El Método Científico

El método científico es un proceso destinado a explicar fenómenos, establecer relaciones entre los hechos y enunciar leyes que expliquen los fenómenos del mundo físico. Este proceso permite obtener, con estos conocimientos, aplicaciones útiles al hombre. Su finalidad principal radica en la descripción, explicación y predicción de fenómenos.

Este método se basa en la reproducibilidad (un experimento tiene que poder repetirse en otros lugares y por otras personas) y presenta las siguientes características:

• Fáctico: Se ciñe a los hechos.
• Trasciende los hechos: Va más allá de la simple observación.
• Verificación empírica: Requiere comprobación.
• Progresivo: Es acumulativo.
• Objetivo: Evita la subjetividad.
• Autocorrectivo: Se ajusta ante nuevos hallazgos.
• Generalista: Plantea formulaciones de tipo general.

Etapas del Método Científico

• Observación: Consiste en reconocer el problema.
• Formulación de hipótesis: Realizar suposiciones verosímiles y contrastables para explicar el problema.
• Experimentación y control de variables: Diseñar experimentos para confirmar o descartar hipótesis buscando relaciones entre ellas, controlando variables no medidas que puedan influir.
• Conclusiones: Se obtienen a partir de hipótesis confirmadas.
  • Ley científica: Formulación de las regularidades observadas en un hecho o fenómeno natural. Por lo general, se expresa matemáticamente y se integran en teorías.
  • Teoría científica: Explicación global de una serie de observaciones y leyes interrelacionadas.

Método científico en la enseñanza-aprendizaje de las ciencias naturales

Aunque no es un método didáctico per se, se puede aplicar en la enseñanza de las ciencias mediante una adecuada transposición didáctica del conocimiento científico al conocimiento escolar.

Pasos para su aplicación en la enseñanza:

1. Observación.
2. Descripción.
3. Hipótesis.
4. Experimentación.
5. Comprobación de la hipótesis.
6. Comparación universal.

Razones para aplicarlo:

• Ayuda al desarrollo de destrezas cognitivas.
• Fomenta la interacción con el medio.

Ciencia, Tecnología, Sociedad y Ambiente (CTSA)

El tratamiento didáctico de CTSA aumenta el interés del alumnado y mejora sus actitudes hacia el estudio y aprendizaje de las ciencias experimentales y las tecnologías asociadas. Se plantea el reto de cómo introducir y tratar las relaciones CTSA en los programas de enseñanza habituales.

Tratamiento adecuado de las relaciones CTSA

Un enfoque correcto permite:

• Mejorar las motivaciones y actitudes.
• Disminuir las concepciones erróneas.
• Aumentar el conocimiento de las aplicaciones de los contenidos impartidos y su conexión con la realidad.
• Mejorar el sentido crítico.

La educación CTSA aborda interrogantes o problemas asociados a diferentes necesidades humanas relacionadas con las ciencias.

Enfoque CTSA

Se define como un movimiento educativo innovador que promueve la alfabetización científica y tecnológica. Su objetivo es capacitar a los ciudadanos para participar en el proceso democrático de toma de decisiones y promover la acción ciudadana encaminada a la resolución de problemas relacionados con la ciencia, tecnología y ambiente.

Estrategias didácticas:

• Trabajos prácticos experimentales.
• Juegos didácticos.
• Trabajos de campo.
• Aprendizaje cooperativo y trabajos en equipo.
• Resolución de problemas.
• Debates y discusiones centradas en los estudiantes.

Educación STEM

Se refiere a la enseñanza-aprendizaje de Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas (Science, Technology, Engineering and Mathematics) de manera integrada. En este modelo, los estudiantes aprenden a resolver problemas reales sobre los que deben tomar decisiones y reflexionar.

Magnitudes y Unidades

Magnitudes

Una magnitud es toda propiedad de los cuerpos susceptible de ser medida. La medida de una magnitud consiste en su comparación con una cantidad patrón y permite conocer la cantidad de esa magnitud que hay en un sistema o fenómeno determinado.

El valor de una magnitud es un número que siempre tiene que ir acompañado de las unidades que correspondan a esa cantidad.

Clasificación de las magnitudes:

1. Según su naturaleza:
   • Magnitudes escalares: Definidas por su medida y unidades (ej. masa, densidad, temperatura).
   • Magnitudes vectoriales: Definidas por su medida, dirección, sentido y unidades (ej. velocidad, fuerza).
2. Según su dependencia de la masa:
   • Magnitudes extensivas: Dependen de la cantidad de materia presente y son aditivas (ej. masa, volumen).
   • Magnitudes intensivas: Independientes de la cantidad de materia; no son aditivas (ej. temperatura, densidad).
3. Según su origen:
   • Magnitudes fundamentales: Son siete magnitudes físicas independientes entre sí. Se define para cada una un tipo de unidad y, en función de ellas, se expresan las derivadas (ej. longitud, masa, tiempo).
   • Magnitudes derivadas: Se pueden expresar en función de las magnitudes fundamentales mediante operaciones matemáticas (ej. densidad, energía, presión).

Unidades

Es el patrón de medida que se utiliza para determinar la cantidad de una magnitud. Todas las magnitudes físicas pueden expresarse en función de un pequeño número de unidades fundamentales. La selección de las unidades patrón para las magnitudes fundamentales determina un sistema de unidades.

Magnitudes y unidades derivadas comunes

• Superficie / Área: m²
• Volumen: m³, litro (L = dm³)
• Densidad (d, ρ): kg/m³, g/cm³, kg/L
• Velocidad: m/s, km/h
• Aceleración: m/s²
• Fuerza: Newton (N = kg · m/s²)
• Presión: Pascal (Pa = N/m²), atm, mmHg, bar
• Energía: Julio (J), cal, kWh
• Potencia: Vatio (W = J/s), kW
• Voltaje: Voltio (V)
• Resistencia eléctrica: Ohmio (Ω)
• Carga eléctrica (Q): Culombio (C)
• Frecuencia: Hercio (Hz = s^-1)

Notación Científica

Orden de magnitud

Es el número de cifras enteras que tiene el valor de una magnitud. Ejemplos:

• 10 o 27 son magnitudes de 2º orden.
• 3000 o 5819 son magnitudes de 4º orden.
• 0,03 es de orden -2.

Notación científica

Es una forma de expresar un número como una potencia de 10. Se escribe dicho número multiplicado por una potencia de 10. Ejemplos:

• 100.000 = 10⁵
• 5324 = 5,324 x 10³
• 0,065 = 6,5 x 10^-2