Epistemologia didáctica de la química (página 6)

El aprendizaje disciplinar es un proceso complejo y no todas las mentes desde su génesis están predispuestas para abordar el conocimiento científico, la genética también interviene en el proceso de selección de intereses cognitivos, son muchos los problemas que presenta el aprendizaje que se manifiestan en los proceso cognitivos de las ciencias, estos problemas se desprenden de la misma historia del ser social en proceso de educación y muchos de ellos se empiezan a manifestar en edades tempranas y se prolongan hasta la edad adulta. Algunas de estas dificultades para el aprendizaje le exigen al docente un gran esfuerzo didáctico, de diseño didáctico, pero el primer esfuerzo es comprender la mente del estudiante y sus problemas de aprendizaje.

La ESCUELA INVESTIGATIVA convierte al docente en un investigador permanente del desarrollo cognitivo del estudiante, con el cual aprende a detectar sus procesos y sus ritmos, toda vez que es el estudiante el que aporta las pistas para que el docente pueda preparar los materiales didácticos. De hacho la ESCUELA INVESTIGATIVA rechaza los instrumentos didácticos genéricos como los libros de texto, los implementos didácticos figurativos y los laboratorios de juguete. Es necesario entender que se educa y se forma para la vida dentro de la realidad y bajo las condiciones de la naturaleza y que las ciencias básicas y la matemática son formas de leer e interpretar la realidad y la naturaleza.

En la siguiente tabla se ilustran algunos de los problemas de aprendizaje detectados en el proceso de la escuela:

PROBLEMAS DE APRENDIZAJE

Tabla 5.16: Problemas del proceso de aprendizaje

5.4.4.3. La didáctica en la asignatura

La asignatura en este caso corresponde a las ciencias naturales y en particular la ciencia de la química. Es necesario entender, desde la didáctica, que una ciencia es un tejido de conocimientos teóricos y de aplicación practica dispuestos a ser clasificados y sistematizados por la mente humana. La ciencia total no se puede abordar en una sola mente ni en una sola asignatura, la época exige el conocimiento de la mente especializada para lo cual existen didácticas especializadas y asignaturas. En una primera clasificación la Química se descompone en Química Orgánica y Química Inorgánica, pero también se cuenta con las asignaturas interdisciplinares como la Bioquímica y la Fisicoquímica, luego asignaturas de especificad como Química Analítica la cual se subdivide en Cualitativa y Cuantitativa; la especialización puede llevar hasta la Química teórica, la Química Cuántica o sólo la química específica de un elemento como la química del Cinc.

La época propone la transdiciplinariedad y la ruptura de las fronteras disciplinares donde ya no importan las disciplinas aisladas sino los procesos en los que intervienen las disciplinas necesarias. Esto es algo importante para la didáctica moderna y es no abordar la asignatura desde la especificidad de la disciplina sino desde la complementariedad transdisciplinar como componente esencial de la didáctica de asignatura en la ESCUELA INVESTIGATIVA.

Acometer la enseñanza experimental de la química en las épocas actuales exige varias habilidades del docente desde la óptica de la asignatura y la disciplina, una primera habilidad tiene que ver con la sistémica y la capacidad de ordenar, clasificar y priorizar la inmensa cantidad de información (datos) que existen alrededor del tema con diferentes enfoques e intereses, por lo que el docente debe apuntar a la esencia del tema y no dispersar el conocimiento con ejemplos contrapuestos. Esto de hecho conlleva a una investigación de la asignatura en el contexto y la dinámica de este conocimiento en el territorio cultural.

En la educación Colombiana y de países afines las asignaturas de las ciencias naturales (Física, Química, biología y matemáticas) constituyen una especie de laguna o limbo cultural entre la cotidianidad y lo que se enseña, por esto es necesario que el docente "aterrice" la asignatura en la memoria colectiva y le de un uso practico y experimental. Romper con la retórica de las ciencias es algo complicado en el modelo tradicional, todavía el mentefacto y el conocimiento de palabras enmascara y suplanta el conocimiento epistémico y verídico, generando un aislamiento histórico de la realidad científica y abriendo más la brecha entre subdesarrollo y desarrollo.

Surge entonces una serie de investigaciones aplicadas a la enseñanza de las ciencias y en especial de la química en el proceso educativo, desde la edad primaria hasta la educación superior, para esto es necesario aceptar la necesidad de experimentar procesos didácticos con niños en los primeros años de escolarización, en donde se busquen las formas y los métodos para construir la mente científica, la mente investigadora, la mente autónoma y con capacidad de conceptualizar con criterio propio, la mente descubridora y la mente conectada al trabajo practico. Howard Gardner después de proponer las Inteligencias Múltiples lanzó la propuesta de las cinco (5) mentes del futuro que en su orden son:

• a. LA MENTE DEISCIPLINADA entrenada para saber pensar en las principales disciplinas científicas más haya de los datos y los hechos.

• b. LA MENTE SINTETIZADORA que sabe seleccionar y priorizar lo relevante.

• c. LA MENTE CREADORA es la mente que sabe pensar de otra manera, que innova, que inventa y crea.

• d. LA MENTE RESPETUOSA es la mente que entiende y comprende a los demás desde la diferencia.

• e. LA MENTE ÉTICA es la mente estética que busca coordinar las intensiones y las aspiraciones con la realidad.

Con tantas mentes es necesario saber como armonizarlas en una sola, no obstante más que mentes diríamos que son habilidades y capacidades para las mentes futuras a nivel global, en el caso de este trabajo podemos desarrollar en el estudiante unas "mentes" o habilidades y capacidades frente a una ciencia como la química en el contexto del conocimiento científico, estas habilidades mentales y practicas serían:

• a. LA MENTE INVESTIGADORA capaz de observar, realizar pruebas, contrastar, sacar deducciones y conceptualizar sobre la realidad.

• b. LA MENTE EXPERIMENTAL capaz de diseñar experimentos para comprobar, de realizarlos y sistematizar los datos de cada observación experimental.

• c. LA MENTE CIENTÍFICA capaz de aplicar el método científico a la cotidianidad y de crear en cada investigación su propio método.

• d. LA MENTE PRACTICA capaz de desarrollar habilidades manuales de aplicación, de resolver diseños prácticos y de aplicar los conocimientos a las necesidades de la realidad.

• e. LA MENTE DESCUBRIDORA es la mente autónoma que no se conforma con el diseño del mundo dado sino que emprende nuevas preguntas y cuestiones, rompe paradigmas y revoluciona los conocimientos.

• f. LA MENTE EPISTÉMICA es una mente ética y congruente con el proceso cognitivo disciplinar, es una mente que conoce el origen y desarrollo de cada conocimiento científico y desde esa base proyecta nuevos conocimientos.

Suficiente tema para abrir líneas de investigación didáctica en la escuela y los diferentes ciclos educativos, si en su primera educación nuestros estudiantes construyeran estas habilidades mentales y practicas de seguro existiría una garantía de disminuir la brecha del atraso, pero es necesario investigar el cómo se pueden desarrollar didácticas científicas bajo las condiciones de nuestro sistema educativo para construir en la mente del niño estas habilidades y para que se dejen unas estructuras de desarrollo que les permita avanzar en los meandros del conocimiento.

5.5.5. Epistemología Didáctica de la Química Experimental

Es necesario entender el proceso del conocimiento dentro de la investigación a partir de la génesis del conocimiento mismo y en cuanto a las ciencias naturales desde que el ser entra en contacto con la realidad y su naturaleza, por tal motivo se debe plantear una continuidad y un acuerdo currícular entre la ciencia primaria, la ciencia básica, secundaria y superior de acuerdo al sistema público de educación, entonces la escolarización de la ciencia acude a la transposición didáctica desde la ciencia erudita y ser fundamentada desde sus posibilidades de enseñanza experimental acudiendo a la epistemología como disciplina estructurante del conocimiento científico.

Ya se ha planteado la necesidad de formar al profesorado de ciencias en los fundamentos de la epistemología y su aplicación en la cotidianidad de la enseñanza de las ciencias, por tal motivo debe existir una relación dialógica y epistémica entre la ciencia escolar y los avances científicos.

Los temas, contenidos y practicas experimentales para enseñar la química desde las edades tempranas requiere pensar en una química para todos, una química común con un currículo específico pero al mismo tiempo con un plan dinámico de elevación de estándares y coherente con los estudios universitarios, no obstante3 la aceptación de los avances científicos en esta época de cambios de paradigma requiere de la formación científica de los ciudadanos así no sean profesionales en química o en alguna de las ciencias.

La matriz disciplinar de la química experimental aplicada a la escuela básica y a los programas de pregrado debe evaluar los objetivos didácticos y los valores didácticos dentro del contexto académico de la escuela. Desde esta perspectiva no se debe abordar la epistemología como una reflexión teórica e histórica sobre las ciencias, sino que también es necesario asumirla como una disciplina practica y conceptual alrededor del conocimiento científico convergente con la historia de la ciencia, la sociología de la ciencia, la psicología de la ciencia y la semiología lingüística de la ciencia, por esta misma razón la epistemología didáctica de la química experimental esta en capacidad de explicar y fundamentar la ciencia erudita y escolar desde la óptica de la enseñabilidad del conocimiento científico a través de la experimentación y es aquí donde radica su importancia en la Formación de Docentes Investigadores.

Figura 5.8: Convergencia de las disciplinas en la naturaleza científica

5.5.5.1. Didactización de los saberes científicos

La transposición didáctica entre lo erudito y lo escolar exige del docente un conocimiento de la historia del cómo se ha construido determinado conocimiento y como se ha ensamblado al cuerpo simbólico del conocimiento disciplinar, como ejemplo podemos ilustrar la concepción del termino "átomo" por Democrito y Leucipo, el experimento de los rayos catódicos de J.J. Thompson y su modelo atómico y la teoría atómica de Dalton, estos tres eventos disjuntos se encuentran en el capital histórico y simbólico de la química y coadyuvan teórica y experimentalmente a construir el conocimiento sobre átomo. Ahora bien, lo interesante es la didactización experimental de estos eventos científicos y su anclaje a la estructura cognitiva de la ciencia química.

La Didactique est un ectoplasme épistémologique, qui déforme, en les simplifiant, les savoirs purs qu"elle emprunte, les rendant méconaissables[68]

Esta es una visión clara de la didáctica especifica de la ciencia, la didáctica transforma los saberes científicos en versiones escolares y la disciplina cobra otro sentido en la formación del docente investigador. La transposición didáctica se lleva a cabo en la llamada noosfera en la cual participan científicos y profesionales, ésta noosfera es el lugar común del debate científico y su desarrollo entre los hacedores del conocimiento.

There is a place for historians, philosophers, and sociologists of science in the deliberation of science curriculum[69]

La ciencia de la didáctica específica de la química es un ente vivo y cambiante que se debe relacionar permanentemente con los avances científicos dentro de una epistemología escolar que debe tener una gran importancia en la formación de docentes investigadores. La didáctica experimental de la química en la ciencia escolar incorpora un elemento central que es el desarrollo de una ciencia investigativa en la escuela capaz de elaborar conceptos y modelos teóricos para la enseñanza, con la función de orientar al estudiante (iniciado) en apropiarse del método investigativo y sus formas de representación, de las estrategias cognitivas, los modos de experimentación e intervención, los lenguajes y los símbolos.

5.5.5.2. La química experimental

En el territorio del conocimiento la experimentación y la epistemología adquieren una importancia mayor que la de la simple observación de la naturaleza y su descripción. No es posible aprender la ciencia química sin conocer sus conceptos fundamentales para poder así iniciar un aprendizaje experimental, personal y directo empleando las principales técnicas y los métodos idóneos.

El aprendizaje experimental exige la individualización del proceso, en el cual el estudiante se enfrenta directamente al problema y tiene que buscar los caminos para resolver los diferentes detalles experimentales y donde la función del docente es aportar los fundamentos y vigilar el trabajo individual del alumno. La experimentación bien lograda le confiere al estudiante el empoderamiento en el dominio de la materia y sus transformaciones.

5.5.5.2.1. Los principios Fundamentales

Es necesario distinguir entre lo fundamental y lo secundario en los procesos de aprendizaje experimental y ubicar el aprendizaje en la disciplina correspondiente, muchas veces avances como los de la energía nuclear y la interconvesión materia-energía correspondientes más a la física se sobreponen al del principio de conservación de la materia (Lavoisier), en donde el estudiante debe acostumbrar su mente al principio de transformabilidad de la materia opuesto al de destrucción, lo que tiene una relación directa con las propiedades ponderables de la materia como la masa y el peso, es decir, en toda experimentación es necesario dar cuenta cualitativa y cuantitativa de los componentes de la materia con la que se trabaja.

Desde esta óptica en toda experimentación debe tenerse en cuenta las siguientes leyes y principios:

• a. Principio de conservación de la materia

• b. Ley de acción de masas

• c. Principio de conservación de la energía

• d. Teoría atómica y teoría molecular

• e. Ley de la composición definida

• f. Ley de las proporciones múltiples

• g. Leyes eléctricas de Faraday

• h. Ley de combinación de volúmenes

• i. Teoría cinética y leyes de los gases

• j. Principio de isomería

• k. Teoría de ácidos y bases

• l. Conceptos de oxidación y reducción

De igual manera en toda experimentación y en toda ley, teoría o principio debe mantenerse como base transversal la ley periódica de los elementos.

Independientemente de la aplicación y enfoque de la investigación experimental, del campo interdisciplinar o transdisciplinar, las técnicas de aprendizaje experimental tienen dos fines específicos: a) El análisis b) La preparación. Por lo general las técnicas analíticas resultan más económicas que las preparativas.

5.5.5.2.2. Ciclos de enseñanza

Dentro del sistema nacional es posible abordar la enseñanza de la química desde la primaria empleando básicamente observaciones sobre el entorno natural, algunos juegos de mezclas y experimentos con materiales domésticos, más adelante, antes de ingresar a la formación secundaria se pueden exponer algunos experimentos en la modalidad de laboratorio cátedra y realizar algunos laboratorios por grupos.

Los siguientes diagramas ilustran algunas practicas básicas en los diferentes ciclos educativos y el tipo de materiales que se pueden emplear:

Figura 5.9: Estrategias didácticas e investigativas para la enseñanza de la química

Entrando al ciclo de ecuación secundaria se implementan algunas técnicas de laboratorio, el manejo de reacciones analíticas, procesos de transformación doméstica de la materia con preparados como lácteos (mantequilla, queso, yogurt), reconocimiento de algunos materiales de laboratorio y formas de uso, reconocimiento de algunos elementos químicos y practicas grupales e individualizadas.

Figura 5.10: Estrategias didácticas para la enseñanza de la química en la educación secundaria

En el nivel medio y vocacional, donde el estudiante inicia su proceso de determinar su futuro profesional y la química hace parte importante de esta decisión, es necesario profundizar y desarrollar la confianza en el manejo de la materia y los materiales de laboratorio, es así que ya se pueden desarrollar practicas especificas de análisis cuantitativo como volumetrías y titulaciones ácido-base, determinación de densidades, puntos de fusión y operaciones de filtración específica, cristalización, destilación, y avanzar en el diseño de montajes experimentales sencillos como la cromatografía y el reflujo con manta de calentamiento. En este punto el estudiante debe haber entendido y formado la virtud de la paciencia en la experimentación científica, saber esperar con paciencia el resultado de una cromatografía o cuidar celosamente el proceso de una destilación fraccionada con riguroso cuidado del proceso de calentamiento. Incluso se pueden adelantar, de acuerdo al nivel de interés, practicas al vacío y con gases sin descuidar los laboratorios fundamentales de cátedra.

Figura 5.11: Estrategias didácticas para la enseñanza de la química en la educación media y vocacional

La institución de educación superior debe entender que el estudiante, dentro de esta propuesta, ya viene con unos presaberes afianzados y con unas habilidades desarrolladas que le permiten seguir avanzando y no caer en el error de repetir todo el ciclo nuevamente. Además de prácticas avanzadas en la universidad debe existir una infraestructura de laboratorios especializados disponibles para la enseñanza experimental de la química y una malla curricular que en promedio contenga la siguiente distribución horaria:

4000 horas de aprendizaje= 3000 horas de aprendizaje práctico + 1000 horas de aprendizaje teórico

Esta relación de 3:1 entre práctica y teoría garantiza la formación del profesional en química.

A continuación se presenta un cuadro del equipo instrumental para un laboratorio de química dedicado a la enseñanza experimental para los primeros años del pregrado, aclarando que para los niveles de postgrado las exigencias de material y reactivo son mucho mayores y sofisticados.

Tabla 5.17: Instrumentos y equipos para laboratorio de química experimental

En la investigación de frontera, programas de postgrado, cada investigación exige su propio diseño de equipos y sus propios materiales diseñados explícitamente para el tipo de investigación. Sin duda el conocimiento de la química es un conocimiento costoso, toda vez que también se depende de una gran cantidad de sustancias y compuestos, empezando por los elementos de la tabla periódica, disolventes, reactivos analíticos que deben ser mantenidos en condiciones específicas de humedad y temperatura.

Tabla 5.18: Costo de algunas sustancias y reactivos (1975)

Aquí subyace la gran deficiencia de las universidades colombianas y latinoamericanas, es su ineficacia económica para instalar grandes complejos de laboratorio para la enseñanza de las ciencias. La mayoría de universidades están diseñadas como recintos retóricos de salón – pupitre – maestro, lo que demuestra una gran ausencia de currículo científico en el país y una baja oferta en formación científica, por lo que la mayoría de Instituciones de Educación Superior como enfoque de rentabilidad prefieren las carreras de Ciencias Sociales.

Todo país que aspire a salir del subdesarrollo debe hacer una fuerte inversión en la construcción del conocimiento científico y la tecnología desde la educación básica.

Conclusiones y recomendaciones

6.1. CONCLUSIONES

El abordaje de la ciencia y la tecnología en un país como Colombia requiere de un inmenso esfuerzo en la elaboración acordada de un currículo que le permita salir al país, desde el territorio educativo e investigativo, de la ignorancia, el atraso y todos sus males colaterales. No obstante la prioridad es el desarrollo a escala humana.

Los nuevos paradigmas educativos en la era de la globalización, la sociedad del conocimiento y las Nuevas tecnologías de la Información y la comunicación (NTIC) proponen un nuevo modelo educativo y pedagógico, un modelo más flexible, holistico, diversificado y científico. El enfoque epistemológico de la educación científica debe servir a una dialéctica colaborativa en la cual los contrarios no se anulan sino se complementan para ampliar el horizonte de conocimientos. Es necesario, no obstante, diferenciar entre información científica y conocimiento científico: entre palabra, concepto y conocimiento, pues el hecho de conocer el nombre de los objetos y su información conceptual no implica un conocimiento construido sobre el objeto.

Al proponer una Epistemología didáctica de la química experimental de hecho se concibe la formación de un docente investigador dentro de un modelo de Escuela Investigativa, docente que debe romper con los modelos de la escuela tradicional y el sistema de estándares para ubicarse en la perspectiva de construir conocimiento científico conjuntamente con sus estudiantes a través de procesos experimentales, exploratorios e investigativos; un docente que haya apropiado el método científico como parte de su didáctica.

Tal vez fueron muchas las intensiones del presente trabajo pero la visión general apunta a la gran necesidad de revolucionar el sistema educativo nacional en lo concerniente con la enseñanza de las ciencias y la tecnología, desde esta óptica podemos evaluar las siguientes conclusiones.

6.1.1. La Escuela Investigativa

Se continúa avanzando en la construcción de un modelo educativo y pedagógico, alimentado por diversos aportes en el mismo sentido de construir una escuela de educación práctica, menos retórica y libresca, donde el conocimiento tenga una aplicación practica sobre a las necesidades del contexto y logre resolver la brecha entre el subdesarrollo y el desarrollo desde lo científico y tecnológico.

Es necesario construir una ESCUELA INVESTIGATIVA que tenga la capacidad de construir y estructurar una mente científica en el niño, desde su escolaridad temprana y se proyecte durante los diferentes ciclos educativos hasta la perspectiva de construir conocimiento de frontera en el proceso de educación superior. Esto significa el cambio de rol de la universidad, pues ya no es la institución conservadora y preservadora de conocimientos, sino que debe ser una institución generadora de nuevos conocimientos desde la investigación.

Esta ESCUELA INVESTIGATIVA requiere de un compromiso de la sociedad y el estado en una política de mayor inversión en el sector educativo, con instalaciones adecuadas para el desarrollo de la mente científica, con laboratorios modernos y aulas especializadas en donde la interdisciplinariedad y la transdiciplinariedad se conjuguen con los intereses y habilidades cognitivas del estudiante. No está de sobra aclarar la necesidad de transformar los espacios y ambientes educativos para el desarrollo de una didáctica más propensa al conocimiento científico como lo es el trabajo practico, lo cual implica cambiar el pupitre unipersonal (amordazador) por mesas amplias de trabajo, transformar el pequeño escritorio de cátedra por mesones en los cuales el docente pueda desarrollar demostraciones practicas.

Lo anterior no significa que la ESCUELA INVESTIGATIVA se desarrolla sólo transformando la política educativa, éste tipo de escuela nace, surge y se desarrolla con el docente investigador desde las condiciones que ofrezca el contexto.

6.1.2. Formación de Docentes Investigadores

En su corta historia las normales superiores y las facultades de educación se han dedicado a transmitir la formación humanística tradicional de los docentes descuidando la rigurosa observación sobre el cambio de los tiempos y los paradigmas educativos. Se podría decir que no se ha superado la era del enciclopedismo y el ilustracionismo, se le adjudica al libro de texto el deposito del conocimiento y su transmisión, el 90% de las actividades escolares giran alrededor de un texto donde se conjugan las competencias de la interpretación, la argumentación y la proposición a partir del texto y no a partir de la realidad y la naturaleza. Es necesario cambiar las competencias comunicativas por las competencias investigativas y creativas.

La construcción del conocimiento en las disciplinas científicas y en las ciencias naturales sólo se logra a través de la experimentación, de la observación, de la investigación y la sistematización, El texto conceptual debe surgir del sujeto cognoscente y luego ser contrastado con el texto científico en un dialogo permanente entre la ciencia erudita y la ciencia escolar.

La formación del docente no finaliza en la norma o en la universidad, allí recibe las herramientas básicas para su labor. El docente se hace en la practica cotidiana y en la permanente solución de problemas frente a la didáctica específica disciplinar, su compromiso ético y profesional es la construcción cooperativa de conocimientos en beneficio de la sociedad, ya no es el dictador verbal de cátedra con habilidades para trazar mentefactos en un tablero y llenar los cuadernos de los estudiantes de textos inconexos. Puede ser el mediador, el orientador, el propulsor, el animador o el intermediario que facilita las condiciones para que el estudiante inicie procesos investigativos. El docente debe ser al mismo tiempo un hermeneuta, un semiólogo, un epistemólogo y un investigador, pues no se trata de "inyectarle" las mismas informaciones y los mismo "conocimientos" a todos los estudiantes durante todos los años y con los mismos textos.

La formación de docentes con habilidades y competencias investigativas en las ciencias naturales es una necesidad dentro de la ESCUELA INVESTIGATIVA. El manejo aplicado a la didáctica de disciplinas como la epistemología, el método científico, semiología y hermenéutica, hacen del nuevo docente un formador versátil y actualizado, con herramientas adecuadas para abordar el conocimiento científico desde su génesis.

6.1.3. Epistemología Didáctica De La Química Experimental

La enseñanza de las ciencias naturales y en especial de la química en nuestro sistema educativo se ha limitado a exaltar y valorar los hallazgos de los científicos ultramarinos, en saber nombrar algunas leyes, teorías y conceptos pero sin ningún manejo practico sobre las mismas. Fechas. Nombres, palabras y dibujos formas gran parte de nuestra cultura científica con un mínimo de aplicabilidad.

Los bajos recursos para una infraestructura didáctica adecuada han generado la expectativa de la química teórica como opción de hacer ciencia, no obstante la química ha sido y seguirá siendo durante mucho tiempo una ciencia estrictamente experimental para lo cual requiere una didáctica ligada al laboratorio y a la experimentación.

Se propone una secuencialidad por ciclos académicos que logren presentar un avance en el conocimiento práctico de la química, una didáctica epistemológica que requiere a través de la recognición reproducir en gran parte los hechos prácticos y experimentos básicos que han formado su teoría. No es posible avanzar en el conocimiento de la química si no se acomete el diseño de los montajes experimentales en la escuela que reproduzcan el episteme práctico que significó cada hallazgo.

De igual manera en las ciencias naturales, no es posible llegar al concepto de célula sin tener la opción de observar por el microscopio la diversidad de tejidos y estructuras celulares o llegar al concepto de partículas atómicas sin observar los efectos del tubo de rayos catódicos. Son muchos los experimentos que se pueden reproducir en la escuela básica, sólo se requiere de un docente investigador apoyado por una infraestructura de laboratorios e instrumentos adecuados o en su defecto de una gran recursividad para suplir las falencias del sistema educativo.

6.1.4. Currículo y desarrollo científico y cultural

La educación se erige y retroalimenta de la cultura, la ciencia permea a la sociedad de un conocimiento científico común que entra a conformar parte de la edificación cultural de la sociedad, por esta misma razón, toda sociedad que aspire a conjugarse y homologarse con el llamado "Mundo desarrollado" se ve en la obligación de construir un currículo socio-cultural por no llamarlo nacional y político. Las sociedades construyen su currículo nacional a partir de la investigación y superación de los problemas que la aquejan y sobre esta solución problémica se proyecta una visión cultural y política de la sociedad que debe estar expresada en su jurisdicción y en su proyecto educativo. Si observamos las naciones que constituyen el mundo desarrollado y son tutelares de los conocimientos científicos y las tecnologías de frontera en el manejo de la materia, la energía, el espacio, el tiempo y los campos estructurantes epistemológicos de la ciencia moderna, en algún momento de su historia se vieron ante la necesidad de concebir un currículo nacional.

Es posible que el currículo francés haya surgido en los albores de la revolución francesa, el currículo americano en las doctrinas pro imperialistas posteriores a la guerra civil, el currículo japonés tiene dos momentos importantes, un primer momento cuando el joven emperador, Mutsuhito, recuperó la posición de verdadero dirigente del gobierno y adoptó el nombre de Meiji Tenno ("gobierno ilustrado") (1868) cuya visión política de gobierno se resume en el siguiente mandato Meiji "El conocimiento será buscado y adquirido de cualquier fuente y por todos los medios a nuestra disposición para nuestra grandeza y seguridad", en este momento se establece un currículo claro y preciso asimilado por el total de la población de acuerdo a las tradiciones culturales niponas, un segundo momento es cuando Japón es derrotado con las bombas de Hiroshima y Nagassaki e inicia una revolución científica e industrial.

En Colombia y muchos países atrasados de América latina ha sido lamentable el perfil gobernante y la estulticia educativa de presidentes, ministros, legisladores y gobernantes no han permitido, incluso obstaculizan al máximo, la edificación de un país educado y científico. La palabra currículo no abarca más allá de unos planes de estudio y algunos estándares obsoletos, por esta razón el presente trabajo redunda en la necesidad de construir un Currículo nacional que opere en la diversidad cultural de la nación y que se proyecte como una visión teleológica a través del sistema educativo nacional e impacte los paradigmas culturales de la nación colombiana.

6.1.5. Resumen de conclusiones

• I. Se continúa estructurando el modelo educativo y pedagógico de la ESCUELA INVESTIGATIVA como una alternativa para superar el atraso científico y tecnológico.

• II. Se comienza a diseñar un temario propedéutico para la formación continuada de DOCENTES INVESTIGADORES y su estructura currícular.

• III. Se confrontan los programas para la enseñanza de la química de tres instituciones de Educación superior en correlación con los ciclos académicos y los estándares para las ciencias naturales para la educación básica y media.

• IV. Se diseñan unas matrices curriculares para la enseñanza de las ciencias naturales dentro del modelo de la ESCUELA INVESTIGATIVA y se proyecta la necesidad epistemológica y didáctica de abordar la enseñanza de la química desde la investigación y la experimentación.

• V. Se hace una crítica a la ausencia de currículo nacional y a la necesidad de transformar sustancialmente los métodos de enseñanza en las facultades de educación así como la práctica docente ligada a procesos de investigación en aula.

• VI. Se analizan los diferentes enfoques epistemológicas desde la óptica de la didáctica para la enseñanza de las ciencias naturales y la química experimental, acogiéndose el presente trabajo a la propuesta de la Epistemología Dialéctica de complementación proyectada por la escuela de Cuba.

• VII. Se acoge y se aborda el concepto de Campos estructurantes teóricos para el desarrollo del P.E.I. (Proyecto Educativo Institucional). El concepto de CAMPO TEORICO ESTRUCTURANTE. Dentro de la pedagogía significativa Ausebeliana este concepto de idea estructurante funciona como una herramienta de gran utilidad en la didáctica erudita y escolar. Estas ideas estructurantes son conceptos disciplinares de alto nivel de generalización e inclusividad en las estructuras cognitivas del estudiante. Son ideas con capacidad de organizar los conceptos y modelos presentes en la estructura de una disciplina científica o de un currículo., Prescribiendo su enseñanza y desarrollo en algún nivel educativo. En este sentido las Ideas estructurantes son los ejes directores de la organización del conocimiento tanto a nivel sintáctico como a nivel curricular de un área del conocimiento. (nota del autor)

6.2. RECOMENDACIONES

Dentro de la movilidad de la época y sus cambios vertiginosos se hace necesario acometer una serie de labores investigativas en el terreno de la enseñanza de las ciencias naturales y de la educación en general a riesgo de quedar como pueblos al margen sometidos a las competencias laborales o mejor dicho como mano de obra generalizada de la globalización, perdiendo de alguna manera el derecho a la grandeza, a la trascendencia, a la divinidad y a la cultura. Por esta y muchas más razones es urgente iniciar líneas dinámicas de investigación aplicada y sistematizada.

Dentro del presente trabajo se hacen las siguientes sugerencias:

6.2.1. Implementar y promover el modelo de la ESCUELA INVESTIGATIVA en las instituciones educativas del nivel básico y medio.

6.2.2. Desarrollar procesos de investigación tendientes a desarrollar una educación y una didáctica que coadyuven significativamente con la estructuración de una mente científica en el niño.

6.2.3. Iniciar los estudios, investigaciones y debates que abran la posibilidad de ofrecer a los docentes de ciencias naturales y tecnologías una formación continuada en procesos de investigación, experimentación y aplicabilidad de los conocimientos a las necesidades del contexto.

6.2.4. Elaborar diseños para laboratorios de experimentación modulares que se adopten a las circunstancias físicas de las Instituciones educativas colombianas.

6.2.5. Diseñar modelos de redes de intercambio virtual y real entre las diferentes instituciones educativas con el sector productivo y la universidad, en donde las investigaciones de frontera tengan una repercusión directa en la didáctica de las ciencias naturales.

6.2.6. Hacer un estudio de factibilidad para la implementación de una especialización y/o maestría dirigida a docentes en ciencias naturales para desarrollar habilidades y competencias investigativas.

6.2.7. Implementar procesos de precognición y recognición experimental química aplicada a los programas de estudio de la educación básica y media.

Anexos

ANEXO I

ESTANDARES EDUCATIVOS DEL MINISTERIO DE EDUCACIÓN NACIONAL

REPÚBLICA DE COLOMBIA

ESTANDARES EN CIENCIAS NATURALES

GRADOS PRIMERO A TERCERO

ESTANDARES EN CIENCIAS NATURALES

GRADOS CUARTO A QUINTO

ESTANDARES EN CIENCIAS NATURALES

GRADOS SEXTO A SEPTIMO

ESTANDARES EN CIENCIAS NATURALES

GRADOS OCTAVO A NOVENO

ESTANDARES EN CIENCIAS NATURALES

GRADOS DÉCIMO A UNDÉCIMO

ANEXO II

CONTENIDOS CURRICULARES – MINISTERIO DE EDUCACIÓN NACIONAL

Contenidos curriculares por grupos de grados

Los contenidos científicos básicos que aquí se proponen deben ser tratados en estrecha relación con los niveles de complejidad de la primera columna del cuadro incluido al final del documento, en el que se resume la propuesta de estructura curricular.

PREESCOLAR, PRIMERO, SEGUNDO Y TERCER GRADOS

A. Procesos de pensamiento y acción

Para este primer grupo de grados se puede plantear como objetivo lograr los tres o cuatro primeros subniveles de complejidad en los "Procesos de pensamiento y acción". En otras palabras, sobre los contenidos que aquí se sugieren, se pueden hacer preguntas que se refieran a la descripción de objetos y de sucesos, a la comparación entre objetos y entre sucesos, e invitar a los estudiantes a hacer predicciones sobre ellos. Los niños seguramente aventurarán explicaciones desde sus preteorías. El maestro será cuidadoso en aceptarlas como una parte esencial del diálogo haciendo especial énfasis en señalar las equivocaciones típicas esta edad como son las de confundir la explicación con la descripción y hacer explicaciones circulares. El énfasis se hará, sin embargo, en las descripciones y las comparaciones como requisito lógico para las explicaciones.

Los contenidos científicos básicos que se proponen se organizan en los tres tipos de procesos que se señalan en el cuadro, sin que esto quiera decir que es necesario hacerlo explícito para los estudiantes. En otras palabras, los contenidos se refieren a los procesos físicos, químicos y biológicos sin que ello quiera decir que debamos esperar que los estudiantes utilicen estas palabras o hagan distinciones entre estos tipos de procesos. Por otro lado es importante tener siempre muy claro que la clasificación de los procesos naturales en estas tres categorías es algo que se hace desde las teorías acerca del mundo y que las divisiones no están en el mundo mismo. Es entonces natural que en una misma actividad estemos tocando temas que se refieren a más de un tipo de procesos. Tomemos un ejemplo. Supongamos que estamos haciendo una actividad a la que le hemos puesto como título "Juguemos con el agua". En esta actividad podemos estar haciendo pasar agua entre dos vasos comunicantes o podemos estar viendo cuáles objetos, de un grupo determinado de ellos, flotan y cuáles no. Éstas son preguntas típicas acerca de los procesos físicos.

Pero dentro del contexto de estas actividades los estudiantes que participan pueden preguntar por qué los "peces pueden respirar en el agua" o "si a los peces del mar les da sed"; estas preguntas, obviamente hacen referencia a problemas que tienen que ver con los procesos biológicos. Por otro lado, al profesor que está dirigiendo las actividades se le puede ocurrir disolver sal en el agua y volver a hacer la prueba de si ciertos objetos flotan o no. Puesto que estamos disolviendo una sustancia y formando algunos iones, estamos involucrando en las actividades un proceso fisicoquímico. Esto, como es natural pensar, no debe impedirnos realizar este tipo de actividad ni nos exige establecer o poner en evidencia estas distinciones.

Las actividades en estos grados están dirigidas a la descripción de objetos y sucesos teniendo como fundamento los primeros cuatro subniveles de complejidad en los procesos de pensamiento y acción y como horizonte la función de estos conocimientos desde el punto de vista tecnológico, de la conservación y el mejoramiento del medio ambiente y del mantenimiento de la salud, tal como se sugiere en el cuadro y se explica en el capítulo anterior.

Los contenidos científicos básicos que se sugieren están organizados de acuerdo con aquellos procesos que se privilegiaron en la estructura general del área. En torno a ellos se sugiere que los profesores de ciencias, teniendo en cuenta el Proyecto Educativo Institucional -PEI-, su currículo y los proyectos pedagógicos de la institución, diseñen un plan de estudios para estos cursos y diversas actividades para desarrollarlos. En estas actividades, repetimos, el objetivo es enfatizar en el desarrollo de los procesos de pensamiento y acción señalados en la primera gran columna del cuadro (columna rectora), que fundamentan la posibilidad de hacer explicaciones científicas.

B. Conocimiento científico básico

* Conocimiento de procesos físicos

Electricidad y magnetismo: Los imanes. Los bombillos. Las planchas. Las estufas eléctricas. Los motores eléctricos. Los peligros de las corrientes eléctricas para la vida y la salud.

Fuentes energéticas y transformación de energía: La gasolina y el movimiento de los carros. Los alimentos y el movimiento de las personas y los animales. La corriente eléctrica y los aparatos de la casa. El cocinol, la gasolina, el gas, el carbón o la leña y las estufas. El ahorro de energía eléctrica y de combustibles. Los peligros de incendios, quemaduras y explosiones.

Las fuerzas y sus efectos sobre los objetos: Las cosas que flotan en el agua y en el aire y las que no. Los globos inflados con hidrógeno o helio. El columpio, las ruedas y los balancines. Levantar y empujar objetos. El peso corporal y de otros objetos.

Luz y sonido: Las cosas transparentes, translúcidas y opacas. Los espejos. Las lentes. La luz y el calor. La energía solar. Los colores. Los colores y la absorción de calor.

La tierra en el universo: Relaciones entre Tierra, Sol y Luna, y el día y la noche. Las estrellas y los planetas. Los vientos.

* Conocimiento de procesos químicos

Estructura atómica y propiedades de la materia: El hielo, el agua fría, el agua caliente y el vapor de agua.

Explicaciones acerca de las propiedades de la materia: Algunas cosas que se disuelven en el agua y otras que no. Cristales que se forman después de la evaporación. Precipitados. Diferencias del agua con otros líquidos: el vinagre, el alcohol, la leche. La conducción de la electricidad a través de buenos y malos conductores.

Cambios químicos: El oxígeno y la combustión. Algunas frutas "se ponen negras " con el aire. Los metales se oxidan con el aire y el agua. Cambios de algunas características de ciertas sustancias por la acción de la luz.

La tierra y su atmósfera: El aire contiene oxígeno y otros gases. Las nubes y la lluvia.

* Conocimiento de procesos biológicos

Procesos vitales y organización de los seres vivos: Lo que comen las personas y los animales. Lo que absorben las plantas. Los ambientes donde viven las personas, los animales y las plantas.

Herencia y mecanismos de evolución de los seres vivos: Los animales que duermen de noche y los que duermen de día. Los animales que vuelan, los que nadan, los que caminan y los que reptan.

Relación de los seres humanos con los demás elementos de los ecosistemas del planeta: El agua y la vida de los animales y las plantas y su relación con la vida del hombre. El agua de los ríos, las quebradas, las cañadas, las ciénagas y los animales que viven en ellos o cerca de ellos y su relación con las industrias y la agricultura. El agua del mar y los animales que viven en él o cerca de él. Los árboles, el musgo y la lluvia y los problemas que encontramos cuando la acción del hombre altera las relaciones entre ellos. La lluvia y los animales. Las selvas húmedas. La luz del sol y las zonas térmicas en la tierra y sus formas de vida y sus relaciones con los factores contaminantes.

Intercambio de energía entre los ecosistemas: La luz del sol y los seres vivos. La respiración en las personas, los animales y las plantas.

CUARTO, QUINTO Y SEXTO GRADOS

A. Procesos de pensamiento y acción

En este grupo de grados se debe llegar mínimo hasta el sexto subnivel de complejidad en los "Procesos de pensamiento y acción". En otras palabras, los estudiantes deben ser capaces de construir teorías. acerca de los procesos físicos, químicos y biológicos. Las leyes que hacen parte de estas teorías deben ser expresadas cualitativamente. Las predicciones y el control que gracias a las teorías se puede ejercer sobre los procesos serán, en consecuencia, también cualitativos. Debe hacerse especial énfasis en la crítica de las teorías en función de la predicción y el control que permiten.

B. Conocimiento científico básico

* Conocimiento de procesos físicos

Electricidad y magnetismo: Circuitos simples con y sin interruptores. Las pilas y baterías. Circuitos con baterías. Cargas electrostáticas; los rayos y los pararrayos. Los electroimanes. La brújula.

Fuentes energéticas y transformación de energía: Las transformaciones de energía que se dan al montar en bicicleta, al usar las palancas y los sistemas de poleas.

Las fuerzas y sus efectos sobre los objetos: Los vasos comunicantes. La prensa de Pascal. Las prensas neumáticas. Las llantas de los carros. Cómo vuelan los aviones.

Luz y sonido: La propagación de la luz. La transmisión del sonido a través del aire, del agua y de objetos sólidos. El eco.

La tierra en el universo: El sol, los planetas, los satélites y los cometas. El sol y otras estrellas. Las galaxias. Los cúmulos de galaxias. Los viajes espaciales. El hombre en la luna. Las comunicaciones vía satélite. Los cohetes y las naves espaciales.

* Conocimiento de procesos químicos

Estructura atómica y propiedades de la materia: Mezclas. Separación de mezclas. Cambios en las propiedades de los componentes de las mezclas.

Explicaciones acerca de las propiedades de la materia: Explicaciones de los diversos estados de la materia por su estructura atómica.

Cambios químicos: Combustión de sólidos y de gases. Calor, temperatura y cambios de estado de la materia.

La tierra y su atmósfera: El barómetro y la presión atmosférica. La presión atmosférica según la altura. La presión bajo el agua.

* Conocimientos de procesos biológicos

Procesos vitales y organización de los seres vivos: Identificación de algunos sistemas (órganos y aparatos) de los seres vivos y la función que ellos cumplen: las partes de una planta; los sistemas digestivo, respiratorio, reproductor, en personas y animales.

Herencia y mecanismos de evolución de los seres vivos: Los ciclos de vida de personas, animales y plantas. La reproducción y la herencia. Relaciones entre diversas especies animales, vegetales y organismos inferiores: cadenas y redes alimentarias. Relaciones de la especie humana con las demás especies vivas y con los seres no vivos. La contaminación y las amenazas contra la vida en el planeta tierra.

Relación de los seres humanos con los demás elementos de los ecosistemas del planeta: Las personas, los animales y las plantas que viven en las selvas húmedas. Los animales y las plantas que viven en el mar. Las personas, los animales y las plantas que viven en el desierto. Las personas, los animales y las plantas que viven en las sabanas. Las características biológicas y psicológicas de personas y animales y sus relaciones con el entorno.

Intercambio de energía entre los ecosistemas: Ciclos de la materia, niveles de organización de los seres vivos y circulación y transformación de la energía.

SÉPTIMO, OCTAVO Y NOVENO GRADOS

A. Procesos de pensamiento y acción

En este grupo de grados debe alcanzarse como mínimo el octavo subnivel de complejidad en los "Procesos de pensamiento y acción". El estudiante en estos cursos debe desarrollar la capacidad de construir nuevas teorías o de expresar algunas que ya conocía, utilizando modelos cuantitativos sencillos. El concepto de medida empieza a tomar importancia en la contrastación de las teorías y se va introduciendo progresivamente el lenguaje propio de la ciencia y la tecnología.

B. Conocimiento científico básico

* Conocimiento de procesos físicos

Electricidad y magnetismo: Inducción eléctrica. La corriente eléctrica. Los motores eléctricos. Circuitos electromecánicos. Los micrófonos y los parlantes. Las cintas magnéticas y las grabadoras, las videograbadoras y los disquetes para computadores. Las cargas electrostáticas. Conceptos de corriente, voltaje y resistencia.

Fuentes energéticas y transformación de energía: Las diversas fuentes de energía utilizadas por el hombre tradicionalmente: las hidroeléctricas, las termoeléctricas, los combustibles fósiles… Fuentes de energía no convencionales: energía eólica, energía solar. Las fuentes de energía y la conservación de la vida en el planeta. Las fuentes de energía para animales y plantas. El sol como fuente de vida en la tierra. El calor como una forma de energía. Formas de transferencia de calor: la convección, la conducción y la radiación. Diferencia y relación entre calor y temperatura.

Las fuerzas y sus efectos sobre los objetos: Masa, volumen y densidad. El principio de Arquímedes: los barcos, los submarinos, los globos. Movimiento de los cuerpos en la tierra: los trenes, los aviones, los automóviles, las cosas que caen; conceptos de rapidez, velocidad, aceleración, fuerza y relaciones cuantitativas entre ellos. El concepto de trabajo físico y su relación con el de energía.

Luz y sonido: Las celdas fotoeléctricas. Los prismas y la descomposición de la luz. Las lentes: relaciones entre objetos e imágenes. Las ondas sonoras y medios de transmisión. La velocidad del sonido. El efecto Doppler. Propiedades físicas del sonido: volumen, tono y timbre.

La Tierra en el universo: La teoría del Big Bang y otras teorías alternativas. La evolución de la materia y de las especies. Los métodos de exploración del universo. El sol y el sistema solar; relaciones entre el sol y los planetas (distancias, masas, gravitación…). Otras estrellas. Clasificación de las estrellas. Los agujeros negros.

* Conocimiento de procesos químicos

Estructura atómica y propiedades de la materia: Clasificación de la materia según sus propiedades: ácidos y bases; el concepto cualitativo de pH. Los metales y los no metales; sus propiedades y sus diferencias.

Explicaciones acerca de las propiedades de la materia: Modelos atómicos que explicarían las reacciones químicas observadas.

Cambios químicos: Algunas reacciones químicas sencillas y sin peligro: hierro y oxígeno, azufre y hierro, el ácido clorhídrico y la cal.

La Tierra y su atmósfera: La contaminación del agua, el aire y el suelo por desechos químicos. La capa de ozono y los rayos ultravioleta. El exceso de CO2 en la atmósfera. La temperatura y La atmósfera. El centro de la tierra y su relación con algunos fenómenos naturales como las erupciones volcánicas y los movimientos sísmicos. El clima como procesos físico-químicos y su influencia en la vida. Los vientos y las corrientes marinas como procesos físico-químicos y su influencia en la vida. Los campos magnéticos producidos por la Tierra. La composición de los suelos. El pH de los suelos y su influencia en la agricultura.

* Conocimiento de procesos biológicos

Procesos vitales y organización de los seres vivos: Diversos niveles de organización de los seres vivos y la célula como el mínimo sistema vivo. Los procesos vitales: respiración, excreción, crecimiento, nutrición, reproducción, fotosíntesis. Los procesos de intercambio de materia y energía de un sistema con su entorno: homeóstasis y metabolismo. El sistema nervioso y el sistema endocrino como sistemas integradores del organismo. El conocimiento de los sistemas y su fisiología al servicio de la salud.

Herencia y mecanismos de evolución de los seres vivos: Evolución de la vida en el planeta Tierra. Biodiversidad. Código e información genética (genes y cromosomas); reproducción y división celular. Los factores genéticos, los factores adquiridos en un organismo y la interacción entre ellos. El concepto de selección natural. La información genética y la síntesis de proteínas.

Relación de los seres humanos con los demás elementos de los ecosistemas del planeta: Relación entre depredadores y depredados. La especie humana como depredadora y los peligros que ella representa para la vida en el planeta. La especie humana como "red neuronal" que puede orientar la dinámica del planeta tierra como ser vivo hacia una calidad de vida mejor.

Intercambio de energía entre los ecosistemas: El concepto de equilibrio ecológico. El papel de cada especie en el mantenimiento del equilibrio ecológico, en particular el de los microbios y bacterias. El flujo de energía en el intercambio que se da entre los diversos sistemas de un ecosistema. El principio de economía de energía en el intercambio entre los sistemas de un ecosistema.

DÉCIMO Y UNDÉCIMO GRADOS

A. Procesos de pensamiento y acción

En este grupo de grados se debe alcanzar el último nivel en los procesos de "pensamiento y acción". El privilegio de la actitud teórica debe entonces ser de particular importancia en estos grados. Los temas que en estos cursos se exponen

deben ser tratados desde las grandes teorías y fundamentarse en las leyes más generales. Las teorías tales como la del Big Bang, la teoría atómica, la teoría cinética o la teoría de la evolución y las leyes tales como la de la conservación de la energía o la de la transmisión genética deben servir de marco y fundamento de la integración, de la síntesis teórica. Los temas tratados en cursos anteriores podrán ser retomados e integrados a los nuevos desde esta misma perspectiva teórica integradora, utilizando la terminología especializada del lenguaje "duro" de la ciencia y la tecnología.

B. Conocimiento científico básico

* Conocimiento de procesos físicos

Electricidad y magnetismo: El concepto de campo eléctrico y el de campo magnético. Relaciones cuantitativas entre carga, corriente, voltaje y resistencia. Inducción electromagnética. Campos electromagnéticos creados por corrientes. La

producción de energía eléctrica como una forma de transformación de energía.

Fuentes energéticas y transformación de energía: Las máquinas como transformadores de energía. El principio de la conservación de la energía como gran principio integrador de las leyes físicas. La conservación de la energía y el origen y futuro del universo.

Las fuerzas y sus efectos sobre los objetos: Relaciones cuantitativas entre masa, fuerza, aceleración, velocidad, tiempo y distancias recorridas (leyes de Newton), interpretadas desde el principio de la conservación de la energía y sus diversas formas de transformación.

Luz y sonido: Concepto de espectro electromagnético y propiedades físicas de sus diferentes segmentos. La luz como fenómeno ondulatorio y cinético corpuscular. Los procesos de reflexión, difracción y refracción. El efecto fotoeléctrico y los fotones.

La tierra en el universo: Modelos cuantitativos acerca de la gravitación universal. El efecto Doppler como prueba de la expansión del universo. La expansión del universo y las teorías sobre su origen. La evolución de la energía en materia, de la materia en vida y el surgimiento de seres inteligentes: la delicada trama de la vida en el planeta.

* Conocimiento de procesos químicos

Estructura atómica y propiedades de la materia: La tabla periódica de los elementos: un modelo científico. La tabla y los modelos atómicos. La tabla, los modelos atómicos y la predicción de resultados en las reacciones químicas. Nomenclatura química. Oxidación-reducción. Moléculas biológicamente importantes: carbohidratos, proteínas, lípidos, DNA.

Explicaciones acerca de las propiedades de la materia: Notación química y propiedades químicas de la materia. La notación química, los modelos atómicos, las reacciones químicas y las ecuaciones químicas. Sustancias psicoactivas (alcaloides, neurolépticos…).

Cambios químicos: Óxido-reducción. Predicciones cualitativas y cuantitativas de las reacciones químicas desde los modelos atómicos y la notación. Las reacciones químicas como respaldo empírico de los modelos atómicos.

La tierra y su atmósfera: La formación de rocas como procesos físico-químicos. Influencia del pH en la agricultura (mediciones cuantitativas). La evolución de la atmósfera como proceso físico-químico y biológico. La evolución del planeta y el intercambio de energía entre el planeta con su atmósfera y con el espacio exterior.

ANEXO III

UNIVERSIDAD DEL VALLE

Los objetivos del ciclo de Fundamentacion son:

a. Iniciar al estudiante en el método científico, para lo cual se le ofrecerán los conocimientos matemáticos, físicos y químicos que le permitan la comprensión de los fundamentos de la Química.

b. Proporcionar una formación sólida en los conceptos de la química fundamental tanto teóricos como prácticos, para consolidar las raíces de su formación profesional.

c. Ofrecer al estudiante espacios que contribuyan a su formación integral.

d. Incentivar al estudiante a participar en actividades no escolarizadas (opcionales) como son seminarios, conferencias, recitales, conciertos presentaciones culturales, actividades gremiales, políticas, religiosas y asociativas de diverso orden dentro de la legalidad vigente en el país y en los reglamentos de la Institución.

De conformidad con el acuerdo No. 009 de mayo 26 de 2000, los principios constitucionales, el buen uso del español, y el Deporte Formativo, se cursarán como asignaturas electivas complementarias.

El estudiante debe aprobar 2 niveles de Inglés, o presentar y aprobar un examen de proficiencia.El estudiante deberá, preferiblemente, haber aprobado todas las asignaturas Electivas Complementarias (10 créditos) y los 2 niveles de Inglés o su examen equivalente, antes de iniciar el ciclo profesional. El director del programa académico de Química, podrá autorizar el inicio del ciclo de profesionalización sin haber aprobado alguna de estas asignaturas

El ciclo de profesionalización tiene como objetivos:

a. Dar una formación sólida en las principales teorías de la química procurando ofrecer un dominio integral del conocimiento en las áreas de :· Química Analítica· Química Inorgánica· Química Orgánica· Fisicoquímica

b. Dar la oportunidad de adquirir habilidad y destreza en el manejo de implementos de laboratorio, mediante la práctica de técnicas avanzadas y métodos modernos de análisis químico.

c. Inculcar el hábito de lectura científica para que logre proponer soluciones a problemas teórico – prácticos que se presenten.

d. Motivar al estudiante en la elección de un área de trabajo que le permita desarrollar y profundizar su interés particular, con el objetivo final de realizar su trabajo de grado, bajo la dirección de un profesor

ANEXO IV

PROGRAMAS DE QUÍMICA GENERAL EN LA UNIVERSIDAD DEL VALLE

UNIVERSIDAD DEL VALLE

FACULTAD DE CIENCIAS

DEPARTTAMENTO DE QUÍMICA

PROGRAMA DEL CURSO: QUÍMICA I  – CÓDIGO: 116052M

DICTADO A: Programas de pregrado de FISICA -LICENTIATURA BIOLOGÍA-QUIMICA   

NÚMERO DE CRÉDITOS: 4 

OBJETIVOS GENERALES

• 1. Familiarizar al estudiante con los objetivos y métodos de las ciencias naturales modernas.

• 2. Sentar los fundamentos conceptuales para los cursos posteriores de la carrera

• 3. Equipar al estudiante con las herramientas básicas necesarias para abordar la resolución de problemas químicos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

• 1. Introducir al estudiante en el método científico

• 2. Familiarizar al estudiante con las teorías modernas de las estructuras de la materia y de sus cambios físicos.

• 3. Familiarizar el estudiante con el concepto de energía y con la energía de los cambios físicos de la materia. 

TEMARIO DEL CURSO DE QUÍMICA GENERAL I

1. INTRODUCCIÓN

1.1. Interdependencia entre el hombre y la ciencia

1.2. Qué es la química

1.3 Teoría y realidad en química

1.4 La historia de la química

1.4.1 Desde el período prehistórico hasta 500 d.c.

1.4.2 El período de la alquimia: 500 a 1600 d.c.

1.4.3 El período médico-químico:1600-1750

1.4.4 Período de la teoría del flogisto: 1700-1777

1.4.5 El período moderno: 1777 presente

1.4.6 Comienzos del siglo XIX hasta nuestros días 

2. LA TEORIA ATOMICO-MOLECULAR PRECUANTICA

2.1 Los griegos

2.2 Clasificación Macroscópica de la Materia: Elementos, Compuestos, Estados, Fases, Mezclas.

2.3 Las Leyes de Estequiometria

2.4 La Teoría Atómico-Molecular de Dalton-Avogadro

2.5 Clasificación Microscópica de la Materia: Átomos, Moléculas, Agregados

2.6 Transiciones de Fase

2.7 El Enlace Electroquímico

2.8 Valencia

2.9 La Tabla Periódica 

3. ESTRUCTURA DEL ATOMO

3.1 ¿Qué es un modelo?

3.2 Teoría Atómica de Dalton

3.3 Naturaleza eléctrica de la materia

3.4 Descubrimiento del electrón

3.5 El Protón

3.6 Modelos atómicos de .J.J. Thomson y Rutherford

3.7 Neutrón

3.8 Número atómico

3.9 Isótopos e isóbaros

3.10 El espectro electromagnético

3.11 Problemas con el átomo de Rutherford

3.12 Espectro de los elementos

3.13 Hipótesis cuántica de Plank

3.14 Efecto fotoeléctrico

3.15 Teoría de Bohr

3.16 Mecánica ondulatoria. Dualidad onda partícula

3.17 Principio de incertidumbre

3.18 La ecuación de onda. Modelo atómico actual

3.19 Especificación de los números cuánticos de orbital

3.20 Átomos con más de un electrón

3.21 Reglas de Hund

3.22 Propiedades magnéticas de los átomos

3.23 Simetría 

4. TABLA PERIODICA

4.1 Tabla periódica y tamaño atómico

4.2 Energía de ionización (E.1)

4.3 Afinidad electrónica

4.4 Electronegatividad

4.5 Gases nobles

4.6. Metales

4.7 No metales

4.8 Metaloides o semimetales 

5. EL ENLACE QUÍMICO

5.1 Primeras nociones de enlace. Regla del octeto

   5.1.1. Teoría Orbital Molecular

   5.1.2. Enlace Covalente

   5.1.3. Moléculas biatómicas

5.1.4. Enlace Múltiple

5.2 Enlace covalente polar

5.3 Enlace iónico. Factores que influyen en su formación

5.4 Polarización y covalencia parcial

5.5 Enlace covalente

5.5.1 Teoría del enlace de valencia

5.5.2 Dirección del enlace y formas moleculares

5.5.3. La geometría molecular

5.5.4. Repulsión de pares de electrones

5.5.5. Polaridad Molecular

5.6. Hibridación

5.7. Enlaces múltiples. Enlace sigma y pi 

6. EL COMPORTAMIENTO DE LOS GASES

6.1 Ley de Boyle

6.2 Ley de Charles-Gay Lussac

6.3 Ley de Avogadro

6.4 Ley general de los gases

6.5 Ley de Gay – Lussac o de volúmenes de combinación

6.6 Ley de Dalton

  6.6.1 Poder ascensorial

6.7 Leyes de difusión y efusión

6.8 Teoría cinética de los gases

6.9 La distribución de velocidades moleculares

6.10 Capacidad calorífica

6.11 Propiedades de transporte

6.12 Derivación de la ley del gas ideal a partir de la teoría cinética

   6.12.1. Gases reales

   6.12.2. Procedimiento empírico

   6.12.3. Procedimiento teórico

   6.12.4. Factores que influyen en la licuefacción de gases 

7. LIQUIDOS. TRANSICIONES DE FASE

Introducción

7.1 Estados de agregación de la materia (fases)

7.2 Cambios de la materia y de la energía

7.3 Cambios de fase y energía

7.4 Atracciones y estados de agregación de la materia

7.4.1 Atracciones débiles

7.4.2 Atracciones fuertes

7.5 Algunas propiedades de los líquidos. Presión de vapor

7.6 Diagrama de fase 

8. REACCIONES QUÍMICAS Y ESTEQUIOMETRIA

Introducción

8.1 El peso atómico gramo y el mol

8.2 Fórmulas empíricas

8.3 Fórmulas moleculares y peso molecular

8.4 El peso molecular gramo, el mol y el peso fórmula gramo

8.5 Ley de proporciones

8.6 Clasificación de las reacciones químicas

8.7 Cálculos a partir de ecuaciones químicas: estequiometria.