Diploma Enseñanza de la Química desde la perspectiva de la Química Verde

Transcripción

1 Diploma Enseñanza de la Química desde la perspectiva de la Química Verde Programa de Educación Continua Facultad de Filosofía y Humanidades Universidad de Chile Centro Interdisciplinario de líquidos Iónicos Facultad de Ciencias Universidad de Chile 2016

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3 I. Fundamentación Hasta hace algunos años se consideraba que el desarrollo tecnológico implicaba necesariamente un costo ambiental que pagar y un peligro potencial para el ciudadano común. Del mismo modo, no se tenía conciencia de la posibilidad del agotamiento de los recursos naturales empleados como materias primas de los procesos de producción. Otro problema era la inadecuada disposición de desechos directamente y de manera indiscriminada al aire, agua y suelo. Qué es la química verde? Se trata de una filosofía que consiste en el esfuerzo colectivo para reducir al mínimo, o de ser posible eliminar por completo la contaminación desde su inicio: mediante el uso de procesos limpios, evitando al máximo el desperdicio o uso indiscriminado de materias primas no renovables, así como el empleo de materiales peligrosos o contaminantes en la elaboración de productos químicos limpios, que no atenten contra la salud o el ambiente. Los medios que utiliza la química verde se centran en la disminución o la eliminación del uso de productos químicos tóxicos y el reciclaje de los desechos producidos por el avance tecnológico, de una manera creativa de tal forma que se consiga un mínimo impacto a los seres humanos y al medio ambiente, sin sacrificar el avance científico y tecnológico. La diferencia entre la química verde y la química del ambiente es que mientras esta última tiene como objetivo el saneamiento y remediación de los efectos en el ambiente de los procesos contaminantes, la química verde intenta prevenir la contaminación en su origen. De este modo la química verde propende a transformarse en el nuevo paradigma de la química, razón por la cual, la enseñanza de esta rama de las ciencias también es necesario que experimente cambios. En esa línea va la propuesta de este Diploma, esto es, tratar de incorporar, desde los niveles de enseñanza previos al nivel terciario, los conceptos de la química verde en un contexto integrado con el plan curricular de enseñanza media y básica. Enseñanza de la Química desde la perspectiva de la Química Verde Página 2

4 II. DESCRIPCIÓN DEL DIPLOMA Perspectiva, objetivos y módulos El Diploma, si bien propone una reflexión inicial sobre las prácticas de enseñanza de las ciencias naturales, se centra gradualmente en la implementación en la práctica de la perspectiva de la Química Verde.Dentro de los principios y estrategias fundamentales delaperspectiva, se considera: 1. Es mejor prevenir la formación de residuos que limpiarlos una vez formados. (Prevención). 2. Los métodos sintéticos deben diseñarse para maximizar la incorporación en el producto final de todos los materiales usados en el proceso. (Economía atómica). 3. Siempre que sea posible, deben diseñarse metodologías sintéticas que usen y generen sustancias que no sean tóxicas para la salud y el medio ambiente. (Métodos de síntesis menos peligrosos). 4. Los productos químicos deben diseñarse para mantener la eficacia de su función, pero reduciendo la toxicidad. (Diseño de productos más seguros). 5. El uso de sustancias auxiliares (por ejemplo, disolventes, agentes de separación, etc) debería ser innecesario en la medida de lo posible e inocuo cuando sean necesarios. (Disolventes y auxiliares más seguros). 6. Los requerimientos energéticos deben ser tenidos en cuenta debido a su impacto medioambiental y económico, y deben ser minimizados. Los métodos sintéticos deben realizarse a temperatura ambiente cuando sea posible. (Eficacia energética). 7. Las materias primas deben ser renovables cuando sea posible técnica y económicamente. (Uso de materias primas renovables). 8. Debe evitarse el uso y generación de derivados (grupos bloqueantes, protección/desprotección, modificación temporal de las condiciones físicas/químicas) cuando sea posible. (Reducir el uso de derivados). 9. Los reactivos catalíticos (tan selectivos como sea posible) son mejores que los reactivos estequiométricos. (Catálisis). 10. Los productos químicos deben diseñarse de manera que su función no persista en el medio ambiente y degradarse a productos inocuos. (Diseño para la degradación). Enseñanza de la Química desde la perspectiva de la Química Verde Página 3

5 11. Necesidad de desarrollo de metodologías analíticas que permitan analizar, monitorear y controlar previamente a la formación de sustancias peligrosas. (Análisis en tiempo real). 12. Deben escogerse las sustancias y la forma de una sustancia utilizada en un proceso químico de manera que se minimice el potencial de accidentes químicos, incluyendo escapes, explosiones e incendios. (Síntesis químicas más seguras). El Diploma recoge la experiencia desarrollada en conjunto por el Programa de Educación Continua (PEC) de la Universidad de Chile y el Centro Interdisciplinario de Líquidos Iónicos(CILIS) de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile entre los años 2013 y 2015, y se alimenta de múltiples experiencias de desarrollo profesional continuo desarrolladas por CILIS desde entonces. Dentro de esta experiencia se encuentra el trabajo con docentes de enseñanza básica y media. Inicialmente estos actores se incorporaron al proyecto como receptores de la formación en la perspectiva de Química Verde, sin embargo en el transcurso de los años se ha visto la necesidad de incorporar herramientas de seguimiento y monitoreo de la aplicación de estos conocimientos en el aula. Asimismo, el año 2015 se innovó realizando una capacitación que incorporó a estudiantes de la primera generación de la carrera de Pedagogía en Educación Media en Biología y Química, donde se generó una relación de mentoría entre ambos actores.a través de estas experiencias se detectó la necesidad de generar un plan de estudios que abarque el desarrollo de los conceptos de la Química Verde a través de las referencias curriculares que plantean las Bases Curriculares emanadas desde el Ministerio de Educación. En este contexto, el objetivo del Diploma es contribuir al cambio de paradigma en el entendimiento y práctica de la Química por medio de la incorporación de los conceptos de la Química Verde en los planes curriculares de enseñanza básica y media en el país. En función de este objetivo, el Diploma se ha organizado en los siguientes módulos temáticos: - Módulo 1. Teoría del Enlace y Química Verde. Comprensión de la formación y rupturas de enlaces químicos desde la perspectiva de la Química Verde. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la Teoría del Enlace. - Módulo 2. Bases de la Química Orgánica y Química Verde. Comprensión de la función de cada grupo funcional desde la perspectiva de la Química Verde. Diseño Enseñanza de la Química desde la perspectiva de la Química Verde Página 4

6 de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la Química Orgánica. - Módulo 3. Leyes Ponderales y Estequiometria y Química Verde. Comprensión de las leyes de las combinaciones químicas y su transformación desde la perspectiva de la Química Verde. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en las Reacciones Químicas y las leyes de la combinación y transformación química. - Módulo 4. Reactividad de compuestos orgánicos y Química Verde. Comprensiónde la formación y transformación de compuestos orgánicos desde la perspectiva de la Química Verde.Diseñode experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la Reactividad de la Química Orgánica. - Módulo 5. Modelos atómicos y Química Verde. Comprensiónde la utilización de los modelos atómicos para explicar la estructura de la materia desde la perspectiva de la Química Verde.Diseñode experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la utilización de los modelos atómicos en forma explicativa de la estructura de la materia. - Módulo 6. Propiedades de las Soluciones y Química Verde. Comprensión de la solubilidad de distintas sustancias y su aplicación desde la perspectiva de la Química Verde.Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en los conceptos relacionados con las soluciones químicas. - Módulo 7. Propiedades periódicas y Química Verde. Aplicación de las propiedades de los elementos químicos desde la perspectiva de la Química Verde.Diseñode experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la descripción de las propiedades periódicas. - Módulo 8. Propiedades coligativas de las soluciones y Química Verde. Comprensión de la aplicación de las propiedades coligativas desde la perspectiva de la Química Verde. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la descripción de las propiedades coligativas de las disoluciones. Enseñanza de la Química desde la perspectiva de la Química Verde Página 5

7 - Módulo 9. Termodinámica y Química Verde. Comprensión de las transformaciones de la energía calórica involucradas en las diversas reacciones químicas, y su relación con la reactividad, la espontaneidad y el equilibrio químico. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la comprensión de la termodinámica. - Módulo 10. Cinética Química y Química Verde. Reconocimiento de los fundamentos cinéticos que sustentan la formación y desaparición de compuestos en diversas reacciones químicas, catalizadas o no, y explicar el equilibrio químico en esas reacciones. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la comprensión de la Cinética Química. - Módulo 11. Química Verde en los distintos contenidos curriculares.aplicación del enfoque de la Química Verde en los contenidos curriculares.diseño de experiencias educativas desde el enfoque de la Química Verde en los distintos contenidos curriculares. Metodología y evaluación El enfoque metodológico se centra en trabajo tipo taller, modalidad que implica el abordaje de los aspectos teóricos, siempre en base a ejemplos tomados de la práctica, y motivando reflexiones basadas en la experiencia de los(as) participantes. Esto con el fin de favorecer la apropiación, y no una mera asimilación, de las temáticas del proceso formativo. Con la misma finalidad, la estrategia implementada se centra en la elaboración de una serie de insumos que se espera sean aplicados por los(as) participantes en sus contextos escolares, para luego convertirse en objeto de reflexión dentro de las clases del Diploma. Asimismo, se realizarán sesiones que actualicen los conocimientos que se trabajan en cada módulo y su vínculo explícito con los principios de la Química Verde, entregando herramientas didácticas y evaluativas. Junto con ello, y para ilustrar desde la práctica lo que significa la Química Verde, los y las académicos(as) a cargo del curso, evaluarán a los(as) participantes desde la lógica de la evaluación para el aprendizaje, retroalimentando sucesivamente los diversos productos que los(as) participantes elaborarán, a partir delos cuales se evaluará la progresión de aprendizaje de los(as)docentes en el desarrollo del Diploma. En definitiva se contemplan: Enseñanza de la Química desde la perspectiva de la Química Verde Página 6

8 - Clases expositivas: Presentación y reflexión pedagógica de las teorías del enlace químico; revisión de la relación existente entre los conceptos de cada módulo y la química verde; análisis crítico de la perspectiva de la química verde y las posibilidades de inclusión en el currículum nacional. - Talleres de análisis: Laboratorio experimental de aplicación de conceptos de la química verde en relación a los conocimientos de cada módulo; elaboración de informes de análisis y observación de laboratorio; discusión de las implicancias didácticas de la aplicación en el aula de las actividades desarrolladas; elaboración de diseños de propuestas didácticas. - Talleres de transferencia al aula: Transferencia al aula de los prácticos desarrollados en los talleres de análisis. El sistema de evaluación contempla las siguientes instancias: - Informes de sesiones experimentales y/o computacionales: estrategias de divulgación que den cuenta del trabajo experimental y/o computacional desarrollado en los talleres de capacitación. [Ponderación: 50%] - Diseños de experiencias educativas que incorporen los elementos de la perspectiva de la química verde. [Ponderación: 50%] Criterios de Evaluación: - Manejo conceptual: aplicación de los conceptos de la Química Verde en los diferentes tópicos tratados. - Organización del informe: presencia de los elementos que constituyen un informe científico. Enseñanza de la Química desde la perspectiva de la Química Verde Página 7

9 Organización temporal y del equipo docente El Diploma contempla un total de horas cronológicas que se realizan en la siguiente modalidad: 78 horas son presenciales, 60 horas son de dedicación y 78 horas son de trabajo asistido a distancia, mediante el uso de una plataforma MOODLE. Las horas de dedicación, corresponde a la cantidad de horas necesarias para la apropiación y reflexión de las temáticas trabajadas, a nivel personal. El trabajo mediante plataforma se orientará al apoyo de los(as) participantes en la realización de los trabajos prácticos que desarrollarán entre sesiones, y la formulación de foros de discusión que colaboren en el proceso formativo y como medio de comunicación entre los(as) participantes y el equipo de trabajo. III. MATRIZ CURRICULAR Número de sesiones Módulo o Unidad Módulo 1. Modelos atómicos y Química Verde. Comprensión de la utilización de los modelos atómicos para explicar la estructura de la materia desde la perspectiva de la Química Verde. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la utilización de los modelos atómicos en forma explicativa de la estructura de la materia. Producto 1: Informe de la estrategia de divulgación de la Trabajo Online: Apoyo en la elaboración del producto 1. Módulo 2. Propiedades periódicas y Química Verde. Aplicación de las propiedades de los elementos químicos desde la perspectiva de la Química Verde. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la descripción de las propiedades periódicas. Producto 2: Informe de la estrategia de divulgación de la Trabajo Online: Apoyo en la elaboración del producto 2. N de horas on-line on-line 1 El total de horas y la distribución presencial/virtual se ha realizado respetando las normas internas de la Universidad de Chile disponible en Enseñanza de la Química desde la perspectiva de la Química Verde Página 8

10 Módulo 3. Teoría del Enlace y Química Verde. Comprensión de la formación y rupturas de enlaces químicos desde la perspectiva de la Química Verde. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la Teoría del Enlace. Producto 3: Informe de la estrategia de divulgación de la Trabajo Online: Apoyo en la elaboración del producto 3. Módulo 4. Leyes Ponderales y Estequiometria y Química Verde. Comprensión de las leyes de las combinaciones químicas y su transformación desde la perspectiva de la Química Verde. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en las Reacciones Químicas y las leyes de la combinación y transformación química. Producto 4: Informe de la estrategia de divulgación de la Trabajo Online: Apoyo en la elaboración del producto 4. Módulo 5. Propiedades de las Soluciones y Química Verde. Comprensión de la solubilidad de distintas sustancias y su aplicación desde la perspectiva de la Química Verde. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en los conceptos relacionados con las soluciones químicas. Producto 5: Informe de la estrategia de divulgación de la Trabajo Online: Apoyo en la elaboración del producto 5. Módulo 6. Propiedades coligativas de las soluciones y Química Verde. Comprensión de la aplicación de las propiedades coligativas desde la perspectiva de la Química Verde. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la descripción de las propiedades coligativas de las disoluciones. Producto 6: Informe de la estrategia de divulgación de la Trabajo Online: Apoyo en la elaboración del producto 6. 6 Horas on-line on-line on-line on-line Enseñanza de la Química desde la perspectiva de la Química Verde Página 9

11 Módulo 7. Bases de la Química Orgánica y Química Verde. Comprensión de la función de cada grupo funcional desde la perspectiva de la Química Verde. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la Química Orgánica. Producto 7: Informe de la estrategia de divulgación de la Trabajo Online: Apoyo en la elaboración del producto 7. on-line Módulo 8. Reactividad de compuestos orgánicos y Química Verde. Comprensión de la formación y transformación de compuestos orgánicos desde la perspectiva de la Química Verde. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la Reactividad de la Química Orgánica. Producto 8: Informe de la estrategia de divulgación de la Trabajo Online: Apoyo en la elaboración del producto 8. on-line Módulo 9. Termodinámica y Química Verde. Comprensión de las transformaciones de la energía calórica involucradas en las diversas reacciones químicas y su relación con la espontaneidad, reactividad y equilibrio químico desde la perspectiva de la Química Verde. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la descripción de las termodinámica. Producto 9: Informe de la estrategia de divulgación de la Trabajo Online: Apoyo en la elaboración del producto 9. Módulo 10. Cinética Química y Química Verde. Reconocimiento de los fundamentos cinéticos que sustentan la formación y desaparición de compuestos en diversas reacciones química, catalizadas o no, explicando el equilibrio químico en esas reacciones desde la perspectiva de la Química Verde. Diseño de experiencias educativas que contemplen la aplicación de la Química Verde en la comprensión de la Cinética Química. Producto 10: Informe de la estrategia de divulgación de la Trabajo Online: Apoyo en la elaboración del producto 10. on-line on-line Enseñanza de la Química desde la perspectiva de la Química Verde Página 10

12 6 sesiones Módulo 11. Química Verde en los distintos contenidos curriculares.introducción a la Química Verde. Aplicación del enfoque de la Química Verde en los contenidos curriculares. Diseño de experiencias educativas desde el enfoque de la Química Verde en los distintos contenidos curriculares. Reflexión didáctica del proceso. Producto 11:Informe de la estrategia de divulgación de la Trabajo Online:Apoyo en la elaboración del producto 11. Transferencia al aula: aplicación del diseño pedagógico en el aula y retroalimentación. 18 horas 18 horas on-line Enseñanza de la Química desde la perspectiva de la Química Verde Página 11