Reflexiones sobre las experiencias de laboratorio

Introducción
En la realización de experiencias de laboratorio en la enseñanza de las ciencias experimentales, se debe tener en cuenta que se inscriben en un contexto totalmente diferente al del trabajo científico real. Esto permite realizar una división muy simple, – que no puede ser aplicada en la labor científica real – en los tipos de experiencias a plantear y su posterior análisis. Ellas son: experiencias de determinación de alguna magnitud, por ejemplo, determinar la aceleración de la gravedad, g, mediante un péndulo o experiencias de comprobación de una ley, por ejemplo, determinación de las leyes del péndulo. Se puede ver entonces que la misma experiencia puede ser utilizada en un sentido o en otro. En el primer caso se da por válida la ley del péndulo y se determina g, para luego comparararla con los valores obtenidos con instrumentos más precisos. En el segundo, se toma el valor de la aceleración gravedad como dato y se comprueba la validez de la ley del péndulo. La diferencia radica entonces en la forma de procesar y analizar los datos obtenidos.
Esta clasificación en los tipos de experiencias a realizar en los laboratorios es necesaria, pues sino se corre el riesgo de realizar experiencias rituales, no reflexivas, donde no se pone en juego ninguna hipótesis.
Un ejemplo de esto último es la construcción del “terrario”, si bien en muchos casos este está perfectamente fundamentado, hay situaciones en las que es un mero muestrario de plantas e insectos. ¿Qué se pretende probar, que no sea ya obvio en el mundo de todos los días? ¿Qué hipótesis nueva se pretende demostrar? No es posible realizar observaciones porque sí, sin ningún norte o teoría que sirva de guía.

Ritualización vs. trabajo reflexivo
Las experiencias de laboratorio constituyen uno de los campos a los que menos atención se le presta en la práctica docente en nuestras escuelas. Y en muchos casos, como el de la computación, su uso ha sido ritualizado, de forma tal que el docente acude a su uso para cumplir y mostrar cierta faz moderna en su práctica, pero sin contar con las herramientas que le permitan realizar adecuadamente esta actividad.
La mayoría de los docentes primarios y secundarios en ciencias, no han realizado prácticas científicas serias. Y su único acercamiento al laboratorio fue durante su formación como docentes. Por ello, si bien perciben la importancia del uso del laboratorio por parte de los alumnos, no logran plasmar esta actividad en algo realmente enriquecedor y más bien les deja un regusto amargo en la boca.

Objetivos claros y responder al “¿para qué?”
Toda práctica de laboratorio debe partir de objetivos claros y precisos, que respondan a la pregunta ¿para qué? Una propuesta sin objetivos claros es una pérdida de tiempo y materiales. En este punto es imprescindible citar a Mario Bunge cuando dice:
“No pocos filósofos son responsables de la difundida fábula según la cual los científicos disponen de dos métodos bien recortados y estandarizados mediante los cuales pueden abordar cualquier problema de conocimientos. Tales métodos serían los
procedimientos deductivo e inductivo que, así se supone, permiten al científico prescindir del tanteo, la corazonada y, acaso también del talento…El físico, – si hemos de creer en la religión del método – solo tendría que resumir en generalizaciones inductivas los resultados de sus observaciones; empero, no se dice por qué efectúa esas observaciones ni cómo se las arregla para diseñarlas e interpretar sus resultados.
Pocas cosas hay más ridículas e ineptas que esta caricatura del trabajo científico.” (1) En otras palabras, no hay una metodología fija, segura, que nos permita realizar un trabajo científico. La simple observación sin indicaciones sobre qué observar, no sirven. Y para decidir lo que se debe observar es porque estamos poniendo a prueba alguna teoría o expectativa sobre los resultados del experimento que permitirán tomar decisiones posteriores. Así, cuando el médico le indica a un paciente que debe realizar un examen de glucosa, realiza un experimento en el que centra una expectativa: ¿será el paciente diabético? Del resultado de esto el médico tomará las decisiones
correspondientes. La experiencia se realiza con un para qué.
Una de las diferencias entre la práctica científica profesional y las experiencias escolares, consisten en que en estas últimas la toma de decisiones no está presente. Volviendo al ejemplo del médico, en la práctica escolar solo llegaríamos a saber si el paciente es o no es diabético, pero en caso de serlo no tomamos decisiones sobre como curarlo.
Experiencias de comprobación y experiencias de medición
Los objetivos o para qué de las experiencias se pueden clasificar en dos grandes grupos: ? Comprobación de hipótesis: Son aquellas que se proponen verificar alguna hipótesis. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que los procesos de verificación de hipótesis son realimentados. Un buen ejemplo de estos procesos realimentados los podemos indicar con la hipótesis “las plantas transpiran”. Para verificarla tomamos una bolsa de nylon, la colocamos
encima de la planta y observamos la condensación de las gotitas de agua. Sin embargo, esta sola observación no comprueba la hipótesis, ya que observamos condensación de agua sin que lo podamos atribuirlo a las plantas, por ejemplo, cuando nos bañamos. Por lo tanto, deberemos realizar experimentos adicionales, con controles de temperatura, estudios sobre el punto de rocío del agua, etc. De esta forma la investigación original se realimenta, generando nuevas hipótesis que deben ser verificadas.
? Medición de propiedades o constantes: Son experiencias en las que no se pretende la comprobación directa de una hipótesis, sino la medición de alguna propiedad. Por ejemplo, la medición del pH de una solución, determinación de la aceleración de la gravedad. Estas experiencias tienen un objetivo técnico, y el objetivo de las mismas es que los alumnos desarrollen procedimientos. Sin embargo, estos procedimientos luego deben ser conectados con alguna hipótesis que se podría verificar.

Ejemplo de experiencia de comprobación y de medición

Una de las experiencias más sencillas que los alumnos de los cursos de física suelen realizar, es la experiencia del péndulo. Aquí tenemos un buen ejemplo de una práctica que puede ser tomada en cualquiera de las dos dimensiones que mencionamos antes:
Por una parte, se la pude realizar para comprobar la hipótesis de la relación entre el período y la longitud del péndulo. Pero también se la puede efectuar determinar el valor de la aceleración de la gravedad. En este punto se puede entonces citar los métodos geofísicos de gravimetría (que miden las diferencias en el valor de la aceleración de la gravedad) que se utilizan en la prospección petrolera y minera.

Los informes y el triángulo experimental.
Los informes de laboratorio, cumplen entre otros roles el de permitir una reflexión sobre la experiencia realizada. Por otra parte, es una de las pocas instancias en los procesos de enseñanza-aprendizaje de las ciencias, en que los alumnos pueden producir un material escrito que no sea una mera respuesta a cuestionarios.

Confección de informes
Conviene, pero desde luego depende del docente, que se realicen en grupos de no más de tres alumnos, el mismo debe incluir los siguientes puntos:
 Título: El objetivo del práctico debe incluirse en el título, Ej. : “Determinación de la aceleración de la gravedad g, mediante un péndulo”.
Resumen: Se debe describir la metodología básica de la experiencia, en forma sucinta, e incluir el resultado más importante obtenido, Ej. “En el presente trabajo se determinó la aceleración de la gravedad terrestre g utilizando un péndulo en la condición de pequeñas oscilaciones. Se varió la longitud del mismo, dejando los demás parámetros fijos, promediándose los valores de g obtenidos. La experiencia dio un valor de g = (9,8 ± 0,3)m/s 2 ”.
Teoría: En este punto se desarrolla, en forma resumida, la teoría y las fórmulas que se necesitarán utilizar, numerándolas, para luego poder nombrarlas con ese número. No se deben incluir resultados
Metodología experimental: Aquí se explica todo lo relacionado con los procedimientos seguidos en el laboratorio y en la posterior elaboración de datos. Se debe incluir una descripción de los materiales utilizados en el laboratorio. No se deben incluir resultados.
Resultados y discusión: En este punto se deben mostrar los resultados parciales y finales obtenidos, en forma de tablas y/o gráficos. A su vez, se deben discutir los resultados, o sea, verificar si las hipótesis propuestas han sido confirmadas dentro de un grado aceptable de exactitud. También se deben analizar las posible fuentes de error o incerteza.
 Conclusión: En este punto se cierra el trabajo y se reflexiona sobre la práctica, se deben omitir frases como “dio de acuerdo a lo esperado” o “la realización de la práctica fue muy importante”. Las conclusiones deben fundamentarse a partir de
lo efectivamente realizado.
 Apéndice: Este punto es optativo. Se incluyen aquí todo aquello que no es relevante al informe, pero que se considera pertinente incluir en el mismo, como cálculos de errores, etc.

El triángulo experimental
Debe haber una interconexión entre tres elementos claves: Objetivos –Resultados – Conclusiones. Ellos constituyen lo que podemos denominar el triángulo experimental:

. Ellos constituyen la razón de ser del informe, y son los que posibilitan que el alumno realice una comprensión reflexiva y un aprendizaje significativo de la experiencia realizada. Los Objetivos son la razón de ser de la práctica, el “para qué” se realiza la experiencia. Los resultados, que no deben confundirse con las mediciones tomadas durante la experiencia, son la elaboración de las mediciones, en la mayoría de los casos estos resultados son analizados con instrumentos estadísticos: Promedio, desviación estándar, regresión lineal, entre otros. En las conclusiones se contrastan los objetivos con los resultados, indicando si las hipótesis han sido validadas o no, el grado de validez de esta contrastación y las posibles derivaciones de estas experiencias.

Conclusión: Metas de aprendizaje de las actividades de laboratorio
Las experiencias de laboratorio constituyen un espacio donde el estudiante puede producir y reflexionar sobre su propia actividad, realizar aprendizajes prácticos sobre mediciones, unidades e instrumentos de medición, los cuidados de los mismos, la calibración, estos son aprendizajes significativos para su crecimiento personal, más allá de su actividad laboral o profesional futura, al incentivar el espíritu crítico de sus propias actividades y las destrezas manuales. Las actividades de laboratorio deben ser diseñadas para llamar la atención de las mentes de los estudiantes, de forma tal que los estudiantes pueden adquirir habilidades y confianza en:

  Mediciones de cantidades físicas con apropiada exactitud.
  Reconocimiento de factores que podrían afectar la confiabilidad de las
mediciones.
 Manipulación de materiales, aparatos, herramientas e instrumentos de
medición.
 Descripción clara de sus observaciones y mediciones.
 Representación de la información en términos apropiados, sean ellos
verbales, esquemáticos, gráficos y matemáticos.
 Inferencia y razonamiento a partir de sus observaciones.
  Habilidad para defender racionalmente sus conclusiones y predicciones.
  Participación efectiva y valorada con sus pares y docentes en una
empresa cooperativa intelectual.

Objetivos

Resultados Conclusiones

? Informes articulados de las observaciones in formatos variados que pueden ir desde discusiones informales hasta informes formales de laboratorio.
? Habilidad para reconocer aquellas cuestiones que pueden ser investigadas a través de experimentos y planear, llevar a cabo, evaluar e informar sobre dichos experimentos.

(1)Bunge, Mario. Intuición y Ciencia. Colección ensayos. EUDEBA. Buenos Aires