Tema 10: El aprendizaje de los fenómenos físicos y de los
cambios químicos.
1.INTRODUCCIÓN
Los fenómenos físicos y cambios químicos son contenidos integrados en el área de la Educación Primaria.
El R.D 1513/2006 incluye estos contenidos en el bloque 6: materia y energía. Estos contenidos proceden de la física y la química y son 2 disciplinas que van a permitir en los niños de Educación Primaria encuentran las respuestas válidas y coherentes a las preguntas que se hacen.
1. Factores físicos y químicos.
En la naturaleza la materia no es inmutable, sufre cambios; las propiedades de un cuerpo serán las características que tiene (masa, densidad…) y que se pueden apreciar a través de los sentidos o de instrumentos de medida.
Estas propiedades pueden sufrir transformaciones que se llaman fenómenos y son de 2 tipos:
- Físicos: Los que no modifican la naturaleza del cuerpo, y lo estudia la física (fusión del hielo).
- Químicos: Son aquellos donde si existe modificación en su naturaleza pues la sustancia que lo componen se transforman en otras.
2. La energía y su transformación.
La materia experimenta transformaciones y éstas se deben a la energía. La energía se puede transferir de un cuerpo o materia a otro, provocando cambios en ambos. La transferencia de energía se puede hacer de dos formas diferentes: trabajo y calor. La energía de un cuerpo se puede manifestar de 4 formas.
- Energía cinética (debido al movimiento). - Energía eléctrica.
- Energía química (movimiento de las moléculas). - Energía atómica.
La energía se puede transformar de un tipo a otro, por ejemplo en las pilas y baterías la energía química se transforma en energía eléctrica.
El principio universal de conservación de la energía nos dice que la energía se transforma pero nunca se destruye.
3. Aproximación al trabajo científico.
Las ciencias usan como instrumento el método científico y eso implica utilizar una serie de etapas:
- Formular una hipótesis o solución inventada para intentar explicarlo.
- Comprobar esa hipótesis. - Recopilar e interpretar datos. - Formular leyes generales.
- Nace una nueva teoría que provoca otras cuestiones a investigar.
3.EL APRENDIZAJE DE LOS FACTORES FÍSICOS Y LOS CAMBIOS QUÍMICOS.
El curriculum del área de conocimiento natural, cultural y social de la Educación Primaria incluye contenidos relativos a los factores físicos y a los cambios químicos que obedecen a un doble propósito: contribuir a una mejor comprensión del medio físico y servir de base para aprendizajes posteriores. Además tratan qué aspectos son los adecuados para trabajar en cada ciclo.
- Primer ciclo:
En esta etapa el caso del medio físico se apoyará con las interacciones del alumno con el entorno y así descubrirán sus propiedades físicas. Pueden iniciarse en los experimentos inventando hipótesis sólo por el placer de enredar.
El tiempo atmosférico local les permite hacer observaciones y registros. - Segundo ciclo:
Las experiencias del ciclo anterior se van a transformar en pequeñas investigaciones, planteando pequeños problemas que les obliguen a investigar.
Hay que compartir experiencias y conocimientos con los demás y hay que buscar que sean más objetivas.
Las características de los elementos del medio físico serán temas de reflexión y de estudio.
Con respecto a la noción de “cambio” se podrán abordar acontecimientos que van más allá de la vivencia personal, por ejemplo los cambios de estado del agua, etc.
En este ciclo el profesor irá abordando poco a poco la tutela porque el alumno iniciará una organización de su trabajo.
Algunas actividades deberán ser representadas mediante gráficos (competencia matemática).
- Tercer ciclo:
Ahora las actividades y las más rigurosas investigaciones, alcanzarán más complejidad, cada vez son menos evidentes y más alejadas del entorno. Va a construirse en este ciclo conceptos básicos de física y química usando materiales y aplicando el conocimiento teórico (fenómenos eléctricos y magnéticos)
Las enseñanzas de las ciencias en la etapa de Educación Primaria parte del hecho de que los niños interpretan lo que observan en función de su visión del mundo, de los conocimientos que poseen, de las experiencias…
El alumno tiene un conjunto de ideas e interpretaciones que van a servir de base para incorporar nuevos contenidos y se dan 3 consecuencias didácticas:
1. Necesitamos contar con las ideas previas que el alumno tiene y que sabemos que a menudo son erróneas e incompletas.
2. El estado inicial de los conocimientos del alumno narran el origen de la zona potencial, de manera que existirán nuevos conocimientos significativos.
3. En un grupo de alumnos estas características pueden ser diferentes en cada niño y esto supone considerar la diferencia entre ritmos de aprendizaje.
El contacto con la realidad debe hacerse a través de la actividad del alumno, una actividad donde manipule, donde se ejercita intelectualmente y en la cual utiliza objetos en situaciones reales en vez de sustituciones.
El aprendizaje significativo surge de la interacción alumno-profesor pues es la mejor manera de contrastar ideas, cooperar, trabajar en equipo… En conclusión, debemos adoptar una metodología investigadora pues al investigar el niño pone en juego estructuras mentales y eso repercute en un mejor aprendizaje.
Entre las características de esta metodología destacan: - El concepto constructivista del aprendizaje.
- La importancia de la participación del alumno en el diseño didáctico.
- Una mejor dinámica de la comunicación.
Vamos a analizar las distintas fases que existen en el desarrollo de una metodología investigativa según García y García:
1. Partir de problemas: tiene que interesar al niño, y el problema puede ser planteado bien por ellas o bien por los profesores.
Es clave la motivación y la interacción debe estimular al niño para plantear propuestas.
2. Contar con las concepciones del alumno: desde el punto de vista constructivista se entiende que el aprendizaje se produce mediante la interacción entre el conocimiento que dispone el alumno y las nuevas informaciones que le llegan; se necesita ayudar al niño a explicar con diferentes procedimientos las concepciones que ya tiene, y una vez verbalizadas se van contrastando con las nuevas informaciones que se crean.
La formulación de hipótesis ayuda a dar sentido a las actividades sobre todo si se dan en pequeño grupo.
3. El trabajo con nuevas informaciones: es un proceso largo, pues las informaciones que se manejan proceden de diferentes fuentes. El profesor aporta explicaciones, reúne conclusiones, dan instrucciones… pero los alumnos, bien de uno en uno o en pequeño grupo, también pueden aportar nuevos datos.
4. Elaboración de conclusiones: la obtención de conclusiones está muy relacionada con la construcción de conocimientos; proporciona al niño la posibilidad de relacionar los resultados que se han obtenido con la hipótesis y adoptar diferentes conclusiones.
Los procedimientos más interesantes en la investigación son observación y experimentación.
4.PLANIFICACIÓN Y REALIZACIÓN DE EXPERIENCIAS PARA EL ESTUDIO DE PROPIEDADES, CARACTERÍSTICAS Y COMPORTAMIENTO DE LA MATERIA Y LA ENERGÍA.
Vamos a establecer en este punto las bases para estudiar propiedades y comportamientos. Los contenidos a tratar deben aparecer organizados, pues según García y García son contenidos conectados y de esa manera ofrecen una mejor visión general.
García y García distingue 3 momentos diferentes a la hora de programar actividades: 1. Actividades relativas a la formulación del problema.
2. Actividades del proceso de investigación. 3. Actividades que facilitan elaborar conclusiones.
Vamos a describir algunas explicaciones relativas a la materia y la energía; algunas son adecuadas para plantear al inicio de cada tema, pues despiertan la curiosidad de los niños y les estimulan a reflexionar sobre lo observador, plantear hipótesis y explicar lo que piensan:
El aire ocupa un lugar en el espacio y tiene masa:
o Sumergir una botella vacía en un recipiente con agua y observar como burbujea el aire del interior a la vez que se llena la botella de agua.
o Trasvasar aire de un vaso a otro: En un acuario, con una mano sumergimos un vaso invertido, y con la otra metemos un segundo vaso dejando que este se llene de agua. A continuación colocamos este vaso lleno de agua con la boca hacia abajo encima del primero del que, inclinándolo, deja escapar el aire lentamente para recogerlo con el otro vaso.
o Pesar la cámara de un neumático deshinchado y volver a pesar una vez hinchado.
El agua es incomprensible:
o Se llena una jeringuilla con agua y obstruimos el extremo, al ejercer presión sobre el émbolo, este no avanza.
El aire es comprensible:
o Se llena una jeringuilla con aire y obstruimos el extremo, al ejercer presión sobre el émbolo, este avanza y si dejamos de ejercer presión, vuelve a su posición inicial.
Separación de mezcla:
o Se mezcla arena con limaduras de hierro y, al acercar un imán, las limaduras quedan atraídas por el mismo y quedan separadas la arena de las limaduras. o Serrín y arena: metemos la mezcla de serrín y arena e agua, en el que la
arena quedará en el fondo y el serrín flotará. Relatividad de la percepción táctil de la temperatura.
o Ponemos 3 recipientes: uno de agua fría, otro de agua tibia y otro de agua caliente. Vamos introduciendo la mano de uno en otro, cambiando el orden en cada vez, y veremos la relatividad de temperatura si introducimos la mano en agua fría y pasamos a tibia o si metemos la mano en agua caliente y pasamos a tibia.
Cambios de estado.
o Congelar agua en una botella y ver el aumento de volumen al ver que la botella revienta.
o Hervir agua y ver cómo poco a poco el agua se va evaporando hasta desaparecer.
Dilatación del aire.
o Metemos una pelota de ping-pong abollada en agua caliente, y la botella vuelve a su forma original.
o Encajamos un globo en la boca de una botella, la metemos en agua caliente y el globo comenzará a hincharse.
Electricidad estática.
o Frotar objetos de material diverso con un tejido de lana, acercarlos a pequeños trozos de papel y observar en qué casos el papel es atraído.
o Frotar globo con tejido de lana, lo arrimamos a la pared y al soltarlo, el globo se mantiene pegado.
Conductores y aislantes eléctricos.
o Arrimamos un palo de madera y una vara metálica a una fuente eléctrica, y comprobar cómo el palo no conduce la electricidad y la vara sí.
Circuitos eléctricos.
o Crear circuitos eléctricos con diferentes materiales como bombillas, cables, pilas, etc.
Imanes.
o Se suspende un imán de forma horizontal y luego otro, vemos como se atraen los polos si son distintos y como se repelen si pertenecen al mismo. Propagación de la luz.
o Cubrir una fuente de luz con una lata en la que se han hecho orificios pequeños. Se oscurece la habitación y se esparce polvo de tiza alrededor de la lata, se visualizarán los rayos de luz y se observará que se propagará en línea recta.
5.CONCLUSIÓN
El estudio de los fenómenos físicos, la materia, la energía y los cambios químicos, además de contribuir a una mejor comprensión e interpretación del medio físico, debe desarrollar en los alumnos un modo de pensar científico.
Los niños se iniciarán en el método científico y los experimentos serán los instrumentos adecuados para abordar los problemas del medio.
Nosotros como docentes orientaremos estas actividades experimentales para facilitarles el aprendizaje significativo.
Bibliografía:
García y García: “Aprender investigando”. Porlán: “Constructivismo y escuela”.
