VOLUMEN 36, NÚMERO 1 | ENERO-JUNIO 2024 | PP. 79-91
ISSN: 2250-6101
DOI: https://doi.org/10.55767/2451.6007.v36.n1.45314
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¿El aire es materia? Desarrollo de las
prácticas científicas para superar
barreras en el aprendizaje de las
ciencias
Is air matter? Development of scientific practices to
overcome barriers in science learning
Jorge Pozuelo Muñoz
1
*
1
Dpto. de Didácticas Específicas, Área de Didáctica de las Ciencias Experimentales, Facultad de Educación, Universi-
dad de Zaragoza. c/Pedro Cerbuna 12, 50009, Zaragoza (España). Grupo BEAGLE de investigación en Didáctica de las
ciencias de la naturaleza. Instituto IUCA de investigación en ciencias ambientales de Aragón.
*E-mail: jpozuelo@unizar.es
Recibido el 28 de julio de 2023 | Aceptado el 11 de marzo de 2024
Resumen
Esta investigación presenta una secuencia de actividades para trabajar el concepto de materia en educación secundaria con alumnado
del Programa de Aprendizaje Inclusivo en Aragón (España). Este programa acoge a alumnado que ha encontrado barreras para apren-
der ciencias frente a propuestas usuales. Se plantea una secuencia ad hoc con doble objetivo: trabajar los conocimientos vinculados a
la materia mediante las prácticas científicas de argumentación, indagación y modelización; y usar las prácticas como herramienta para
facilitar la superación de posibles barreras para el aprendizaje en ciencias. La metodología didáctica ha sido el aprendizaje por indaga-
ción. La investigación usa un análisis cualitativo de grabaciones de vídeo. Se han establecido categorías emergentes que permiten
concluir las dificultades para identificar magnitudes que definan la materia, en especial, el “aire”. La secuencia ha trabajado con estas
dificultades mediante demostraciones experimentales diseñadas por el propio alumnado, que después construyeron y expusieron. Se
ha observado que trabajar las prácticas científicas ha permitido dirigir el potencial individual, en lo procedimental y conceptual. Ello ha
contribuido a superar algunas barreras para el aprendizaje de la ciencia en general y los conceptos de materia y aire, en particular.
Palabras clave: Materia; Aire; Prácticas científicas; Propuesta didáctica; Barreras para el aprendizaje.
Abstract
This research presents a sequence of activities to work on the concept of matter in secondary education with students from the Inclu-
sive Learning Program in Aragon (Spain). This program accommodates students who have encountered barriers to learning science
compared to conventional approaches. An ad hoc sequence is proposed with a dual objective: to work on knowledge related to matter
through scientific practices of argumentation, inquiry, and modeling; and to use these practices as a tool to facilitate overcoming po-
tential barriers to learning in science. The didactic methodology used was inquiry-based learning. The research employs qualitative
analysis of video recordings. Emerging categories have been established that allow us to conclude the difficulties in identifying magni-
tudes that define matter, especially "air". The sequence has addressed these difficulties through experimental demonstrations de-
signed by the students themselves, which they later constructed and presented. It has been observed that working with scientific
practices has allowed for the direction of individual potential, both procedurally and conceptually. This has contributed to overcoming
some barriers to learning science in general and the concepts of matter and air in particular.
Keywords: Matter; Air; Scientific practices; Didactic proposal; Barriers to learning.
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I. INTRODUCCIÓN
El concepto de materia resulta complejo para el alumnado de educación primaria y educación secundaria. Los mayores
problemas surgen por dos motivos fundamentalmente. En primer lugar, cuando el objeto (o fenómeno) de estudio no
es visible por su escala microscópica y, en segundo lugar, cuando existen dificultades para entender la composición
de la materia a partir de su estructura interna (Cascarosa-Salillas et al., 2022a; Martínez-Torregosa et al., 2022; Sarquis
y González, 2022). Estas dificultades se evidencian en la construcción de un modelo mental del aire. A pesar de que
en la etapa de educación primaria se han estudiado los estados de la materia (sólido-líquido-gas), el estudio del aire
en estudiantes de secundaria genera un fuerte conflicto cognitivo debido a su naturaleza imperceptible (Driver, 1988).
También es común que los estudiantes admitan su existencia únicamente cuándo el aire está en movimiento (Demir-
bas y Ertuğrul, 2014; Séré, 1986; Stavy, 1988). Estos modos de comprensión se evidencian cuando el alumnado debe
responder a la pregunta si el aire es o no es materia. Los argumentos de los estudiantes en sus respuestas ayudan a
los investigadores a conocer cómo el alumnado construye su modelo de materia. En las respuestas del alumnado es
habitual encontrar afirmaciones como “el aire no pesa, porque si pesase lo notaríamos” (Mazo Vivar, 2006) o “el aire
no es materia porque no tiene masa y no pesa” (Lorenzo Flores et al., 2018; Stavy, 1988,). Existen numerosas propues-
tas didácticas para el estudio de la naturaleza del aire en las distintas etapas educativas. Muchos de estos diseños
proponen una serie de demostraciones experimentales para evidenciar que el aire es materia (Branca et al., 2022;
Lorenzo Flores et al., 2018; Mazo Vivar, 2006). La inclusión de demostraciones experimentales para trabajar el con-
cepto de aire, permiten al alumnado enfrentarse al conflicto cognitivo que observa (Eshach y Fried, 2005), y también
aumentar su interés al trabajar con hechos perceptibles en su vida diaria (García-Carmona et al., 2014).
Por otro lado, las investigaciones en didáctica de las ciencias experimentales en general, y de la física en particular,
nos llevan a la necesidad de incorporar enfoques didácticos que favorezcan el desarrollo de competencias para una
mejor formación científica (Hodson, 2014). Según Adúriz-Bravo (2017), dos de las prácticas científicas con mayor in-
terés para la enseñanza de la física son la modelización y la argumentación. Estas, unidas a la indagación, conforman
tres prácticas científicas fundamentales en el aprendizaje de la ciencia (Muñoz Campos et al., 2020). La argumentación
se entiende como la capacidad para justificar o refutar una opinión haciendo uso de pruebas (Jiménez Aleixandre,
2010), desarrollar y evaluar argumentos (Duschl y Osborne, 2002) y la capacidad de elegir entre distintas opciones
utilizando los criterios más adecuados (Muñoz Campos et al., 2020). Esta práctica se considera fundamental para el
desarrollo de ciudadanos científicamente competentes (Erduran y Jiménez-Aleixandre, 2008). Por ello, es importante
desarrollar actividades que puedan servir como objeto de discusión y una práctica reflexiva (Cutrera et al., 2021). El
término indagación puede tener distintos significados. Según Couso (2014), la indagación en el ámbito educativo
puede entenderse como una variedad de estrategias de enseñanza y aprendizaje para desarrollar con el alumnado
destrezas de indagación y sobre indagación. Esta perspectiva se conoce como Aprendizaje de las Ciencias Basado en
Indagación (IBSE por sus siglas en inglés). Muchos autores muestran que esta forma de trabajar en el aula favorece el
desarrollo de habilidades, la comprensión conceptual y las actitudes, hacia la ciencia (Aguilera et al., 2018; Bevins y
Price, 2016; McConney et al., 2014; Minner et al., 2010). La construcción de modelos es un aspecto fundamental tanto
en la ciencia como en la educación científica (Justi, 2006), siendo especialmente relevante en una rama de conoci-
miento como la física (Valenzuela y Mena, 2019). El término modelización también ha sido objeto de análisis según
sus acepciones (Oliva, 2019), aunque en este caso, entendemos la modelización como práctica científica en el ámbito
de la educación en ciencias. Esta práctica puede definirse como el desarrollo de conocimientos y destrezas para com-
prender cómo se construyen las ideas científicas (Acher, 2014).
Además de este enfoque didáctico en el que se desarrolla el contenido trabajando las prácticas científicas de mo-
delización, argumentación y modelización, es necesario tener en cuenta la contextualización del aprendizaje. La con-
textualización en la educación científica es un factor fundamental para que el alumnado comprenda la importancia y
la utilidad de la ciencia (Caamaño, 2005) y que el estudiante también pueda servir como difusor de conocimiento
(Sales y Silva, 2023). Para que el contexto sea adecuado, debe ser cercano a la vida diaria del alumnado (Caamaño,
2018) y partir de una situación real (King y Ritchie, 2012). El aprendizaje contextualizado de las ciencias va a propiciar
un aumento del interés del alumnado y que pueda aplicar lo aprendido a otro contexto (Gilbert, 2006). Existen publi-
caciones que muestran diseños didácticos que incluyen el desarrollo de las prácticas científicas y a su vez, han partido
de un aprendizaje con un contexto basado en una situación cotidiana. Por ejemplo, los procedimientos seguidos en
las propuestas realizadas por de Muñoz Campos et al. (2020) o Cascarosa-Salillas, et al. (2022b) ha resultado de utili-
dad para diseñar una secuencia que trabaje conjuntamente las tres prácticas científicas en educación secundaria obli-
gatoria.
Tradicionalmente, el aprendizaje de las ciencias se ha centrado en el conocimiento del contenido. Este conoci-
miento del contenido, además, viene asociado a metodologías educativas de transmisión-recepción (Carrascosa-Alís
et al., (2008). Esto, en muchos casos, provoca que el alumnado que no está habituado a trabajar con este tipo de
conocimiento y de metodología), sea catalogado como alumnado con necesidades educativas especiales. La inclusión
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educativa es crítica con esta terminología y hace que la responsabilidad de las dificultades recaiga en el alumnado y la
especificidad del aprendizaje sea considerada como una limitación del mismo (Cobeñas y Grimaldi, 2021). Sin em-
bargo, es común que las dificultades que experimenta el alumnado vengan determinadas por las formas de enseñar y
no por el propio alumnado, siendo esta consideración un principio fundamental en la definición de inclusión (Arnaiz,
2003). En esta línea, existen numerosas investigaciones que proponen cambiar esta manera de interpretar al alum-
nado (Collet, Naranjo y Soldevilla-Pérez, 2022). Booth y Ainscow (2002) proponen hablar de “barreras al aprendizaje”
como alternativa. Estas no focalizan el problema en el individuo, sino que “surgen de la interacción entre los estudian-
tes y sus contextos; las personas, las políticas, las instituciones, las culturas y las circunstancias sociales y económicas
que afectan a sus vidas” (Booth y Ainscow, 2002, p.9). Esta nueva concepción, fomenta la inclusión del alumnado que
encuentra barreras para el aprendizaje y pretende destacar las capacidades de cada uno de ellos, intentado superar
la terminología de necesidades educativas especiales (García-Barrera, 2017).
Este planteamiento en el aprendizaje inclusivo conecta fácilmente con un enfoque metodológico del aprendizaje
de las ciencias basado en el desarrollo de las prácticas científicas. El desarrollo de las mismas requiere de destrezas,
habilidades y procedimientos diversos. Esta diversidad va a facilitar que todo el alumnado pueda desarrollar todo su
potencial para el aprendizaje de las ciencias.
En este trabajo se presenta una secuencia didáctica para trabajar el aire a través del desarrollo de las tres prácticas
científicas con alumnado del primer curso del Programa de Aprendizaje Inclusivo.
II. METODOLOGÍA
Esta experiencia pretende diseñar una secuencia didáctica en el aula. Por este motivo, se cree conveniente establecer
la separación entre la metodología didáctica (metodología implementada en el aula) y la metodología de investigación
(metodología para evaluar la secuencia implementada).
A. Metodología didáctica
La metodología didáctica utilizada ha sido el Aprendizaje de las Ciencias Basado en Indagación. Entre las distintas
modalidades de indagación se ha optado por una indagación guiada (Bevins y Price, 2016). De esta forma, en la imple-
mentación de la secuencia, se ha sido especialmente cuidadoso con la guía que ha llevado a cabo el profesor.
Por otro lado, para trabajar el concepto del aire con el alumnado, se ha prestado atención a los trabajos de Sarquis
y González (2022) y Mazo Vivar (2006). En estos, se exponen algunos errores a la hora de realizar diseños experimen-
tales para demostrar que el aire es materia. Uno de los más habituales es pesar un objeto con una cantidad mínima
de aire dentro (un balón desinflado, por ejemplo) y el mismo objeto lleno de aire y observar la diferencia. En el pre-
sente trabajo se han tomado como referencia los trabajos mencionados y los resultados que en ellos se han encon-
trado. Partiendo de esa base, se pide al alumnado que sean ellos mismos quienes diseñen sus propios experimentos
manipulativos que permitan confirmar su hipótesis de que el aire es materia o bien de que el aire no es materia.
B. Metodología de investigación
En el ámbito educativo tanto los actores participantes como las interacciones entre ellos presentan gran complejidad,
superando los límites que los análisis cuantitativos puedan ofrecer. Ahora bien, la metodología cualitativa nos permite
abordar realidades subjetivas e intersubjetivas, permitiendo buscar la dialéctica del pensamiento que guía a los inves-
tigados en el desarrollo de sus acciones (Flick, 2004; Massot et al., 2012). Por otro lado, la implicación directa que
ofrecen las técnicas cualitativas permite acercarse tanto a los actores investigados (Taylor y Bogdan, 1987). En defini-
tiva, los estudios en los que se utilizan técnicas cualitativas no pretenden elaborar teorías científicas (Pérez Serrano,
1999) sino la interpretación de la acción social y entender su significado (Goetz y LeCompte, 1988). Para ello, no existe
un único camino a seguir (Stake, 2005) y las estrategias, metodologías y perspectivas de los estudios cualitativos han
desarrollado métodos propios para obtener como resultados concepciones concretas de la realidad y la manera de
llegar hasta ellas (Rodríguez et al., 1996). Una de estas concepciones para las investigaciones cualitativas y de indaga-
ción son los estudios de caso (EC). Estas nuevas metodologías surgen de la necesidad de aplicar técnicas cualitativas a
fenómenos que las técnicas cuantitativas no alcanzaban a entender (Simons, 2011), de forma que podamos afirmar
que el estudio de caso surge como una necesidad y no como una limitación. El término EC, fue definido como un
término paraguas, que permite abarcar al conjunto de técnicas de investigación cuyo objetivo es la comprensión en
profundidad de un determinado caso (Adelman et al., 1984). Aunque el objetivo es analizar un caso en profundidad,
este no está exento de poder ser utilizado para intentar dar una explicación que va más allá del marco contextual del
propio caso. Por ejemplo, podría seleccionarse una escuela por representativa de muchas otras para poder generalizar
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el caso de la escuela como general al resto de escuelas (Stake, 2005). En definitiva, se puede afirmar que los EC se
encuentran entre lo particular y lo general, lo específico y lo genérico (Walton, 1992). Es decir, la investigación por EC
pretende comprender en profundidad un caso en su contexto (Merriam, 2009; Simons, 2011; Stake, 2005; Yin, 2014)
para lo que no alcanza un estudio cualitativo (Cohen et al., 2007). Merriam (2009) otorga tres características funda-
mentales a los EC: “particularista, heurístico”, “descriptivo” e “inductivo”. Particularista debido al enfoque tan con-
creto y específico sobre el que se trabaja; es heurístico dado que permite ampliar la experiencia y el conocimiento o
por otro lado, confirmar lo que ya se sabía; es descriptivo dado que se buscar ofrecer una visión global de los fenóme-
nos a investigar y es inductivo al partir del análisis de los datos obtenidos para generar conceptos o refutar hipótesis.
Rodríguez (1996) plantea la elección del EC con base en tres razones fundamentales: carácter crítico, dado que el caso
permite confirmar, modificar o ampliar conocimiento (Álvarez y San Fabián, 2012); carácter extremo, al estudiar un
caso que tiene un interés en sí mismo (Stake, 2005); y carácter revelador, al poder analizarse un fenómeno relativa-
mente desconocido que puede aportar conocimiento relevante para la educación. El EC da validez a investigaciones
en las que la muestra de estudio es reducida y el tiempo de investigación es prolongado. El papel del investigador
debe estar acotado (como profesor, como evaluador o como interprete) y debe ser reflexivo (Simons, 2011; Stake,
1994; 2005; Yin, 2014). Así, a fin de garantizar la legitimidad de la investigación, es fundamental dejar constancia nítida
de la forma en la que se ha diseñado la investigación, la manera en la que se recogen los datos y posteriormente son
analizados.
Para el análisis de esta secuencia didáctica se ha optado por una metodología cualitativa basada en el estudio de
caso. Las herramientas utilizadas para la recogida de datos han sido la grabación de audio y vídeo de las sesiones para
su posterior transcripción y análisis. El papel del docente se ha limitado cuidadosamente, dado que ha ejercido como
profesor-investigador. Este papel dentro del aula y de la investigación ha permitido obtener una visión holística del
desarrollo de la experiencia de aula. Por último, es necesario justificar la elección del caso y el contexto en el que se
lleva a cabo.
III. CONTEXTO, ELECCIÓN DEL CASO Y OBJETIVOS
La investigación se ha llevado a cabo en un centro de educación pública secundaria de España. Estas instituciones,
llamadas Institutos de Educación Secundaria, acogen a entorno al 70% de alumnado del país (MEFP, 2021). El alum-
nado con el que se ha desarrollado la investigación cursa sus estudios en educación secundaria dentro de un programa
diseñado para favorecer la inclusión y la atención a la diversidad. Este programa se llama Programa de Aprendizaje
Inclusivo (PAI) y se desarrolla en los dos primeros cursos de la Educación Secundaria Obligatoria. El programa tiene
carácter regional, por lo que no se implementa en todas comunidades autónomas de España. En concreto, esta inves-
tigación se ha realizado en un instituto de la Comunidad Autónoma de Aragón. Dicho programa tiene como objetivo
promover el aprendizaje “con alumnado que presenta dificultades relevantes de aprendizaje derivadas de desigualda-
des personales, sociales, culturales o territoriales”. Para ello, se plantea la implementación de metodologías que faci-
liten la adquisición de competencias correspondientes a la etapa, atendiendo a sus motivaciones, intereses y
capacidades de aprendizaje (Orden ECD/1172/2022; Resolución, 2023). A partir de estas recomendaciones, el alum-
nado propuesto para este programa son estudiantes que, teniendo interés en superar la educación secundaria, en-
cuentran dificultades para lograrlo. Así, el acceso al programa del alumnado puede decidirse en dos momentos de su
etapa educativa. En primer lugar, cuando el estudiante finaliza el último curso de educación primaria sin estar en
condiciones de promocionar al primer curso de educación secundaria. En segundo lugar, cuando el estudiante ya ha
cursado el primer curso de educación secundaria pero no está en condiciones de promocionar al segundo curso. En
ambas situaciones también se analiza si el estudiante podría seguir el plan de refuerzo habitual previsto para estu-
diantes que no están en condiciones de promocionar de curso.
Por otro lado, es importante aclarar que la decisión de que este alumnado curse el programa, viene determinada
por el acuerdo entre equipo educativo y familia o representantes legales. El proceso de la toma de decisión sigue dos
fases. Primeramente, es el tutor junto con el equipo docente quien, tras impartir clase durante al menos un curso
académico con el estudiante, identifica ciertas barreras que impiden que el alumnado avance como se esperaría y
propone la intervención y análisis de la situación al equipo de orientación educativa del centro. De esta forma, y con-
juntamente equipo docente y de orientación, proponen al estudiante para cursar este programa educativo. Final-
mente, dicha propuesta es informada a las familias, que es quien finalmente acepta o no la incorporación al programa.
El número de plazas disponibles para cursar dicho programa es limitado. El programa se diseña para que el grupo de
estudiantes sea reducido (hasta un máximo de 15 estudiantes), para favorecer una atención individualizada por parte
del profesorado. Por otro lado, el número de profesores que atiende el grupo también es menor, siendo un único
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docente para las asignaturas vinculadas a la lengua y las ciencias sociales y otro docente para las asignaturas de ma-
temáticas y ciencias experimentales. De esta forma, un mismo docente compartirá un mayor número de horas a la
semana con los estudiantes, lo que va a facilitar la interacción, la cercanía y el conocimiento sobre sus estudiantes.
La elección de los participantes en la investigación son 15 estudiantes de primer curso de Educación Secundaria
Obligatoria dentro del Programa de Aprendizaje Inclusivo en un centro público de la provincia de Zaragoza (España).
El grupo ya estaba conformado y las edades de los participantes están entre los 12 y 15 años. A su vez, uno de los
investigadores también es docente de las asignaturas de matemáticas y ciencias experimentales, lo que permite una
observación directa en el desarrollo de la investigación y el conocimiento en primera instancia, de las características
del alumnado. Este conocimiento sobre el alumnado y el trabajo que ha venido haciendo con ellos, le ha permitido le
ha permitido realizar la elección del al alumnado con base en tres motivos. En primer lugar, ha identificado que su
aprendizaje de las ciencias ha estado basado fundamentalmente en el modelo metodológico de transmisión-recep-
ción, por lo que nunca han trabajado procedimientos y destrezas científicas como el planteamiento de preguntas, la
experimentación o el diálogo. Esto ha provocado rechazo a las materias de ciencias y a una sensación de fracaso al
enfrentarse a las mismas. El segundo motivo para elegir el grupo es la heterogeneidad del mismo, motivada por varios
factores, relacionadas tanto con los contextos y trayectorias personales como por los conocimientos sobre la asigna-
tura. Por ejemplo, incorporación tardía al sistema educativo e incorporación desde un sistema educativo diferente;
desconocimiento pleno del idioma; diagnóstico médico por trastorno de déficit de atención. El último motivo para la
elección del grupo es que este alumnado no ha trabajado formalmente el concepto de materia en etapas anteriores
y es un concepto de relativa complejidad para estudiantes de secundaria, tal y como se ha analizado en la fundamen-
tación teórica.
El objetivo general de la investigación es diseñar, implementar y analizar una secuencia didáctica para tratar el
concepto de materia con alumnado que ha encontrado en las propuestas usuales de enseñanza diversas barreras para
el aprendizaje. En concreto, se trabaja el concepto de materia a partir de la controversia generada intencionalmente
sobre la condición material del aire, todo ello mediante el desarrollo de las prácticas científicas de indagación, argu-
mentación y modelización. La secuencia diseñada se divide en dos etapas para trabajar las tres prácticas científicas.
La primera etapa se centra en la argumentación mediante un debate grupal. En la segunda etapa, se pretende que el
alumnado diseñe una pequeña demostración experimental que después debe exponer ante el resto de compañeros.
En esta etapa, se ha prestado especial atención al desarrollo de las prácticas científicas de la indagación (diseño expe-
rimental y realización del mismos) y de la modelización (recopilación de la información de todo el proceso para la
extracción de conclusiones sobre lo que es el aire).
IV. DISEÑO DE LA SECUENCIA DIDÁCTICA
El diseño de la secuencia didáctica cuenta con dos etapas a desarrollar en dos sesiones, de 1 hora y 2 horas respecti-
vamente. La primera sesión se dedica a trabajar la argumentación y en la segunda a desarrollar la indagación y la
modelización. Las etapas son las siguientes.
Etapa 1. Debate grupal sobre dos cuestiones en torno a lo que es materia y sobre si el aire es o no es materia. El
debate se plantea en torno a estas preguntas y a su vez, se pide al alumnado que exponga ejemplos en ambas situa-
ciones. En el transcurso del debate, se espera que surja la cuestión en torno a la naturaleza material o inmaterial del
aire. En cuanto al desarrollo de las prácticas científicas, con esta etapa se pretende desarrollar en mayor medida la
práctica científica de la argumentación, ya que, en el debate, el alumnado debe argumentar sus respuestas.
Etapa 2. Diseño experimental por parte del alumnado a partir de materiales aportados por el docente y exposición
al resto de compañeros. En la primera parte de esta etapa deben intentar construir pequeñas demostraciones expe-
rimentales, que corroboren sus hipótesis iniciales sobre el aire. El papel del docente consiste en aportar unos mate-
riales comunes para que el alumnado pueda experimentar. Los materiales son perchas para colgar la ropa, globos
pequeños y grandes, chinchetas, botellas vacías de agua y papeles desechables. También puede usar agua y otros
materiales que tuviesen en el aula. Una vez tengan sus demostraciones diseñadas, el alumnado debe realizar una
presentación de las mismas al resto del grupo y exponer la forma en la que su experimento demuestra su hipótesis
inicial. En la segunda parte de la etapa, los estudiantes deben exponer la demostración experimental que han realizado
ante el resto de compañeros. La demostración debe ir acompañada de una explicación. En esta etapa, se trabajan las
prácticas científicas de indagación, a través del diseño experimental, la variación del propio experimento y la obten-
ción de resultados, y también la modelización, ya que a lo largo de esta experiencia al alumnado construye su modelo
material del aire.
Las etapas y los objetivos asociados a cada una de ellas se exponen en la figura 1.
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FIGURA 1. Etapas de la frecuencia, las prácticas científicas realizadas y las actividades a realizar en cada etapa.
Una vez expuesto el diseño de la secuencia, pasamos a mostrar los resultados obtenidos.
V. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
En este apartado se exponen los resultados obtenidos en el desarrollo de la secuencia en cada una de las etapas y el
análisis de los mismos.
A. Etapa 1
En esta etapa se llevó a cabo el debate. Para introducir el debate, el docente planteó una pregunta abierta a todo el
grupo sobre lo que es la materia. El alumnado comenzó a responder y a aportar sus ideas, junto con ejemplos de
aquello es materia y aquello que no es materia. A partir de las dificultades que suele encontrar el alumnado, expuestas
en la fundamentación teórica, las respuestas se han categorizado en tres bloques según su tipología. Estos bloques
son respuestas asociadas a los sentidos; respuestas asociadas al uso de que se hace de los materiales; y las respuestas
asociadas a la masa. La clasificación de estos bloques, también corresponde con la secuenciación en la que estos
aparecieron. Las respuestas y la clasificación se pueden ver en la tabla I.
TABLA I. Resumen de las respuestas del alumnado categorizadas.
Categoría de respuesta
Afirmación de los estudiantes
Ejemplos de materia
Ejemplos de no materia
Asociada a los sentidos
“La materia es aquello que pode-
mos ver y tocar”
“Una mesa, una puerta, el
agua…”
“Los sentimientos: la tristeza, el
amor…”
Asociada a los tipos de
materiales
“La materia es aquello que sirve
para construir edificios, o reci-
clar…”
“El metal, la madera, el cristal…”
Asociada a la masa*
“La materia es todo lo que pesa”
“Una mesa, el agua, el sol …”
Dificultad inicial para encontrar
ejemplo. “La luz del sol, el so-
nido… ¿El aire?
* El alumnado hace referencia al peso y no a la masa. Es el docente el que incorpora el término masa.
En las primeras afirmaciones, la mayoría de los estudiantes afirmaron que “materia es todo lo que se puede ver y
tocar”. Esta afirmación puede tener su origen en la forma de exponerlo en etapas anteriores, en las que con la inten-
ción de exponer una enseñanza de la ciencia desde la perspectiva sensorial frente a lo experimental. Al mismo tiempo
se percibe que el alumnado expone las diferencias entre lo que es materia y lo que no lo es, exclusivamente diferen-
ciando entre el mundo natural y el mundo emocional. Sin embargo, no identifican fenómenos naturales no materiales.
Tras este bloque, se introduce la idea de materia asociada a los uso y tipos de la misma. Por ejemplo, un estudiante
dijo “la materia son las materias primas”. En este caso, se observa que el estudiante relaciona ambos términos debido
al término materias y materia, asociando el concepto de materia a aquello que es posible aprovechar y no al concepto
en sí mismo.
En el último bloque de respuestas, una alumna afirma que “materia es todo lo que pesa”. A partir de esta idea, el
alumnado se animó a exponer multitud de ejemplos de materia usando el argumento “es materia porque pesa”, es
decir, el alumnado introdujo la variable de la masa para dar respuesta a la situación. Por otro lado, se matizó la dife-
rencia entre la masa y el peso (sin entrar en profundidad en el concepto, pero aclarando al alumnado que “nosotros
nos pesamos en la báscula porque lo que tenemos es masa”. De esta forma, se pasó de usar el término peso al término
masa. Sin embargo, se detectó dificultad en el alumnado para exponer ejemplos de “no materia”. Para ello, el docente
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debió intervenir para plantear preguntas que permitieran al alumnado encontrar algún ejemplo de aquello que no es
materia. Para ello, se aprovechó el ejemplo del Sol. Todo el alumnado tenía claro que el Sol tenía masa, ahora bien,
se introdujo una pregunta para abrir el debate:
Profesor: Cuando sales a la calle y te da el sol, ¿ese Sol tiene masa?
Estudiante 1: Eso no es el sol, sino la luz del sol
Alumno 2: ¿La luz tiene masa?
Varios estudiantes: La luz no tiene masa
Estudiante 2: Entonces, la luz no es materia
Estudiante 3: Pero la luz se puede ver, y si pones la mano, te calienta, que es como tocarla
Estudiante 4: ¿Entonces es materia o no es materia
Varios estudiantes: Si no tiene masa, no es materia, ¿no?
Estudiante 5: Si, por ejemplo, el ruido no tiene masa, entonces tampoco es materia
Tras este pequeño debate, todo el grupo de estudiantes llegó a consenso sobre la naturaleza inmaterial de la luz y
también a poner en duda la primera afirmación inicial “la materia es lo que se puede ver y tocar”. Una vez encontrado
el ejemplo de la luz, surgieron nuevos ejemplos de fenómenos no materiales: el sonido, el calor, la electricidad, el
amor. Y entre estos ejemplos surgió el aire como ejemplo de no materia.
Cuando surgió la cuestión sobre el aire, se observó que no hay unicidad entre las afirmaciones de los estudiantes.
Por ello, se decide comenzar un debate en el que cada estudiante debía intentar posicionarse sobre si el aire es materia
o no lo es, exponiendo sus propios argumentos. En la tabla II se exponen los principales argumentos dados en un
sentido y el otro. También se ha realizado una categorización de los mismos, en cuatro bloques, según el tipo de
prueba al que alude el argumento.
TABLA II. Ideas del alumnado sobre el aire.
Argumentos sobre el aire como materia
Argumentos sobre el aire como no materia
Categoría
“Sí es materia, porque si pones un ventilador y te da el aire, lo notas
y eso es porque el ventilador lo mueve”
“No es materia, aunque cuando se mueve lo po-
demos sentir”
Percepción y
Movimiento
“El aire es como el humo, pero invisible. Y el humo es materia por-
que lo podemos ver”
“Sí es materia, porque si hay una botella llena de aire y la pisas
fuerte, el tapón sale disparado y eso es porque algo lo empuja”
“No es materia, porque no se puede ver ni tocar
ni coger”
Efectos que
produce
“Al inflar un globo y lo sueltas, sale disparado por el aire del globo
al salir”
“El aire es materia porque pesa. Si coges un globo inflado y un
globo desinflado, el globo inflado pesa más”
“Pero si coges un balón de fútbol, desinflado y
otro inflado, pesan lo mismo”
Masa
“En un balón de fútbol no se puede diferenciar el peso vacío y lleno
de aire, porque de lo que está hecho el balón, pesa mucho”
“No es materia, porque no tiene masa. Si tu-
viera masa lo sentiríamos todo el tiempo en-
cima de nosotros, nos aplastaría”
“Al inflar un globo, cambia de forma y se llena. Eso es por el aire
que metres dentro, entonces es materia” *
Volumen
* En este momento el docente introdujo el término “porque ocupa espacio” y así introducir la variable del volumen.
Los cuatro bloques en los que se han categorizado los argumentos sobre la naturaleza material o inmaterial del
aire son la percepción y el movimiento, los efectos que produce, su masa, y su volumen. Entre los argumentos dados,
se ha introducido una nueva variable y es el volumen. También se argumentó el aire como materia debido a los efectos
que produce, por ejemplo, “el tapón que sale disparado”. Este tipo de argumentos, permiten inferir que el alumnado
explica la naturaleza material del aire, debido a los efectos dinámicos que produce.
Respecto a la participación del alumnado en la actividad, se detecta que los primeros argumentos están propuestos
por los mismos estudiantes, sin embargo, el hecho de trabajar con un grupo relativamente reducido y el hecho de que
todos tenga un objetivo común, ha facilitado la participación de todo el grupo.
B. Etapa 2
En la primera parte de la segunda etapa se pidió al alumnado diseñar demostraciones experimentales a partir de unos
materiales dados de manera que pudieran demostrar experimentalmente sus hipótesis con relación a si el aire es o
no es materia. Las demostraciones experimentales diseñadas y realizadas por los estudiantes fueron las siguientes.
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TABLA III. Demostraciones experimentales, objetivos de la misma y explicación de resultados de los estudiantes.
Hipótesis inicial
Demostración experimental
realizada
Explicación del alumnado
Variación del experimento para
validar o desechar la hipótesis
El aire no es
materia
Dejar caer un globo vacío y un globo
lleno desde una altura fijada
“el aire no es materia porque no
pesa. Si dejas caer un globo lleno de
aire y otro vacío, el globo que llega
primero es el vacío y el lleno tarda
más en llegar al suelo”
El docente pide que realice más
pruebas experimentales con otros
objetos. Los estudiantes realizan
pruebas con objetos con masas muy
diferentes (un globo y un libro) y
observan que los objetos llegan a la
vez.
El aire es materia
Coger una botella de agua con tapa
y pisar fuertemente la botella
“el tapón sale despedido porque el
aire que hay dentro le empuja al
intentar escapar de la botella. Si el
aire no fuese materia no podría
empujar el tapón”
El docente pregunta/guía a los
estudiantes para modificar el
experimento y que ocurra algo
distinto a lo sucedido. El alumnado
realiza distintas pruebas hasta
diseñar una en la que la botella está
muy arrugada y al pisarla el tapón
no sale despedido. Ellos explican que
“como hay poco aire dentro, este no
empuja al tapón, es decir, si no hay
aire, el tapón no sale despedido”.
Inflar un globo y soltarlo
“al inflar el globo y solarlo, todo el
aire que hay dentro tiene que salir y
hace que el globo salga disparado.
Esto es porque el aire ocupa espacio
y quiere salir”
El docente aclara que la magnitud
que mide “lo que ocupa algo” es el
volumen.
Coger dos globos inflados en cada
lado de una percha y explotar uno de
los globos
“si colgamos dos globos inflados en
equilibrio en una percha, al explotar
uno de ellos, la percha cae hacia el
lado del globo inflado. Eso es porque
el globo inflado pesa por el aire”
Un alumno identifica que al explotar
el globo parte del plástico cae al
suelo y dice “que la balanza cae
hacia el hinchado porque en el otro
lado se ha caído el globo”. El grupo
de estudiantes, realiza un nuevo
diseño experimental.
Coger un globo inflado y un globo sin
inflar en cada lado de la percha
“al colocar un globo inflado y otro
sin inflar en la percha, la balanza cae
del lado del globo inflado, porque
tiene aire y pesa”
En este caso todos los estudiantes
quedan conformes con la
explicación. En este momento, los
estudiantes modificaron este
experimento colocando varios
globos pequeños frente a un globo
grande; colocando dos globos
hinchados de forma desigual; y otros
diseños similares. En todos los casos
comprobaron que la balanza cayó
del lado del globo más inflado.
Con las distintas demostraciones experimentales, el alumnado realizó modificaciones de los experimentos a partir
del control de variables como la masa y el volumen. Por otro lado, se observa que mayoritariamente se opta por
realizar más experimentos que demuestran que el aire es materia frente a aquellos que no son materia. El experi-
mento que intentaba demostrar que el aire no es materia se aclaró al alumnado afirmando que en ese experimento
existía la influencia de otras variables. Esto sirvió para introducir el concepto de densidad (que es el siguiente concepto
a trabajar con el alumnado).
En la segunda parte de esta etapa el alumnado expuso sus diseños experimentales. Se expusieron cuatro diseños,
todos ellos defendiendo la hipótesis del aire como materia. En la figura 2, se exponen imágenes tomadas durante el
proceso del diseño y exposición de las demostraciones experimentales.
Los argumentos dados en las exposiciones se pueden clasificar en dos grupos, asociadas al tipo de experimento
realizado. En los experimentos en los que se han utilizado los globos para construir balanzas de comparación, el alum-
nado define el aire como materia debido a que “el aire tiene masa y pesa”. Por otro lado, los experimentos en los que
un globo inflado sale disparado cuando se suelta y sale el aire de dentro del mismo o el de la botella que al pisarla, su
tapón sale despedido. En estos dos casos el alumnado define el aire como materia debido a que “el aire ocupa espacio,
y al intentar salir de donde está hace que se mueva el objeto” (haciendo referencia al globo y al tapón en cada caso).
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FIGURA 2. Imágenes del proceso experimental
En la realización del diseño e implementación del alumnado, se ha observado que estos han participado activa-
mente y que han desarrollado distintas habilidades, aplicadas al ámbito científico. Una parte de los estudiantes realizó
varias propuestas experimentales cumpliendo con los conceptos/modelos físicos que la experiencia requería. Sin em-
bargo, con ayuda del resto de estudiantes, se llegaron a construir algunas de las propuestas. En este sentido, el alum-
nado ha podido aplicar parte de sus habilidades intrínsecas, como por ejemplo la creatividad o las habilidades
manipulativas, a un contexto netamente científico, en el que diseñaron e implementaron un experimento para com-
probar una hipótesis inicial que ellos mismos habían propuesto. Este tipo habilidades aplicadas al ámbito del aprendi-
zaje de las ciencias, conllevan un desarrollo de destrezas propiamente científicas, y que requieren del desarrollo de
las prácticas de modelización, indagación y argumentación.
VI. CONCLUSIONES
En la presente intervención se describe una experiencia para trabajar el concepto de materia y aire con alumnado con
dificultades para el aprendizaje que cursa un programa de aprendizaje inclusivo. Estas dificultades para el aprendizaje
derivan de desigualdades personales, sociales, culturales o territoriales. Se ha decidido trabajar los contenidos a través
del desarrollo de las prácticas científicas de indagación, argumentación y modelización. El objetivo de usar estas prác-
ticas científicas es rebajar las barreras para el aprendizaje de las ciencias, al requerir destrezas y habilidades más allá
del aprendizaje memorístico o reproductivo.
Los resultados obtenidos muestran las dificultades iniciales que el alumnado tiene para diferenciar lo que es y no
es materia. Al igual que ocurre en investigaciones previas, el alumnado encuentra especial dificultad para entender
aquello que no es visible, tanto por su escala como por su composición (Cascarosa et al., 2022a; Martínez-Torregosa,
2022; Sarquis y González, 2022). Estas dificultades se constatan cuando el alumnado trabaja el aire. En esta investiga-
ción se ha observado que los estudiantes no siempre son capaces de definir el aire como materia y encuentran serias
dificultades en establecer criterios o variables para explicar si lo es o no lo es. De esta forma, se constatan las proble-
máticas sobre la clasificación del aire como materia, expuestas en trabajos previos como los realizados por Demirbas
y Ertuğrul (2014), Mazo Vivar (2006) o Lorenzo Flores et al. (2018).
Respecto al diseño de la intervención didáctica, se buscaba que los estudiantes trabajasen los conceptos de mate-
ria y aire a través del desarrollo de las prácticas científicas. En este sentido, los resultados ofrecen una perspectiva
positiva en cuanto al diseño de la secuencia. El alumnado ha podido realizar un debate en el que necesitaba construir
argumentos. En la construcción de estos argumentos, los estudiantes hacían alusiones a posibles demostraciones ex-
perimentales, cuyos hipotéticos resultados servían como prueba para validar dichos argumentos. De esta forma han
podido trabajar la práctica científica de la argumentación (Erduran y Jiménez-Aleixandre, 2008). Por otro lado, se les
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ha dado la oportunidad de realizar diseños experimentales a partir de unos materiales dados. A través de los materia-
les, el alumnado ha diseñado sus propias demostraciones experimentales, que ha llevado a cabo y ha podido modificar
para corroborar las hipótesis que planteaban inicialmente. Este resultado puede resultar especialmente relevante en
cuando a la forma de trabajar una actividad de indagación guiada, sin que la guía del docente sea excesiva y no permita
el desarrollo efectivo de la práctica científica de la indagación (Bevins y Price, 2016). Finalmente, los estudiantes han
tenido la oportunidad de exponer sus diseños experimentales, recopilando todo el trabajo realizado durante la se-
cuencia. En esta parte, se ha podido observar la forma en la que el alumnado ha construido su modelo de materia y
de aire. Cabe destacar, como el alumnado a través de los experimentos que ellos mismos han realizado, han logrado
asociar la materia a dos magnitudes: la masa y el volumen. Así, se ha podido trabajar la modelización, entendida como
práctica científica (Oliva, 2019), y también, superar lo que se considera una barrera en la comprensión de la materia.
La investigación se ha llevado a cabo intencionalmente con un grupo de estudiantes con trayectorias académicas
y personales muy diversas. Esta diversidad no se ha tomado como un impedimento sino como una oportunidad para
trabajar en el aula (Cobeñas y Grimaldi, 2021). Al trabajar las prácticas científicas, el alumnado necesita poner en juego
habilidades, destrezas y procedimientos, que, a pesar de ser intrínsecos al propio alumnado, no son aprovechados
para el aprendizaje de las ciencias, quedando este relegado en muchos casos al aprendizaje memorístico. La realiza-
ción del debate ha facilitado la construcción de argumentos en todo el grupo. Tener que diseñar un experimento ha
permitido que los y las estudiantes utilizasen el modelo de materia que venía construyendo, para hacer propuestas
experimentales que cumplían los criterios físicos necesarios a partir de su propio modelo. También, tener que cons-
truir dichas propuestas, ha puesto en juego sus habilidades particulares, pero que, aplicadas a un contexto científico,
implican el desarrollo de destrezas propias de este ámbito, asociadas a la práctica de la indagación. Por último, las
habilidades comunicativas han podido ser explicitadas mediante la comunicación de los resultados. Por ello, enfocar
el aprendizaje de las ciencias experimentales mediante las prácticas científicas, permite dirigir el potencial individual
del alumnado hacia el desarrollo de habilidades y/o destrezas que son propias de la competencia científica. De esta
forma, dicho potencial que es considerado un pilar fundamental del aprendizaje inclusivo (García-Barrera, 2017), es
aplicado a la enseñanza de la ciencia, y en este caso, de la física.
En definitiva, valoramos de forma positiva el diseño de secuencias de aprendizaje que fomenten un ambiente de
aprendizaje en el que sean los propios estudiantes los que resuelvan los problemas y diseñen sus propios experimen-
tos. De esta forma, se facilita la superación de barreras para el aprendizaje (Booth y Ainscow, 2002) y se favorece una
alfabetización científica a través de un trabajo basado en la adquisición de competencias científicas (Adúriz-Bravo,
2017).
AGRADECIMIENTOS
El autor agradece el apoyo recibido por su grupo de investigación Beagle, de referencia en Didáctica de las Ciencias
Naturales y por el instituto IUCA de investigación en ciencias ambientales de Aragón, al que pertenece.
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