SUBPROYECTO 9: Difusión

El objetivo del Subproyecto 9 es la elaboración de los documentos oportunos donde se recojan los resultados de todos los trabajos de I+D+i llevados a cabo en este PSE- ARFRISOL y dirigidos a todos los estamentos, sectores y agentes implicados en este amplio campo de actividad y uso como es la edificación y la energía que se necesita para el acondicionamiento térmico y que puede ser reducida utilizando energía solar. Esto se ha conseguido con la ejecución de las siguientes 3 fases:

Fase 9 a: Desarrollo de guías de diseño

Desarrollo de guías de diseño con los resultados de la I+D+i del PSE-ARFRISOL para propiciar la construcción de edificios con los objetivos de la disminución de la demanda y ahorro de energía a través de la arquitectura bioclimática y el frío solar.

Fase 9 b: Elaboración de “Paquete Educativo” para divulgar los resultados obtenidos y el uso de estas técnicas. Documentos de difusión para cambiar “mentalidad”

Elaboración de los Documentos de difusión donde se incluye un “Paquete Educativo” para divulgar los resultados obtenidos y el uso de estas técnicas en los niveles de enseñanzas Primaria y Secundaria, utilizando todos los medios de difusión apropiados.

En la difusión se ha involucrando a las CC.AA. a través de las Direcciones Generales de Ordenación Académica, haciendo énfasis en involucrar a las comunidades educativas para difundir los resultados.

La estructura de la fase 9 b, se ha llevado a cabo principalmente por el personal educativo de la RSEF, subcontratada por el CIEMAT para tal fin según se recoge en la Memoria Técnica del proyecto desde su comienzo en 2005. Para las otras dos fases se ha contado con el conjunto de todos los socios implicados.

Fase 9 c: Elaboración de los documentos finales

Elaboración de todos y cada uno de los documentos finales de los diferentes trabajos llevados a cabo, que han sido presentados tanto en informes, como artículos a revistas especializadas, Ponencias a Congresos, medios de comunicación, folletos divulgativos, etc.

La estructura de la fase 9 b, se ha llevado a cabo principalmente por el personal educativo de la RSEF, subcontratada por el CIEMAT para tal fin según se recoge en la Memoria Técnica del proyecto desde su comienzo en 2005, así como por el periodista contratado para la difusión y divulgación de las actividades y documentos elaborados para ‘cambiar la mentalidad’. Para las otras dos fases se ha contado con el conjunto de todos los socios implicados.

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La enumeración e inclusión de todos estos documentos (Referencias: Entregables y Documentos Generados ), están incluidos en la Memoria Final de este SP, en la presente Publicación se hace una referencia numérica de lo conseguido haciendo énfasis en las publicaciones publicas de acceso libre.

La responsable del subproyecto ha sido la Coordinadora General de ARFRISOL, Dña. Mª Rosario Heras Celemín.

Los socios participantes en este subproyecto, han sido los siguientes, resumiéndose su participación como se describe a continuación:

CIEMAT

Fase 9 a: Desarrollo de guías de diseño

Se han desarrollado cuatriptícos (miniguias) específicos y determinados para cada uno de los 5 C-DdI donde se describe la metodología, se resume el diseño arquitectónico, partiendo de los datos climáticos, así como las estrategias pasivas y activas llevadas a cabo, terminando con la ficha técnica de los diferentes profesionales involucrados en cada C-DdI.

También se han elaborado documentos más amplios (guías de diseño) con los resultados de la I+D+i llevada a la practica en cada C-DdI del PSE-ARFRISOL.

A continuación se presenta, como muestra, el cuatríptico (miniguía) correspondiente al subproyecto SP3 (ED 70-CIEMAT):

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Fase 9 b.1: Elaboración de “Paquete Educativo” para divulgar los resultados obtenidos y el uso de estas técnicas

Las diferentes acciones llevadas a cabo para la elaboración del “Paquete Educativo” se han realizado por personal docente de la Real Sociedad Española de Física (RSEF) coordinado por la responsable del SP y el Jefe de Grupo de Análisis Energético, personal de la UiE3 del CIEMAT. El objetivo ha sido el elaborar “Módulos educativos” para los diferentes niveles de conocimiento: Educación Infantil, Primaria, Secundaria y Bachillerato, trabajo previsto para la Fase b. Para ello se firmo un Acuerdo de colaboración entre el CIEMAT y la RSEF con fecha 20 de diciembre de 2005. Así mismo, se firmo una Adenda a dicho Acuerdo de Colaboración, con fecha 4 de diciembre de 2007, y otra, la 3ª, de fecha 18 de noviembre de 2009; en todas ellas se establece un calendario detallado de hitos a desarrollar que fueron cumplidos muy positivamente.

El trabajo de la RSEF, siguiendo en todo momento lo recogido en las Memorias Técnicas del PSE-ARFRISOL presentadas al Ministerio para su financiación, comenzó en Octubre de 2005, continuando con las actividades y en base a la subvención que para tal fin fueron concedidas en 2006, en 2007, en 2008, en 2009, en 2010 y en 2011.

En resumen las múltiples actividades desarrolladas fueron:

1.- Análisis con carácter crítico del Estado del Arte, es decir, la documentación existente en los libros de texto de los diferentes niveles de educación reglada, así como en revistas y en soporte digital, sobre arquitectura bioclimática, energía solar en edificios, ahorro de energía en edificación, etc., que actualmente es variada y diversa, pero escasa, y no adaptada ni adecuada a los niveles educativos oportunos.

2.- Definir y concretar parámetros comunes para el diseño del “Paquete Educativo” a los diferentes niveles educativos: Infantil, Primaria y Secundaria.

3.- Elaboración de los iniciales documentos educativos correspondientes a los diferentes niveles a que va dirigido, en total son 7 Unidades Didácticas (UD). Estas UD son las siguientes: Educación Infantil (2º ciclo), Educación Primaria (3º ciclo), 1º-3º de la Enseñanza Secundaria Obligatoria (ESO) para Ciencias de la Naturaleza y Física y Química, 3º ESO para Tecnologías, 4º ESO para Física y Química, 4º ESO-Tecnología y 1º Bachillerato para Ciencias para el Mundo Contemporáneo.

4.- Estudios Piloto para la validación por ‘Muestras de Profesionales’ elegidos en los diferentes niveles educativos para contrastar los documentos elaborados en la acción anterior. Estas ‘Muestras de Profesionales’ han sido tomadas de al menos un Centro Educativo por cada CC.AA. que participa en el PSE-ARFRISOL: Andalucía, Madrid, Castilla y León y Principado de Asturias.

5.- Mejora de los documentos elaborados siguiendo los resultados de la acción anterior y elaboración de la versión definitiva de las UD. Las versiones finales de todas ellas están disponibles en formato electrónico, en pdf, en la web: www.arfrisoleducacion.es y en DVD

6.- Propuesta de difusión involucrando a las CC.AA. a través de las Direcciones Generales de Ordenación Académica, haciendo énfasis en involucrar a las comunidades educativas para difundir los resultados.

El equipo de 11 profesores de la RSEF, ampliado en 2007 hasta un total de 17, ha estado trabajando desde noviembre de 2005, en los módulos educativos apropiados elaborando las siete Unidades Didácticas para dichos niveles, teniendo presentes los Reales Decretos de Enseñanzas Mínimas correspondientes a cada nivel y los Currículos correspondientes.

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El planteamiento general de las Unidades Didácticas es introducir al alumnado en el tema de la edificación bioclimática dirigida al ahorro energético, hacer ciencia en un contexto social partiendo de los datos pertinentes y utilizando las herramientas conceptuales propias de su edad, desarrollar sus capacidades de experimentación con el equipo preparados al efecto (del que se ha elaborado una versión mejorada y más económica) y que acompañan a las Unidades Didácticas, y posibilitar que se opere un ‘cambio de mentalidad’ entre ellos, respecto al cómo concebir científicamente las edificaciones y al ahorro y a la eficiencia energética.

REALIZACIÓN DE ESTUDIOS PILOTOS

A lo largo de la marcha del proyecto, y a medida que se fueron elaborando las Unidades Didácticas, se llevaron a cabo 3 Estudios Pilotos.

La elaboración y posterior edición de la versión final de las UD’s han sido objeto de prueba en 3 Estudios Pilotos llevados a cabo en 2007, 2009 y 2010.

La documentación entregada a los Profesores Colaboradores era un documento de introducción a la UD objeto de validación, entregado en distintas épocas, con el fin de que pudieran incluirse en las programaciones del curso académico oportuno.

La siguiente tabla resume los 3 Estudios Piloto llevados a cabo para la evaluación de las Unidades Didácticas. Destaca el hecho de haber llegado a un total de 66 profesores con sus grupos y 1.345 alumnos, con un promedio de algo más de 200 alumnos participantes en la valoración de cada Unidad Didáctica.

Tabla XXIX.- Estudios Piloto

También se han elaborado documentos con el análisis y conclusiones de los 3 Estudios Piloto 2007, 2009 y 2010 y cuyas indicaciones y conclusiones de los mismos se utilizaban para llegar a la elaboración definitiva de las UD.

Fig.95.- Esquema de una vivienda bioclimática, desde un punto de vista didáctico

Así mismo, en colaboración con el Instituto Superior de Formación del Profesorado y los CPR de las CC AA, se ha programado cursos para la formación del profesorado en las 4 CCAA. En especial se han realizado varios cursos en los diferentes niveles educativos

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llevados a cabo en el Principado de Asturias, ya que esta Comunidad Autónoma promulgo Acciones Complementarias para cofinanciar las actividades del PSE-ARFRISOL

BREVE PRESENTACIÓN DE LAS 7 UNIDADES DIDÁCTICAS

A continuación se hace una exposición resumida de lo que recogen en las diferentes UD: 1ª.- En la UD dedicada al 2º ciclo de Educación Infantil, Tengo un Sol de casa, los contenidos se abordan de forma globalizada desde las diferentes áreas y se proponen actividades centradas en las observaciones, percepciones, experimentaciones e inferencias de los niños, sobre las condiciones naturales ligadas al clima (temperatura, radiación solar, aire), el confort térmico y las técnicas básicas de edificación (orientación, distribución de huecos, características de los muros). Todo ello les permitirá construir una imagen o modelo precursor de los denominados edificios bioclimáticos.

2ª.- La UD de Educación Primaria, El Sol vive en casa, se dirige a los alumnos de 3º ciclo y toma como punto de partida el entorno más próximo al niño (las casas tradicionales de su país, de su región, e incluso la suya propia), buscando crear en él un conflicto cognitivo: ¿por qué es así?, ¿cómo utiliza los recursos naturales de la zona?, ¿cómo aprovecha la energía del Sol? Se le conduce a reflexionar en torno al confort térmico y al consumo energético, a conocer los diferentes tipos de energía y sus transformaciones, para finalmente indagar y profundizar, finalmente, en las ventajas que ofrece el nuevo modelo de edificación representado por las casas bioclimáticas.

Las actividades están diseñadas para que se realicen bien de forma individual, favoreciendo que los alumnos manifiesten sus propias ideas y desarrollen su autonomía e iniciativa personal, o bien en grupo, para poder contrastarlas, es decir, para propiciar los aprendizajes con los iguales promoviendo, al tiempo, actitudes de diálogo y de resolución de conflictos.

Se han elaborado cuatro Unidades Didácticas para la ESO, siguiendo las pautas metodológicas antes indicadas y aumentando progresivamente el nivel de complejidad tanto de los conocimientos conceptuales, como de los procedimentales y actitudinales, con el propósito de que el alumnado adquiera las competencias básicas consideradas en los currículos.

3ª.- La UD Edificaciones para un futuro sostenible se ha elaborado en cuatro módulos para que, según qué elemento del análisis se pretenda enfatizar, pueda impartirse en uno o varios de los cursos de CC. Naturaleza y Física y Química de 1º, 2º y 3º de ESO.

Se pretende que los alumnos analicen el carácter insostenible del actual consumo de combustibles fósiles y la importante contribución de las edificaciones a ese consumo. Conocer las características fundamentales de los edificios energéticamente eficientes y de un urbanismo coherente les permitirá comprender cómo este tipo de edificaciones contribuye a la reducción del consumo energético.

Por último, la UD plantea a los alumnos que analicen su entorno próximo en relación con este tipo de edificación y que sean capaces de tomar medidas para mejorar esa situación, ya sea planteando exigencias o mediante acciones que afectan al consumo individual.

4ª.- La UD para Física y Química de 4º de ESO, Ahorro de energía en los edificios:

Una contribución al desarrollo sostenible, profundiza en las características fundamentales

de la unidad para 1º-3º de ESO tanto en lo que a contenidos curriculares propiamente dichos se refiere, como en la metodología científica. Se desarrolla conceptualmente la transferencia de energía en forma de calor y de radiación, y se construye con botellas un captador solar térmico para que los alumnos comprendan su funcionamiento.

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Las UD dedicadas a Tecnologías en 3º de ESO, Diseña un edificio bioclimático, y a Tecnología en 4º de ESO, Invitemos al Sol a nuestra casa, resaltan la relación entre la tecnología y el trabajo científico, mediante el método de proyectos. Esta metodología permite facilitar el trabajo de conocimientos tecnológicos teóricos y prácticos, así como desarrollar destrezas de trabajo en equipo: planteamiento de un problema, análisis de sus características, investigación de soluciones, discusión de las mismas, diseño de propuestas y toma de decisiones, planificación de tareas, ejecución y revisión de propuestas, obtención de productos finales con sentido, valoración crítica de los resultados, etc.

Estos proyectos no deben identificarse con un trabajo manual orientado únicamente a la construcción de unas maquetas en el taller. El producto que se busca es el diseño, así como el proceso de investigación y discusión para llegar a él.

5ª.- En la UD de 3º ESO se aborda el diseño de una vivienda bioclimática, lo que se detalla en una memoria completa del proyecto en la que se incluyen planos, lista de materiales, opciones de diseño, etc. Todo ello como resultado del análisis realizado en la primera parte de la UD sobre la necesidad que tenemos de energía, los problemas que se derivan de su obtención, los factores que pueden influir en el consumo energético de una vivienda y las diferentes formas en que podemos reducir dicho consumo.

6ª.- La UD de 4º ESO se desarrolla en dos bloques. El primero se centra en el balance energético de una vivienda convencional: demanda de energía necesaria, pérdidas y energía total que se debe suministrar. Para ello, los alumnos tienen que calcular la energía necesaria para hacer funcionar algunos aparatos eléctricos o para disponer de agua caliente sanitaria y mantener una temperatura confortable en la vivienda.

La introducción de conceptos relacionados con la arquitectura bioclimática (aislamiento térmico, captadores solares, etc.) permite evaluar su aportación a la reducción del consumo de energía procedentes de combustibles fósiles. El segundo bloque se centra en la construcción de dos maquetas que simulan actuaciones concretas: un captador solar térmico y un muro Trombe-Michel.

7ª.- Por último, la Unidad Didáctica de 1º de Bachillerato dedicada a Ciencias para el Mundo Contemporáneo, Hacia una gestión sostenible de nuestras necesidades

energéticas: Las edificaciones bioclimáticas, se plantea como tema de debate y trabajo

en grupos pequeños con sesiones de puesta en común. Se trata de poner de manifiesto la insostenibilidad del sistema energético y plantear las medidas que permitirían solucionar dicho problema, en particular desde el sector de la edificación. Se resaltan las características de los edificios energéticamente eficientes y se discuten las medidas (tecno-científicas, políticas y educativas) que deberían tomarse para generalizar la construcción de dichos edificios, poniendo en evidencia las relaciones existentes entre ciencia, tecnología, sociedad y medio ambiente, CTSA.

Fig. 96.- Vista de la carpeta de una Unidad Didáctica y de las 7 carpetas que las integran

EQUIPO EXPERIMENTAL NECESARIO PARA LAS UNIDADES DIDACTICAS

Diseño y realización de una maqueta sencilla en cartón pluma de casa bioclimática para las Unidades realizadas. Se introdujeron mejoras sustanciales como consecuencia del

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P. Piloto-07, abaratándose los costes y después fue probada en el Estudio Piloto-09. Esta maqueta forma parte del Equipo Experimental necesario para ser utilizado en las Unidades Didácticas, cuyas fotos se pueden ver en el Anexo a este Informe.

Las actividades experimentales están integradas en el desarrollo del Programa Guía y secuenciadas según su nivel de dificultad. En ellas se consideran los siguientes criterios: reconocimiento del problema, emisión de hipótesis, diseño de experiencias, reconocimiento de las variables independientes y dependientes y su control, obtención y procesado de datos, extracción de conclusiones y elaboración de informes siguiendo las pautas del lenguaje científico.

Para ello se ha diseñado un equipo experimental propio que, en la medida de lo posible, se ha elaborado con materiales reciclables y no tóxicos.

Fig 97: Equipo experimental y casita que se utiliza en las UD’s

Fruto de estos trabajos se ha obtenido una Patente - Invención titulada “Maqueta de vivienda para ensayos bioclimáticos”, (en adelante “el Modelo de Utilidad”) para cuya protección se presentó una solicitud de modelo de utilidad con nº 201230491 ante la Oficina Española de Patentes y Marcas el día 7 de mayo de 2012, de la que el CIEMAT es su propietario siendo sus autores: M.R. Heras Celemín; J.A Ferrer Tevar, I. Guerra Plasencia; R. Lopez-Gay Lucio-Villegas y J.L. Martínez Montalbán.

Así mismo, y habida cuenta de la necesaria producción en serie para distribuirla en los centros públicos y privados concertados del Principado de Asturias, se contacto con la empresa Meetel, de Marketing y Comunicación, que gestiono la producción y distribución. Actualmente y como consecuencia del último Comité Ejecutivo del PSE-ARFRISOL celebrado en marzo de 2011 donde se debatió de la utilización de esta se ha firmado un acuerdo de colaboración entre el CIEMAT y la RSEF para la divulgación del Equipo Experimental (Modelo de Utilidad) del PSE-ARFRISOL. Este equipo está disponible para su adquisición por parte de toda persona o profesional que lo precise en la RSEF.

Además, se ha diseñado y realizado una maqueta más sofisticada de casa bioclimática para ser utilizada en cursos para profesores, exposiciones, congresos, ferias, etc. Esta maqueta está dotada de captadores solares térmicos y de paneles fotovoltaicos que se ponen en funcionamiento en las Ferias. Además se ha intentado, y se encuentra en la fase de prueba, el desarrollo de una maqueta con incorporación de dispositivos sencillos de frío solar, la maqueta prevista requiere más elaboración de la considerada inicialmente, sin embargo las dificultades de reducción de tamaño son muchas y no se ha logrado totalmente, aunque el equipo de profesores de la RSEF encargado de su elaboración sigue trabajando en esa tarea.

PARTICIPACIÓN EN EVENTOS DOCENTES

Se ha participado en diversos eventos con profesores y personal docente impartiendo charlas y manteniendo reuniones para trasmitirles lo hecho en este proyecto.

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Es de resaltar el gran interés mostrado por los asistentes, que en muchos casos desconocían que se estuviera llevando a cabo un proyecto en el ámbito educativo con las características que presenta el SP9b del PSE-ARFRISOL. Hubo numerosas peticiones de los asistentes a dichos Cursos/Congresos/ Encuentros en relación con la posibilidad de disponer de las Unidades que se están elaborando, así como de poder conectar con nosotros a través de una página Web.

Como ejemplo a continuación se especifica la participación en:

Se han presentado ponencias, entre otros, en los siguientes Congresos: Olimpiada Nacional de Física (abril 2007), II Jornadas Burgos del Grupo de Enseñanza de la Física de la RSEF (junio 2007), CIATEA (junio 2007), Universidad de Almería (julio 2007), Bienal de Física-XVII Encuentro Ibérico de Enseñanza de la Física (septiembre 2007), Jornadas en Cosmo-Caixa para profesores de E. Secundaria (noviembre 2007), III Jornadas de Burgos (junio 2008), Curso de verano de la U. Almería (julio 2008), XXIII Encuentro de Didáctica de las Ciencias Experimentales (septiembre de 2008), XIII Reunión Científica de Tiétar (marzo 2009), Expo- Recerca Jove 2009 (abril 2009), Congreso de Enseñanza de las Ciencias (Barcelona, septiembre de 2009), Bienal de la RSEF y Encuentro Ibérico (Ciudad Real, septiembre 2009), I Congreso ARFRISOL (Almería, febrero de 2010), Parque de las Ciencias de Granada (junio 2010), Curso Energía: Retos y Futuro (Madrid, noviembre 2010), Jornadas Trabajando por la Sostenibilidad (Avilés, abril 2011) Ecohabitat (Jaén, abril 2011),