Traducido por Pilar Bustos-Sanmamed.
Montando un laboratorio en una mochila, puedes desconectar de la poyata del laboratorio y realizar análisis de almidón y glucosa al aire libre.
A muchos profesores les gusta dar clases en las salidas de campo. Entonces, ¿por qué limitamos las clases de química al laboratorio o al aula? Los beneficios de la enseñanza al aire libre están bien documentados (Malone and Waite, 2016; Dillon et al., 2006), e incluyen tanto aspectos cognitivos como de destreza. También se sabe que, para muchos estudiantes, resolver rompecabezas es más motivador que leer libros de texto o que atender en las clases.
Por estos motivos, decidimos desarrollar un método basado en la investigación para las clases de ciencias, en donde los estudiantes hacen de “detectives”, primero creando sus propias hipótesis en el aula, luego reuniendo información fuera y aplicando sus descubrimientos a las hipótesis.
En este artículo, describimos una actividad enfocada a la medida de los niveles de glucosa y almidón en plantas y hongos. Equipamos a los estudiantes con una mochila de investigación que contiene todo lo necesario para hacer el trabajo químico de campo. Al final de la actividad, los estudiantes vuelven al aula para comentar sus hallazgos.
La actividad es adecuada para estudiantes de 16 años, debido a la química necesaria y a las fuentes de error que deben de tenerse en cuenta. La actividad de aprendizaje completa dura aproximadamente 3-4 horas.
Para medir el almidón, se usa la prueba del yodo en forma de solución de Lugol (solución de yoduro potásico y yodo), ya que este simple test es el adecuado para realizarlo fuera del aula y, sólo se necesita una gota para obtener el resultado.
Tradicionalmente, para medir la glucosa se usa la reacción de Fehling (y otros azúcares reductores). Sin embargo, debido a que algunos de los químicos que se usan son tóxicos para el medioambiente o corrosivos, hemos querido sustituir esta prueba.
En sustitución, usamos tiras de medición de glucosa diseñadas para análisis de orina. Esto da un dato semicuantitativo, siendo más informativo, a la vez que más seguro y adecuado para el trabajo de campo. Se intentó probar tiras de tres fabricantes diferentes y, recomendamos usar aquellas que muestran concentraciones de glucosa de hasta 5% - por ejemplo, el Test Keto Diabur 5000 fabricado por Roche.
Como el ensayo con tiras está diseñado para usar sólo con orina, hay algunas fuentes importantes de error que tienen que tenerse en cuenta cuando se usan estas tiras en otros contextos, ya que puede reducirse la exactitud de la lectura obtenida. Éstos incluyen:
En los test de medición de glucosa en orina que están disponibles en el mercado, tienen lugar dos reacciones enzimáticas acopladas.
Primero, la glucosa es oxidada en una reacción que produce gluconolactona (C6H10O6) y peróxido de hidrógeno (H2O2)
C6H12O6 + O2 glucosa oxidada > C6H10O6 + H2O2
Para hacer visible la reacción, el peróxido de hidrógeno es posteriormente reducido por otro enzima (una peroxidasa) y, en este proceso oxida a una sustancia química llamada cromógeno. El cromógeno cambia gradualmente de color según se va oxidando, de modo que el color final depende de la cantidad de glucosa que está presente originalmente.
Finalmente, para determinar la concentración de glucosa, el color obtenido se compara con un una fila de bloques de colores que proporciona el kit (ver figura 1 y figura 2)
Por grupos, los estudiantes aprenderán a usar el test antes de dejar el aula. Esta actividad inicial lleva unos 20-30 minutos. Las mochilas de investigación deben de estar preparadas de antemano.
cuando usen el test de medición de almidón, los estudiantes deben llevar guantes y gafas de seguridad, puesto que la solución puede provocar irritación de piel y ojos.
Deja entre 20-30 minutos para la fase de discusión.
Hipótesis | Afirmaciones propuestas |
---|---|
Las bayas tienen una alta concentración de glucosa. (Verdadero) | Tienen sabor dulce. (Verdadero) |
Las hojas verdes contienen glucosa. (Verdadero) | La glucosa es el producto de la fotosíntesis, la cual tiene lugar en los cloroplastos. (Verdadero) |
La resina de los árboles contienen glucosa. (Falso) | Es un producto de desecho de las plantas. (Falso) |
Hay mucho almidón en raíces y semillas. (Verdadero) | Las plantas almacenan energía en forma de almidón. (Verdadero) |
Recomendamos 30-60 minutos para la fase en el exterior de la actividad; el tiempo necesario depende en parte de las condiciones meteorológicas. Los estudiantes necesitan ropa de abrigo adecuada y, llevar un kit de primeros auxilios sería recomendable por si fuera necesario.
Antes de comenzar el trabajo de campo, revisa el lugar donde los estudiantes llevarán a cabo la investigación y, ten en cuenta la estación del año. ¿El lugar es seguro? ¿Hay suficientes plantas, bayas y otros materiales para analizar y, los estudiantes están autorizados a cogerlos?
Cada grupo de estudiantes necesita:
Deja al menos 45-60 minutos para el análisis y la discusión a la vuelta al aula. Para empezar, advierte a los estudiantes que no se preocupen si sus resultados parecen incorrectos, ya que es tan importante pensar en las fuentes de error en las medidas (indicadas anteriormente) como tener en cuenta los resultados obtenidos.
Productos | Concentración de glucosa utilizando las tiras de medida (%) | Productos equivalentes de la base de datos (USDA)w1 | Valor de la base de datos para la concentración de glucosa (%, como g/100g) |
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Grosellas rojas (muy maduras) | c. 5 | Grosellas, rojas y blancas, sin madurar | 3.2 |
Frambuesas | c. 2 | Frambuesas sin madurar | 1.9 |
Savia de diente de león | 0.5–1.0 | Variedad de lechugas | 0.2–0.9 |
Los ejemplos mencionados dan una idea real de los resultados que se pueden esperar: a veces los valores son muy parecidos y, en otros casos hay grandes diferencias.
La clase entera deberá debatir los resultados obtenidos por cada grupo, sus conclusiones sobre sus hipótesis y, la comparación con las bases de datos.
Los temas de debate de los resultados pueden incluir lo siguiente:
Las preguntas relativas a la comparación de datos podrían incluir:
Como un proyecto de investigación futuro, los estudiantes pueden continuar la discusión sobre el almidón para profundizar más en los diferentes carbohidratos producidos por las plantas
Hemos extendido este método a través de una actividad de aprendizaje fuera del aula a otros temas de química, por ejemplo: encontrar diferentes metales e iones metálicos en el medio rural o urbano; investigar la química de una hoguera; estudiar las fases de transición del agua; y medir los niveles de dióxido de carbono. ¿Qué otras oportunidades podría haber en tu zona?
Esta unidad didáctica es parte de un proyecto llamado “la química móvil”, que recibió financiación del Departamento de Educación de la Universidad del Ártico de Noruega. Más información disponible sobre el proyecto a través del autor, que puede ser contactado en la dirección jan.hoper@uit.no