Un taller sobre química e ingenierías para fomentar los estudios tecnológicos

Artículo de opinión

Fotos realizadas por la Universidad Politécnica de Madrid

  • 18/07/2016

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Existen datos que apuntan en el sentido de que cada vez hay menor proporción de jóvenes que eligen carreras universitarias del ámbito científico-tecnológico. Esto es especialmente preocupante si consideramos la importancia que la ciencia y la tecnología juegan en la sociedad moderna. Además, las mujeres siguen representando una proporción pequeña en estas titulaciones. Por todo ello, existe un interés de Universidades, colegios profesionales, asociaciones, etc., por promocionar entre los más jóvenes, y especialmente entre las niñas, las titulaciones de las áreas CTIM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas). La UPM ha desarrollado multitud de actividades (http://bit.ly/20SECKD) al respecto, como:
 
  • Una plataforma de "fomento de vocaciones tecnológicas" para facilitar la comunicación con centros de educación secundaria.
  • Jornadas de orientación para potenciales estudiantes y sus padres.
  • Participación con talleres en la Semana de la Ciencia de Madrid.
  • Involucración en ferias informativas para estudiantes.
  • Implicación en el programa educativo de la Comunidad de Madrid "4º de ESO + Empresa," con la colaboración de empresas y entidades (como la UPM) en las que los jóvenes realizan estancias para aproximarles al mundo laboral.
  • Campamentos tecnológicos y talleres de iniciación a la ingeniería.
  • Visitas a aulas-taller y museos de la Universidad.
  • Concurso de ideas para generar herramientas (coreografía, cómics y guiones cinematográficos…) para la divulgación de estudios de ingeniería.
  • Programa de fomento de vocaciones tecnológicas en la Comunidad de Madrid.
 
El autor se implicó en la última, que se desarrolló en forma de 40 talleres dirigidos a estudiantes de educación secundaria en este curso. Fue una iniciativa conjunta de la Fundación Universidad-Empresa (FUE) y la UPM (http://bit.ly/1Y2va8u). Con una duración de cuatro horas, cada taller era desarrollado por profesorado de la Universidad, acompañado de estudiantes del área y del Máster de Formación del Profesorado. Aquí se resume el contenido del taller "Química en acción: una ciencia fundamental para las ingenierías" impartido en cinco centros educativos, para alumnos (unos 35 por sesión) de 14-17 años. Colaboraron las alumnas de la UPM: Mª José Fernández, Mónica Gómez y Ana Martínez.
 
Con este taller pretendíamos contribuir a que se apreciase cómo la química implica importantes aplicaciones en tecnología (nuevos materiales, automoción, energía…) y en la búsqueda de soluciones a los problemas sociales (medio ambiente, desarrollo sostenible, alimentación…). Se aprovechó también distinguir entre química e ingeniería química.
 
El taller, apoyado en una presentación de Power Point, donde se introduce la ingeniería y el objeto de la química, se simultaneó con experiencias prácticas, involucrando a los alumnos. Al principio, se les pide que discutan qué es para ellos la ingeniería, en grupos de 3 ó 4 que se mantienen a lo largo de la sesión. Se llega a la conclusión de que se trata de un conjunto de varias áreas, donde se aplican las ciencias para resolver problemas concretos.
 
Como ejemplo de aplicación científica a la ingeniería, se realizan unos vistosos experimentos (usando gafas para el cine 3D) de fotoelasticidad. Es una técnica óptica que se emplea para evaluar zonas donde algunos objetos (cajas de DVD, escuadras…) están sometidos a mayores esfuerzos (ruptura más probable), por formación de franjas de colores.
 
Para que los alumnos se den cuenta de que para el quehacer científico son claves la experimentación y la observación, se les propone una pregunta: ¿dónde funde antes un cubito de hielo, en agua o en agua con una alta concentración de sal? Tras recabar su opinión inicial, los grupos preparan un vaso con agua y otro con disolución salina y realizan el experimento, cronometrando tiempos y observando. Se aprecia lo contrario que, a priori, piensa la mayoría. El ejemplo (idóneo para discurrir sobre el método científico y que se ilustra con gotas de colorante alimentario) permite interpretar las corrientes termohalinas de los océanos, tan importantes para el clima.
 
Una vez analizados estos ejemplos, se comenta la amplia variedad de ramas de la ingeniería. Se les pide a los alumnos que señalen contribuciones relevantes que les parezca que han aportado las ingenierías en las últimas décadas, así como que destaquen 3 ó 4 retos de la humanidad para el futuro y su relación con la tecnología. En función de las respuestas, y con imágenes de ejemplos de entornos donde trabajan los ingenieros (se intenta que muchas fotografías se refieran a "ingenieras"), se comentan posibles motivos para estudiar ingeniería. De esta manera finaliza la introducción a la ingeniería y se pasa a la parte donde nos focalizamos en la importancia de la química en general, y en las ingenierías en particular. Para ello, se discute con los alumnos sobre qué es esta ciencia para ellos y se recalca que, entre otras cuestiones, se dedica a estudiar cómo unas sustancias se transforman en otras. Se incide en que en ingenierías es importante por aspectos como el conocimiento básico, que hay muchas industrias que emplean procesos químicos, y por suponer una rama muy importante la ingeniería química.
 
Como ejemplo de conocimiento básico, se señala que muchas sustancias, como el agua, están formadas por moléculas y que, según se ordenan, varía su densidad (se muestra un modelo gigante de la estructura del hielo y se hacen comentarios sobre su propia experiencia de verlo flotar en agua).
 
En cuanto a ejemplos de relación entre estructura y propiedades, se comenta cómo el diamante y el grafito (de los que se llevan modelos) están constituidos por el mismo tipo de átomos (carbono), pero ordenados en estructuras distintas, por lo que tienen propiedades muy diferentes. Como ejemplo curioso de que se pueden ordenar de otras maneras los átomos de carbono, se muestra la estructura del fullereno, semejante a un balón de fútbol, y se introduce la nanotecnología.
 
Se presentan, con ilustraciones, algunas industrias químicas relevantes, como la de formación de sosa, esencial para la  fabricación de vidrio y jabón. De forma similar, se resalta la diferencia entre ciencia (como la invención de la nitroglicerina por el químico Ascanio Sobrero) y tecnología (invención de dinamita por Alfred Nobel), y se aprovecha para comentar sobre el uso de explosivos (desde construcciones civiles y minería al armamento). También se eligen imágenes que ensalzan la labor de la química, difundidas por BASF bajo el título de: "contribución invisible, éxito visible", y se comenta sobre uno de los productos que desarrolla esta empresa: plásticos biodegradables. Otro ejemplo que se indica es la obtención del aluminio, para lo que se llevan muestras de bauxita, alúmina y aluminio, y se comenta sobre la necesidad de su reciclado. También se introducen imágenes donde se aprecian las principales contribuciones de la química en el desarrollo de los automóviles.
 
Para destacar uno de los logros fundamentales de la química, se regala a cada alumno una tabla periódica actualizada (obsequio de la Real Sociedad Española de Química), comentando lo que significa, y se les informa de que España es de los ocho países cuyos científicos han descubierto tres elementos (como el caso de España) ó más. Se informa que, de unos 85 elementos estables, hay del orden de 70 en un teléfono móvil (ejemplo bien conocido por los alumnos), y que alguno se obtienen de minerales muy específicos y localizados solo en ciertas zonas. Como último ejemplo de aplicación, en este caso de ingeniería biomédica, se muestra un modelo de pelvis y fémur de plástico, ilustrando cómo se realiza una operación de cadera y se llevan las piezas (de diferentes materiales y diseños) que se necesitan en la prótesis correspondiente (amabilidad del Prof. Antonio Ros).
 
Seguidamente, se realizan los siguientes "experimentos":
 
1. Indicadores. Se "sorprende" a los alumnos con cambios de color al mezclar "desatascador" y "agua fuerte" comerciales con indicadores ácido-base.
 
2. Fabricación de "cerveza". Los ingredientes (agua, cebada, lúpulo y levadura) se sustituyen por agua oxigenada, disolución de una sal (KI) y detergente. Se desprende oxígeno  (espuma) y se forma yodo (amarillo), con apariencia de cerveza.
 
3. Dos ejemplos de reacciones químicas con desprendimiento de gas. Se observa que el cinc con "agua fuerte" desprende hidrógeno y que el vinagre con bicarbonato de sodio desprende CO2.
 
4. Tras preguntarles sobre ejemplos de empleo de química para obtener energía, se explica el fundamento de las bebidas autocalentables (y de paso degustan un chocolate caliente), se mide la temperatura final y se discuten sus ventajas e inconvenientes.
 
5. Se crea "nieve artificial" con plástico superabsorbente de agua (como el de los pañales).
 
6. Experiencias con hielo seco. Se les pregunta por qué se llama así y sobre sus llamativas propiedades, como la formación de "niebla baja" al introducirlo en agua.
 













El resultado de los talleres se puede calificar de altamente positivo. Aparte del comportamiento ejemplar de los alumnos que participaron, tanto sus expresiones de alegría como lo reflejado a sus profesores a través de encuestas, así lo indican. Obviamente, el resultado pretendido, de motivar hacia vocaciones de estudios CTIM es difícil de cuantificar, pero sí había alumnos que comentaban que habían descubierto, de alguna manera, una imagen práctica de la química y aplicaciones tecnológicas que desconocían. Cabe destacar que algunas preguntas y comentarios que surgieron de los alumnos fueron fuente de interesantísimas discusiones.
 
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