Proyecto de innovación en docencia y didáctica de las ciencias sobre el color

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Facultad de Bromatología - UNER
Formulario para la presentación de
Proyectos de Innovación e Incentivo a la Docencia 2016
(Adaptado del Formulario PID UNER Ord. 327)
1. DENOMINACIÓN DEL PROYECTO
ABRIENDO LA CAJA NEGRA DE LOS COLORES
2. DURACIÓN DEL PROYECTO
Un mes, desde el 3/10/2016 hasta el 28/10/2016
3. RESUMEN
El color es considerado como un indicador de importancia en términos de calidad y preferencia
de la mayoría de los productos naturales e industriales. A la hora de elegir un producto, el
primer atributo que percibe el consumidor es su color o el color de su envase, ejerciendo gran
influencia sobre su elección a partir de las sensaciones que el mismo despierta.
El color se emplea además como un parámetro de control durante la producción, transporte,
almacenamiento y comercialización de alimentos, aportando información importante sobre su
calidad, característica y estado de conservación, al permitir identificar los procesos que estarían
ocurriendo en el mismo.
El presente proyecto intenta introducir a los alumnos desde un curso de Física en el uso y
apreciación del color y su medida. Para ello se han diseñado actividades experimentales que
utilizan instrumentos que resultan más cercanos de identificar en actividades recreativas que
académicas.
Las primeras actividades serán planteadas para interpretar las sensaciones que despiertan
diferentes colores y su influencia en la selección de acuerdo a un cierto resultado esperado.
Serán además, preparatorias y de formación básica para un laboratorio de espectrofotometría
que se realizará luego y que se incluye en este mismo proyecto, intentando aportar aquellos
fundamentos básicos que generalmente una práctica de colorimetría no incluye, invisibilizando
el conocimiento que le da sustento a las mismas prácticas.
4. INTRODUCCIÓN E IDENTIFICACIÓN DE LA PROBLEMÁTICA A ABORDAR
El color es una percepción visual que se genera en el cerebro al interpretar las señales nerviosas
que le envían los fotorreceptores de la retina del ojo, que a su vez interpretan y distinguen las
distintas longitudes de onda que captan de la parte visible del espectro electromagnético.
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La importancia del color en la producción y comercialización de alimentos
El color es considerado como un indicador de importancia en términos de calidad y preferencia
de la mayoría de los productos naturales e industriales. A la hora de elegir un alimento natural;
como una fruta o verdura, el primer atributo que percibe el consumidor es su color, ejerciendo
una gran influencia sobre su elección a partir de las sensaciones que el mismo despierta.
El color se emplea además como un parámetro de control durante la producción, transporte,
almacenamiento y comercialización de alimentos, atendiendo que aporta información
importante sobre la calidad y estado de conservación del producto, puesto que permite
identificar ciertos procesos que estarían ocurriendo en el mismo. Por ejemplo, en productos
naturales como manzanas, peras o bananas, es característico observar que cuando se expone su
pulpa a la acción del aire, en pocos instantes la misma se oscurece como consecuencia de un
proceso de oxidación o pardeamiento enzimático. Este cambio de color es resultado de la acción
del oxígeno contenido en el aire en combinación con los compuestos químicos presentes en la
fruta, formándose compuestos coloridos que tienen generalmente propiedades antimicrobianas.
El fenómeno de pardeamiento de frutos y de vegetales durante el crecimiento, recolección y
almacenamiento, como de sus derivados y productos procesados (zumo, extractos), pone de
manifiesto un problema de primera magnitud en la industria alimentaria, por la pérdida de
calidad y valor comercial que genera en los mismos.
El color y las preferencias de los consumidores: De igual modo, para el consumidor el color es
también un indicador de calidad de un producto natural. Atendiendo que es la primera sensación
que percibe y determina el primer juicio que realiza sobre su calidad, constituyéndose en un
factor importante en su elección, tendiendo en oportunidades a modificar subjetivamente otras
sensaciones que podría despertar el alimento, como el sabor y el olor. Una manzana de color
rojo intenso nos induce a pensar en lo apetecible de su sabor, el verde de una lechuga o de una
acelga se presentan como indicadores de frescura, como así también induce a imaginar sobre el
lugar de su procedencia.
Las preferencias por el color de los alimentos no son las mismas para cada persona, puesto que
es un factor subjetivo y varían según las regiones, países o edades. Hay quienes prefieren el
color moreno al blanco en el azúcar, o en la cáscara de huevos. Sin embargo, y a pesar de estas
diferencias, los criterios tienden a ser concordantes y suelen aceptarse como estándares ciertos
códigos asociados a determinados estados. El verde de las naranjas se relaciona con facilidad
con falta de madurez de esa fruta, mientras que el pardo de los plátanos indica que podrían estar
excedidos de maduración.
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Los alimentos naturales tienen su propio color, pero circunstancias como la variabilidad de las
materias primas utilizadas en la elaboración de algunos productos y los procesos tecnológicos
empleados (calor, acidez, luz, conservantes), provocan que el color sea distinto en cada lote de
producción o bien que las sustancias colorantes naturales terminen por destruirse. Es entonces
cuando el color normalizado, el esperado por el consumidor, se decide obtener de forma
artificial.
Los alimentos, que no tienen color propio como dulces, postres, snaks, bebidas y productos de
alta tecnología de reciente aparición en el mercado (imitaciones de mariscos), se colorean
artificialmente para hacerlos más atractivos al consumidor y permite definirlos y diferenciarlos.
La experiencia ha demostrado que cuando no se aprecia un color, las personas tienen
dificultades para identificar su sabor.
El color como indicador de nutrientes: Los nutricionistas proponen dietas basadas en alimentos
de diversos colores como método para asegurar el consumo de una amplia gama de nutrientes
en su alimentación diaria. En orden a ello, suelen utilizan 6 colores básicos: blanco, verde,
naranja, amarillo, rojo y violeta, asociando a cada grupo de color con una combinación
específica de nutrientes que necesita el ser humano para una sana y equilibrada alimentación.
El color en la industria del química, del curtido, de la indumentaria: Pero no solo en los
alimentos naturales el color es sinónimo de calidad. En la industria del curtido (calzado,
marroquinería), química (pinturas, tintas y pigmentos en general), indumentaria, etc., el
aseguramiento de un determinado color conforma una premisa que no admite posibilidad de
variación alguna.
El color en la higiene y seguridad laboral: El color también ejerce un importante papel sobre
aspectos relacionados con la seguridad de una empresa. De esa manera el color se emplea para
identificar tuberías, máquinas, herramientas, conductores eléctricos, gases industriales en
botellas, extintores y equipos contra incendios, entre otros. Se eligen colores adecuados en
talleres y pasillos para mejorar la percepción y visibilidad dentro de ellos, y se intenta cada vez
más adoptar una adecuada armonía de colores que torne agradable el espacio de trabajo
atendiendo el favorable efecto psicológico que ello conlleva (acondicionamiento cromático).
El color en el packaging: El color, además, es un factor importante en el mensaje del packaging,
incidiendo especialmente sobre los envases de aquellos productos de mayor consumo,
especialmente de los que están sometidos a los niveles más altos de competencia. Así, en la
comercialización de productos, el color se transforma en un componente del mensaje que porta
una información esencialmente emocional, atendiendo que el consumidor generalmente no
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reflexiona sobre el mensaje que se le transmite, aunque su capacidad de penetración subliminal
lo posiciona como una de las principales estrategias para producir un determinado resultado.
La percepción del color
La percepción visual del color de un objeto es diferente para cada individuo. Las variaciones de
percepción están de acuerdo al conocimiento, criterio, sensibilidad o experiencia, de cada uno
de ellos. Así, un mismo color azul puede ser percibido para una persona como azul cielo, para
otra como azul claro, y otra indicaría que es sencillamente celeste. Estas diferentes expresiones
verbales de los colores expresan no solo que la percepción del color es subjetiva y compleja sino
que además existen otros atributos asociados a diversos factores que intervienen en la apariencia
de éstos, tal el caso de la fuente de luz; la sensibilidad del ojo del observador para los distintos
colores; el tamaño del objeto; el color de fondo; el ángulo de observación; etc.
Hace unos años atrás en internet surgió una discusión que se viralizó rápidamente por las redes
sociales. Se trataba de identificar el color de un vestido que había utilizado en un casamiento la
madre de la novia. El vestido en cuestión generaba diferentes percepciones. Para algunos era
azul y para otros blanca, y no tardaron en sumarse al debate personalidades destacadas del
espectáculo. La BBC de Londres consultó a una editora de su servicio de fotografía si se podía,
objetivamente, determinar el color de la imagen usando un programa de edición de fotos. Tras
analizarla, la especialista concluyó que todas las tonalidades del vestido eran azules, no blancas.
Al aumentar la saturación, reforzando los colores existentes sin añadir nuevos, el vestido se
tornaba azul para todos. Como nuestro cerebro filtra el fondo y la luz para ver el verdadero
color de un objeto, la tonalidad azulina de la foto y los colores que rodeaban al vestido eran lo
suficientemente confusos para que el cerebro lograra diferenciar o entender el color del vestido.
De esa manera, la gente que percibe el fondo como oscuro tenderá a ver la parte azul del vestido
como blanca y el color negro como dorado.
Colorimetría
La colorimetría es una de las técnicas más empleadas en los laboratorios de Química Analítica y
Bioquímica para obtener información cualitativa y cuantitativa sobre sustancias en disolución.
Uno de los instrumentos más empleado es el colorímetro, diseñado para generar y dirigir un haz
de luz monocromática a través de una muestra líquida de determinada solución, midiendo luego
la intensidad del haz luminoso emergente de la misma.
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Las técnicas colorimétricas se basan justamente en medir la absorción de radiación en la zona
del espectro visible en su paso a través de sustancias coloreadas. Cuando la muestra no posee
color por sí misma se aplica un reactivo que proporciona color a la misma.
Debido a la característica esencialmente subjetiva del color, la colorimetría ha desarrollado de
forma histórica diferentes métodos e instrumentos para lograr una cierta cuantificación del
color, es decir, obtener valores numéricos que pueda asociar a los diferentes colores. En
principio, casi todos los métodos cuantifican el color a partir de tres variables que poseen
aspectos colorimétricos. De esta manera, un color queda definido por 3 parámetros: a)
Luminancia: Es la intensidad de la radiación, también conocida como luminosidad.
Subjetivamente, un color es claro u oscuro por su mayor o menor brillo. b) Longitud de onda
predominante. Subjetivamente se lo define como matiz o tono, y así identificamos el color como
amarillo, verde, azul, etc. c) Pureza. Expresa el grado de dilución de un color en el blanco.
Subjetivamente se lo identifica como saturación. Así, un color rosa (mezcla de rojo con blanco)
está poco saturado, y en contraposición un color rojo está saturado.
La fracción de luz incidente que fuera absorbida (de una determinada longitud de onda) por una
solución está relacionada con el camino óptico recorrido y la concentración de la especie
absorbente (soluto). Estas dos relaciones se encuentran combinadas en lo que se conoce como la
ley de Lambert-Beer, siendo de aplicación en colorimetría y espectrofotometría para determinar
la concentración de una gran variedad de moléculas que absorben luz (carotenos, clorofila,
hemoglobina, etc.). La técnica se extiende a sustancias no coloreadas como azúcares o
aminoácidos, agregando un reactivo que pueda convertir las sustancias incoloras en derivados
coloreados.
Una técnica conocida como Colorimetría Triestímulo estudia la especificación numérica del
color a partir de ciertos valores triestímulo considerados como manifestación sensible de las
señales generadas en la retina, intentando de esta manera reproducir matemáticamente la
fisiología de la visión humana. El conocimiento de los fundamentos de la Colorimetría
Triestímulo como técnica objetiva de medida del color permite la comparación con la
metodología del análisis visual y su aplicación en la industria. Aunque las técnicas del análisis
visual constituyen el sistema de referencia para evaluar la aceptabilidad de un producto por el
consumidor, la tecnología alimentaria necesita de las medidas colorimétricas con múltiples
objetivos relacionados con la calidad del producto tanto en las etapas de la producción como en
su comercialización y consumo.
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El presente proyecto intenta introducir a los alumnos en el conocimiento, uso, percepción y
apreciación del color y su medida, como elemento indispensable para aprender de forma
consciente sobre los propósitos que la industria y el comercio tiene sobre el color, y
especialmente lo que subyace en las técnicas que aplican medidas de color en la caracterización
de la calidad de los alimentos, como en demás aplicaciones industriales. Las actividades serán
planteadas como preparatorias o de formación básica para un laboratorio de espectrofotometría,
intentando con ello diferenciarse de una formación preferentemente práctica que generalmente
invisibiliza el conocimiento que le da sustento a las mismas prácticas.
5. OBJETIVOS
a) Objetivos generales
Posibilitar una instancia de aprendizaje que integre contenidos entre diversas disciplinas, y
posibilite que su enseñanza sea percibida como legítima, actual y pertinente en alumnos de un
curso de un ciclo básico de una Licenciatura en Bromatología y una Tecnicatura universitaria en
Química.
Propiciar actividades prácticas que posibiliten mayor protagonismo e iniciativa al alumno en
sus propios aprendizajes.
b) Objetivos particulares
Ejecutar proyectos experimentales con material y equipamiento de bajo costo o más cercano
a los alumnos, de modo de facilitar la incorporación de sus saberes, experiencias y habilidades
en las diferentes actividades de aprendizaje.
Mejorar la inserción de la asignatura en la formación del graduado atendiendo su futura
práctica profesional, y posibilitar instancias de integración de saberes con Química General y
Química Analítica.
Fomentar la realización de actividades experimentales que integre otras disciplinas o
cátedras, orientadas hacia nuevos modos de aprender ciencias utilizando herramientas
motivadoras, accesibles y cercanas a sus intereses y realidades.
Propiciar una forma de trabajo colaborativo aprovechando las posibilidades que brindan las
prácticas experimentales, instrumentos más accesibles en su uso por parte de los estudiantes,
como de los recursos disponibles en diferentes entornos virtuales.
6. METODOLOGÍA
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A partir de las actividades experimentales que se propone, se pretende arribar a trabajos
integradores y colaborativos entre los alumnos con mediación de los docentes, instancias que se
considera permitirán alcanzar aquellos aprendizajes que de forma individual y desde la mirada
de una sola asignatura no hubiera sido posible. Para el docente, esta metodología conlleva un
gran desafío; abandonar aspectos tradicionales en la enseñanza de la Física, y posibilitar que el
alumno pueda desarrollar sus habilidades y destrezas integrando los saberes aprendidos en otras
asignaturas.
Aplicando técnicas de aula-taller se orientará a los alumnos en actividades que permitan
abrir la caja negra que representan algunos protocolos de ensayos e instrumentos utilizados en
laboratorios químicos y bioquímicos.
7. ACTIVIDADES
Se propone la realización de las siguientes actividades:
a. Práctica de introducción al color, su percepción y medida. Consiste en realizar diversas
actividades que pongan de manifiesto el carácter subjetivo del color y la necesidad de buscar
técnicas e instrumentos que permitan comparaciones, mediciones, y arribar a conclusiones de
orden cuali y cuantitativo. El uso de anteojos difractores, propio de eventos de música
electrónica, permitirá observar la composición del color final que observa y sintetiza los
fotosensores de nuestro sistema visual y que interpreta finalmente nuestro cerebro. El luxómetro
digital nos introducirá en fotometría, es decir, en la medición del flujo luminoso que llega a
nuestros ojos o diferentes superficies bajo determinadas condiciones, para luego arribar a
comparaciones entre lo que se mide y lo que se observa e interpreta de forma subjetiva cada uno
de los alumnos. La iluminación de ciertos productos alimenticios y su entorno con diferentes
filtros o bajo diferentes radiaciones producirá diferentes sensaciones e inducirá a variadas
elecciones. Un flash estroboscópico pondrá en debate las ideas existentes sobre la teoría de la
persistencia de la visión que considera la permanencia de la imagen en la retina durante una
décima de segundo como modo de demostrar que una secuencia ininterrumpida de imágenes
estáticas es traducida por nuestro cerebro como una sola imagen visual, móvil y continua. Un
termómetro por infrarrojo, a distancia y de contacto (pistola termométrica digital) nos permitirá
comparar los diferentes colores que observamos y las temperaturas que adquiere un elemento
sometido a la llama bajo una determinada secuencia de tiempo. Un espectroscopio casero
construido con prismas como elemento dispersivo y CD/DVD como red de difracción permitirá
monocromar la luz procedente de diferentes fuentes y simular un barrido espectral para elegir
una determinada radiación luminosa. Un microscopio óptico nos permitirá entender que
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significan los pixeles de una imagen digital que presenta ante nuestros ojos colores diversos de
forma continua.
b. Práctica de colorimetría y espectrofotometría UV-Visible. Trabajo experimental que consiste
en medir concentración de un soluto presente en una disolución acuosa a partir de la utilización
de diferentes técnicas e instrumentos. Para ello, los alumnos deberán preparar soluciones con
diferentes concentraciones aprovechando saberes aprendidos en Química General I
correspondiente al 1er. cuatrimestre del mismo año en curso. A partir de medidas de absorbancia
deberán obtener una curva de calibración confiable mediante un ajuste lineal por el método de
mínimos cuadrados utilizando las posibilidades que brinda Microsoft Excel ®. De esta manera,
se podrá luego determinar una concentración desconocida del mismo soluto en una disolución
acuosa presentada como problema. Para la práctica se dispondrá de un colorímetro y un
espectrofotómetro UV-Visible disponible en laboratorio de Química de la Facultad. En el caso
del colorímetro tiene especial relevancia el análisis de los colores primarios, secundarios y
colores complementarios que permitan luego realizar una adecuada selección de filtros de
acuerdo al color que prevalece o predomina en la muestra. En la utilización del
espectrofotómetro es importante detenerse en los fundamentos del barrido espectral que debe
realizarse para la elección de la longitud de onda con que será irradiada la muestra, como así
también cuales son los límites de aplicabilidad de la Ley de Beer-Lambert. De esta manera, la
actividad permite realizar una nueva mirada a una práctica de laboratorio propio de la Química,
permitiendo integrar saberes con Física, Matemática y Informática en la obtención de resultados
más ajustados y confiables.
8. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Actividad
Mes
1
Presentación de las actividades y recursos disponibles
Armado de grupos
Desarrollo de las actividades
Presentación de los resultados obtenidos
Puesta en común de cada trabajo
9. IMPACTO Y RESULTADOS ESPERADOS
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A partir del presente proyecto de innovación se espera obtener un mayor interés e involucramiento
de los alumnos en la disciplina y en sus propios aprendizajes, cambios actitudinales que se
traducirán en la iniciativa y responsabilidad que asuma en el cumplimiento de las tareas.
Las actividades que se proponen responden a temas de la propia asignatura Física I pero que
guardan cierta vinculación con temas y prácticas de laboratorio de Química. De acuerdo al diseño
de las actividades se esperan lograr aprendizajes más colaborativos e integradores entre ambas
disciplinas, razón por la cual sería enriquecedor que participen de las mismas docentes de ambas
cátedras.
Concluidas las actividades los alumnos, organizados en grupos de no más de tres integrantes,
deberán responder a diversas preguntas de orden conceptual y práctico a fines de posibilitar un
mejor anclaje de los saberes aprendidos, desde preguntas de orden general respecto del color a
otras más específicas a la práctica de laboratorio realizada. Por ejemplo; ¿Qué es el color, y por
qué percibimos las cosas de un color u otro? ¿Por qué diferenciamos los colores primarios aditivos
de los colores primarios sustractivos?, ¿Qué significa que un material sea opaco o transparente a
una determinada radiación? ¿Qué es la absorción selectiva?, ¿Qué son y cómo se forman los
espectros de emisión y de absorción?, ¿Qué relación existe entre la configuración electrónica de
los átomos o moléculas con los espectros de emisión u absorción de los mismos? ¿Cuándo la
reemisión predomina sobre la absorción, y viceversa?, ¿Cuáles son los componentes más
importantes de un espectrofotómetro y que función cumple cada uno de ellos en el mismo?, ¿en
qué consiste un barrido espectral, cuándo y por qué se realiza? ¿Por qué hablamos de soluciones
diluidas cuando utilizamos el espectrofotómetro?, ¿Qué incidencia tiene el material y tamaño de la
cubeta donde se aloja la solución en el espectrofotómetro?, ¿cómo se eligen los filtros en el
colorímetro?, ¿Qué significa monocromar la luz, por qué se realiza, y a partir de qué dispositivos
se concreta?, ¿Que establece la ley de Beer-Lambert y por qué es importante para la
espectrofotometría?, ¿Que método espectrométrico aplicamos en el laboratorio, absorción atómica
o molecular?, etc.
INFRAESTRUCTURA.
Para el desarrollo de las actividades previstas se requerirá del laboratorio de Química en los días y
horarios a confirmar y coordinar con sus responsables y demás participantes.
Como instrumental se requiere:
A financiar por el Programa de Innovación e Incentivo a la Docencia.
Un (1) anteojo difractor
Un (1) luxómetro digital 1 a 50.000 lux
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10. FB – UNER Proyectos de Innovación e Incentivo a la Docencia 2016 Página 10 de 10
Un (1) flash estroboscópico 36 led frecuencia regulable
Tres (3) planchas Filtros iluminación de acetato, 3 colores
Un (1) medidor temperatura digital LCD (pistola)
Doce (12) mini linternas led, 500 lúmenes
Doce (12) pilas recargables AA
Un (1) cargador de pilas AAA y AA
A proveer por la Facultad
Un (1) colorímetro de laboratorio
Un (1) espectrofotómetro UV-Visible
Un (1) refractómetro de mano
Ocho (8) microscópicos ópticos
Diez (10) punteros láser
Diez (10) anteojos protección láser
Prismas de vidrios
Redes de difracción
Fuentes luminosas de diversa naturaleza
Retroproyector
Cañón de diapositivas
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