GUÍAS Módulo de Pensamiento científico SABER PRO 2014-2
Módulo de Pensamiento científico Este módulo evalúa el pensamiento científico que desarrollan los estudiantes a lo largo de sus carreras universitarias. El pensamiento científico se establece como una competencia transversal a las carreras de ingeniería, ciencias de la salud, ciencias naturales, matemáticas y estadística. Esta propuesta reconoce las diferencias entre las disciplinas y por tanto facilitará la elección de un contexto específico afín a la formación de cada estudiante. Por ejemplo, en las carreras relacionadas con salud e ingeniería ambiental los contextos específicos en ciencias biológicas o química serán más cercanos a ellos. Asimismo, la ingeniería mecánica estará más relacionada con los contextos específicos en física o en matemáticas y las ingenierías de petróleos o geológica con los contextos específicos de ciencias de la tierra. A continuación se muestran los aspectos tenidos en cuenta en este módulo. Competencia Pensamiento científico Esta competencia involucra la capacidad que tienen los estudiantes de comprender, analizar y afrontar situaciones reales o abstractas con rigor científico. La formación científica incluye habilidades como: I. Plantear preguntas y proponer explicaciones o conjeturas que puedan ser abordadas con rigor científico. Los desempeños evaluados en esta habilidad son: Plantear preguntas adecuadas para estudiar eventos o fenómenos con rigor científico. Proponer explicaciones o conjeturas de eventos o fenómenos que son consistentes con modelos y/o teorías científicas. 2
GUÍAS II. Establecer estrategias adecuadas para abordar y resolver problemas. Los desempeños evaluados en esta habilidad son: Proponer objetivos acordes con las hipótesis o conjeturas formuladas. Seleccionar estrategias apropiadas para resolver un problema de investigación. Reconocer variables y parámetros y establecer sus restricciones y utilizar información pertinente para desarrollar una estrategia de investigación. III. Adquirir e interpretar información para abordar y entender una situación problema. Los desempeños evaluados en esta habilidad son: Encontrar, evaluar y utilizar información pertinente para un estudio científico. Representar información en gráficas, diagramas o tablas. Interpretar información representada en gráficas, diagramas o tablas. Reconocer y/o estimar la incertidumbre en un sistema, fenómeno o proceso. Integrar herramientas conceptuales, matemáticas y estadísticas para interpretar información derivada de un estudio de carácter científico. IV. Analizar críticamente los resultados y derivar conclusiones. Los desempeños evaluados en esta habilidad son: Derivar conclusiones consistentes con información que la respalde. Evaluar la metodología o hipótesis inicial, las conjeturas o las posibles explicaciones a partir del análisis de los resultados. V. Comprender, comparar, utilizar o proponer modelos que permiten describir, explicar y predecir fenómenos o sistemas. Los desempeños evaluados en esta habilidad son: Comprender qué es un modelo y cuál es su relación con un sistema o fenómeno dado. Determinar las ventajas y limitaciones de usar un determinado modelo. Proponer o utilizar modelos para obtener información, hacer inferencias o predicciones. Módulo de Pensamiento científico SABER PRO 2014-2
Componentes evaluados Para esta prueba, los componentes a evaluar son un grupo de contextos específicos en los que se puede desarrollar el pensamiento científico de los estudiantes. Estos son: contextos de las ciencias biológicas, contextos de las ciencias físicas, contextos químicos, contextos matemáticos y estadísticos, y contextos de las ciencias de la tierra. Estos contextos están enmarcados en temas comunes para que los estudiantes de las distintas carreras puedan acceder a la interpretación y comprensión de los mismos. Con base en lo anterior, a continuación se muestra la estructura con la cual se construyó este módulo. Estructura del módulo El módulo de formación científica está compuesto por 45 preguntas de selección múltiple con única respuesta. Treinta (30) de estas preguntas están enfocadas a revisar habilidades generales de un estudiante de cualquier carrera donde se incluya una formación científica y las 15 restantes indagan por las mismas habilidades en un contexto específico. Con base en lo anterior, se proponen los siguientes módulos de 15 preguntas en contextos específicos: Ciencias Biológicas. Química. Ciencias Físicas. Matemáticas y Estadística. Ciencias de la tierra. La siguiente figura muestra cómo será la posible elección: 4
GUÍAS Como se puede observar, la estructura de este módulo propende por evaluar aspectos comunes del pensamiento científico en las distintas área del conocimiento de las ciencias naturales y aspectos muchos más específicos del pensamiento científico en el campo que sea más cercano para la carrera que ha hecho el estudiante. En otras palabras, un estudiante presentará las 30 preguntas del núcleo común y 15 de uno de los contextos específicos. A continuación se muestran algunos ejemplos que hacen parte del núcleo común y de los contextos específicos. Módulo de Pensamiento científico SABER PRO 2014-2
PREGUNTAS MÓDULO PENSAMIENTO CIENTÍFICO - CIENCIAS FÍSICAS Nucleo común PREGUNTA 1. En general los suelos del trópico son ácidos y con baja disponibilidad de nutrientes, por lo que los cultivos en estas zonas requieren de grandes cantidades de fertilizantes. El uso excesivo de fertilizantes produce salinización y deterioro de los suelos y de las fuentes de agua. En la actualidad, un grupo de investigación está investigando una variedad de frijol silvestre, originario de una localidad de suelos ácidos y pobres en nutriente, que produce abundantes vainas con frijoles pequeños. Con base a la anterior información, cuál pregunta de investigación permitiría abordar el estudio de esta variedad de frijol? A. Cuál es la productividad de la variedad de frijol silvestre bajo el régimen de fertilización de las variedades comerciales? B. Cuáles son las características fisiológicas y genéticas que hacen que esta variedad produzca semillas pequeñas? C. Cuáles son las características fisicoquímicas del suelo que permiten que esta variedad se haya adaptado a este suelo? D. Cuáles son las características morfológicas y fisiológicas que le permiten a esta especie crecer en este suelo? Evidencia D Plantear preguntas y proponer explicaciones o conjeturas que puedan ser abordadas con rigor científico. Plantea preguntas adecuadas para estudiar eventos o fenómenos con rigor científico. 6
GUÍAS PREGUNTA 2. Para datar la edad de las rocas sedimentarias es común el uso de fósiles, este método da como resultado intervalos de tiempo. La siguiente grafica muestra la edad en millones de años (m.a.), en la cual aparecen y se extinguen ciertos fósiles: Después de tomar 500 muestras en una capa de rocas se encuentran los fósiles F1, F2 y F3. Con base en estos resultados, se propone que la edad de esta capa es de A. entre 10 y 90 millones de años. B. entre 20 y 40 millones de años. C. entre 20 y 50 millones de años. D. entre 10 y 60 millones de años. B Adquirir e interpretar información para abordar y entender una situación problema. Evidencia Interpreta información representada en gráficas, diagramas o tablas. Módulo de Pensamiento científico SABER PRO 2014-2
Nucleos específicos PREGUNTA 3. I. CIENCIAS FÍSICAS Los efectos de las vibraciones en el cuerpo humano pueden tener consecuencias perjudiciales dependiendo del tiempo de exposición, intensidad, dirección y frecuencia de dichas vibraciones. En el caso de las vibraciones transmitidas a las manos, las frecuencias del orden de 1 khz o superiores son dañinas. Con base en la información anterior, cuál de las siguientes situaciones representa una evidencia del fenómeno descrito en el caso de las vibraciones trasmitidas a las manos? Evidencia C Comprender, comparar, utilizar o proponer modelos que permiten describir, explicar y predecir fenómenos o sistemas. Comprende qué es un modelo y cuál es su relación con un sistema o fenómeno dado. 8
GUÍAS PREGUNTA 4. II. QUÍMICA Una manera de producir alquenos es mediante la deshidrohalogenación de halogenuros de alquilo en presencia de una base fuerte. Un ejemplo se muestra a continuación: Se ha propuesto que la anterior reacción sigue un mecanismo de eliminación E2 ó bimolecular en el cual la pérdida de H y Br en presencia de la base se dan en un solo paso. Cuál de las siguientes opciones sería una evidencia que permite comprobar el mecanismo propuesto? A. La existencia de una relación lineal entre las concentraciones de los dos reactivos y la velocidad de la reacción de eliminación. B. La obtención de un espectro de resonancia magnética nuclear que permita deducir con exactitud la estructura del reactivo y del producto resultante. C. La presencia de una base fuerte que dirige el mecanismo de reacción hacia una eliminación en un solo paso. D. La tendencia de algunos halogenuros a perder el halógeno formando una especie intermediaria que después se transforma en el alqueno correspondiente. Evidencia A Comprender, comparar, utilizar o proponer modelos que permiten describir, explicar y predecir fenómenos o sistemas. Comprende qué es un modelo y cuál es su relación con un sistema o fenómeno dado. Módulo de Pensamiento científico SABER PRO 2014-2
PREGUNTA 5. III. MATEMÁTICAS Y ESTADÍSTICA Dados dos eventos E y F se tiene que la probabilidad condicional de E dado F (P(E F)) esta definida como: P(E F)=. (P(EF)) Si para dos eventos particulares E y F se tiene que: P(E F)=P(E) y P(F E)=P(F), se puede afirmar que lo anterior sucede porq ue los eventos son A. igualmente probables y P(E)=P(F) B. mutuamente excluyentes y P(E F)=0 C. complementarios y P(E)+P(F)=1 D. independientes y P(E F)=P(E)P(F) D Comprender, comparar, utilizar o proponer modelos que permiten describir, explicar y predecir fenómenos o sistemas. Evidencia Determina las ventajas y limitaciones de usar un determinado modelo. 10
GUÍAS PREGUNTA 6. IV. CIENCIAS DE LA TIERRA El entrampamiento del petróleo en reservorios es uno de los eventos fundamentales para establecer el sistema petrolífero de una cuenca. Cuál de los siguientes modelos permite identificar trampas estratigráficas con petróleo perforadas por el pozo 1? Evidencia D Comprender, comparar, utilizar o proponer modelos que permiten describir, explicar y predecir fenómenos o sistemas. Propone o utiliza modelos para obtener información, hacer inferencias o predicciones. Módulo de Pensamiento científico SABER PRO 2014-2
PREGUNTA 7. V. CIENCIAS BIOLÓGICAS Para calcular las distancias genéticas entre secuencias de ADN se pueden utilizar varios modelos que establecen las probabilidades de mutaciones de las bases en el tiempo: En el modelo de Jukes-Cantor todas las mutaciones tienen la misma probabilidad, mientras que el modelo de Kimura-2-parámetros las transiciones (cambios purina-purina, pirimidina-pirimidina) son más probables que las transversiones (cambios purina-pirimidina). Al hacer inferencias genéticas, qué ventaja tiene el modelo Jukes-Cantor sobre el modelo Kimura-2-parámetros? A. Presenta menos sesgo en situaciones en que las mutaciones permitidas en el ADN estén determinadas por procesos de selección. B. Refleja mejor el proceso evolutivo pues las mutaciones en el ADN se dan sin importar la naturaleza química de las bases. C. Permite obtener las mismas distancias genéticas que el modelo Kimura-2- parámetros a partir de cálculos más sencillos. D. Ninguna, porque el modelo no considera la naturaleza química del ADN y por tanto se sobreestimará siempre la distancia entre secuencias. A Comprender, comparar, utilizar o proponer modelos que permiten describir, explicar y predecir fenómenos o sistemas. Evidencia Determina las ventajas y limitaciones de usar un determinado modelo. 12
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