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EL CALENTAMIENTO GLOBAL Y EL NIVEL DEL MAR
“La indagación como herramienta para enseñar ciencias”
‘¿AFECTA EL CALENTAMIENTO GLOBAL AL NIVEL DEL MAR?’
Autores: Schulbiologiezentrum Hannover
Adaptación al currículo español: Real Jardín Botánico Juan Carlos I y Real Jardín Botánico (CSIC)
Cursos:
3º - 4º ESO y Bachillerato
Resumen:
Duración estimada:
2horas
Material: por cada equipo de 4
ó 5 estudiantes.
reflexionarán sobre la importancia que tienen las grandes masas de
2 acuarios pequeños
Plástico film
Vinagre
Bicarbonato sódico
Dos termómetros
20 hielos
plastilina
2 focos de luz
Competencias:
Observación y razonamiento.
Formulación de hipótesis.
Trabajo en equipo y
colaboración.
Debate y capacidad de
discusión.
Experimentación.
Análisis y comunicación de
resultados.
Aplicación de conocimientos
transversales.
Autonomía.
Aprender a aprender.
Utilizando la indagación como sistema de aprendizaje, los alumnos
hielo en el buen funcionamiento del planeta y la manera en que
éstas se pueden ver afectadas por el calentamiento global. Por
último recapacitarán acerca de las posibles consecuencias de
dichos efectos sobre el nivel del mar y por tanto sobre la vida en el
planeta Tierra.
Objetivos:
Comprender el papel que juega el CO2 en el efecto invernadero y
por tanto en el calentamiento global.
Conocer la importancia de las grandes masas de hielo en el buen
funcionamiento del planeta.
Concienciar sobre la importancia de la reducción de las
emisiones de CO2.
Estudiar y experimentar las propiedades físico-químicas del
agua.
CONTENIDO CURRICULAR:
[REAL DECRETO 1631/2006, de 29 de diciembre, por el que se establecen las
enseñanzas mínimas correspondientes a la Educación Secundaria Obligatoria]
MATERIA: Ciencias de la naturaleza
Palabras clave: Agua, hielo,
densidad, masa, calentamiento
global, cambio climático, dióxido de
carbono, gas, temperatura, volumen.
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EL CALENTAMIENTO
CALENTAMIENTO GLOBAL
GLOBAL YY EL
EL NIVEL
NIVEL DEL
DEL MAR
MAR
EL
OBJETIVOS:
1) Comprender y utilizar las estrategias y los conceptos básicos de las ciencias de la naturaleza para interpretar los
fenómenos naturales, así como para analizar y valorar las repercusiones de desarrollos tecnocientíficos y sus
aplicaciones.
2) Aplicar, en la resolución de problemas, estrategias coherentes con los procedimientos de las ciencias, tales
como la discusión del interés de los problemas planteados, la formulación de hipótesis, la elaboración de
estrategias de resolución y de diseños experimentales, el análisis de resultados, la consideración de aplicaciones y
repercusiones del estudio realizado y la búsqueda de coherencia global.
4) Obtener información sobre temas científicos, utilizando distintas fuentes, incluidas las tecnologías de la
información y la comunicación, y emplearla, valorando su contenido, para fundamentar y orientar trabajos sobre
temas científicos.
5) Adoptar actitudes críticas fundamentadas en el conocimiento para analizar individualmente o en grupo,
cuestiones científicas y tecnológicas.
7) Comprender la importancia de utilizar los conocimientos de las ciencias de la naturaleza para satisfacer las
necesidades humanas y participar en la necesaria toma de decisiones en torno a problemas locales y globales a
los que nos enfrentamos.
8) Conocer y valorar las interacciones de la ciencia y la tecnología con la sociedad y el medio ambiente, con
atención particular a los problemas a los que se enfrenta hoy la humanidad y la necesidad de búsqueda y
aplicación de soluciones, sujetas al principio de precaución, para avanzar hacia un futuro sostenible.
CONTENIDOS 3ºESO: ‘Ciencias de la naturaleza’
BLOQUE I: CONTENIDOS COMUNES
- Utilización de estrategias propias del trabajo científico como el planteamiento de problemas y discusión de su
interés, la formulación y puesta a prueba de hipótesis y la interpretación de los resultados.
- Búsqueda y selección de información de carácter científico utilizando las tecnologías de la información y
comunicación y otras fuentes.
- Interpretación de información de carácter científico y utilización de dicha información para formarse una
opinión propia, expresarse con precisión y argumentar sobre problemas relacionados con la naturaleza.
- Utilización correcta de los materiales, sustancias e instrumentos básicos de un laboratorio y respeto por las
normas de seguridad en el mismo.
BLOQUE 4: CAMBIOS QUÍMICOS Y SUS REPERCUSIONES
- Reacciones químicas y su importancia.
- Interpretación macroscópica de la reacción química como proceso de transformación de unas sustancias en
otras. Realización experimental de algunos cambios químicos.
- Valoración de las repercusiones de la fabricación y uso de materiales y sustancias frecuentes en la vida
cotidiana.
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EL CALENTAMIENTO GLOBAL Y EL NIVEL DEL MAR
BLOQUE 6: LAS PERSONAS Y EL MEDIO AMBIENTE
- Los recursos naturales y sus tipos. Consecuencias ambientales del consumo de energía.
- Los residuos y su gestión. Valoración del impacto de la actividad humana en los ecosistemas.
- Principales problemas ambientales en la actualidad.
- Valoración de la necesidad de cuidar del medio ambiente y adoptar conductas solidarias y respetuosas con él.
CONTENIDOS 4ºESO: ‘Biología y Geología’
BLOQUE I: CONTENIDOS COMUNES
- Actuación de acuerdo con el proceso de trabajo científico: planteamiento de problemas y discusión de su
interés formulación de hipótesis, estrategias y diseños experimentales, análisis e interpretación y
comunicación de los resultados.
- Interpretación de información de carácter científico y utilización de dicha información para formarse una
opinión propia, expresarse con precisión y tomar decisiones sobre problemas relacionados con las ciencias de
la naturaleza.
- Reconocimiento de las relaciones de la biología y la geología con la tecnología, la sociedad y el medio
ambiente, considerando las posibles aplicaciones del estudio realizado y sus repercusiones.
- Utilización correcta de los materiales e instrumentos básicos de un laboratorio y respeto por las normas de
seguridad en el mismo.
BLOQUE 4: LAS TRANSFORMACIONES EN LOS ECOSISTEMAS
- Cuidado de las condiciones medioambientales y de los seres vivos como parte esencial de la protección del
medio natural.
CONTENIDOS 4ºESO: ‘Física y química’
BLOQUE I: CONTENIDOS COMUNES
- Familiarización con las características básicas del trabajo científico: planteamiento de problemas y discusión de
su interés, formulación de hipótesis, estrategias y diseños experimentales, análisis e interpretación y
comunicación de resultados.
- Búsqueda y selección de información de carácter científico utilizando las tecnologías de la información y
comunicación y otras fuentes.
- Interpretación de información de carácter científico y utilización de dicha información para formarse una
opinión propia, expresarse con precisión y tomar decisiones sobre problemas relacionados con las ciencias de
la naturaleza.
- Utilización correcta de los materiales, sustancias e instrumentos básicos de un laboratorio y respeto por las
normas de seguridad en el mismo.
BLOQUE 3: PROFUNDIZACIÓN EN EL ESTUDIO DE LOS CAMBIOS.
- Naturaleza, ventajas e inconvenientes de las diversas fuentes de energía.
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EL CALENTAMIENTO GLOBAL Y EL NIVEL DEL MAR
- Interpretación de la concepción actual de la naturaleza del calor como transferencia de energía.
BLOQUE 5: LA CONTRIBUCIÓN DE LA CIENCIA A UN FUTURO SOSTENIBLE.
- Los problemas y desafíos globales a los que se enfrenta hoy la humanidad: contaminación sin fronteras,
cambio climático, agotamiento de recursos, pérdida de biodiversidad, etc.
- Contribución del desarrollo tecnocientífico a la resolución de los problemas. Importancia de la aplicación del
principio de precaución y de la participación ciudadana en la toma de decisiones.
- Valoración de la educación científica de la ciudadanía como requisito de sociedades democráticas sostenibles.
CONOCIMIENTOS PREVIOS NECESARIOS
- Conocimientos básicos sobre el efecto invernadero.
- Composición de la atmósfera y su efecto sobre la temperatura del planeta.
- Propiedades del agua.
- Concepto de densidad, volumen y masa.
Experimento para producir CO2 en grandes cantidades y de forma rápida:
Mezclar un chorro abundante de vinagre con una cucharadita de bicarbonato sódico dentro de un vaso. Se
produce una reacción química que libera CO2:
NaHCO3
+ CH3COOH →
Bicarbonato sódico + vinagre
CH3COO-Na
+ H2O +
CO2
= acetato de sodio + agua + dióxido de carbono
Esperamos un par de minutos y transferimos el CO2 (invisible pero supuestamente en el vaso) a otro vaso,
con cuidado de no traspasar también el líquido.
El aire es menos pesado que el CO2, por lo que será desplazado por el CO2, el cual se depositará en el interior
del vaso.
Para comprobar que efectivamente hemos llenado el segundo bote de CO2, introducimos una cerilla larga
encendida. Como en el interior del bote no hay O2 (sólo hay CO2) la cerilla se apagará.
Si quieres ver el experimento entra en http://www.youtube.com/watch?v=AvpenpBXAmM&feature=fvsr
DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD
Divide la clase en grupos de 4. Considera la composición de los grupos, es preferible que sean mixtos y estén
formados por estudiantes con distintas habilidades.
INTRODUCCIÓN AL PROBLEMA
1. Podemos comenzar proporcionando a los alumnos una noticia acerca de las predicciones sobre el aumento del
nivel del mar como consecuencia del cambio climático. También podemos pedirles a ellos que hagan una
búsqueda en internet o en prensa escrita y traigan dicha noticia.
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EL CALENTAMIENTO GLOBAL Y EL NIVEL DEL MAR
2. Además, pediremos a los alumnos que se documenten y, utilizando un atlas o internet, sitúen las grandes
masas de hielo del planeta (casquetes polares, glaciares, icebergs) en un mapamundi en blanco y expliquen las
diferencias entre las tres.
NOTA: los glaciares todo el mundo tiene claro que, al derretirse, provocan el aumento del nivel del mar, ya que
se trata de una masa enorme de hielo que se encuentra fuera del agua. Pero ¿y los icebergs?
PREGUNTA INICIAL:
3. Toda actividad basada en la indagación debe comenzar con el planteamiento de una pregunta o un problema a
resolver. En este caso partiremos de la pregunta ‘¿Cómo afectará el deshielo de los icebergs al nivel del mar?’
SELECCIÓN DE LA HIPÓTESIS:
4. Haremos una puesta en común de las noticias que han encontrado, lo que han leído y sus predicciones al
respecto según sus conocimientos.
5. Por último, entre todos, se formulará una hipótesis que deberán demostrar experimentalmente:
a. El deshielo de los icebergs provocará un aumento del nivel del mar.
b. El deshielo de los icebergs no provocará un aumento sobre el nivel del mar.
EXPERIMENTACIÓN:
6. Basándose en sus conocimientos y en los materiales facilitados por el profesor, se pedirá a los alumnos que
diseñen un experimento que demuestre su hipótesis.
POSIBLE EXPERIMENTO 1 – Efecto del aumento del CO2 atmosférico en los icebergs y el nivel del mar.
Material:
2 acuarios pequeños
20 cubitos de hielo
Un foco
2 termómetros
Agua
Reloj
Film transparente
CO2 =vinagre +
bicarbonato sódico
Papel y lápiz
En uno de los dos acuarios tendremos una atmósfera rica en aire. En el otro
generaremos una atmósfera rica en CO2. Compararemos los efectos sobre la
temperatura, el agua y el hielo.
Procedimiento:
1. Llenar los dos acuarios con una misma cantidad de agua, introducir 10
hielos en cada uno y marcar el nivel inicial.
2. Colocar un termómetro en cada uno y medir la temperatura inicial del
agua/aire. Colocar un foco que simule la luz del sol.
3. Producir CO2 mezclando vinagre y bicarbonato sódico e introducirlo en
uno de los dos acuarios. Cerrar herméticamente con film transparente.
4. Cerrar el otro acuario también herméticamente pero sin introducir CO2.
5. Anotar cada minuto la temperatura de cada uno de los dos acuarios, el nivel del agua y hacer
observaciones sobre el estado de los hielos.
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EL CALENTAMIENTO GLOBAL Y EL NIVEL DEL MAR
COMUNICACIÓN DE LOS RESULTADOS:
7. Habrá diferentes propuestas, algunas servirán y otras no. En cualquier caso los alumnos deberán explicar al
resto de compañeros cómo han diseñado su experimento y reflexionar acerca de los motivos por los que ha
funcionado o no.
8. Se hará una puesta en común de los resultados obtenidos en sus experimentos.
DEBATE FINAL:
9. Puesta en común: ¿A qué conclusión pueden llegar? ¿Por qué?
10. Algunas cuestiones interesantes a tratar en el debate final: ¿de dónde proceden los icebergs? ¿Su aumento
puede afectar de alguna otra manera al equilibrio biológico de los ecosistemas oceánicos?
FUNDAMENTO TEÓRICO
Efecto invernadero: cuando los rayos solares inciden sobre la superficie del planeta parte de la radiación es
absorbida por la tierra y parte es reflejada. Gracias a algunos de los gases que forman la atmósfera, esa radiación
reflejada no se pierde totalmente sino que en parte es atrapada, simulando (esos gases) el efecto que tiene el
plástico de un invernadero. Esto supone que la temperatura media de la Tierra se mantiene en unos 15ºC, en vez
de los -18ºC que tendríamos si careciésemos de atmósfera.
Pero ¿qué sucede cuando algunos de esos gases se acumulan en grandes cantidades? Por ejemplo el CO2. El
aumento del CO2 atmosférico debido a la actividad humana, provoca que ese ‘efecto invernadero’ natural se
multiplique, obteniendo como resultado un sobrecalentamiento de la Tierra.
Otros gases de efecto invernadero son: vapor de agua (H2O), metano CH4, óxido de nitrógeno (N2O), los CFCs y
sus derivados.
Deshielo de un iceberg:
Imaginamos un vaso de refresco con hielo que lo llenamos hasta el borde, ¿se derrama el líquido cuando se
derriten los hielos? La respuesta es no. Según las propiedades del agua, ésta, al congelarse, aumenta su volumen
y disminuye su densidad, motivo por el cual el hielo (menos denso) flota sobre el agua líquida, aunque una parte
siempre queda sumergida. El aumento de volumen es fácil de apreciar cuando, por ejemplo, metemos una botella
llena de agua en el congelador. Al cabo de un tiempo se rompe y salta el tapón. Concretamente, el agua líquida, al
pasar al estado sólido, se expande un 11% de su volumen.
En el caso de los icebergs, su mayor parte se encuentra bajo la superficie, desplazando el agua líquida hacia
arriba. Cuando los icebergs se derriten disminuye su volumen y dejan un 11% más de espacio disponible, que
rápidamente es ocupado por el agua procedente del deshielo de la parte aérea del iceberg. Es por esto que el
nivel del mar apenas sufre variación ninguna apreciable. Es decir, la parte aérea del iceberg siempre es mucho
más pequeña que la parte sumergida, por lo que el agua procedente de su deshielo pasa a ocupar el espacio
sobrante que deja el hielo que había bajo la superficie.
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BIBLIOGRAFÍA
 Velázquez de Castro, F. “25 Preguntas sobre el Cambio Climático”. Conceptos básicos del efecto
invernadero y del cambio climático. 2005. Ediciones Libertarias/Prodhufi, S.A. ISBN: 84-7954-652-2
 Intergovernmental Panel on Climate Change http://www.ipcc.ch/
 Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente http://www.pnuma.org/
 United Nations Framework on Climate Change http://unfccc.int
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