Reflexión sobre el curso MOOC del INTEF sobre la competencia STEM

El curso pasado realicé el curso del INTEF sobre el Aprendizaje basado en proyectos (ABP) y puse en marcha varios proyectos en las “nuevas materias” que nos ha traído la aplicación de la LOMCE en Secundaria. A pesar de la incertidumbre política, todo parece indicar que la ley continuará aplicándose el próximo año lectivo en los cursos pares de Secundaria, con lo que será necesario programar y planificar otras “materias nuevas”, como la Física y Química de segundo de E.S.O. (una separación de materias que está en clara contradicción con la unificación de las competencias en una competencia STEM). Como yo soy profesor de Biología, pensé que necesitaba completar mi formación para afrontar este reto. Escogí el curso del INTEF sobre la competencia STEM porque consideré que era el complemento que necesitaba, por curiosidad y, un poco, por desconocimiento de todo lo que suponía. Incluso convencí a un compañero de Física para que realizara el curso conmigo.

Gracias al curso sobre ABP, ya conocía la metodología de los MOOC del INTEF, una forma de trabajo que me atrae y considero adecuada la actividad realizada, ya que permite aplicar los nuevos conocimiento al desarrollo de un nuevo proyecto personal que se va creando al tiempo que avanza el curso. Además, facilita la socialización, se comparten los proyectos, con lo que se accede a nuevas ideas, coincidentes o diferentes a nuestra visión particular y posibilita el contacto con docentes con nuestros mismos intereses e inquietudes, cosa que no abunda en el claustro de profesores.

En cuanto a los problemas del curso, he de decir que es realmente exigente para el profesor solitario: si no se trabaja en grupo, se deben realizar muchas tareas y reflexiones, abordar puntos de vista desconocidos -para los que puede ser que no estemos totalmente preparados- y crear proyectos que suponen un alto grado de reflexión e implicación. Todo ello se ha debido realizar al tiempo que avanzaba la segunda evaluación de un curso académico sobrecargado de horas lectivas y en el que estaba aplicando los nuevos proyectos ABP programados. La coincidencia del final del MOOC y del final de la segunda evaluación ha supuesto un grado de estrés que me ha llevado a coger retraso en el estudio y la realización de las tareas, lo que ha redundado en una disminución del grado de reflexión y en un trabajo más deficiente. Me he visto a mí mismo como esos malos estudiantes que se lo juegan todo en un sprint final del que no siempre salen bien parados. Esta exigencia también ha llevado a mi compañero físico a tener que abandonar, aunque cuento con él para coordinarnos en la aplicación de lo aprendido en la programación y desarrollo de nuevos proyectos.

Por ello, me gustaría concluir con la recomendación  a los desarrolladores del MOOC de que revisaran el nivel de exigencia de las tareas exigidas en el curso, el número de horas que se supone que requiere, se ampliaran los plazos o que, en su defecto, se replanteen las fechas en que se oferta el curso, de forma que no coincida con el final de una evaluación. Se podría adelantar el curso, comenzándolo durante las vacaciones de Navidad, de forma que se evitaría el estrés del final del trimestre.

Dificultades para implementar las tareas y proyectos del desarrollo de la competencia STEM en mi centro

En mi opinión, la principal dificultad es tener que implicar a profesores de varios departamentos en un proyecto común. Esto, que es una necesidad imperiosa del modelo, resulta muy complicado, ya que los claustros de profesores se encuentran divididos en Departamentos con necesidades e intereses diferentes; los profesores tienen reticencia y miedo al cambio, a salir de esa “zona de confort” que para ellos es la transmisión de contenidos y de la tendencia a seguir con una forma de trabajo que “ha funcionado los últimos 30 años”, aunque en realidad no se haya evaluado correctamente si efectivamente ha funcionado igual durante todo este tiempo.

Esto nos lleva a que, posiblemente, un profesor tenga que llevar a cabo en solitario este tipo de aprendizaje. Con las consecuentes reticencias e incomprensiones del resto del claustro, de las familias y de algunos alumnos, más cómodos con un tipo de enseñanza más tradicional.

Las consecuencias derivadas de dichas dificultades podrían ser las siguientes:

  • Falta de apoyo y comprensión del resto de equipo docente.
  • Reticencias de los profesores a salir de la “zona de confort” y abandonar las metodologías tradicionales “que han funcionado hasta ahora”.
  • Dificultades en el uso de las TIC y miedos respecto a las redes sociales.
  • Dificultades en el trabajo en áreas que no son propias de la especialidad del profesor “solitario” (como la tecnología y la ingeniería).
  • Falta de coordinación interdepartamental para llevar a cabo proyectos conjuntos.
  • Dificultades para la formación del profesorado en horario lectivo.
  • Rigidez en el horario lectivo del profesorado y en las horas asignadas a cada asignatura.
  • Las familias consideran al profesor solitario como un bicho raro y desconfían al no ser conscientes de la relación del proyecto con el currículo.

Gran parte de las soluciones a estos problemas podrían provenir de un cambio en la organización del centro, por lo que se necesita un  equipo directivo sensible e implicado en el proyecto, que sepa organizar los tiempos de reunión, la formación y los espacios necesarios para implicar a su vez al profesorado. Los cambios deberían llevar al desarrollo de un aprendizaje basado en proyectos (ABP), y de la unificación de varias materias en un ámbito común que posibilite el trabajo de la competencia STEM.

El ABP y la competencia STEM, deberían propiciar una renovación metodológica que nos lleve a afrontar las necesidades de los alumnos del siglo XXI y los retos que nos presentan el desarrollo de las competencias y las exigencias de las pruebas de evaluación externa, como PISA.

Ahora bien, es difícil conseguir la implicación de todos los profesores, de todos los departamentos implicados e, incluso, del equipo docente, por lo que los cambios deben realizarse de manera gradual y compaginándolos con la formación del profesorado; como comentaba Carlos Morales, ser excesivamente ambiciosos y querer realizar todos los cambios de golpe, puede llevarnos al fracaso y a la incomprensión por parte de la comunidad educativa. Además, se debe dar a conocer a las familias el trabajo realizado, su relación con los contenidos del currículo, se debe favorecer la reflexión del alumnado respecto a lo aprendido y facilitar apuntes o libros de texto en los que encontrar esos contenidos tradicionales que la comunidad educativa exige.

Evaluación del proyecto ¡Qué bien sube la temperatura! ¿Qué bien? respecto a las capacidades que se pretende desarrollar en los alumnos

Respecto a las capacidades que nuestro proyecto pretende desarrollar, según la demanda cognitiva (Hopmann et al. (2007) en Gallardo et al. (2014)), podemos realizar la siguiente evaluación:

  • Reproducción: Repetir de forma mecánica y memorística los conocimientos científicos. Valoración: 0 (no presente), no se pide que los alumnos repitan ningún conocimiento de manera memorística.
  • Aplicación: Aplicar los conocimientos científicos aprendidos previamente a situaciones sencillas o conocidas.

Valoración: 2 (presente), en la aplicación del modelo matemático de la ecuación de Arrhenius se pide a los alumnos que realicen cálculos (aunque no sea a partir de conocimientos aprendidos) que supongan la aplicación a situaciones sencillas.

  • Reflexión: Implica la comprensión del fenómeno científico y reflexionar sobre los conocimientos aprendidos en esta área.

Valoración: 3 (muy presente), se pide que los alumnos reflexionen sobre la relación entre la composición de la atmósfera y la temperatura terrestre, la presencia de GEI, como el CO2 y el H2O y el efecto invernadero, las consecuencias del incremento de la temperatura y las acciones que podrían llevar a limitar este incremento.

  • Transferencia: Supone aplicar el conocimiento aprendido a nuevas situaciones, conectando ideas, conceptos o hechos científicos.

Valoración: 0 (no presente), no se solicita que se apliquen los conocimientos a otras situaciones.

  • Heurística: Requiere el diseño de un plan o la descripción de los pasos que es necesario seguir para llegar a una solución.

Valoración: 1 (ligeramente presente), los grupos deben diseñar el experimento que pruebe que el CO2 y el H2O  actúan como gases de efecto invernadero, realicen el experimento y lo graben en vídeo, si bien, se facilita la lista de materiales a utilizar y vídeos en los cuales se muestra a otros grupos realizando la práctica, con lo que en realidad, no necesitan realizar un diseño “de novo” de la situación experimental.

En cuanto al análisis de las capacidades matemáticas según el marco PISA (Yus et al. (2014), basado en Hopmann et al. (2007)), se puede realizar la siguiente evaluación del proyecto:

  • Identificación de cuestiones científicas. Equivale a las capacidades de comprensión y reflexión, que como hemos comentado se encuentran presentes en el proyecto, por los que la valoración sería de 2 (presente).
  • Explicación científica de los fenómenos. Equivale a las capacidades de comunicación y argumentación. Valoración: 2 (presente), ya que los grupos deben realizar un vídeo en el que registren su experimento, comenten y valoren los datos obtenidos. Además, en las tareas de análisis de las consecuencias de las acciones que limitarán la subida de la temperatura, deben argumentar sus posiciones y trasmitirlas a sus compañeros.
  • Utilización de pruebas científicas. Equivale a las capacidades de aplicación y transferencia. Valoración: 1 (ligeramente presente), debido a que, si bien se deben utilizar las pruebas científicas del experimento sobre los GEI para obtener unas conclusiones, estas no se deben aplicar a situaciones y contextos diferentes.
  • Actitudes científicas y hacia la ciencia. Valoración: 2 (presente), se pide que los grupos realicen una actividad práctica en la que deben medir, registrar y representar la relación entre el tiempo de exposición al calor y la temperatura; estas acciones se deben realizar con rigor y sin falsear los resultados para que el experimento tenga valor científico.

 

Sube la temperatura: evaluación sumativa o final, criterios y herramientas de evaluación

Criterios de evaluación de Biología y Geología

BL4.4. Describir los principales impactos humanos sobre el medio ambiente, argumentando sus causas y consecuencias, debatir algunas actuaciones y medidas de gestión para evitar su deterioro y promover su conservación.

Estándares de aprendizaje evaluables de Biología y Geología

8.1 Argumenta sobre las actuaciones humanas que tienen una influencia negativa sobre los ecosistemas: contaminación, desertización, agotamiento de recursos…

8.2 Defiende y concluye sobre posibles actuaciones para la mejora del medio ambiente.

3.1 Aplica  los conocimientos adquiridos durante toda la etapa realizando un proyecto de investigación de  Ecología, que será presentado  y defendido en el grupo.

Evaluación formativa

La Evaluación Formativa es una actividad continua que tiene por objeto proporcionar la información necesaria sobre la situación de aprendizaje, para reajustar sus objetivos, revisar críticamente los proyectos, reorientar la metodología, proporcionar ayuda a los estudiantes y retroalimentar el proceso.

Esta evaluación tendrá por objeto:

  • Informar a los alumnos acerca del progreso de su aprendizaje.
  • Informar al profesorado de los desajustes y errores de la situación de aprendizaje.
  • Localizar las deficiencias observadas durante la situación de aprendizaje, a fin de retroalimentar e introducir los correctivos de lugar.
  • Valorar las actitudes intermedias del estudiante para descubrir cómo se van alcanzando parcialmente los objetivos propuestos.
  • Realizar los ajustes necesarios para propiciar el desarrollo de conocimientos, habilidades y destrezas de los alumnos.

Las herramientas a utilizar en  la evaluación formativa son las rúbricas de las tareas y  del proyecto, ya que aportan la información al alumnado de qué es lo que se espera de su trabajo, al tiempo que permite la reflexión por parte del profesorado.

En cuanto a la observación del trabajo realizado, esta debe permitir la retroalimentación al alumnado, de forma que se permita la reorientación del trabajo en caso necesario, además se debe realizar un análisis de los resultados del proyecto tras la evaluación sumativa con la finalidad de detectar los puntos débiles de este y realizar las propuestas de mejora necesarias:

EVALUACIÓN FORMATIVA
Observación directa Análisis de resultados
Momento: Durante la realización de las tareas.

Lugar: Aula.

Finalidad: Retroalimentación. Propuestas de mejora durante el proceso.

Momento: Después de la evaluación sumativa. Tareas finalizadas.

Lugar: Coordinación docente.

Finalidad: Propuestas de mejora y consolidación de los puntos fuertes.

– Dificultades

– Funcionamiento de los grupos

– Organización de las tareas

– Desarrollo de las tareas

– Resultados académicos.

– Indicadores destacados y débiles.

Herramientas de evaluación

Se evaluará el portafolio del grupo, el desarrollo del proyecto (vídeo sobre la experiencia práctica), la participación en el trabajo en grupo y las actitudes frente al problema planteado mediante las siguientes rúbricas:

Rúbrica del portafolio

Criterios ( número y calidad) 1 Lo siento, te has quedado corto 2 Justo, justo 3 Bien hecho 4 Sobresaliente
·         Modelos matemáticos de la ecuación de Arrhenius

·         Experimento con los GEI

·         Guión sobre el efecto invernadero

·         Consecuencias del calentamiento global

·         Juego de las consecuencias

·         Decisión personal

Menos del 50% de los trabajos están en el cuaderno

La información es confusa y no conforme a lo preguntado y/o se copia literalmente

El 50% de los trabajos están en el
cuaderno. La información en algunos casos no es clara ni es acorde a lo preguntado. En bastantes trabajos se ha copiado directamente
El %80 de los trabajos están en el
cuaderno. Información clara y en general bien centrada y  reestructurada
Todos los trabajos están en el cuaderno

Información muy clara, completa, centrada en las preguntas,  reestructurada,  y ampliada

Rúbrica del vídeo y la experimentación sobre los gases de efecto invernadero

 Criterios  1 Lo siento, te has quedado corto  2 Justo, justo  3 Bien hecho  4 Sobresaliente
Desarrollo experimental  No sigue los pasos del experimento, no muestra rigor Sigue los pasos experimentales pero sin forma rigurosa  Sigue con rigor los pasos del experimento  Sigue con rigor los pasos del experimento y propone otros nuevos
Recogida de datos, interpretación y resultados No hay recopilación ni buena organización de datos ni resultados. No aportan imágenes propias. Recopila datos y obtiene resultados pero la organización no es rigurosa y las conclusiones son escasas. Se aportan algunas imágenes propias. Recopila y organiza los datos y resultados de forma estructurada y con algunas conclusiones, aportando imágenes propias. Recopila y organiza los datos y resultados de forma rigurosa y científica, obtiene buenas  conclusiones y se ilustra con  imágenes propias.
Calidad de la información No parece entender el experimento, es confuso y no conforme con lo solicitado Se comprenden partes del experimento y la información no se presenta a veces de forma clara  o acorde a lo solicitado, o no se presentan conclusiones Se comprende bien el experimento, la información y las conclusiones se presentan de forma clara  y acorde a lo solicitado Se comprende bien el experimento, la información y las conclusiones se presentan de forma clara,  acorde a lo solicitado y ampliadas
Calidad del vídeo No se comprende lo que se quiere explicar, no se recogen datos, ni se entiende lo que se expone Se comprenden partes de lo que se quiere explicar, faltan datos o parte del experimento, no se entiende la exposición por problemas con el sonido o la iluminación Se comprende bien lo que se quiere explicar, se observan los datos y el experimento, la exposición es clara pero el registro es inadecuado Se comprende bien lo que se quiere explicar, se observan los datos y el experimento, la exposición es clara y el registro adecuado

Evaluación de la exposición oral de la defensa de la opinión personal:

 Criterios  1 Lo siento, te has quedado corto/a  2 Justo justo  3 Bien hecho  4 Sobresaliente
 Vocabulario  No utiliza el vocabulario apropiado  Utiliza el vocabulario apropiado pero sin corrección  Usa el vocabulario apropiado y correcto  Usa el vocabulario apropiado y correcto e incluye vocabulario nuevo
 Comprensión de los contenidos  No parece entender el problema y no sabe contestar a las preguntas que se le plantean  Demuestra que entiende partes del problema y contesta solo a algunas preguntas Demuestra que entiende el problema y es capaz de contestar a la mayoría de las preguntas que se plantean  Demuestra una total comprensión del problema, contesta a todas las preguntas que se le plantean
 Organización del contenido  El contenido está mal estructurado, no hay una secuencia lógica en la defensa de sus ideas  El contenido está  estructurado, pero la secuencia no parece muy ordenada  El contenido está bien estructurado y trabajado, las ideas se presentan ordenadas  El contenido está bien estructurado, trabajado, las ideas se presentan ordenadas y enriquecidas
 Exposición  Habla rápido, no se entiende, no se oye, no mira al público  Habla despacio, se hace entender, claro, se comporta con naturalidad ante el público…la mayoría de las veces  Habla despacio, se hace entender, claro, se comporta con naturalidad ante el público. Habla despacio, con claridad, adecuándose al tiempo,  se comporta  con naturalidad y atracción ante el público

Evaluación sumativa

Además de la evaluación del portafolio y del proyecto, se realizará una pequeña prueba escrita sobre los contenidos y en la que se pueda valorar las actitudes del alumno ante el efecto invernadero, el calentamiento global, sus consecuencias y las actitudes necesarias para minimizarlo.

Por otra parte, es importante que los alumnos reflexionen y sean conscientes de las cosas que han aprendido, para ello les facilitamos la siguiente ficha de seguimiento curricular:

Situación de aprendizaje (SA): ¡Qué bien, sube la temperatura! …   ¿Qué bien?
Materia principal Biología y Geología
Nivel educativo 4º E.S.O.
Metodología Aprendizaje basado en proyectos (ABP)
Reto, pregunta guía o hilo conductor El calentamiento global: consecuencias
Hitos Experimenta con el efecto invernadero

Juego de las consecuencias

Conclusión final

Producto final Vídeo sobre experiencia con los gases de efecto invernadero

Criterios de evaluación

BL4.4. Describir los principales impactos humanos sobre el medio ambiente, argumentando sus causas y consecuencias, debatir algunas actuaciones y medidas de gestión para evitar su deterioro y promover su conservación.

Estándares de aprendizaje evaluables

8.1 Argumenta sobre las actuaciones humanas que tienen una influencia negativa sobre los ecosistemas: contaminación, desertización, agotamiento de recursos…

8.2 Defiende y concluye sobre posibles actuaciones para la mejora del medio ambiente.

3.1 Aplica  los conocimientos adquiridos durante toda la etapa realizando un proyecto de investigación de  Ecología, que será presentado  y defendido en el grupo.

¿Qué cosas he aprendido?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 El alumnado también puede reflexionar con su trabajo, con su participación en el grupo y con el trabajo por proyectos mediante los siguientes cuestionarios:

Autoevaluación / Evaluación del grupo

  • ¿He utilizado el tiempo correctamente?
  • ¿He acabado a tiempo los trabajos?
  • ¿Hemos repartido bien el trabajo en el grupo?
  • ¿He contribuido a que aprendamos todos/as?
  • He hecho especialmente bien…
  • Mis dificultades han sido…
  • El trabajo que más me ha gustado ha sido…
  • Creo que debo mejorar en…
  • Lo que más me ha gustado de este tema ha sido… Lo que menos me ha gustado…
  • Una sugerencia a los profesores…

Evaluación de la experiencia de trabajo por proyectos

  • ¿Te ha gustado trabajar haciendo proyectos? ¿Por qué?
  • ¿Crees que has aprendido por medio de las actividades y tareas que has realizado? Razona bien la respuesta
  • ¿Cómo te has sentido? (Contigo mismo, con los demás, con los profesores)
  • ¿Repetirías la experiencia? ¿Por qué?
  • ¿Qué es lo que más te ha gustado?
  • ¿Y lo que menos?

 En cuanto al desarrollo del proyecto de esta unidad, el profesorado debe cuestionarse su adecuación mediante la siguiente Rúbrica del proyecto:

CATEGORÍA 4 3 2 1
Contenidos propuestos Los contenidos propuestos por el profesor en las actividades se adecúan al currículo Al menos, un 80% de los contenidos propuestos por el profesor en las actividades se adecúan al currículo Algunos de los contenidos propuestos por el profesor en las actividades se adecúan al currículo Los contenidos propuestos por el profesor en las actividades NO se adecúan al currículo
Contenidos trabajados Se han trabajado en las actividades todos los contenidos programados Se han trabajado en las actividades un 80% de los contenidos programados Se han trabajado en las actividades un 60% de los contenidos programados Se han trabajado en las actividades menos del 60% de los contenidos programados
Secuenciación La secuenciación de los contenidos se muestra adecuada En un trimestre la secuencia de actividades no se muestra adecuada En dos trimestres la secuencia de actividades no se muestra adecuada La secuencia de actividades se muestra inadecuada en su conjunto
Implicación de los alumnos Los alumnos realizan las actividades y se muestran comprometidos en el desarrollo del proyecto Algún alumno en algún grupo no realiza las actividades ni participa en el desarrollo del proyecto Algún alumno en cada grupo no realiza las actividades ni participa en el desarrollo del proyecto Varios alumnos en cada grupo no realiza las actividades ni participan en el desarrollo del proyecto
Realización de tareas Todos los alumnos realizan las actividades durante el proceso de aprendizaje, la programación avanza correctamente y el proyecto está compartido y bien documentado Todos los alumnos realizan las actividades durante el proceso de aprendizaje, la programación avanza correctamente y el proyecto no está compartido ni bien documentado Algunos alumnos realizan las actividades durante el proceso de aprendizaje. El portafolio no está compartido ni bien documentado Ningún alumno realiza las actividades. El proyecto no está compartido ni bien documentado
Tratamiento de los trabajos o proyectos Todos los trabajos son acordes con los contenidos del currículo y consecuencia de un trabajo de reflexión, investigación y creación Los trabajos son acordes con los contenidos del currículo, pero no son fruto de la reflexión  o la investigación los trabajos son acordes con los contenidos del currículo, pero parte del  trabajo es copia de otra creación Los trabajos se adecúan a los contenidos del currículo. O son copia de otro trabajo. No se crea un producto original
Socialización Se realizan salidas extraescolares, se invita a profesionales a clase. Los grupos muestran en las redes sociales sus trabajos Se realizan salidas extraescolares. Los grupos muestran en las redes sociales sus trabajos Se realizan salidas extraescolares. No se usan las redes sociales Ni se realizan salidas extraescolares ni se usan las redes sociales
Evaluación Los alumnos conocen los criterios de evaluación y de clasificación. Se evalúa según las formas y tiempos indicados atendiendo a la diversidad del alumnado Los alumnos conocen los criterios de evaluación y de clasificación. Se evalúa según las formas y tiempos indicados, a todos los alumnos por igual Los alumnos conocen los criterios de evaluación y de clasificación. Se evalúa en momentos o con herramientas no indicadas a los alumnos Los alumnos no conocen los criterios de evaluación y de clasificación. Se evalúa en momentos o con herramientas no indicadas a los alumnos
Feed-back La información recogida en la evaluación sirve para detectar fallos en la organización del proyecto y reorientar el diseño La información recogida detecta los fallos de organización del proyecto, pero lo hace a destiempo Dificulta la reorientación La información recogida en la evaluación no puede detectar todos los fallos de organización del proyecto para reorientar el diseño La información recogida en la evaluación no se utiliza para reorientar el diseño del proyecto

 Criterios de calificación

  • Portafolio: 25%
  • Vídeo experiencia: 40%
  • Prueba escrita: 25%
  • Observación directa: 10%
  • Defensa de la opinión personal: 10% (extra)

¡Qué bien, sube la temperatura! … ¿Qué bien?

 

Febrero 2016 - El más cálido de la historiaLa Conferencia de París por el Cambio climático (COP-21) ha llegado al acuerdo de intentar prevenir que la temperatura media global no suba más de 2 grados.
¿Por qué queremos limitar la subida de la temperatura terrestre? Yo estaría mejor con un poco más de caloret”. Pero…

¿Quieres saber cuáles serán las consecuencias?

Autor: Pako Simarro

Basado en: Dos grados (Engage)

Tarea 1: La ecuación de Arrhenius y el calentamiento global

¿La temperatura atmosférica depende de la composición de los gases? Vamos a verlo:

Svante August Arrhenius (1859-1927)En 1896, un científico sueco, Svante Arrhenius, descubrió el calentamiento global del planeta como un concepto teórico. Su hipótesis era sencilla: en esencia, estableció una relación directa entre las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera con la temperatura. Posteriormente, en 1903 publicó Lehrbuch der Kosmischen Physik (Tratado de física del cosmos), el cual trataba por primera vez de la posibilidad de que la combustión de combustibles fósiles incrementara la temperatura media de la Tierra y, en colaboración con Thomas Chamberlain, calcularon que las actividades humanas podrían provocar un aumento de las temperaturas mediante la adicción de CO2 a la atmósfera.

Arrhenius calculó que si se duplicara la cantidad de CO2 de la atmósfera preindustrial subiría la temperatura unos 5 °C, para ello utilizó la siguiente fórmula:

Fórmula de Arrhenius para la temperatura superficial

La fórmula es muy simple considerando que resume fenómenos muy complejos. La variable Ts es la temperatura promedio en la superficie de la Tierra y ε es una variable que caracteriza la absorción de luz infrarroja por la atmósfera y depende de la cantidad de gases de efecto invernadero presentes en la atmósfera (CO2, H2O, CH4…). Si ε=0, la atmósfera no absorbe radiación infrarroja, o sea que es completamente transparente. Si ε=1, la atmósfera absorbe toda la radiación infrarroja que le llega, o sea que es completamente opaca. En general tendremos que 0 ≤ ε ≤ 1. Y esto es todo. Ya pueden ustedes predecir el calentamiento global.

Como todas las fórmulas, ésta también funciona al revés. Despejando ε tendremos que:

Arrhenius y la temperatura terrestre

Ahora la variable independiente es Ts. Podemos calcular la absorción de la atmósfera si conocemos la temperatura promedio de la Tierra.

Cuestión 1

Calcula la temperatura terrestre en el caso de que la atmósfera fuera totalmente transparente a la radiación infrarroja (ε=0).

¿Qué consecuencias para la vida podría tener que la Tierra tuviera esa temperatura media?

Cuestión 2

Calcula la temperatura terrestre en el caso de que la atmósfera fuera totalmente opaca a la radiación infrarroja (ε=1).

Cuestión 3

La temperatura media actual del planeta es de unos 15 °C. ¿Qué valor de la variable ε le corresponde a esta temperatura media?  

Cuestión 4

Como hemos dicho, Arrhenius utilizó la ecuación para calcular el aumento de temperatura suponiendo que la concentración de dióxido de carbono fuera de 560 partes por millón, o sea el doble de lo normal en el pasado, o un aumento de 100%. Se ha calculado que la variable ε sería la correspondiente a ε=0,82. ¿Qué temperatura media le corresponde a este valor de la variable ε?

Conclusión

El acuerdo al que se ha llegado en la Conferencia de la ONU para el cambio climático (COP21) de Paris es el de limitar el incremento de la temperatura media global a dos grados por encima de la actual durante el próximo siglo. ¿Crees que este acuerdo representa un gran avance en la lucha contra el calentamiento global?

Tarea 2 (Proyecto): Experimenta el efecto invernadero

Hemos visto que la composición de la atmósfera influye en la temperatura de la superficie terrestre. Pero el aire atmosférico es una mezcla de gases. ¿Conoces algún gas que produzca efecto invernadero?

Os proponemos un experimento casero para demostrar si algunos gases, como el dióxido de carbono o el vapor de agua producen efecto invernadero.

Échale un vistazo al siguiente vídeo de Cienciabit en el que se o en el que se demuestra la actividad del CO2 como gas de efecto invernadero:

Te proponemos que diseñes un sencillo experimento casero para demostrar la actividad del CO2 y del vapor de agua como gases de efecto invernadero y que grabes dicho experimento en vídeo. Para ello, también puedes visualizar los siguientes vídeos que han realizado alumnos de diversos centros: https://youtu.be/wtD1gX1dmSM , https://youtu.be/cKs7X1WpGa0 , https://youtu.be/yGE_zIssURY

Materiales:

  • Tres botellas de plástico de 1,5 litros.
  • Una botella de plástico de 0,5 litros.
  • Plastilina.
  • Una pajita.
  • Algodón
  • Agua.
  • Bicarbonato.
  • Vinagre.
  • Tres termómetros.
  • Tres lámparas de mesa.

GEIProcedimiento:

  1. Numera las botellas de plástico de 1,5 litros con un rotulador. Cierra la primera botella con la plastilina y coloca un termómetro atravesando la plastilina.
  2. Introduce un algodón empapado en agua en la segunda botella, ciérrala con plastilina e introduce el termómetro a través de la plastilina.
  3. En la botella de 0,5 litros mezcla algo de bicarbonato con vinagre, tapa la botella con plastilina (coloca la pajita en la plastilina). Introduce la pajita en la botella grande y deja que salga el gas durante un par de minutos. Tapa la botella grande con la plastilina y coloca el otro termómetro.
  4. Enciende las lámparas de mesa junto a las botellas de plástico.
  5. Mide la temperatura cada cinco minutos (durante 30 minutos en total).
  6. Representa gráficamente los resultados.
  7. Interpreta los resultados obtenidos.

Papel milimetrado
Tarea 3: ¿Cómo actúan los gases de efecto invernadero?

La interpretación más habitual sobre el efecto del CO2 es que refleja la radiación terrestre. Vamos a ver qué hacen realmente los gases de efecto invernadero.

En primer lugar, debes saber que todos los cuerpos del Universo emiten energía en forma de radiación y que el tipo de radiación emitida dtipos_radiaciónepende de su temperatura. Como el Sol está muy caliente emite, sobre todo, luz visible, mientras que la Tierra, al estar más fría, emite una radiación de onda larga, invisible, la radiación infrarroja.

Los gases de la atmósfera tienen diferente comportamiento frente a estos dos tipos de radiaciones. Mientras que son prácticamente transparentes para la luz visible, absorben parte de la radiación infrarroja (IR). Observa el siguiente vídeo que resume el efecto invernadero:

Otro vídeo que te recomendamos es: https://youtu.be/F-ztU2l46z4

 

A continuación, estudia el siguiente applet sobre el efecto invernadero, que muestra el movimiento de los fotones de la luz solar (en amarillo, al ser de onda corta) y los fotones rojos producidos por la radiación terrestre de onda larga (infrarrojos). Si te fijas bien, puedes observar cómo los fotones de onda corta son indiferentes a la presencia de estos gases, mientras que algunos de los fotones de onda larga cambian de dirección (debido a la absorción y reemisión por parte de los GEI). Como consecuencia de este comportamiento, la radiación infrarroja se mantiene durante mayor tiempo en la troposfera, calentándola. Puedes cambiar la cantidad de gases, de nubes o volver a las condiciones anteriores a la revolución industrial. Observa lo que pasa con la temperatura en cada caso.

PHET-Colorado greenhouse-600

Reescribe el guión del vídeo para explicar el efecto invernadero correctamente.

 

Antes de pasar a la siguiente tarea, visualizar los siguientes vídeos:

http://www.rtve.es/alacarta/videos/programa/efectos-del-cambio-climatico-ya-se-aprecian-muchas-partes-del-mundo/590975/

http://www.rtve.es/alacarta/videos/el-bosque-protector/bosque-protector-desertificacion-problema-global/1275562/

Tarea 4: ¿Qué pasa si sube la temperatura?

Este aumento significaría que las temperaturas medias globales se habrían incrementado más de 2 grados desde la época pre-industrial.

En la conferencia de la ONU para el cambio climático (COP21) en Paris los gobiernos de todo el mundo se han reunido para discutir cómo podemos prevenir la subida de temperatura. Se ha llegado al acuerdo de intentar que la temperatura no suba más de dos grados por encima de la temperatura anterior al siglo XX.

Gráfica dos grados¿Cuándo crees que se sobrepasará el límite de 2 grados si el comportamiento humano no cambia?

Leed la información sobre los efectos del incremento de la temperatura en diferentes regiones de Europa. Después, se asignará una región europea a cada grupo, que creará un pronóstico del tiempo para la región del mapa asignada (cómo los cambios en el tiempo y el clima afectarán a las personas y los animales, p.ej. la agricultura y la ganadería, la producción de alimentos, la pérdida de hogares debido a inundaciones y erosión costera, el aumento de enfermedades tropicales, la pérdida de biodiversidad). Los grupos también tienen que explicar la gravedad de los efectos y mostrarlos a toda la clase. Describir cómo podría ser vivir en España en 2050 si no somos capaces de cumplir la meta de los dos grados.

Efectos en Europa

Tarea 5: ¿Qué evitará que el planeta se caliente dos grados más?

Considera los impactos de las acciones de emisión de gases de efecto invernadero en el medio ambiente, las personas y la economía.



Nombra algunas acciones que reducen las emisiones de gases de efecto invernadero.

¿Cómo podemos decidir si una determinada acción es una buena idea? Una manera de hacerlo es pensar en todas las consecuencias posibles.

Asegúrate de que entiendes lo que significa el término consecuencia, p.ej. el efecto de una acción que puede ser negativo o positivo. La acción que la clase va a usar se tiene que añadir a la caja:

Caja para pensar

Participa en ‘un juego de consecuencias’

A continuación, te damos algunos ejemplos: ¿Deberíamos… prohibir la comida basura en los colegios, prohibir los deberes, prohibir los teléfonos móviles en los colegios, pedir a los alumnos entre 12-16 años que recojan basura de las calles durante una hora a la semana, aplicar un impuesto al azúcar, establecer que los sábados sea un día lectivo?

Cada grupo debe explicar si han encontrado que la acción tiene más consecuencias negativas o positivas y deben poner ejemplos de algunas de las consecuencias que se les han ocurrido.

Juego de las consecuencias

Para tomar una decisión científica es importante considerar las consecuencias con respecto a:

Consecuencias

 

Tarea 6: Adopta una decisión personal

Vas a examinar las consecuencias de algunas acciones que podríamos realizar para disminuir el cambio climático

Decisión personalAsignaremos a cada grupo una acción y volveréis a utilizar el tablero del “Juego de consecuencias”. Esta vez, un tercio del tablero corresponde a las personas, otro a la economía y otro al medio ambiente, y debéis colocar las consecuencias que afecten a cada área en el tercio correspondiente.

A: Usar energía nuclear

B: Capturar el Carbono

C: Hacernos veganos

D: Prohibir los coches

Un alumno de cada grupo defenderá ante toda la clase por qué necesitamos tomar esta acción ahora y por qué esta acción es la mejor opción.

Una vez estudiada la evidencia científica y las consecuencias de las acciones, puedes llegar a una decisión personal sobre qué acción escogerías y por qué. Presenta tu decisión personal de una manera persuasiva como un político tratando de convencer al público de su decisión.

La ecuación de Arrhenius y el calentamiento global

Concreción curricular

Biología y geología 3 de ESO

  • Impactos humanos en los ecosistemas. Acciones que favorecen la conservación del medio ambiente.

Biología y geología 4 de ESO

  • La actividad humana y el medio ambiente. Los recursos naturales. La superpoblación y sus consecuencias. Los residuos. Impactos ambientales.
  • Medidas de gestión y defensa para evitar el deterioro del medio ambiente y promover su conservación.

Planteamiento

Svante August Arrhenius (1859-1927)En 1896, un científico sueco, Svante Arrhenius, descubrió el calentamiento global del planeta como un concepto teórico. Su hipótesis era sencilla: en esencia, estableció una relación directa entre las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera con la temperatura. Posteriormente, en 1903 publicó Lehrbuch der Kosmischen Physik (Tratado de física del cosmos), el cual trataba por primera vez de la posibilidad de que la combustión de combustibles fósiles incrementara la temperatura media de la Tierra y, en colaboración con Thomas Chamberlain, calcularon que las actividades humanas podrían provocar un aumento de las temperaturas mediante la adicción de CO2 a la atmósfera.

Arrhenius calculó que si se duplicara la cantidad de CO2 de la atmósfera preindustrial subiría la temperatura unos 5 °C, para ello utilizó la siguiente fórmula:

Fórmula de Arrhenius para la temperatura superficial

La fórmula es muy simple considerando que resume fenómenos muy complejos. La variable Ts es la temperatura promedio en la superficie de la Tierra y ε es una variable que caracteriza la absorción de luz infrarroja por la atmósfera y depende de la cantidad de gases de efecto invernadero presentes en la atmósfera (CO2, H2O, CH4…). Si ε=0, la atmósfera no absorbe radiación infrarroja, o sea que es completamente transparente. Si ε=1, la atmósfera absorbe toda la radiación infrarroja que le llega, o sea que es completamente opaca. En general tendremos que 0 ≤ ε ≤ 1. Y esto es todo. Ya pueden ustedes predecir el calentamiento global.

Como todas las fórmulas, ésta también funciona al revés. Despejando ε tendremos que:

Arrhenius y la temperatura terrestre

Ahora la variable independiente es Ts. Podemos calcular la absorción de la atmósfera si conocemos la temperatura promedio de la Tierra.

Cuestión 1

Calcula la temperatura terrestre en el caso de que la atmósfera fuera totalmente transparente a la radiación infrarroja (ε=0).

¿Qué consecuencias para la vida podría tener que la Tierra tuviera esa temperatura media?

Cuestión 2

Calcula la temperatura terrestre en el caso de que la atmósfera fuera totalmente opaca a la radiación infrarroja (ε=1).

Cuestión 3

La temperatura media actual del planeta es de unos 15 °C. ¿Qué valor de la variable ε le corresponde a esta temperatura media?  

Cuestión 4

Como hemos dicho, Arrhenius utilizó la ecuación para calcular el aumento de temperatura suponiendo que la concentración de dióxido de carbono fuera de 560 partes por millón, o sea el doble de lo normal en el pasado, o un aumento de 100%. Se ha calculado que la variable ε sería la correspondiente a ε=0,82. ¿Qué temperatura media le corresponde a este valor de la variable ε?

Conclusión

El acuerdo al que se ha llegado en la Conferencia de la ONU para el cambio climático (COP21) de Paris es el de limitar el incremento de la temperatura media global a dos grados por encima de la actual durante el próximo siglo. ¿Crees que este acuerdo representa un gran avance en la lucha contra el calentamiento global?

Bibliografía

La fórmula del calentamiento global y la XVIII Olimpiada de Ciencias de la Tierra: http://olimpiadas.ugm.org.mx/docs/xx/informe-xviii.pdf

Por qué sabemos que el CO2 de los combustibles fósiles es el causante del calentamiento global: https://ustednoselocree.com/2010/05/19/co2-prueba/

Cómo informar con rigor en materia de cambio climático: 2. Algunas cuestiones no siempre bien comprendidas (1): https://ustednoselocree.com/2009/12/15/informar-algunas-cuestiones-1/

Applet sobre los gases de efecto invernadero

Os recomiendo la siguiente aplicación para entender el efecto invernadero. Es muy didáctica porque permite visualizar el comportamiento de los fotones en presencia de los gases de efecto invernadero (GEI). También presenta una pestaña en la que podemos observar el efecto de los distintos tipos de radiación en las moléculas de estos GEI, para entender que estas moléculas absorben la radiación y luego la reemiten.

The Greenhouse Effect

Click to Run

El problema de los gráficos que se suelen utilizar para representar este efecto es que se representan los GEI como si estuvieran en una capa, a determinada altura que, como si fuera un espejo, REFLEJA las radiaciones; lo que lleva a una idea errónea a los alumnos, idea que después es complicado eliminar. Sin embargo, este applet (diseñado en Java, este es su principal defecto en tiempos de HTML5) muestra el movimiento de los fotones de la luz solar (en amarillo, al ser de onda corta) y los fotones producidos por la radiación terrestre de onda larga (la Tierra emite en onda larga, infrarrojos, debido a su menor temperatura). Si nos fijamos bien, podemos observar cómo los fotones de onda corta son indiferentes a la presencia de estos gases, mientras que algunos de los fotones de onda larga cambian de dirección (debido a la absorción y reemisión por parte de los GEI). Como consecuencia de este comportamiento, la radiación infrarroja se mantiene durante mayor tiempo en la troposfera, calentándola.

Existe un termómetro que nos muestra la temperatura de la atmósfera y podemos variar la cantidad de diversos GEI, podemos incrementar o disminuir la cantidad de un solo GEI, para inferir su importancia relativa, o podemos recrear la composición atmosférica previa a la revolución industrial. Además, también podemos variar la cantidad de nubes, lo que además de contribuir al efecto invernadero, también afecta al albedo (radiación reflejada por la Tierra).

Así pues, nos encontramos ante un applet bien diseñado, completo, visualmente atractivo, un modelo que permite  diversidad de interacciones y que contribuirá a la manipulación de múltiples variables y a una comprensión holística de la relación del efecto invernadero con la temperatura terrestre.