos, fenómenos, regularidades… a partir de la elaboración de modelos, que son, a su vez, representaciones idealizadas de ese conjunto de hechos, fenómenos, regularidades… Una teoría intenta dar respuesta a por qué algo ocurre de un modo concreto.

El conocimiento científico se caracteriza por ser estructural, porque los distintos tipos de conocimientos están relacionados íntimamente entre sí, y además se complementan entre ellos. El conocimiento científico tiene un carácter dinámico y provisional que crece, pero no de manera acumulativa, sino con cambios. Las teorías científicas son resistentes al cambio; van evolucionando, y cambiando mediante un proceso complejo y lento. Para que se produzcan esos cambios tiene que aparecer otra teoría mejor, en el sentido de que sustituya a la anterior, que habrá planteado, previamente varias anomalías sin respuesta o solución.

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Bloque I: Los seres vivos y el medio 

Importancia de los SS.VV. en Educación Primaria -

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Porque nosotros somos seres vivos e interactuamos con los seres vivos del medio. Siempre ha estado incluido en los currículos. Siempre estuvo incluido en los currículos. Nos permite desarrollar muchos ámbitos de estudio (conceptos, actitudes, procedimientos específicos relacionados con desarrollo de conceptos y actitudes).

¿Qué aspectos se pueden tratar? -

Contenidos conceptuales del ser vivo Diversidad Unidad funcional Interacción con el medio (ecosistema) Funciones vitales Evolución y cambio Contenidos procedimentales Observación, descripción Comparación Clasificación Análisis Manipulación Diseños de pruebas Resolución de problemas Experimentación Interpretación Contenidos actitudinales Respeto y conservación del medio y el ser vivo Curiosidad e interés Respeto por la prueba Respeto hacia los demás

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Tema 1: Los seres vivos y el medio Ser vivo: cualquier organismo que realice todas las funciones vitales (nutrición, relación y reproducción). La materia que compone los seres vivos está formada en un 95% por cinco elementos: C, H, O, N y P. Estas moléculas se repiten constantemente en todos los seres vivos, por lo que el origen de la vida procede de un antecesor común. Funciones vitales 

Función de nutrición

La nutrición es el intercambio de materia y energía entre el medio y el ser vivo. Su finalidad es reponer la materia y conseguir energía para crecer y restituir las estructuras que van degenerándose. Es muy importante para realizar las otras funciones vitales. Existen dos tipos de nutrición: -

Nutrición autótrofa: es la capacidad de ciertos organismos de sintetizar todas las sustancias esenciales para su metabolismo a partir de sustancias inorgánicas, de manera que para su nutrición no necesitan de otros seres vivos. Este tipo de nutrición es propia de algunas bacterias, algas y plantas. Generan sus propios alimentos (materia orgánica) a través de sustancias inorgánicas como el dióxido de carbono, las sales minerales, el agua… usando la luz (fotosintéticos) o sustancias químicas (quimiosintéticos) como fuente de energía. Los seres vivos autótrofos pueden ser: a) Fotosintéticos: su fuente de energía es la luz y realizan la fotosíntesis para obtener su alimento. Ejemplo: bacterias, plantas, algas… Las plantas no necesitan tomar alimentos para realizar la función de nutrición, porque son capaces de fabricarlos. Necesitan tomar varias sustancias: agua, sales minerales y dióxido de carbono. También necesitan una fuente de energía, la energía luminosa del sol. El proceso mediante el cual las plantas fabrican su alimento recibe el nombre de fotosíntesis. CO2 + H2O + luz solar = CH2O + O2 La fotosíntesis es una reacción química que consiste en que el agua, las sales minerales y el dióxido de carbono que ha tomado la planta y que han llegado hasta las hojas se transforman en alimentos con la energía de la luz del sol. Las plantas captan la energía de la luz del sol mediante una sustancia de color verde, la clorofila. Esta sustancia se halla en el interior de unos orgánulos llamados cloroplastos propios de las células vegetales. En este proceso se produce oxígeno, que pasa a la atmósfera. b) Quimiosintéticos: su fuente de energía es la liberada de reacciones químicas de oxidación de materia inorgánica. Ejemplo: bacterias.

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Nutrición heterótrofa: es la capacidad de ciertos organismos para transformar la materia orgánica procedente de otros seres vivos en nutrientes y energía que utilizan para vivir. Este tipo de nutrición es propia de algunas bacterias, protozoos, hongos y animales. Materia orgánica + O2 = CO2 + H2O + energía

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a) La nutrición de la especie humana La nutrición es el proceso autónomo y necesario para la vida. La nutrición hace referencia a los nutrientes que componen los alimentos, y comprende un conjunto de fenómenos involuntarios que suceden tras la ingesta de los alimentos, es decir: la digestión, la absorción o paso a la sangre desde el tubo digestivo de sus componentes o nutrientes, y su asimilación en las células del organismo. La alimentación es la ingestión del alimento por parte de los organismos para conseguir energía y desarrollarse. No se debe confundir con nutrición, ya que esta última se produce a nivel celular, y la alimentación es la acción de ingerir un alimento. Rueda de los alimentos 1. Lácteos y derivados (menos la mantequilla). 2. Carnes, pescados y huevos. 3. Legumbre, patatas y frutos secos. 4. Hortalizas y verduras. 5. Fruta. 6. Cereales y derivados, y azúcar. 7. Grasas, aceites y mantequilla. o El cuerpo obtiene energía de:  Glúcidos, hidratos de carbono o azúcares  4 kcal/g energía a corto plazo  Grasas  9 kcal/g energía a largo plazo  Proteínas  4 kcal/g (no se suelen utilizar como aporte de energía sino como función estructural. o En el proceso de digestión y absorción de nutrientes intervienen numerosas estructuras: sistema digestivo, sistema respiratorio, sistema cardiovascular, sistema nervioso y aparato excretor. o

La ingestión es la acción de tragar los alimentos. La digestión es el proceso físico-químico de fragmentación de los alimentos en pequeñas unidades con el que obtenemos nutrientes (absorbidos) y desechos (expulsados). La absorción es el paso de los nutrientes del sistema digestivo al sistema circulatorio donde se dirigen a todas las células del cuerpo para hacer la respiración celular y producir ATP.

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Función de relación

La supervivencia del individuo depende de su adaptación a las constantes variaciones del medio en el que habitan y cambios en su organismo. Consiste en captar los cambios que ocurren en el entorno y responder a ellos.

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Función de reproducción

La reproducción es el proceso de producción de nuevos individuos. Las modalidades básicas de reproducción se agrupan en dos tipos: -

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Reproducción asexual: se relaciona con la división celular y se caracteriza por la presencia de un único progenitor, el cual se divide y origina uno o más individuos con idéntica información genética. En este tipo de reproducción no intervienen células sexuales o gametos. Reproducción sexual: es el proceso de crear un nuevo organismo descendiente a partir de la combinación de material genético de dos organismos de una misma especie. Los gametos son las células que se encargan de ello. La fusión de gametos femeninos y gametos masculinos se llama fertilización, creando un cigoto, que incluye material genético de ambos progenitores.

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Tema 2: La célula, unidad de vida Niveles de organización de los seres vivos 

Virus

Los virus son entidades biológicas infecciosas microscópicas, mucho más pequeños que las células a las que infecta. Para reproducirse, penetran en las células, insertan su ADN o ARN en el interior de la célula y usan sus estructuras de síntesis para fabricar copias de sí mismos. -

Estructura: están formados por dos macromoléculas (proteínas y ácidos nucleicos), una cápside de proteínas que envuelve al ácido nucléico, el ADN o al ácido ribonucleico ARN.

No son células y, por carecer de metabolismo propio y tener que parasitar en otras células, no se les considera verdaderos seres vivos. -

Fases de la infección vírica: 1. Adhesión: se produce la fijación de las fibras proteicas del virus a la membrana de la célula. 2. Penetración: se produce la ruptura de la membrana celular en los puntos de anclaje del virus y se inyecta el ADN vírico (material genético) en el citoplasma de la célula. 3. Integración 4. Replicación (síntesis de subunidades víricas): se produce la síntesis de proteínas víricas y cubiertas proteicas, la encapcidación y la replicación del material genético vírico. 5. Ensamblaje: se produce la unión de los componentes estructurales víricos formados en la fase anterior (cabeza, cola y fibras proteicas). 6. Lisis y liberación: se produce la destrucción de la célula huésped y los nuevos virus son liberados al exterior.

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Célula

La mayoría de las células son microscópicas, es decir, no son visibles por el ojo humano. El concepto de célula aparece en 1665. Los descubrimientos celulares están relacionados con los avances del microscopio. En 1839, los alemanes Schwann y Schleiden, enunciaron la Teoría Celular, basada en estos principios: 1. Todos los seres vivos están constituidos por una o más células. 2. La célula es la unidad de función de todo ser vivo. 3. Toda célula proviene de otra célula. La célula es la unidad básica de todo ser vivo con la capacidad de realizar las tres funciones vitales, y compuesta por un citoplasma y un núcleo, protegidos por una membrana. -

Tipos de células a) Procariotas: son las células sin núcleo definido, cuyo material genético se encuentra disperso en el citoplasma. Son las células más pequeñas y menos evolucionadas. Ejemplos: bacterias y cianobacterias, el reino monera en general. b) Eucariotas: son las células que tienen un citoplasma, compartimentado por membranas, destacando la existencia de un núcleo celular diferenciado, limitado por una envoltura nuclear en el cual está contenido el material genético. Sin la complejidad que adquirieron las células eucariotas no habría sido posible la aparicion de los seres pluricelulares. Ejemplos: seres pluricelulares y algunos unicelulares (algas, protozoos y hongos).

La principal diferencia entre las células procariotas y las eucariotas es que la eucariota tiene un núcleo celular delimitado por una membrana, llamada membrana nuclear. La procariota tiene núcleo pero no está separado del resto de la célula por la membrana nuclear, porque no tiene membrana nuclear. Las dos tienen pared celular, que aísla toda la célula del exterior.

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Tipos células eucariotas: animal y vegetal

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Partes comunes:  Membrana plasmática: es la bicapa formada por lípidos (principalmente C, H, O, N y P) que delimita toda la célula. Es una estructura que rodea, limita la forma y contribuye a mantener el equilibrio en el interior y el exterior de la célula. Regula la entrada y la salida de muchas sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular (permeabilidad selectiva: selecciona las moléculas que entrar y salen de la célula).  Citoplasma: compartimento interior donde se encuentran los orgánulos celulares. Contiene un líquido viscoso llamado citosol o matriz citoplasmática, formado por proteínas y agua.  Núcleo celular: orgánulo membranoso que se en...