La enseñanza de la energía nuclear: un abordaje colaborativo

La energía nuclear constituye un contenido altamente significativo para los alumnos del nivel secundario, aunque  esta significatividad obedece al conocimiento parcial de la temática (usos no pacíficos).

En esta propuesta, los alumnos intervienen colaborando con sus pares en la búsqueda de respuestas que implican para ellos atravesar confusiones, contradicciones, conflictos, así como entender la necesidad de argumentar, explicar y justificar las decisiones tomadas.

LA ENSEÑANZA DE LA ENERGÍA NUCLEAR PARA UN CURSO DE FISICOQUÍMICA DE 3° AÑO. UN ABORDAJE COLABORATIVO.

Introducción:

El enfoque elegido para abordar este contenido se corresponde con el propuesto por el movimiento CTS, centrando su desarrollo en el análisis crítico de las repercusiones sociales del desarrollo científico y tecnológico, a la toma de decisiones y al control social de estas actividades.  Para los alumnos clarificar y repensar sus propias ideas, de ponerlas en discusión con las de otros, da sentido a las actividades vinculadas con la comunicación oral y escrita.

En la enseñanza de las ciencias, la resolución de problemas es reconocida como parte fundamental de los procesos científicos, constituyendo una de las prácticas más extendidas. Sin embargo, habitualmente se trabaja con problemas cerrados de resolución casi exclusivamente cuantitativa con la cantidad de datos necesarios y suficientes, que sólo requieren de la aplicación de una ecuación o algoritmo conocido. En esta secuencia se presentan situaciones reales  y que admiten varias alternativas de solución. Se fomenta el debate de ideas y la confrontación de diversas posiciones frente a la problemática nuclear, tal como el tratamiento de la cuestión de la inversión en el desarrollo nuclear, sabiendo el riesgo potencial que este tipo de energía encierra. Se parte de la indagación de algunas ideas previas de los alumnos y se secuencian los contenidos de manera de ir trabajando sobre ellas para que, al finalizar el abordaje temático, sean ellos mismos quienes reconozcan la modificación de esas concepciones alternativas gracias a lo trabajado, es decir, a partir de la práctica metacognitiva, para legitimar lo aprendido.

DISEÑO DE UNA SECUENCIA DIDÁCTICA

Curso: 3º año secundaria, provincia de Buenos Aires.

 

Materia: Fisicoquímica

Propósitos:

* Planificar actividades en las que se procure la adquisición, por parte de los alumnos, de conocimientos teórico/prácticos relacionados con la temática nuclear.

* Propiciar el uso de la oralidad y la escritura colaborativas y las TIC para construir el conocimiento vinculado con la energía nuclear.

* Favorecer el desarrollo del juicio crítico y la toma de decisiones frente a la problemática nuclear y desarrollar la capacidad de argumentación.

 

Objetivos:

* Interpretar los contenidos relacionados con la temática nuclear y realizar cálculos sencillos relacionados con la vida media de  isótopos radiactivos.

* Valorar la importancia de la construcción de centrales nucleares, ponderando los pro y los contra a la luz del estudio de algunos accidentes acontecidos en el mundo.

* Debatir ideas, ponerlas en cuestión  y confrontar las diversas posiciones respecto de la problemática nuclear y la transición energética.

 

Contenidos:

Radiactividad natural y artificial. Fisión y fusión nuclear. Isótopos radiactivos: vida media. La energía nuclear. Centrales nucleares argentinas. Ventajas y desventajas de la energía nuclear. Aplicaciones de radioisótopos en medicina y en la preservación de alimentos. El problema de los desechos nucleares. Accidentes nucleares en el mundo. El petróleo, la transición energética y las energías alternativas en un modelo energético sustentable.

Saberes previos necesarios:

En relación con la disciplina: Energía. Ondas. Frecuencia y longitud de onda. Estructura atómica.

En relación con las TIC: manejo de Google Drive (documentos colaborativos) y del aula virtual de Edoome.  Manejo de Calaméo (periódico escolar) y Padlet o Mural.ly (carteles de divulgación).

 

Clase 1

Actividades

 

  • Apertura:

 

Tiempo previsto: 15 minutos

Se informan a los alumnos los contenidos a trabajar, relacionados con la energía nuclear. Antes de comenzar a recorrer el camino de la misma, se les solicita que respondan la siguiente encuesta en forma individual (colocando una cruz en el casillero seleccionado), sin recurrir a fuente de información alguna. La actividad tiene como finalidad trabajar las ideas previas de los alumnos. Se retomará el trabajo con esta encuesta al final de la secuencia.

 

Referencias:

V: verdadero; F: falso; NS: no sabe.

                                        Cuestiones                                                              V F NS
El átomo es la partícula más pequeña de la naturaleza
Los materiales radiactivos y la radiación no son naturales.

No existían en el mundo hasta que los crearon los científicos.

Toda radiación causa cáncer.
Casi todo el espacio que ocupa un átomo está vacío.
Es necesario evitar a toda costa la radiación electromagnética.
La radiación puede servir para limitar la incidencia del cáncer.
En las armas nucleares, cantidades pequeñas de materia se convierten en grandes cantidades de energía.
El cuerpo humano contiene de manera natural una reducida. cantidad de material radiactivo
Los médicos emplean inyecciones de elementos radiactivos  para diagnosticar

y tratar ciertas enfermedades.

Los rayos x de uso médico implican riesgos potenciales además de beneficios.
A la fecha nadie ha muerto a causa de la radiación liberada por plantas de energía nuclear.
Las plantas de energía nuclear no produce la contaminación del aire durante su operación normal.
Sean cuales sean los riesgos, las plantas de energía nuclear son necesarias para que el mundo continúe funcionando y dependa en menor grado del petróleo.
Una planta de energía nuclear mal manejada puede explotar como un arma nuclear.
Algunos desechos nucleares deben almacenarse durante cientos de años para impedir que escape radiactividad peligrosa al entorno.
En todo el mundo se ha gastado más fondos de los gobiernos en el desarrollo de la energía nuclear que en todas las demás fuentes alternativas de energías combinadas.
El mundo debería aumentar su dependencia de la energía nuclear para

generar electricidad.

 

(Adaptado de Quim Com. American Chemical Society. Addison Wesley Longman, 2° edición, 1998, pp.273-274)

 

  • Desarrollo:

 

Tiempo previsto: 45 minutos

 

La energía mueve el mundo….

La dependencia mundial de la energía es tal que, en torno a ella, se generan intereses económicos y de poder muy importantes. Se invita a los alumnos a ver un fragmento significativo de la película “Reacción en cadena”.

 

 

  • Cierre:

 

Tiempo previsto: 60 minutos

 

Se trabaja en forma colaborativa y se les pide que, en grupos de seis alumnos como máximo, confeccionen un cuadro en el que vuelquen: temática central de la película, intereses económicos y de poder que allí se evidencian, alguna similitud con situaciones mundiales  actuales, su opinión sobre la película, otras cuestiones que crean que merecen ser destacadas. Para ello realizarán un documento en Google Drive y, una vez finalizado, lo publicarán en el aula virtual de Edoome.

Esta actividad actúa como disparadora en cuanto a la relevancia del estudio de la energía, independientemente del tipo que se analice.

Recursos:

Herramientas disponibles:

  • Sala de video
  • Película “Reacción en cadena” (fragmento)
  • Laboratorio de Informática o netbooks (Google Drive)
  • Aula virtual Edoome: http://www.edoome.com

Guías de actividades:

Las consignas de la clase están disponibles en el aula virtual Edoome

Bibliografía

QuimCom. American Chemical Society. Addison Wesley Longman, 2° edición, 1998, pp.273-274)

Autoevaluación:

 

Autoevaluación domiciliaria:

1) ¿Qué aprendí al finalizar esta clase?

2) ¿Cómo lo aprendí?

Mis primeras ideas acerca del tema fueron….

Ahora sé que….

Todavía no me queda claro….

Clase 2

Actividades

 

  • Apertura:

 

Tiempo previsto: 20 minutos

Se retoma la clase a partir de la autoevaluación de los alumnos. Se pone en común lo trabajado en Google Drive sobre la película “Reacción en Cadena”.

 

 

  • Desarrollo:

 

Tiempo previsto: 100 minutos

 

Se propone a los alumnos realizar la visualización del siguiente video, realizado por la CNEA:

https://vimeo.com/92738835

 

Con su contenido deben confeccionar un cartel de divulgación por grupo de trabajo, utilizando Mural.ly o Padlet, para ser finalmente socializados. Como paso previo a la realización de los carteles, se propone a los grupos de trabajo compartir un documento en Google Drive, donde con el aporte de la interpretación y sugerencias de cada uno se esboce la idea que finalmente será plasmada en cada cartel.

El contenido a utilizar en la preparación de cada cartel virtual es el que surge de las siguientes preguntas orientadoras:

¿Qué son los radioisótopos?
 ¿Qué tipos de radiación emiten?
 ¿Cuáles son los usos de los radioisótopos en el ámbito de la salud?
 ¿Qué característica posee la radiación gamma?
 ¿Qué es un trazador? ¿Cómo se utiliza?
 ¿Qué es vida media?
 ¿Dónde se producen los radioisótopos?
 ¿Nuestro país produce radioisótopos?
 ¿Cómo es la participación de la CNEA en la producción de radioisótopos?

La profesora da, además, el apoyo teórico complementario necesario para la comprensión de los contenidos mencionados. Se trabaja con un esquema del espectro electromagnético previamente solicitado a los alumnos, explicándose las diferencias de frecuencias y longitudes de onda (introducidos oportunamente al estudiar el tema ondas).

 

  • Cierre:

 

Tiempo previsto: 60 minutos

 

Revisando y profundizando el concepto de vida media, la docente construye la curva de decaimiento del 14C a medida que explica el tema.

Bajo el título: Vida media: un reloj radiactivo, y a partir de lo trabajado sobre ese concepto, se propone que resuelvan las siguientes situaciones problemáticas de tarea:

 

Vida media: un reloj radiactivo

 

  1. Se tiene una muestra que contiene 800 núcleos de cierto isótopo radiactivo. Luego de una hora quedan sólo 50 de los núcleos originales, ¿cuál es la vida media de ese isótopo?
  2. Se tiene una muestra de 400 microgramos de un radioisótopo cuya vida media es de cinco minutos, ¿cuánto quedará después de media hora?
  3. El oro existe principalmente como un solo isótopo natural, el 197 Au. Se han producido diversos radioisótopos sintéticos del oro, con números másicos entre 177 y 203. Supongan que tienen una muestra de 100 mg de 191 Au puro, el cual tiene una vida media de 3,4 horas:

 

  • Elaborar la curva de decaimiento correspondiente.
  • Estimar cuánto 191 Au quedará después de: 1) 10 horas; 2) 24 horas; 3) 34 horas.

 

  1. El 90 Sr es uno entre muchos de los desechos radiactivos de las armas nucleares. Este isótopo es peligroso sobre todo si se introduce en el suministro de alimentos. Se comporta químicamente como el calcio; los dos elementos pertenecen a la misma familia química. Así, en lugar de pasar a través del cuerpo, el 90 Sr se incorpora en materiales basados en calcio, como los huesos. Los Estados Unidos, la Unión Soviética y varios otros países firmaron un tratado de prohibición de ensayos nucleares en 1963, el cual significó el fin de la mayoría de los ensayos de armas no subterráneos. Sin embargo, todavía queda en el entorno algo del 90 Sr liberado en ensayos nucleares no subterráneos previos.

El 90 Sr tiene una vida media de aprox. 28 años. Sigan la pista de desintegración del mismo presente originalmente en la atmósfera en 1963 de acuerdo con estas instrucciones:

 

  • Con base en 1963 como año cero, cuando estaba presente el 100% del 90 Sr liberado, identifiquen el año que representan 1, 2, 3, etc. vidas medias, hasta llegar al año 2100.
  • Calculen el porcentaje de la radiactividad original de 1963 del 90 Sr  presente al final de cada año correspondiente a una vida media.
  • Estimar, a partir de la construcción de la curva de decaimiento correspondiente, qué porcentaje de este isótopo queda todavía.
  • ¿Qué porcentaje quedará de 90 Sr en el año 2100?

 

La radiactividad se mete con el arte….

  1. Vermeer. Lacemaker

 

Se solicita a los alumnos que busquen información sobre la utilización de 210 Pb para determinar la autenticidad de cuadros famosos. Se da como pista que averigüen qué sucedió con un cuadro del pintor holandés Jan Vermeer en 1967 y cómo se relaciona este hecho con el pintor Van Meegeren.

Recursos

 

Herramientas disponibles:

  • Laboratorio de Informática,  netbooks o smartphones
  • Aula virtual Edoome: http://www.edoome.com
  • Imagen del cuadro de J. Vermeer,”Lacemaker”.
  • Video de CNEA
  • Padlet o Mural.ly

 

Guías de actividades:

Las consignas de la clase están disponibles en el aula virtual Edoome

 

Tutoriales:

 

Tutorial sobre Padlet: https://www.youtube.com/watch?v=9pLDD5RwAGM(subido al Edoome)

Tutorial sobre Mural.ly: https://www.youtube.com/watch?v=Po2VpbeKeSw(subido al Edoome)

 

Bibliografía/Webgrafía

 

http://www.cnea.gov.ar/Perfiles-Contenido-educativo (secuencia didáctica “Física nuclear”).

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/03/Johannes_Vermeer_-_The_lacemaker_(c.1669-1671).jpg

https://vimeo.com/92738835

 

Autoevaluación:

 

Autoevaluación domiciliaria:

1) ¿Qué aprendí al finalizar esta clase?

2) ¿Cómo lo aprendí?

Mis primeras ideas acerca del tema fueron….

Ahora sé que….

Todavía no me queda claro….

 

Clase 3

Actividades

 

  • Apertura:

 

Tiempo previsto: 80 minutos

 

Se retoman las actividades propuestas para realizar en los hogares, se corrigen y se realiza una síntesis oral, en diálogo abierto, sobre los contenidos trabajados y sus relaciones.

 

  • Desarrollo:

 

Tiempo previsto: 100 minutos

Átomos para la guerra, átomos para la paz…

                                                                                      

Para trabajar en grupo…

Se pide a los alumnos que:

 

  1. Averigüen cuántas centrales nucleares hay en nuestro país, donde están ubicadas, cuál es la función que ellas cumplen y cómo se relacionan con la fisión nuclear.  Deberán ubicarlas en un mapa de Argentina y subirlo al aula virtual. Hacer un breve relato de los principales procesos que tienen lugar en estas plantas nucleares y del tratamiento de los residuos radiactivos en forma colaborativa, compartiendo un documento en Google Drive (posterior publicación en Edoome).
  2. Investiguen acerca del problema del asentamiento de centrales nucleares en cuanto al impacto ambiental, los recursos con que se debe contar para hacer viable el asentamiento, la facilidad de evacuación de la población y otras cuestiones que encuentren relacionadas con esta problemática. Con esta información, deberán abrir una carpeta digital para ser utilizada para la evaluación final.

 

Una vez finalizadas estas últimas dos actividades, se realiza la puesta en común de lo investigado, fomentando por parte de la docente el desarrollo de un debate.

 

 

  • Cierre:

 

Tiempo previsto: 120 minutos

 

Es probable que del mismo surja el tema de los accidentes nucleares. Para profundizar en esta cuestión se propone que realicen la siguiente actividad:

  1. A partir de la proyección de un fragmento de la película “Chernobyl, la advertencia final”, busquen diferencias y similitudes con otros accidentes nucleares mundiales, como Hiroshima,  Nagasaki, y Three Mile Island.  Expliquen el significado de la siguiente expresión:”Chernobyl es una ciudad que tiene el futuro hipotecado”. Pueden buscar más información en el artículo del diario El País del 25/10/05, en :

          1) http://garritz.com/andoni_garritz_ruiz/documentos/perez- oliva_el_petroleo_se_agota_2-25-10-2005.pdf

 

A esta altura, luego de la puesta en común sobre esas diferencias y similitudes,  los alumnos reconocen a este tema como controvertido. Se les solicita que  busquen información sobre otros usos pacíficos de la energía nuclear, además de la generación de energía eléctrica. Es el momento propicio para la generación de un foro de discusión para poner en común los distintos puntos de vista acerca de la inversión en el desarrollo nuclear en nuestro país. Para ello se les propone:

 

  1. a) Debatir sobre la cuestión de la inversión en el desarrollo nuclear en la Argentina, a partir de la siguiente pregunta que propicia el debate y la controversia:

 

¿Se debe aumentar el presupuesto dedicado a la investigación y desarrollo en temas nucleares, sabiendo el riesgo potencial que este tipo de energía encierra?

 

La docente actuará como moderadora del debate, procurando que se expresen libremente todos los alumnos pero cuidando las formas y los tiempos asignados. No se pretende marcar la tendencia del debate, como podría llegar a pensarse. Los alumnos ya tuvieron la oportunidad de informarse sobre los usos médicos y de preservación de alimentos, por ejemplo, más allá del conocimiento sobre usos bélicos y de las consecuencias de los accidentes nucleares que generalmente mencionan con exclusividad.

 

El petróleo se agota: transición energética

 

A partir de la lectura del artículo del diario El País del 26/10/05, titulado “La transición energética”, realizar en grupos, en forma colaborativa en Google Drive,  un resumen (para poner en común) que dé cuenta del papel de la energía nuclear y las energías alternativas en un modelo energético más sustentable ante el inevitable y no tan lejano agotamiento del petróleo.

 

Recursos

 

Herramientas disponibles:

  • Laboratorio de Informática o netbooks
  • Aula virtual Edoome: http://www.edoome.com
  • Artículo del diario El País del 26/10/05, titulado “La transición energética”.
  • Artículo del diario El País del 25/10/05, titulado “El petróleo se agota”.
  • Sala de video (fragmento de la película “Chernobyl, la advertencia final”).
  • Calaméo.

 

Guías de actividades:

Las consignas de la clase están disponibles en el aula virtual Edoome

 

Tutoriales:

 

Tutorial sobre Calaméo: https://www.youtube.com/watch?v=M5CAr89V8CM(subido al Edoome)

 

Bibliografía/Webgrafía

 

http://garritz.com/andoni_garritz_ruiz/documentos/perez-oliva_el_petroleo_se_agota_3-26-10-2005.pdf (La transición energética).

http://garritz.com/andoni_garritz_ruiz/documentos/perez-oliva_el_petroleo_se_agota_2-25-10-2005.pdf (El petróleo se agota)

 

Evaluación final (con fechas de exposiciones/dramatizaciones asignadas)

El grupo clase se dividirá en cuatro grupos de trabajo. Dos grupos realizarán un periódico escolar utilizando Calaméo. Para ello, previamente y de ser necesario, leerán los tutoriales subidos al aula virtual. Se valdrán de los carteles virtuales confeccionados en la clase 2 como insumo de trabajo.

Los otros dos grupos realizarán un juicio a la energía nuclear. El mismo consiste en una dramatización de un juicio oral y público  en el que se pone en cuestión el uso de la energía nuclear.

Se deberá seleccionar un grupo de dos o tres abogados defensores y un equipo de fiscales. También es posible, según la creatividad de los equipos, disponer de testigos de la defensa o la fiscalía. Uno de los alumnos será el juez.

La defensa, deberá trabajar en base a todos los beneficios que reporta el uso de la energía nuclear y, en función de ellos, manejará los argumentos que deberá esgrimir con pruebas concretas o supuestos testigos.

Los fiscales deberán investigar los usos irracionales de la energía nuclear, los peligros que implica para las personas, la gestión de los residuos radiactivos, etc.

El día del juicio, los fiscales y abogados defensores harán su presentación, en la que podrán incluir los testimonios de los supuestos testigos. El juez moderará las actuaciones. Como se trata de un debate que se ha instalado internacionalmente y es motivo de grandes discusiones actuales, no puede haber un veredicto final, pero sí es posible formular recomendaciones.

 

Es necesario en esta instancia, a la hora de la elaboración del guión, el manejo fluido de los contenidos abordados a lo largo de las clases de la secuencia didáctica (incluyendo los guardados en la carpeta digital). También se valorará la calidad de la puesta en escena y la creatividad de cada grupo.

 

Para finalizar, y a modo de autoevaluación final…

Se pide a los alumnos que:

 

  • Retomen el trabajo de indagación o encuesta que realizaron a comienzo de esta secuencia. Chequeen las opciones seleccionadas en aquella oportunidad y, si fuese necesario, modifiquen aquellas que necesiten. Cada uno contará al resto de la clase qué puntos modificó de sus preconcepciones y se analizarán los casos en los que haya habido más modificaciones y/o coincidencias.

 

  • Comenten brevemente qué le aportó el estudio de esta unidad didáctica, qué modificaciones introduciría y qué no cambiaría.

Lic. Lía Fabiana Pérez

Instituto San Joaquín, Villa Ballester, Buenos Aires, Argentina

lfperval@yahoo.com.ar

 

             Bibliografía consultada:

 

  • Campanario, J.M.; Moya, A. (1999) “¿Cómo enseñar ciencias? Principales tendencias y propuestas”, en Enseñanza de las ciencias, 17 (2), pp 179-192.
  • Escalona, H. et al (1998) “Quim Com. Química en la comunidad” Segunda edición, Addison-Wesley Iberoamericana,  Wilmington, Delaware, Estados Unidos.
  • Olazar, L.; Casen, J. (2005/2006). Módulos. Didáctica específica I. Universidad de San Martín.
  • Perini, L. H., Torrents, S. (2013). Clase Nro 1. El diseño de secuencias didácticas con integración de TIC. Desarrollo de Propuestas Educativas con TIC 2: Química y TIC 2. Especialización docente de nivel superior en educación y TIC. Buenos Aires: Ministerio de Educación de la Nación.
  • Perini, L. H., Torrents, S. (2013). Clase Nro 2. La selección de los temas y los contenidos. Desarrollo de Propuestas Educativas con TIC 2: Química y TIC 2. Especialización docente de nivel superior en educación y TIC. Buenos Aires: Ministerio de Educación de la Nación.
  • Perini, Liliana Haydee; Torrents, Susana. (2013). Clase Nro 5: La gestión de la clase con TIC. Desarrollo de Propuestas Educativas con TIC 2: Química y TIC 2. Especialización docente de nivel superior en educación y TIC Ministerio de Educación de la Nación

 

 

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