Materia, Energia Y Cambio

EJE: MATERIA, ENERGÍA Y CAMBIO.

1. ¿Por qué enseñar los materiales en la Escuela Primaria?

El propósito principal del estudio de los materiales en la Escuela Primaria, es:

• procurar que los chicos logren comprender que existe una gran variedad de ellos,

• que relacionen las propiedades de los mismos con su uso,

• que reconozcan cómo, mediante procesos tecnológicos que implican cambios físicos y/o químicos, estas propiedades pueden modificarse.

Desde la escuela se busca que los alumnos aprendan a reconocer:

• los materiales presentes en los objetos de uso cotidiano,

• a comparar entre objetos las diferentes características,

• y a agrupar los materiales que los componen según alguna de sus propiedades.

Se propone que el alumno tome contacto con el mundo material por medio de los sentidos, es decir, que desarrolle una actividad manipulativa, sensorial, motriz pero además intelectual, sobre la realidad material. Para esto es conveniente poner en contacto a los niños con objetos o situaciones reales en vez de representaciones o imágenes de la realidad.

2. Ideas de los alumnos.

 Material y objeto.

Según investigaciones, la manera en que se comprenda sobre la materia, su composición y sus transformaciones físicas y químicas va a estar influenciada por las capacidades de los niños para:

- Establecer diferencias entre materiales y objetos.

- Realizar acciones elementales, como: sopesar, romper, verter, etc.

- Identificar prototipos (sustancias que se toman como modelo de un conjunto de sustancias).

- Ejecutar acciones elementales sobre materiales a la hora de experimentar.

Diferencias: las primeras nociones de los niños sobre el concepto de “materia” aparecen ligado a la idea de “objeto”. A partir de los primeros contactos con objetos concretos comienzan a desarrollar conciencia sobre algunas propiedades intensivas. Ya entre los 3 a 7 años aproximadamente, se refieren a una propiedad más de los objetos:

- Extensivas: que son atribuibles al objeto, como: tamaño, forma o volumen.

- Intensivas: que son atribuibles a la materia, como: sabor, temperatura, color, brillo, dureza, etc.

Desde los 4 años, los niños ya van reconociendo que si los objetos son cortados en trozos dejan de ser lo que eran, pero continúan siendo del mismo material.

Propiedades de la materia: una manera de comenzar es indagar que tipos de materiales son capaces de reconocer y las características que aprecian en ellos.

Desde los 4 años son capaces de diferenciar recurriendo a las propiedades como “peso”, “dureza” y “fuerza” (el cristal es más pesado, más duro y se rompe con más facilidad que el plástico). Entre los 4 a 7, la mayoría de éstos realizan interpretaciones como “hecho de”, “construido a partir de” y luego “construido por”.

Con respecto a los criterios de clasificación más utilizados, según investigaciones, son:

- Composición: se refiere al material del que están hechos los objetos (plástico, metal, madera, piedra).

- Función: por su utilidad y uso (para comerlo, para beberlo, para escribir).

- Localización: por su procedencia o lugar en donde se encuentra (en el campo, playa).

- Apariencia: objetos que tiene propiedades observables en común (duro, blando, sólido, pesado, brillante).

- Procesamiento: si han o no sufrido un proceso de fabricación (hecho por el hombre, se usa tal como se lo encuentra en la naturaleza).

La mayoría de los niños utilizan la propiedad de composición.

 Cambio de estado.

Para los niños el agua es un prototipo de los líquidos y es también el ejemplo más adecuado para comenzar a enseñar los cambios de estado, y para investigar las concepciones que los alumnos tienen sobre los mismos. Según investigaciones, la mayoría recurren al agua como sistema, es decir, que lo consideran como algo ya formado y con propiedades determinadas.

• Ebullición.

Un sistema adecuado para observar la ebullición, consiste en poner agua en una cacerola y llevarla a calentar. Se pide al alumno que observe y luego se le pregunta: ¿Qué observas?, ¿de qué están hechas las burbujas? Las respuestas de los alumnos son:

- De “calor”, es la más elemental. 30%

- De “aire”. 30%. Identifican cualquier gas con el aire.

- De “vapor”, es la correcta. 15%.

- De “hidrógeno y oxígeno”. 25%.

Estos resultados muestran de que en cada nivel las concepciones de los alumnos tienen características y orígenes diferentes, y que determinados errores llevan consigo el uso inadecuado de conceptos científicos, por lo que son propios de los alumnos que tienen ya un determinado nivel o formación.

• Evaporación.

En un plato se coloca agua y se deja unas horas hasta que se evapora, o se puede hacer referencia a un charco de agua, y se pregunta ¿qué le ha ocurrido al agua?

- “El agua desaparece o se evapora”. Es la más mencionada entre los 5 a 7 años. Cuando se les pregunta que quiere decir “se evapora”, lo interpretan como “desaparecer” en el sentido de que el agua no se conserva.

- “El agua penetra en el suelo o en otros objetos sólidos”. 7 y 9 años. Cuando se les pregunta cómo puede el agua penetrar en el suelo, se refieren a los espacios que existen entre las baldosas. Esto demuestra que los niños no conciben el proceso como un cambio de estado.

- “El agua se evapora o se transforma y penetra en algo que la contenga”. 9 a 11 años sostienen que el agua derramada sobre el suelo se evapora, que pasa a vapor que no se ve. El vapor de agua no constituye las nubes, pero está contenido en ellas y puede volver con la lluvia.

- “El agua evaporada está dispersa por el aire”. 11 años en adelante. Es la más adecuada. El agua cambia de estado, se convierte en vapor que no se ve y se dispersa por el aire.

• Condensación.

Sistema utilizado en la ebullición. ¿De que esta hecho el vapor?, ¿Qué es lo que aparece en la tapa?. Ante esta situación se pueden identificar tres tipos de ideas:

- “Es como sudor, como cuando tienes calor”. Típico de los más pequeños.

- “Es el vapor transformado en agua”. Puede ser considerada una buena respuesta, aunque los niños que la dan no relacionan el vapor con el agua de la cacerola. 12 años.

- “El vapor se ha enfriado y las moléculas de agua se han acercado”. Es adecuada, y es aportada por muy pocos alumnos. Esta visión utiliza un modelo corpuscular. 12-14 años.

Otro sistema puede ser tomar un tarro de cristal lleno de hielo y taparlo. Se notará, al poco tiempo, la presencia de agua en su superficie, y se preguntara: ¿de dónde viene el agua que ha aparecido en las paredes? Se identificaron cuatro tipos de respuestas:

- “el frío ha atravesado el cristal”.

- “el agua ha atravesado el cristal”.

- “Puede haber oxígeno e hidrógeno en el aire, el cristal puede incluso atraer a las moléculas y allí reaccionan”.

- “el vapor de agua se transforma en agua en la superficie.” Correcta.

• Fusión.

Observar un cubito de hielo fundiendo en una cuchara a la que se ha aplicado la llama de un mechero, y preguntar: ¿qué le está ocurriendo al hielo?

- Alumnos entre 12 y 15 años reconocen que el hielo se está transformando en agua, pero no generalizan este proceso a otras sustancias distintas.

- Usando el concepto de calor: “El calor hace que las partículas se separen”.

- En niños de 9 años aproximadamente, el proceso de fusión de cualquier sustancia, consiste en que ésta se transforma en agua: “cuando se funde la manteca se transforma en agua o en algo parecido”.

- Otros utilizan el verbo disolver: “se disuelve”, “transformarse en líquido”, que aparece también en las explicaciones sobre los procesos de disolución de un sólido en agua.

• La conservación de la materia en los cambios de estado.

Los alumnos poseen un sistema de conocimiento que aplican en sus interpretaciones a diferentes fenómenos. Ese sistema está formado por un conjunto de creencias intuitivas sobre la “ligereza” y la “pesadez” de los materiales, en las que se distinguen varios niveles:

Para los gases:

- El gas no pesa.

- El gas pesa menos que el líquido.

- El peso del gas es igual al peso del líquido del que estaba hecho.

Para los líquidos:

- Los líquidos pesan poco.

- Los líquidos pesan menos que los sólidos.

- El peso de un líquido es igual al del sólido del que se ha formado.

Stavy propone que la enseñanza de la conservación de la materia y del peso en los cambios de estado debería preceder a la de la teoría corpuscular y realizarse en el siguiente orden:

a) Conservación en los cambios de forma. Triturar un sólido, y luego comprobar que pesa lo mismo que antes.

b) Conservación durante la fusión, la disolución y en los cambios de volumen de sólidos y líquidos, debido a calentamientos y enfriamientos.

c) Cambio de sólido o líquido a gas y cambio de volumen en gases.

d) Conservación del peso en las reacciones químicas.

• Dificultades en la comprensión de los cambios de estado:

- Apoyarse en los aspectos perceptibles, centrándose en lo concreto y en evidencias visuales.

- La dificultad de reconocer la existencia de vapor de agua. Explican el paso de vapor de agua a gas como “agua transformada en aire”, siendo para ellos el prototipo del estado gaseoso.

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