Por un lado, los estudiantes de 1º de la ESO, realizaron actividades sobre la corriente eléctrica. Entre las actividades que realizaron, tuvieron que diseñar un circuito eléctrico para hacer funcionar un LED. Además, estuvieron experimentando con materiales conductores y no conductores para comprender el funcionamiento del flujo de corriente en los circuitos eléctricos.

Por otro lado, los estudiantes de 3º de la ESO trabajaron las actividades de MISStoHIT sobre fuerzas. Nos han compartido este vídeo que resume lo que trabajaron durante la sesión. Cómo podéis ver en el vídeo, utilizaron la impresora 3D del aula para crear los materiales necesarios para la actividad.

Queremos agradecer al colegio San Felix su colaboración, y en especial a las profesoras y estudiantes que participaron, por su disponibilidad e implicación. ¡Muchas gracias!

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Qué conocimientos previos tienen los estudiantes

La pregunta «¿Por qué experimentamos las estaciones en la tierra?» es una pregunta que los estudiantes no responden tan fácilmente. Al tratar de responder a esta pregunta con nuestros estudiantes del pilotaje, los estudiantes razonaron que tenía algo que ver con la órbita de la tierra. Explicaron que la Tierra no orbita al Sol en un círculo perfecto, sino que la órbita tiene una forma más ovalada. Razonaron que cuando la tierra está cerca del sol, es verano, y cuando la tierra está más lejos del sol es invierno. Una explicación inteligente, sin embargo, este error común no explica por qué las estaciones se invierten entre el hemisferio norte y el hemisferio sur.

Tratando de explicar

Todos los alumnos recibieron una bombilla y tierra hecha de espuma. Con las luces apagadas, utilizaron este modelo para mostrar cómo gira la tierra y se obtiene el día y la noche. Para explicar las estaciones se les dio una información adicional: el eje de la tierra está ligeramente inclinado, y el Polo Norte siempre señala (aproximadamente) a la estrella polar, en nuestro modelo una gran estrella puntiaguda dibujada en la pizarra. Aunque resultó ser difícil explicar la existencia de las estaciones por sí mismos, guiados por las preguntas correctas al final de la lección todos los estudiantes fueron capaces de explicarlo perfectamente y de mostrar cuándo es verano en los Países Bajos, cuándo es invierno, por qué Australia celebra la Navidad con fiestas de barbacoa e incluso por qué en pleno invierno los días cercanos al Polo Norte sólo duran un par de horas.

¿La lección tuvo éxito?

Al final de la lección les preguntamos de nuevo «¿Por qué tenemos estaciones en la tierra?». Algunos estudiantes todavía insistían en que tenía algo que ver con la forma ovalada de la órbita del sol. Después de una explicación extra de los compañeros de clase que no estaban de acuerdo, todavía estaban confundidos. Incluso cuando entendían el modelo, al pasar de la bola de espuma a los planetas reales,  no era tan fácil para algunos de ellos.

¿La lección fue exitosa? Sí, pensamos que sí lo fue. Cambió su idea a nivel de modelo. Ahora necesitan tiempo para cambiar sus ideas en el mundo real.

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Conduction is one of the topics on which big misconceptions exist with secondary education students in the Netherlands. NEMO Science Museum developed a set of activities to try and change the existing misconceptions. We tested these at a secondary school in the Netherlands.

We tested the activities with three groups of Higher General Secondary Education students, aged around 16. The test was executed to see what works better to change the misconceptions: a cookbook method or an open inquiry based method.

In the first two groups we tested with pretty detailed inquiry experiments (cookbook version) with the last group we did an open inquiry activity. We provided this second group with a range of materials and the assignment to investigate. After the test, we realized that both methods worked really well to reach our goal of changing misconceptions. However, the second (open) method, resulted in both more fun as more frustration for the students and even more important. The students of the open method felt proud of their accomplishments.

The Activities

Both lessons started with a conversation about a butter melting experiment. The students have to predict on which spoon (wooden, plastic, glass, metal) butter will melt the quickest, if the spoons are placed in hot water. After this the students were told that to be able to predict the experiment more carefully, they were going investigate materials and conductivity.

In the cookbook version they conducted the following experiments, accompanied by a worksheet.

1. Investigate if and/or why humans are/aren’t objective thermometers. Place fingers in cold and hot and in lukewarm water after that.
2. Melt an ice cube on metal and plastic.
3. Use thermo chromatic paper to research the conduction of hot water in different materials.

In the open inquiry based method we handed the students all the materials and asked them to use the materials to think of an experiment with which you can better predict the experiment from the introduction. We provided them with a worksheet with example questions.

Results of the test

• Students seem to enjoy the ‘cookbook’ activities from the start, where the group with the open assignment didn’t know where to start and they felt more frustrated at start.
• In the end the students from the open experiment felt more proud and interested in the topic, compared to the other group.
• The students are most surprised by the ice melting experiment.
• The students like working with the materials a lot. They use the infrared thermometer to measure other things than assi
  gned, and they play with the different materials to get acquainted with them.

And now..

The test show that it is important to go forward with the open, inquiry based variant, but it still needs some improvements:

• Start or end with the experiment that shows people are not objective thermometers.
• Use the opening experiment to have a conversation about conducting heat and cold and let them explore after that.

Want to try?

After making some changes to the materials one of our partners will also test it. All materials will be cross-tested in different countries to get the widest feedback by end-users and once corrected, they will be freely available on the website: https://misstohit.deusto.es/ from May 2017

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Heavier objects fall faster than lighter objects, this is a common misconception at secondary schools in the Netherlands, was the starting point for a new activity we developed

Designing a hands-on activity

After researching the subject we found out that a multidisciplinary approach to the topic would work the best to explain the concept. Furthermore, we wanted the activity to be hands on and inquiry based. Therefore we asked the students to design their own experiments to find out what influences the falling, rolling and gliding speed of an object.

Testing the activity

In July 2016 we piloted the activity with 55 students of pre-vocational secondary education (VMBO). We were very curious how the students would respond to the materials and the open design of the activities. Especially because in the Netherlands this type of students are not used to do open designed activities at school.

Piloting in small groups

Our objective with this activity was to beat the misconception. To understand if we could meet our objective with this activity we tested each activity in small groups of 15 students. This was a very successful way of working with the subject. In this setting we were able to really guide the students during their research. There was enough time to walk around and help every student with their set-up for a good research(question). We spoke with them about what they are doing, which gave them enough new ideas and realization.

What worked well

1. It was good to see how the students experiment with the materials and it gave us lots of insights on how we needed to further develop the activity.
2. We start and end the lesson with an activity where the students talk about their ideas. In this way you can compare and use the answers of the students during the introduction, the experimenting and at the end of the lessons use their answers to draw conclusions on falling.

What we need to improve

1. After the tests with the students we had to fine tune the materials, to make all the experiments work. We looked for suitable material and came to the following experiments.

3D printed materials

We are excited to have the possibility to work with IBIMET in designing 3D printed materials for our rolling experiment. We asked them to design a cylinder with which you can  transport weight on different places in the cylinder. For example you can put the same amount of weight in the center of a cylinder and  on the outside of another cylinder and compare what happens.. This will give the students even more opportunities to explore the subject. We are looking forward to see if it enhances the learning of the students.

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Queríamos demostrar que este fenómeno no es del todo malo para nuestro planeta.

En primer lugar se les pidió a los estudiantes su opinión sobre este fenómeno. Casi todos ellos observaron que el efecto invernadero es responsable de los problemas ambientales actuales; Aunque algunos dijeron que no era negativo, no pudieron proporcionar ningún argumento.

Después nos fuimos al laboratorio, donde los estudiantes trabajaron con los materiales que se les facilitó.

• Ellos rellenaron un gráfico con las temperaturas que tomaron en diferentes condiciones.
• Se tuvieron en cuenta las posibles variables que podían influir en la temperatura.
• Cada grupo realizó el experimento dos veces.

De nuevo en el aula, los alumnos continuaron discutiendo el efecto invernadero y llegaron a la conclusión de que es un fenómeno natural útil para crear condiciones de temperatura compatibles con la vida, para evitar temperaturas extremas como las que ocurren, por ejemplo, en la luna.

Por supuesto, también se observó que las actividades humanas, que contribuyen a aumentar el CO2, causan una variación significativa en la temperatura de nuestro planeta.

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Las actividades se han probado con tres grupos de estudiantes de educación secundaria de más de 16 años. La prueba fue llevada a cabo para ver qué funcionaba mejor para cambiar los conceptos erróneos: un método tradicional al estilo libro de cocina o un método abierto basado en la indagación.

En los dos primeros grupos probamos con experimentos de investigación bastante detallados (versión del libro de cocina) con el último grupo hicimos una actividad de investigación abierta. Proporcionamos a este segundo grupo una variedad de materiales y se les pidió que investigaran. Después de la prueba, nos dimos cuenta de que ambos métodos funcionaron muy bien para alcanzar nuestro objetivo de cambiar conceptos erróneos. Sin embargo, el segundo método (abierto) resultó ser más divertido y generaba más interés e incluso frustración para los estudiantes, lo cual es aún más importante. Los estudiantes del método abierto se sentían orgullosos de sus logros.

Las actividades

Ambas lecciones comenzaron con una conversación sobre un experimento  para derretir mantequilla. Los estudiantes tenían que predecir qué cuchara (madera, plástico, vidrio, metal) derretiría la mantequilla más rápido, si las cucharas se colocaban en agua caliente. Después de esto se les dijo a los estudiantes que para predecir mejor el experimento, iban a investigar los materiales y la conductividad.

En la versión del libro de cocina se llevaron a cabo los siguientes experimentos, acompañados por una hoja de trabajo.

1. Investigar si (o por qué) los humanos son o no son termómetros objetivos. Colocar los dedos en agua fría y caliente y en agua tibia después de eso.
2. Derretir un cubito de hielo sobre metal y plástico.
3. Utilizar papel termo cromático para investigar la conducción del agua caliente en diferentes materiales.

En el método abierto basado en la investigación, entregamos a los estudiantes todos los materiales y les pedimos que usaran los materiales para pensar en un experimento con el cual se pudiera predecir mejor el experimento. Les proporcionamos además una hoja de trabajo con preguntas de ejemplo.

Resultados de la prueba

– Los estudiantes parecen disfrutar de las actividades del «libro de cocina» desde el principio, en cambio, el grupo con la tarea abierta no sabía por dónde empezar y se sintieron más frustrados al comienzo.

– Al final, los estudiantes del experimento abierto se sintieron más orgullosos e interesados en el tema, en comparación con el otro grupo.

– Los estudiantes se sorprenden más con el experimento de fusión de hielo.

– A los estudiantes les gusta mucho trabajar con los materiales. Utilizan el termómetro infrarrojo para medir otras cosas además de las asignadas, y juegan con los diferentes materiales para familiarizarse con ellos.

Y ahora …

La prueba muestra que es importante seguir adelante con la modalidad metodológica abierta, basada en la indagación, pero todavía necesita algunas mejoras:

– Comenzar o terminar con el experimento que demuestra que las personas no son termómetros objetivos.

– Utilizar el experimento abierto para tener una discusión sobre la conducción del calor y el frío y dejar que lo exploren.

¿Quiero probar?

Después de hacer algunos cambios en los materiales, uno de nuestros socios también lo probará. Todos los materiales serán contrastados en diferentes países para obtener la más amplia retroalimentación de los usuarios finales y una vez corregidos, estarán disponibles gratuitamente en la página web: https://misstohit.deusto.es/ a partir de mayo de 2017.

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La actividad

La actividad es apropiada para estudiantes de 1º a 3º de secundaria y encaja con el currículo de ciencias. Los estudiantes, divididos en grupos, comparan 5 condiciones diferentes en las cuales las variables (si las hay) se cambian una a la vez. Por ejemplo, utilizando el mismo tipo de materiales (botellas, fuentes de luz, termómetros), comparan el cambio de temperatura de diferentes mezclas de gases inyectadas en botellas y calentadas por una lámpara incandescente. Se comparan helio, vacío, aire del ambiente y aire con vapor de agua añadido y dióxido de carbono. Los experimentos demuestran cómo los gases de efecto invernadero, cuando se ponen bajo una fuente de radiación, conducen a un calentamiento prolongado, especialmente en comparación con el helio y el vacío.

Los resultados obtenidos por los diferentes grupos son elaborados y comparados en una discusión plenaria donde el profesor actúa como moderador. Los experimentos de vacío y helio intentan que los estudiantes entiendan que la Tierra, sin los gases del efecto invernadero en la atmósfera, perdería calor rápidamente, mientras que al contrario, con una mayor cantidad de gases del efecto invernadero, como el vapor de agua y especialmente el dióxido de carbono, requeriría más tiempo para enfriarse.

La actividad también puede ser utilizada para explicar la evolución del planeta Tierra, estrictamente conectada con la evolución de su atmósfera

Prueba

La actividad ha sido probada con aproximadamente 120 estudiantes en Italia y en España. En general, los estudiantes aprendieron a llevar a cabo un experimento científico, establecieron libremente los experimentos por su cuenta, identificaron las variables ambientales y técnicas y compararon los resultados de los diferentes grupos. Los estudiantes entendieron la importancia de usar los mismos parámetros en la experimentación. Los estudiantes disfrutaron de la creación del experimento y las mayores dificultades encontradas fue a la hora de realizar el procesamiento de datos con las hojas de cálculo. Las entrevistas y la observación en el aula mostraron cómo los estudiantes disfrutaban de la investigación y su interés por el tema.

Cómo utilizar la actividad

La actividad se puede encontrar en la web de MissToHit traducida a 5 idiomas (italiano, español, euskera, catalán y holandés).

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Diseñar una actividad práctica

Después de investigar el tema descubrimos que un enfoque multidisciplinario del tema sería lo mejor para explicar el concepto. Además, queríamos que la actividad fuera práctica y basada en la indagación. Por lo tanto, pedimos a los estudiantes que diseñaran sus propios experimentos para averiguar qué influye en la velocidad de caída, rodadura y deslizamiento de un objeto.

Prueba de la actividad

En julio de 2016, pilotamos la actividad con 55 estudiantes de educación secundaria. Teníamos mucha curiosidad por sacer cómo los estudiantes responderían a los materiales y al diseño abierto de las actividades. Especialmente porque en Holanda este tipo de estudiantes no están acostumbrados a hacer actividades abiertas en la escuela.

Pilotaje en pequeños grupos

Nuestro objetivo con esta actividad era corregir el error de concepto. Para entender si podíamos cumplir con nuestro objetivo con esta actividad probamos cada actividad en pequeños grupos de 15 estudiantes. Esta forma de trabajar con el tema resultó ser un éxito. En este escenario pudimos guiar realmente a los estudiantes durante su investigación. Había suficiente tiempo para orientar y ayudar a cada estudiante con su puesta en marcha para que llegara a una buena pregunta de investigación. Hablamos con ellos acerca de lo que estaban haciendo, lo cual les ayudó para tener nuevas ideas.

Lo que funcionó bien

1. Fue bueno ver cómo los estudiantes experimentaban con los materiales y nos dio muchas ideas sobre cómo desarrollar aún mejor la actividad.
2. Comenzamos y terminamos la lección con una actividad donde los estudiantes hablaban de sus ideas. De esta manera se podía comparar y utilizar las respuestas de los estudiantes durante la introducción, la experimentación y al final de las lecciones utilizando sus respuestas para sacar conclusiones .

Lo que hay que mejorar

1. Después de las pruebas con los estudiantes tuvimos que afinar los materiales y revisar que todos los experimentos funcionaran correctamente.

Materiales impresos en 3D

Estamos muy contentos de tener la oportunidad de colaborar con INTERZONAS en el diseño de materiales impresos en 3D para nuestro experimento. Les pedimos que diseñaran un cilindro con el que pudiesen poner el peso en diferentes lugares del cilindro. Por ejemplo, se puede poner la misma cantidad de peso en el centro de un cilindro y en el exterior de otro cilindro y comparar lo que sucede. Esto dará a los estudiantes aún más oportunidades para explorar el tema. Esperamos ver si mejora el aprendizaje de los estudiantes.

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Aprender haciendo para los investigadores y desarrolladores

En MisstoHit los estudiantes aprenden haciendo, experimentando. Durante el piloto los investigadores y desarrolladores también aprendieron haciendo. Realmente aprendimos mucho de esas primeras experiencias. Para evitar que los alumnos se centrasen solo en la parte lúdica de las actividades, era fundamental ser muy precisos en la especificación de las actividades.  Esto se podía conseguir mediante  preguntas activadoras que engancharan a los estudiantes y hojas de trabajo que especificasen las preguntas en las que debían trabajar los estudiantes.

La lección más importante aprendida: ¡Discutir y debatir con los estudiantes!

También aprendimos que es muy importante como maestro hablar con los estudiantes acerca de sus hallazgos y experiencias en la fase de conclusión y discusión. Cuando los estudiantes experimentaban con materiales prácticos a través de métodos de investigación, se les invitaba a llevar a cabo sus propios experimentos y a sacar sus propias conclusiones. En estos contextos podían darse  variedad de configuraciones experimentales y errores de medición. Las discusiones en el aula proporcionaban a los maestros la oportunidad de comparar los resultados de los diferentes grupos, discutir las diferencias con los estudiantes y buscar explicaciones.

En nuestro piloto discutimos por ejemplo las diferencias causadas por el material utilizado. Algunos de los materiales eran poco resistentes y eso podía haber causado fricción en la pista. Además, no todos los molinos funcionaron perfectamente y por lo tanto algunos estudiantes encontraron dificultades para crear una corriente de canicas que hiciese girar el molino. ¿Fue esto un problema? Por un lado, hubiera sido más fácil utilizar materiales lisos perfectos, por otro lado los materiales que se usan frecuentemente en las escuelas no siempre se mantienen en perfecto estado.

Según los profesores participantes, destacó la experiencia de aprendizaje, porque los estudiantes aprendieron a reflexionar críticamente sobre sus hallazgos y a buscar explicaciones alternativas. Y este es un aspecto muy importante de la práctica científica.

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