Ciencias Naturales by Arnoldo Romero

Vista en perspectiva de un tallo simpódico leñoso típico. Los tallos son órganos vegetales que cumplen diversas funciones, entre ellas la conducción de agua desde las raíces hasta las hojas, así como el sostén y anclaje de la planta al suelo. Fotografía: Tonatiuh E. Orantes.

Ministerio de Educación Viceministerio de Ciencia y Tecnología Gerencia de Educación en Ciencia, Tecnología e Innovación

Programa Cerrando la Brecha del Conocimiento Sub-Programa “Hacia la CYMA”

Material de Autoformación e Innovación Docente Ciencias Naturales Versión preliminar para Plan Piloto

Ministerio de Educación Presidente de la República Mauricio Funes Cartagena Secretario de Asuntos Estratégicos de la Presidencia y Ministro de Educación Ad Honórem Franzi Hasbún Barake Viceministra de Ciencia y Tecnología Erlinda Hándal Vega Viceministro de Educación Héctor Jesús Samour Canán Director Nacional de Ciencia y Tecnología Mauricio Antonio Rivera Quijano Gerente de Educación en Ciencia, Tecnología e Innovación Xiomara Guadalupe Rodríguez Amaya Jefe de Educación Media en Ciencia, Tecnología e Innovación Oscar de Jesús Águila Chávez Jefe de Educación Básica en Ciencia, Tecnología e Innovación Carlos Ernesto Miranda Oliva Autores Adela Melissa Martínez Sánchez Osmany René Aparicio Alex Wilfredo Canizalez Revisores Técnicos Sandra López Alejandro De León

Primera edición (Versión Preliminar para Plan Piloto) Derechos reservados. Prohibida su venta. Edificios A4, segundo nivel, Plan Maestro, Centro de Gobierno, Alameda Juan Pablo II y calle Guadalupe, San Salvador, El Salvador, América Central. Teléfonos: +(503) 2510-4217, +(503) 2510-4218, +(503) 2510-4211, Correo electrónico: gecti@mined.gob.sv

Estimadas y estimados docentes: El Plan Social Educativo “Vamos a la Escuela” 2009-2014 nos plantea el reto histórico de formar ciudadanas y ciudadanos salvadoreños con juicio crítico, capacidad reflexiva e investigativa, con habilidades y destrezas para la construcción colectiva de nuevos conocimientos, que les permitan transformar la realidad social y valorar y proteger el medio ambiente. Nuestros niños, niñas y jóvenes desempeñarán en el futuro un rol importante en el desarrollo científico, tecnológico y económico del país; para ello requieren de una formación sólida e innovadora en todas las áreas curriculares, pero sobre todo en Matemática y en Ciencias Naturales; este proceso de formación debe iniciarse desde el Nivel de Parvularia, intensificándose en la Educación Básica y especializándose en el nivel Medio y Superior. En la actualidad, es innegable que el impulso y desarrollo de la ciencia y la tecnología son dos aspectos determinantes en el desarrollo económico, social y humano de un país. Para responder a este contexto, en el Viceministerio de Ciencia y Tecnología se han diseñado Materiales de Autoformación e Innovación Docente en las disciplinas de Matemática y Ciencia, Salud y Medio Ambiente para los niveles de Parvularia, Educación Básica y Educación Media. El propósito de los Materiales de Autoformación e Innovación es orientar al cuerpo docente para fundamentar mejor su práctica profesional, tanto en dominio de contenidos, (sobre todo aquellos contenidos pivotes), como también en la implementación de una metodología y técnicas que permitan la innovación pedagógica, la indagación científica-escolar y sobre todo una construcción social del conocimiento, bajo el enfoque de Ciencia, Tecnología e Innovación (CTI), en aras de mejorar la calidad de la educación. Este material es para el equipo docente, para su profesionalización y autoformación permanente que le permita un buen dominio de las disciplinas que enseña. Los contenidos que se desarrollan en los materiales de autoformación, han sido cuidadosamente seleccionados por su importancia pedagógica y por su riqueza científica. Es por eso que para el estudio de las lecciones incluidas en estos materiales, se requiere rigurosidad, creatividad, deseo y compromiso de innovar la práctica docente en el aula. Con el estudio de las lecciones (de manera individual o en equipo de docentes), se pueden derivar diversas sesiones de trabajo con el estudiantado para orientar el conocimiento de los temas clave o “pivotes” que son el fundamento de la alfabetización científica en Matemática y Ciencias Naturales. La enseñanza de las Ciencias Naturales y la Matemática debe despertar la creatividad, siendo divertida, provocadora del pensamiento crítico y divergente, debe ilusionar a los niños y niñas con la posibilidad de conocer y comprender mejor la naturaleza y sus leyes. La indagación en Ciencias Naturales y la resolución de problemas en Matemática son enfoques que promueven la diversidad de secuencias didácticas y la realización de actividades de diferentes niveles cognitivos. Esperamos que estos Materiales de Autoformación e Innovación establezcan nuevos caminos para la enseñanza y aprendizaje de las Ciencias Naturales y Matemática y que fundamenten de una mejor manera, nuestra práctica docente. También esperamos que el contenido de estos materiales nos rete a aspirar a mejores niveles de rendimiento académico y de calidad educativa, en la comunidad educativa, como en nuestro país en general. Apreciable docente, ponemos en sus manos estos materiales porque sabemos que está en sus manos la posibilidad y la enorme responsabilidad de mejorar el desempeño académico estudiantil, a través del desarrollo curricular en general, y particularmente de las Ciencias Naturales y Matemática.

Lic. Franzi Hasbún Barake Secretario de Asuntos Estratégicos de la Presidencia de la República y Ministro de Educación Ad Honórem Dr. Héctor Jesús Samour Canán Viceministro de Educación

Dra. Erlinda Hándal Vega Viceministra de Ciencia y Tecnología

Indice I Parte Presentación.............................................................................................................

Intoducción. ...............................................................................................................

A. Objetivo. .....................................................................................................

B. Enfoque de competencias en educación. ..................................................

C. Contenidos pivotes. ...................................................................................

D. Estructura de las lecciones. ......................................................................

E. Cómo utilizar el material de autoformación en Ciencias ...........................

F. Relación entre el Programa de Estudios y este Material de

Autoformación Docente.. ...........................................................................

G. Enseñanza de la Ciencia basada en la indagación. ..................................

II Parte Los átomos. ..............................................................................................................

Sensaciones que percibimos. ..................................................................................

Semejanzas y diferencias en los objetos. ................................................................

Objetos con vida e inertes. .......................................................................................

¿Qué es la energía?. ................................................................................................

Estados de la materia. ..............................................................................................

Las mezclas. .............................................................................................................

El agua y sus propiedades. ......................................................................................

Conozcamos las plantas. ..........................................................................................

La germinación de las plantas. ................................................................................. 107 Características y adaptaciones en los animales. .....................................................

118

La Tierra y sus movimientos. .................................................................................... 128

Primera Parte ¿Por qué Enriquecimiento Curricular y Autoformación Docente?

Presentación El Viceministerio de Ciencia y Tecnología a través de la Gerencia de Educación en Ciencia, Tecnología e Innovación (GECTI) y su programa “Hacia la CYMA” que se está desarrollando durante el quinquenio 20092014, ejecuta el Proyecto de Enriquecimiento Curricular en el área de Ciencias Naturales y Matemática, el cual tiene entre sus acciones la elaboración y entrega de material de enriquecimiento curricular a docentes de I Ciclo de Educación Básica. Este material de autoformacion para docentes tiene como propósito fortalecer el desarrollo curricular de Ciencia, Salud y Medio Ambiente de Pri mer Grado de Educación Básica, introduciendo el enfoque Ciencia, Tecnología e In novación (CTI) como parte inherente y rel evante del proceso de formación científica. Con este propósito se han elaborado doce lecciones con temas pivotes considerados necesarios en la educación de la niñez salvadoreña, para obtener una fundamentación científica que permita fortalecer las capacidades de investigación, innovación y creación. Se busca que mediante la formación científica se mejoren las condiciones sociales y económicas para alcanzar una vida digna de nuestros futuros ciudadanos. Cada tema de este cuadernillo mantiene una relación con las lecciones del libro de texto de la colección “Cipotas y Cipotes”. El enriquecimiento de temas tiene la posibilidad de ser plataforma de construcción de conocimiento bajo el enfoque de enseñanza de la Ciencia basado en la indagación (ECBI). Este enforque busca entre diversos propósitos, el acervo equitativo al conocimiento y a su uso, mediante el abordaje del conocimiento de la naturaleza, proponiendo explicaciones basadas en la evidencia recopilada de la experimentación.

Introducción Una idea comúnmente aceptada es que nuestra sociedad y el mundo en general es muy distinto al de hace algunos años atrás. Uno de los factores que lo hacen distinto es el grado de desarrollo que ha alcanzado la ciencia y a pesar de que el conocimiento humano en general ha avanzado en todas las áreas del saber, es innegable que el desarrollo de la ciencia y la tecnología ha afectado enormemente nuestra forma de vida. Es evidente también que el conocimiento y los beneficios de este desarrollo científico no están al alcance de todos; esto nos invita a hacer una reflexión sobre la relación que hay entre la ciencia, la sociedad y la búsqueda de alternativas que resuelvan los diferentes problemas que presenta esta realidad desde las múltiples perspectivas en las que nos desenvolvemos, en el caso del magisterio, la de la educación. A. Objetivo El propósito de este material de autoformación es fortalecer las competencias docentes de Educación Primaria en las disciplinas de Ciencias Naturales (Biología, Física y Química), para optimizar el desarrollo de la asignatura de Ciencia, Salud y Medio Ambiente. Para lograr este objetivo proponemos una serie de contenidos básicos a los que metafóricamente llamamos contenidos pivotes. Nuestra propuesta es que usted, amigo docente, pueda fortalecer sus conocimientos de Ciencias Naturales mediante la lectura y estudio de las lecciones contenidas en este libro, la realización de las actividades experimentales que sugerimos y la “calibración” del aprendizaje mediante algunos instrumentos de evaluación para determinar hasta qué punto se han alcanzado las metas del contenido estudiado. B. Enfoque de competencias en educación Desde hace algunos años, la introducción de un enfoque de desarrollo de competencias básicas pasó a orientar el desarrollo del currículo nacional conduciendo el proceso de enseñanza-aprendizaje hacia el enfoque de desarrollo de competencias. Existen diversas definiciones e interpretaciones sobre el concepto de competencia, aunque la mayoría implica dos aspectos fundamentales: 1. Comprensión y adquisición de conocimientos, habilidades y desarrollo de actitudes; y 2. Puesta en práctica de la integración de los conocimientos, habilidades y actitudes para resolver problemas y situaciones diversas1 . Si pensamos en la enseñanza de las Ciencias Naturales basándonos en el enfoque de competencias, es necesario fortalecer en el estudiante la comprensión de los sucesos, las consecuencias de las actividades humanas y la necesidad de preservación de las condiciones de vida, tanto para los humanos como para el resto de los seres vivos. Para esto se hace necesa1 Barraza, A., Dipp, A. J. “Competencias y Educación: miradas múltiples de una relación”. Instituto Universitario Anglo Español A.C., México, 2011.

rio alcanzar un pensamiento científico-racional que permita comprender la información que nos ofrecen las diversas fuentes para la toma de acciones concretas. Pero para desarrollar competencias científicas en los estudiantes es necesario que los y las docentes nos preocupemos por actualizar dichas competencias en nosotros. Al aumentar nuestras competencias docentes en cada área de las ciencias a través del estudio de este Material de Autoformación, y de la co-formación entre el equipo docente, podremos mejorar la forma en que enseñaremos a nuestros alumnos y alumnas a aprender y usar sus conocimientos, es decir, a desarrollar competencias científicas. La enseñanza de las Ciencias como una serie de conceptos y fenómenos ajenos a una discusión no crea interés en los estudiantes, pues no la presenta como una disciplina atractiva para trabajar con ella. El estudiante vive curioso, maravillado, preocupado o en constante conjeturas del entorno que comienza a conocer, por lo que es indispensable encauzar sus ideas, ayudarles a buscar respuestas o preguntas adecuadas que den explicación a lo que ocurre en la realidad cotidiana. Por tanto, la enseñanza de las Ciencias Naturales debe involucrar la experimentación, la investigación, y sobre todo, la satisfacción de la curiosidad de los estudiantes propia de su edad. C. Contenidos pivotes Las Ciencias Naturales estudian el mundo que nos rodea, las leyes que gobiernan la naturaleza y en general nuestra interacción con el mundo físico. El desarrollo de la ciencia avanza rápidamente gracias al desarrollo de la tecnología en general y particularmente las tecnologías de la información y la comunicación (TIC), que permiten un flujo constante e integral de los conocimientos generados por la comunidad científica del mundo entero. Para la elaboración de este Material de Autoformación de Ciencias Naturales se tuvo en cuenta esta constante evolución de la información, de tal manera que los contenidos aquí expuestos son el reflejo del conocimiento actualizado en cada área de las ciencias que se estudian. De esa misma manera exhortamos al docente que ahora nos lee. a no conformarse con lo aquí expuesto, y le invitamos a la búsqueda constante, la investigación e indagación sobre los temas aquí planteados y otros que sean de su interés dentro de las ciencias. En la búsqueda de abarcar el conocimiento para la alfabetización científica acorde a los diferentes niveles de Educación Básica, un equipo de profesionales de la educación y científicos del MINED ha hecho una selección y propuesta de temas dentro de los programas oficiales de Ciencia, Salud y Medio Ambiente. Dichos temas los hemos llamado contenidos pivotes, pues consideramos que son aquellos donde se apoyan, o de los que depende, el desarrollo de otros contenidos. Los contenidos pivotes se han retomado para enriquecerlos en su desarrollo disciplinar, profundizando tanto en la explicación de los contenidos, como haciendo propuestas de abordaje metodológico que emulen en el aula el trabajo científico que se desarrolla en los laboratorios, o en los centros de investigación de los parques tecnológicos, de tal manera que tanto maestros como alumnos puedan desarrollar habilidades intelectuales propias del pensamiento y del quehacer científico.

Los contenidos pivotes propuestos en este Material de Autoformación de Ciencias Naturales se encuentran organizados en cuatro ejes temáticos: 1. La materia y sus transformaciones • Los átomos • Los sentidos • Semejanzas y diferencias en los objetos • Las mezclas • Estados de la Materia • El agua y sus propiedades 2. Energía y movimiento • Energía 3. Los seres vivos • Objetos con vida e inertes • Las plantas • La germinación en las plantas • Características y adaptaciones en los animales 4. La Tierra y sus cambios • La Tierra Es necesario aclarar que este Material de Autoformación y planificación docente de Ciencias Naturales no pre tende cambiar ni sustituir al programa de estudios, tampoco a los libros de texto que se utilizan actualmente en el MINED2. Al contrario, pretendemos enriquecer el material con el que cuentan los docentes, tanto para su propia formación como para el desarrollo de clases de Ciencias Naturales pertinentes, efectivas y de calidad. D. Estructura de las lecciones Las lecciones se estructuran en catorce partes, las cuales se detallan a continuación: 1. Título. Condensa la idea central de la lección, se presenta como una idea clara y precisa del contenido. 2. Descripción. Presenta todos aquellos puntos relevantes que se tratarán en la lección, haciendo énfasis en las características (generalidades, importancia, usos, etc.) que se desarrollan. Es un espacio para generar interés y motivación en el docente. Pretendemos que el docente que nos lee pueda además transmitir a los estudiantes esta curiosidad y el entusiasmo por las Ciencias Naturales. 3. Temas y subtemas. Es la división de temas y subtemas que contiene la lección. 4. Objetivos específicos. Son logros que los estudiantes pueden alcanzar. La lección posibilita el desarrollo de un contexto propicio para ello. 2 Colección Cipotas y Cipotes.

5. Habilidades y destrezas científicas. Son una oportunidad para interpretar y poner en práctica algunas acciones para aplicar los conocimientos adquiridos sobre el fenómeno u objeto de estudio, con el fin de transformarlo. 6. Tiempo. Este el tiempo aproximado en el cual se desarrolla la lección; el docente puede adecuar dicho tiempo según sus necesidades y contexto. 7. Ilustración. Es una imagen de fondo que ilustra y representa el tema de la lección. 8. Conceptos claves. En este apartado se encuentra un pequeño glosario de conceptos básicos del contenido de la lección. La elección de estos conceptos se ha realizado con la intención de que sirva de ayuda en el momento de leer el marco teórico de la lección. El docente puede y debe enriquecer dicho glosario, en función de sus necesidades de aprendizaje y de enseñanza. 9. Marco teórico. Bajo el título “¿Qué debería usted saber sobre el tema?” esta sección aborda los conceptos, proposiciones e información relevante que se establece como marco de referencia de los fenómenos a estudiar. La información se respalda en principios, leyes, clasificaciones, características, propiedades, etc. Se acompaña de ilustraciones, esquemas, modelos y otros con la intención de que el contenido quede lo más claro posible. 10. Actividades. Es importante la realización de las actividades propuestas para que los conceptos se aprehendan de una manera práctica y efectiva y para que el aprendizaje sea significativo y relevante. Las actividades están encaminadas a desarrollar ideas que contribuyen a la construcción, la comprensión y el análisis de los temas que se estudian; y están pensadas para desarrollarse desde lo simple a lo complejo, planteándose además distintas alternativas de abordaje tales como: prácticas experimentales, creaciones artísticas, modelos espaciales, etc. Cualquiera sea la técnica empleada, la actividad se divide en cuatro partes: i. Introducción. Explica el objetivo de la actividad, la importancia y las temáticas que se enriquecerán en su desarrollo. Aconseja la manera cómo puede efectuarse la experimentación, ya sea individualmente o en grupos. ii. Iniciación. Es un diagnóstico de los conocimientos que la persona lectora posee empíricamente acerca del tema que trata la lección como resultado de lo que observa, percibe y conoce de su entorno o de sus propias experiencias. Se desarrolla mediante preguntas abiertas originadas de inquietudes propias, de cuestionamientos de los estudiantes o de expectativas que surgen en el desarrollo de una clase proponiendo indirectamente una o varias hipótesis. iii. Desarrollo. Son las indicaciones para la ejecución de la práctica experimental con los estudiantes. Se presenta en secciones: a. Materiales. Es el listado de las herramientas, materiales u objetos que se nece-

sitarán para realizar la actividad. Al escoger las herramientas se alberga la idea de crear y construir instrumentos sencillos de bajo costo y de fácil acceso. En ocasiones puede que la cantidad exacta de algún material no sea un aspecto relevante. Pero en otros, la cantidad es fundamental. b. Procedimiento. Son los pasos dados para la realización de la práctica experimental. Si se presentan obstáculos durante los procesos de investigación, se debe permitir que el estudiante solvente la situación con sus propias ideas para propiciar la maduración del pensamiento. iv. Interpretación. El fin último de las actividades es la interpretación y análisis de los resultados acorde a los conceptos que los sustentan en el marco teórico. Las actividades no tendrían mayor interés sin una explicación que las respalden. Muchas veces el porqué de los fenómenos tiene aplicaciones sorprendentes en el mundo que nos rodea y es importante su comprensión. Para explicar los resultados obtenidos, se debe tener claridad en los conceptos de la lección para poder interpretar las causas que provocan los fenómenos y poder generalizar el suceso a las condiciones experimentales en las que se realiza. Es decir, manifestar que lo mismo sucederá cuando el experimento se realiza en condiciones similares. 11. Ideas complementarias. Es la sección que encuentra a la par de cada actividad. Aquí se presentan comentarios, posibles respuestas a las preguntas planteadas en la actividad, ilustraciones, etc. En este espacio se abordan temas de historia de la ciencia y de la tecnología, así como aspectos destacados de Ciencia, Tecnología, Sociedad y Ambiente (CTSA). Se le invita a que también en este caso pueda usted ampliar esta sección, partiendo de la información que se proporciona. 12. Actividad integradora. Las ciencias no deben estudiarse como un conjunto de saberes aislados y sin conexión. Los fenómenos de la realidad circundante no pueden ser interpretados bajo una sola visión científica, sino que su comprensión demanda la integración de saberes de todas las áreas de las ciencias para una interpretación eficaz de tales fenómenos. En esta parte se pretende integrar el conjunto de competencias que componen el pensamiento, así como también las habilidades y actitudes de todas las áreas de las Ciencias para la interpretación de un problema que involucra la aplicación de los saberes de las ciencias. 13. Hojas de ejercicios. Este es un instrumento de aprendizaje y un medio por el cual tanto el maestro como los estudiantes pueden evaluar o autoevaluar sus conocimientos. Con los resultados de esta evaluación, el docente puede realizar “ajustes” necesarios en el proceso de enseñanza-aprendizaje del contenido concreto. Contempla diferentes actividades de evaluación como: cuestionarios, esquemas, mapas conceptuales, crucigramas, complemento de afirmaciones, etc. 14. Referencias. Se hacen referencias tanto a textos, páginas en la red, videos y otros materiales para que el docente pueda consultar y profundizar su conocimiento.

E. Cómo utilizar el Material de Autoformación en Ciencias Cada docente planifica y organiza las actividades de la clase de acuerdo a los objetivos y competencias de la asignatura. Este material de enriquecimiento permitirá adquirir un conocimiento y comprensión de los contenidos que el docente enseña, ya que representa un modelo de la planificación de la clase, tiempo para trabajar con prácticas experimentales y desafíos interesantes que permitan construir el aprendizaje. Con este material de enriquecimiento se pueden organizar actividades para el inicio, desarrollo y cierre de la clase. Esto no quiere decir que lo ejecutará tal como se presenta, sino que puede tomar las ideas que mejor le favorezcan y alternarlas con las ideas del programa, o de la Guía Metodológica de la Colección Cipotas y Cipotes, el libro de texto y los cuadernos de ejercicios de la misma colección, de manera que pueda crear su clase como mejor se ajuste a su realidad: tamaño de la clase, recursos didácticos, nivel de aprendizaje del estudiante, tiempo de clase, entre otros. La finalidad es que el docente determine los mecanismos y actividades para avanzar con los estudiantes con un ritmo de aprendizaje adecuado y de calidad. te

F. Relación entre el Programa de Estudios y este Material de Autoformación Docen-

A continuación presentamos un cuadro donde se relacionan las lecciones de los temas pivotes del material de enriquecimiento con los contenidos del Programa Oficial de Ciencia, Salud y Medio Ambiente y los libros de texto de la colección “Cipotes y Cipotas”. Esto puede servir como guía para la planificación de las clases.

Material de Autoformación Lección 1 “Los átomos”

Se relaciona con

Tipo de enriquecimiento

Unidad 2 “Sensaciones El mundo macroscópico está estructuque percibimos” rado por diversas y diminutas partículas denominadas átomos. Este conocimiento Lección 2: ¿Qué dicen los se desarrolla a través de la exploración y sentidos? Pág. 40, 41. estimulación de los sentidos utilizando el método de la indagación y la observación de los fenómenos físicos para establecer un concepto cualitativo de átomo.

Lección 2 Unidad 2 “Sensaciones “Sensaciones que percibi- que percibimos” mos: temperatura, sonido, Lección 1: Formas, olores, luz y colores” colores y sabores. Pág. 3539

Esta lección busca profundizar los fundamentos físicos de los temas de la unidad 2 del programa. Se pretende que el estudiante comprenda la diferencia entre el calor y la temperatura, que el sonido necesita un medio para propagarse, y que la Lección 3: ¡Qué calor! Pág. luz blanca se compone de varios colores. 45-48 Para esto se utilizan experiencias cotidianas que permiten al estudiante poder establecer relaciones con los conceptos físicos.

Lección 3 Unidad 1 “Así somos los “Semejanzas y Diferencias seres vivos” en los Objetos” Lección 1: Un mundo diverso. Pág. 8 -10.

Al vivir en un mundo material es necesario estudiar algunas características de los objetos que nos rodean y el uso que les damos. Este contenido, tal como está tratado actualmente en los textos, no explica a profundidad las características de la maUnidad 2 “Sensaciones teria sino únicamente su descripción. que percibimos” Esta lección pretende que el estudiante indague, observe y analice su entorno a Lección 1: Formas, olores, partir de la diversidad de materiales que colores y sabores. Pág. 35 existen, así como las manifestaciones de -39. la materia ante nuestros sentidos como el color, tamaño, forma, dureza, etc. Además ayuda a completar las características que el estudiante debe conocer para comprender el término “materia”.

Lección 4 “Objetos con vida e inertes”

Unidad 1 “El mundo de las Profundiza el estudio de la diferenciación plantas” de los seres vivos con lo no vivo, que se denomina materia inerte, abordando sus Lección 1: El mundo diver- características y funciones vitales dándoso. Pág. 8 -11. les un mayor sentido científico y de resolución de problemas.

Lección 5 “¿Qué es la energía?”

Unidad 2 “Sensaciones Los constantes cambios energéticos pueque percibimos” den percibirse a través de los sentidos, por lo que esta lección pretende que el estuLección 3: ¡Qué calor! Pág. diante identifique los tipos de energías y 45-48 los cambios que sufren los sistemas naturales utilizando la observación, el tacto y la audición, deduciendo así el principio de conservación de la energía de manera cualitativa. Esta lección puede desarrollarse antes o después de la Unidad 2.

Lección 6 “Estados de la materia”

Unidad 5 “Nuestra amiga Antes del aprendizaje de los cambios de el Agua” estado del agua es necesaria la introducción al estudio de los estados de la mateLección 3: ¡Cómo cambia el ria. Este contenido tal como está tratado agua! Pág. 97 -100. actualmente en los textos, no profundiza los cambios de estado del agua, ya que lo trata de forma simplista y general. En esta lección se estudian los estados de la materia (sólido, líquido y gaseoso) a nivel de partículas; así el estudiante comprenderá sus características, la reversibilidad entre dichos estados y el papel que juega la temperatura en cada estado.

Lección 7 Unidad 2 “Sensaciones “Características de las mez- que percibimos” clas”. Lección 1: Formas, olores, colores y sabores. Pág. 35 -39.

La mayoría de los sistemas materiales que encontramos en la naturaleza y los creados por el ser humano son heterogéneos, es decir, no están formados por una sola sustancia.

Para describir correctamente estos objetos es necesario determinar si se hallan en forma pura o mezclados; por ello, esta lección estudia algunas características de las mezclas heterogéneas y algunas técnicas para separar los componentes que las integran. Lección 8 Unidad 5 “Nuestra amiga Este contenido, tal como está tratado ac“El agua y sus propiedades” el agua”. tualmente en los textos, no contextualiza ni asocia el agua como un ejemplo de la Lección 2: Sin sabor, sin co- materia en estado líquido. En la Guía Melor y sin olor. Pág. 93 -96. todológica (Pág. 129) se presenta como indicador de logro “describir las caracterísLección 3: ¡Cómo cambia el ticas del agua”, pero para comprender la agua! Pág. 97-100. importancia del agua, se requiere “comprender las propiedades químicas y físiLección 4: El agua fuente de cas”. salud. Pág. 104. Las propiedades químicas son vitales para el desarrollo y sobrevivencia de los seres vivos; mientras que las propiedades físicas explican el equilibrio entre los diferentes estados. Lección 10 Unidad 1 “El mundo de las “La germinación en las plan- plantas”. tas” Lección 3: Reino de las plantas. Pág. 17-20.

El proceso de germinación de la semilla de una planta es un tema clave para desarrollar algunas competencias científicas desde la edad de siete años, como es la indagación, la comunicación, representación y la resolución de problemas. La lección se enriquece desarrollándola con mayor sentido y profundidad científica al descubrir como las plantas absorben líquidos y nutrientes por medio de las raíces o las transportan por el tallo.

Lección 11 Unidad 1 “El mundo de las “Características y adapta- plantas”. ciones en los animales”. Lección 2: El reino de los animales. Pág. 12 -16.

Se retoma la habilidad de observación e identificación de las semejanzas y diferencias de algunos animales por su piel y extremidades, profundizando científicamente al explicar estas modificaciones de acuerdo a las adaptaciones al ambiente, aspecto importante para introducir la comprensión de la evolución.

Lección 12

Unidad 3 “Previniendo Este contenido, tal como está tratado riesgos y desastres” actualmente en los textos, carece de la “La Tierra y sus movimienfundamentación geofísica de los fenómetos” Lección 2: Cuando la tierra nos naturales que representan riesgos en se mece. Pág. 58-61. nuestro país. Es necesario introducir el enfoque de prevención de riesgos y desastres explicando previamente las causas Unidad 6: La Tierra, nuestro de éstos, específicamente el origen de los gran hogar. terremotos y erupciones volcánicas resultado de la estructura interna de la Tierra. Lección 5: Con los pies en el suelo.

G. Enseñanza de la Ciencia basada en la indagación

Al razonar sobre los cambios rápidos que suceden en la sociedad, la ciencia y la tecnología, nos obliga a pensar sobre la necesidad de modernizar la educación y a preguntarnos: ¿Cómo lograr que los estudiantes puedan motivarse a comprender, transformar y utilizar lo que aprenden? Una propuesta interesante es la que se viene desarrollando desde hace un par de décadas; se trata de un modelo de enseñanza de las ciencias basado en la indagación (ECBI). Este enfoque busca, entre diversos propósitos, el acceso más equitativo al conocimiento y a su uso, mediante la asociación de la comunidad científica y tecnológica con los sistemas educativos. Tiene sus orígenes en países como los Estados Unidos (Programa Hands On), o Francia (Programa “La main à la pâte”); actualmente está siendo usado y desarrollado en varios países europeos (Programa Pollen), y latinoamericanos como Chile3 , Argentina, Colombia, Brasil, México, y otros. La indagación se refiere a la forma de abordar el conocimiento de la naturaleza, proponiendo explicaciones basadas en la evidencia recopilada de la experimentación. En esta metodología indagatoria, los alumnos piensan y reflexionan sobre un problema, situación o fenómeno, plantean preguntas al respecto, hacen predicciones y experimentan para luego obtener resultados. Los resultados son contrastados con las predicciones para posteriormente analizar, discutir y compartir lo aprendido. Existen diversos autores que tratan el tema de la indagación, la mayoría con aspectos coincidentes. Por ejemplo, Garritz4 et al (2009) describen siete etapas que abordan la indagación: 1. Planteamiento de preguntas. 2. Definición del problema a resolver e identificación de sus aspectos relevantes. 3. Recopilación de información como evidencia o apoyo a los planteamientos. 4. Formulación de explicaciones al problema planteado a partir de la evidencia. 5. Diseño y conducción de un trabajo de investigación (experimento) a través de diversas acciones. 6. Relación con problemas de la vida cotidiana. 7. Compartir con otros mediante la argumentación, lo que ha sido aprendido. Las actividades incluidas en este material de enriquecimiento pueden ser fácilmente adaptadas a una metodología con enfoque de indagación. Así, la mayoría de actividades presentes en las lecciones comienzan con preguntas indagatorias sobre el problema a tratar, en forma de lluvia de ideas. El planteamiento de preguntas ayuda a detectar los conocimientos previos o preconceptos que el estudiante posee sobre el tema y al mismo tiempo es la herramienta para presentarles la situación, problema o fenómeno a resolver o interpretar. 3 Ministerio de Educación de Chile. (s.f.). Enseñanza de la Ciencia Basada en Indagación. Recuperado Enero 22, 2011, a partir de http://www.mineduc.cl/index2.php?id_seccion=3047&id_portal=16&id_contenido=12141. 4 Garritz, A. Labastida, D.V., Espinosa, J.S. y Padilla, K., “El conocimiento didáctico del contenido de la indagación”, Memorias del Congreso Nacional de Investigación Educativa, Veracruz, México, septiembre 2009.

Una vez los estudiantes tienen definido el problema, pueden hacer uso tanto de la información de textos u otras fuentes, preguntas directas al profesor, así como de su conocimiento y experiencias previas (empíricas) para resolver el problema. La realización de la experiencia (actividad) provee tanto resultados como información que corrobora o corrige los planteamientos, hipótesis o predicciones hechas al comienzo de la actividad. Así, el estudiante afianza, corrige o enriquece su conocimiento. Idealmente es el estudiante el que tiene que concebir y estructurar la actividad que corrobore su planteamiento para la resolución del problema que se le presenta, pero existe una variante en el método de indagación, llamada indagación guiada, en el cual el maestro guía y ayuda a los estudiantes al desarrollo de investigaciones indagatorias en el salón de clases. Al final de la experiencia, se invita a los estudiantes a compartir con sus compañeros sus resultados y su interpretación. De cualquier manera este enfoque puede ser de ayuda para empezar con la construcción de una conexión entre los fenómenos del mundo real que nos rodea y el componente cognitivo del aprendizaje. Con el método de la indagación, se incluye también el componente motivacional, en el sentido de que el estudiante tiene que utilizar todos los medios para perseguir, resolver intereses y ejercitar capacidades. Al hacer protagonista al estudiante en la resolución de un problema, se genera interés y motivación en ellos, de tal manera que la ciencia ya no se ve como una asignatura que margina, frustra y reduce la participación en la discusión e interpretación de los fenómenos. El interés por parte del estudiante es crucial para el aprendizaje. Estimados maestros, estimadas maestras, en la medida en que nos actualizamos como profesionales de la docencia, en esa medida podemos obtener mejores frutos en nuestra labor con los alumnos. Queda pues en vuestras manos este material de enriquecimiento a la valiosa tarea que desempeñan, sirva de apoyo para lograr el reto que tienen en sus manos: elevar la calidad de vida presente y futura del país, elevando la calidad de la educación de nuestros estudiantes.

Segunda Parte

Lecciones

Lección 1

3 HORAS CLASE APROXIMADAMENTE

Los Átomos OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Establecer el concepto cualitativo de átomo y cómo éste constituye la materia. 2. Estimular las habilidades de los sentidos, oler, ver, oír, degustar y tocar. 3. Utilizar el proceso de inferencia para modelar.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTIFICAS 1. Agudiza sus sentidos a través de la indagación. 2. Intuye que todo los que nos rodea está compuesto de átomos. 3. Desarrolla el vocabulario de movimientos de átomos a través de la respuesta física corporal.

TEMAS Y SUBTEMAS 1. Los sentidos 2. Modelos atómicos

Figura 1. Cuando la humanidad experimentó el poder de destrucción de los átomos, muchos científicos como Albert Einstein y Niels Bohr cuestionaron la razón de ser de la ciencia.

DESCRIPCIÓN Usando el olfato, el tacto, la audición y la vista se pretende concientizar al estudiante sobre la utilización de sus sentidos para poder indagar e investigar. También se cultiva la capacidad de pensamiento creativo y racional en la modelación de la estructura atómica de la materia, utilizando diferentes maneras de investigar lo que nos rodea.

CONCEPTOS CLAVES

¿Qué debería saber usted del tema? Los sentidos Cada sentido de nuestro cuerpo constituye una herramienta que permite identificar y estudiar la naturaleza que nos rodea. Cuando investigamos diferentes objetos utillizamos todos nuestros sentidos para obtener la mayor información posible: colores, olores, texturas, sonidos, entre otras características.

Átomo: Es la unidad más pequeña de un elemento. En la filosofía de la antigua Grecia, la palabra “átomo” se usaba para referirse a la parte de la materia más pequeña que podía con- En muchas ocasiones, los científicos utilizan como extensión y cebirse; de hecho, átomo sig- magnificación de sus sentidos algunos instrumentos que les pernifica en griego “no divisible”. miten conocer de manera exhaustiva la naturaleza que nos circunda. Por ejemplo, para la observación de galaxias o estrellas, Electrón: que a simple vista no pueden ser observadas, se requiere el uso Es una partícula atómica con de telescopios y otras variedades de instrumentos para obtener carga negativa. La masa de información sobre estos cuerposº celestes muy distantes. un electrón es 9.1 x 10-31 Kg. Su carga negativa es la más Otro ejemplo es la elucidación de las estructuras cristalinas de pequeña en la naturaleza; es la materia, utilizando la difracción de rayos X (Fig. 2). El esclaretomada igual a la unidad ele- cimiento de un modelo del átomo, ha sido y es una tarea difícil mental, que es de -1.6 x 10-19 para la ciencia, a tal punto que muchos científicos en los inicios Coulomb. de la teoría atómica no la consideraban viable. Tal es el caso de Max Planck, considerado el padre de la física moderna. La curiosidad humana nos llevó a plantearnos la siguiente interrogante: ¿De qué está constituida la materia? Una manera de introducirnos a indagar sobre la constitución de la materia es a través de la búsqueda de respuestas a las siguientes incógnitas (Fig. 3): • ¿Cómo logramos ver? Esto se realiza por medio de los ojos y es el resultado de la interacción de la luz con la materia. • ¿Cómo logramos oír? No es únicamente por los oídos y los Figura 2. Elucidación de la estructutímpanos; se debe a las vibraciones que ocurren en las difera de una proteína por cristalografía rentes interacciones de la materia, las cuales generan ondas de rayos X. sonoras y hacen vibrar los tímpanos a ciertas frecuencias. • ¿Cómo logramos percibir los olores? Este fenómeno está ligado a moléculas volátiles, las cuales interaccionan con terminaciones nerviosas que se encuentran en la nariz. • ¿Cómo logramos sentir a través del tacto? En esta interacción participan los nervios de la piel y los materiales que palpamos.

Protón: Partícula con carga eléctrica positiva igual que una carga elemental (+1.6 x 10-19 Coulombs). Su valor de masa es 1.6725 x 10–27 Kg. Su masa 1,837 veces mayor que la del electrón.

Todas estas sensaciones que percibimos se deben a nuestra interacción con la materia. Entonces, ¿de qué está constituida la materia?

Teoría atómica La materia está constituida por átomos, pero ¿qué es un átomo? Un átomo se considera la estructura fundamental de la cual se constituye la materia que conocemos, de manera análoga a como una casa está constituida de ladrillos. Los átomos pueden ser representados como esferas pequeñas que se encuentran Neutrón: en constantes movimientos de vibración, rotación y traslación. Partículas sin carga eléctrica La teoría atómica actual no considera a estas partículas como que posee una masa mayor esferas, aunque esta interpretación es útil para efectos didáctique la del protón, la cual es cos (Fig. 4). de 1.6748 x 10-27 kg. Las preguntos sobre la composición de la materia no son moLos sentidos: dernas, ya que en la época de la Grecia clásica un filósofo maLos cinco sentidos son: vista, terialista llamado Demócrito (Fig. 5) pensaba y postulaba que la olfato, audición, tacto y gusto. partícula más pequeña o fundamental de la materia era el átomo. Este no es visible por ser muy diminuto. El resultado de la interacción entre los átomos “daba origen a los compuestos de aire, agua, fuego y toda la materia”. Por ejemplo, consideraba que el fuego estaba constituido por átomos en forma de espinas que al tocar dan la sensación de ser pinchado.

Figura 3. Representación de los sentidos.

Esta idea precursora sobre el átomo fue retomada después en 1808, por el científico inglés John Dalton, quien diseñó experimentos sobre la proporción en la cual reaccionan ciertos elementos, llegando a predecir ciertos comportamientos de la materia. Tiempo después del desarrollo de la teoria electromagnética, el físico Joseph John Thomson en el año de 1887, descubrió ciertas partículas con la propiedad de poseer una carga negativa a las que denominó electrones, demostrando a través de diversos experimentos que eran partículas pequeñas dentro del átomo. Esto generó muchas dudas dado que la teoría electromagnética sugería que debería de haber un equilibrio de cargas, por lo que si el electrón era de carga negativa entonces “el resto del átomo debería tener una carga positiva”. Así, representó al átomo como una esfera positiva con las cargas negativas adheridas en su superficie.

Su representación le valió la burla de la comunidad científica tildando al modelo como “El Pastel de Pasas” (Fig. 6A).

Figura 4. Estructura molecular: las moléculas son átomos unidos por diferentes tipos de enlaces. Figura 6. A. Modelo de Thomson y B. Modelo de Rutherford.

Figura 5. Experimento de Rutherford: al disparar partículas sobre una lámina de oro, la mayoría atravesaban la lámina, pero algunas fueron desviadas.

Figura. 7. Modelo de Bohr.

En 1911, en el pleno desarrollo de la era de la física moderna, el físico neozelandés Ernest Rutherford (premiado con el Nobel de Química en 1908 por investigar las partículas del átomo) observó que “al disparar partículas de cargas positivas a una fina lámina de oro, la mayoría de cargas pasaban la lámina y sólo unas cuantas cargas positivas fueron desviadas, dándole pruebas de que la mayor parte del átomo es vacío” (Fig. 5). Ya que las partículas que fueron desviadas o que rebotaron tenían cargas positivas, dedujo que donde rebotaban también debería de haber una carga positiva. Propuso el modelo donde en el núcleo del átomo se encuentran partículas de carga positiva y alrededor de este núcleo giran los electrones (tipo modelo planetario) (Fig. 6B). La única debilidad de su modelo era “que no lograba explicar el porqué ciertos elementos irradiaban calor o la luz” (por ejemplo, el metal de una bombilla). Este modelo fue mejorado por el físico danés Niels Bohr, quien en 1913, propuso su teoría acerca de la estructura de los átomos y la radiación que emana de ellos (modelo digno también de un premio Nobel), explicando que los electrones giran a distintas distancias del núcleo, asociando a cada uno un nivel energético, a los que denominó “orbitas” (Fig. 7). Cuando un electrón transita de una órbita más lejana (mayor nivel energético del electrón, más lejos del núcleo) hacia una más cercana (menor nivel energético del electrón, más cerca del núcleo) éste irradia energía en forma de calor y luz en algunos casos. Los modelos atómicos actuales ya no hablan de órbitas sino de nubes (regiones donde existe la posibilidad de encontrar a un electrón (Fig. 8).

¿Sabías que… Ernest Rutherford nació en 1871 en Nueva Zelandia. Fue el cuarto hijo de una familia de 12 hermanos; era hijo de un herrero constructor dueño de una finca, siendo la posible causa de las habilidades experimentales que desarrolló. Su madre, una maestra inmigrante inglesa, fue la responsable de su formación para aspirar a estudios en Inglaterra. Su trabajo con Thomson en 1895 condujo al descubriminento del electrón. Posteriormente trabajó con N. Bohr en 1911 para perfeccionar teóricamente los resultado obtenidos.

Figura 8. Orbitales (regiones de probabilidad de encontrar los electrones) para los primeros niveles de energía del átomo de hidrógeno y oxígeno.

En el modelo de Schrödinger de 1928, se renuncia la concepción de los electrones como esferas minúsculas con carga que giran en torno al núcleo (el cual era una extrapolación análoga del sistema solar, hacia las diminutas dimensiones del átomo). Schrödinger describe las regiones probables donde se ubican los electrones alrededor del núcleo, a través de una función de onda cuyo resultado representa la probabilidad de su presencia en una región delimitada del espacio. Así, ya no se concibe a los electrones girando en “órbitas” alrededor del núcleo sino ubicado en regiones llamados “orbitales” (Fig. 8). Las teorías anteriormente expuestas nos permiten concluir que:

Figura 9. Ernest Rutherford.

• Las partículas que constituyen el átomo se hallan en constante movimiento. • Los electrones (carga negativa) se encuentran alrededor del núcleo, en orbitales o regiones (Fig. 10). • El núcleo está constituido de protones (partículas con cargas positivas) y neutrones (partículas sin carga que, junto a los protones constituyen la masa atómica). Los protones y los neutrones se ubican en un pequeño espacio que es el núcleo (Fig. 11).

DESARROLLO DE LA LECCIÓN

Figura 10. Modelo de la estructura del átomo donde el núcleo está constituido por protones y neutrones; alrededor de éste se ubican los electrones en posibles regiones denominadas nubes de probabilidades, mejor conocidas como orbitales.

Figura 11. El núcleo del átomo (protones y neutrones) representa una ínfima parte del volumen del átomo, siendo la mayor parte de éste, espacio vacío.

1. Explorando los sentidos (Tiempo aproximado 20 minutos) Con esta actividad se pretende demostrar que aunque los átomos no se observan a simple vista, la evidencia indica que son la unidad fundamental de la materia y, por ende, se encuentran en todas partes. Cada sentido de nuestro cuerpo es una herramienta para identificar y estudiar la naturaleza que nos circunda. Para demostrar las capacidades que poseemos de interaccionar con la materia, se utilizarán materiales que se encuentren disponibles en la comunidad para entender que todo los que nos rodea es materia. Preguntar: ¿Cómo lograría identificar las cosas que nos rodean? Si no se puede tocar, oler, ver o gustar una sustancia, ¿significará que no es real? Materiales (Fig. 12): • Vendas, tapón de oídos • Hojas de eucalipto, limón o naranja • 1 cebolla cortada en trozos • 1 cucharada de azúcar • 1 cucharada de sal • 1 pañuelo Procedimiento: 1. Solicite un colaborador y con un pañuelo véndele los ojos. Luego, pregúntele lo siguiente: ¿En qué lugar me encuentro? Las posibles respuestas serán, cerca o lejos y entre las más específicas responderá, cerca de la pizarra o de la puerta del aula. ¿Cómo se puede identificar si estoy lejos o cerca de un lugar? Por el sonido, tanto generado por la voz, por lo pasos o por las voces de los compañeros. 2. Pida que un estudiante diga unas palabras para que el compañero vendado pueda identificarlo. 3. Proporciónele materiales como un cuaderno, hojas de eucalipto, limón o naranja, una cebolla en trozos, azúcar y sal; esto con la finalidad de que el estudiante los identifique utilizando sus sentidos, a excepción de la vista. Podrán tocar, olfatear o degustar. Preguntar, ¿cuáles sentidos usaste? (permitir que los demás estudiantes interaccionen con la actividad) 4. Solicite otro colaborador y con los tapones, tape sus oídos. Luego, escriba en la pizarra la siguiente indicación: ¿Qué sentidos utilizas en vez de los oídos? Pídale que dibuje los órganos que implican esos sentidos (ojos, vista, piel, tacto,

etc.). 5. Por medio de una lluvia de ideas los estudiantes pueden expresar sus definiciones acerca de ¿Qué sucedería si perdiésemos el sentido del tacto? Sus respuestas podrían ser: no podríamos sentir frío, ni calor, ni dolor. Explíqueles que aunque no se tuviera alguno de los sentidos siempre podremos obtener información sobre el mundo que nos circunda, ya que lo que hacemos es potenciar o explotar otros sentidos disponibles.

Figura 12. Materiales utilizados en la Actividad 1. A. sal, B. azúcar y C. hojas de limón.

2. Modelando átomos (Tiempo aproximado 30 minutos) En esta experiencia se pretende conocer las nociones o ideas sobre los átomos que poseen los estudiantes y que logren modelarlos. Proporcióneles diferentes objetos de metal, madera, plástico, fibras, etc. Formar grupos de 3 ó 4 estudiantes y repártales los materiales que necesitarán. Preguntar: ¿Por qué se siente diferente la madera del hierro? ¿Por qué se percibe distinta la tela de las cortinas con el plástico que envuelve los cuadernos? ¿Serán diferentes estos materiales? ¿Cuál es el material más pequeño que has observado? ¿De qué están hechos los diferentes materiales observados? Materiales: • Plastilina de varios colores • Tiza • Objetos de madera, plástico, fibras, metal, vidrio, etc. Figura 13. Tiza (yeso) molido. Procedimiento: 1. Proporcióneles una barra de tiza y pregúntes: ¿Qué es lo más pequeño a lo que pueden llevar esta tiza? Permita al estudiante quebrar lo más que pueda la tiza (Fig. 13) hasta que observen el polvillo y pregúnteles: ¿Es eso lo más pequeño a lo que se podrá llegar? ¿Han visto alguna vez un átomo? ¿Cómo creen que son los átomos? ¿Qué forma tienen? Permítales que opinen y expongan sus nociones o ideas de átomos. 2. Diga a sus estudiantes que los átomos pueden modelarse con plastilina, como esferas de diferentes tamaños y colores. Que hagan varias esferas pequeñas, simulando átomos (Fig. 14). Debe aclarar que las figuras son modelos de átomos y que estos son demasiado pequeños para ser vistos. 3. Repartir las siguientes preguntas para que las analicen en los grupos de trabajo: ¿Cómo estarán ordenados los átomos que constituyen el hierro que tiene el pupitre? ¿Qué tan fuerte de-

ben ser esos átomos? ¿Cómo creen que deben estar ordenados los átomos que constituyen una cortina? ¿Qué tan fuerte, débil o flexible deben estar agrupados esos átomos? 4. Concluya pidiendo a los grupos pasar ante la clase para exponer sus ideas sobre las preguntas establecidas o designadas y así discutir dichas ideas de manera general. Ninguna idea debe ser descartada, solamente discutida y orientada.

Figura 14. Modelos de moléculas (átomos enlazados entre sí).

Enfatizar que las propiedades de los objetos comparados se relacionan en sus estructuras atómicas; por ejemplo, si son sólidos como el hierro y la madera tienen estructuras comprimidas, la tela puede tener una estructura flexible. 3. Aprendiendo a inferir (Tiempo aproximado 20 minutos) Formar grupos de 3 ó 4 estudiantes y repartirles los materiales listados abajo. Preguntar: ¿Cómo saben cuál es la forma de un átomo? Dado que no se pueden observar a simple vista, se utilizan instrumentos que describen su comportamiento. ¿Cómo puede saberse de algo que no se puede observar a simple vista? Los científicos deducen mucho para poder teorizar sobre los objetos de estudio. Materiales: • 1 caja para zapatos • Diversos objetos: engrapadora, borrador para pizarra, un libro, cebolla, hojas de eucalipto o limón estrujadas. Procedimiento: 1. Entregue a cada grupo una caja para zapatos con un objeto adentro simulando una “Caja sorpresa”. Se recomienda que abra un pequeño agujero en su superficie, lo suficientemente grande para olfatear adentro de la caja, pero lo suficientemente pequeño para no poder ver a través de ella. Preguntar ¿Cómo podremos saber qué objeto está dentro de la caja? Escuche las propuestas y discútanlas (Fig. 15). En dado caso existan dificultades para adivinar de qué objeto se trata, proporcióneles pistas sobre el objeto “sorpresa”. 2. Concluya con los estudiantes “que podemos inferir explotando nuestras habilidades de los sentidos y la imaginación”.

Figura 15. Modelo de una “Caja sorpresa”.

ACTIVIDAD INTEGRADORA (Tiempo aproximado 45 minutos) Integración con… Educación Física Formando moléculas Con esta actividad se pretende simular la formación de moléculas mediante la unión de átomos a través de un juego. Se sugiere realizarla en un espacio abierto, como la zona recreativa o patio del centro educativo. Formar grupos de 4 estudiantes y repartirles los materiales que necesitarán. Materiales: Pañuelos de diferentes colores (verde, azul, rojo, blanco). Procedimiento: 1. Proporcione a cada miembro del grupo una pañoleta del mismo color e indíqueles que deberán amarrarsela en el brazo. Cada color indicará un tipo de átomo y cada tipo de átomo tendrá un movimiento: • Átomos de color verde: solamente caminarán en forma ordenada, si lo desean. • Átomos de color azul: rotarán, es decir, moverán sus caderas de un lado a otro. • Átomos de color rojo: vibrarán, es decir, se moverán doblando un poco sus rodillas. • Átomos de color blanco: moverán sus brazos levemente. 2. Solicíteles que se reúnan grupos de átomos de diferentes colores. Cada grupo deberá tener al menos un átomo de cada color (también se puede jugar a agrupar átomos de color verde con átomos de color azul y otras combinaciones). 3. Los estudiantes deberán hacer el movimiento que les corresponde según su color. 4. Terminadas estas acciones, pregunte: ¿Qué observamos de cada color de átomo? Cada grupo de átomos tiene un tipo de movimiento determinado. ¿Qué pasaba cuando se unían átomos de diferentes colores? Eran grupos de átomos que realizaban distintos movimientos, ¿Cómo creen que se llaman esos grupos? Comente que los grupos formados de uno o más tipos de átomos son llamados moléculas. ¿Qué notaron que sucedió con los átomos? Se volvió más

complicado hacerse grupos de átomos de diferentes movimientos ¿Serán estos grupos como se forman los diferentes materiales? Sí, toda la materia está hecha de átomos y se encuentran en constante movimiento. 5. Pídales que comuniquen en sus cuadernos de manera escrita o dibujada la reflexión sobre lo ocurrido. REFERENCIAS 1. Mandell M. [1959] Physics Experiments for Children. United States. Dover Publication Inc. 2. Wiki de Física Moderna Física atómica. Wikidot.com. Disponible desde la web: [http://fisicatomica.wikidot.com/system:page-tags-list] consultado [10/2010]. 3. Various authors [2006] Science. United States: Hartcourt School Publisher.

¡Veamos qué hemos aprendido! 1. Responde lo siguiente: 1. Si te vendaran los ojos, ¿cómo podrías saber que tienes una planta enfrente? ¿Cuál de los sentidos utilizarías para saberlo?

2. Si ponemos un objeto sobre una mesa, ¿cómo identificarías dicho objeto? (Lista los sentidos que utilizarías):

3. Consigue un rompecabezas y observa cómo se acoplan perfectamente las piezas.Es análogo a la forma cómo encaja un átomo con otro. Responde las preguntas: a. ¿Cómo llamamos a la parte más pequeña del rompecabezas?

b. ¿Todos los materiales son como rompecabezas?

c. ¿Podríamos armar el rompecabezas con los ojos vendados? ¿Por qué?

Lección 2

Sensaciones que percibimos

3 HORAS CLASE APROXIMADAMENTE

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Diferenciar entre calor y temperatura. 2. Comprender que el sonido necesita de un medio para propagarse. 3. Entender que la luz blanca está compuesta por varios colores.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Distingue el significado de calor y temperatura. 2. Explica que el sonido necesita un medio para propagarse. 3. Relaciona los colores del arcoíris con la luz blanca.

TEMAS Y SUBTEMAS 1. Calor y temperatura 2. El sonido 3. Luz y colores

Figura 1. El arcoíris es un fenómeno que percibimos cuando la luz se refracta en las nubes llenas de agua.

DESCRIPCIÓN Utilizamos nuestros sentidos para interactuar con el mundo que nos rodea. Con el sentido del tacto podemos diferenciar un cuerpo frío de otro caliente; con el sentido del oído podemos distinguir entre los ladridos de un perro y el canto de un pájaro; con el sentido de la vista pueden distinguir los colores y las formas de los objetos. En la presente lección estudiaremos los conceptos de Calor y Temperatura, así como que el sonido necesita un medio para propagarse; comprobaremos también que la luz blanca está compuesta por los colores que forman el arcoíris.

CONCEPTOS CLAVES Temperatura: Es la medida de la energía cinética promedio de traslación de las moléculas que forman una sustancia (Fig. 3).

Figura 3. Moléculas en traslación.

Calor: Es la energía en tránsito desde un cuerpo con mayor temperatura a otro con menor temperatura (Fig. 2). Luz visible: Es el rango de ondas electromagnéticas detectadas por el ojo humano. Color: Es la percepción que se tiene de la luz a través de la vista. Sonido: Es la sensación producida en el oído por el movimiento vibratorio de los cuerpos.

¿Qué debería usted saber sobre el tema? Calor y temperatura Muchas veces confundimos los conceptos de calor y temperatura a pesar que el significado físico de ambos términos es muy diferente. Hablar de calor en ciencias no es lo que se acostumbra hablar cotidianamente. El calor se define como la energía en tránsito (la materia no contiene calor) desde un cuerpo que está a mayor temperatura a uno de menor temperatura. En la Figura 2 se muestra esquemáticamente como se produce este fenómeno: el cuerpo A posee mayor temperatura que el B; por lo tanto, el cuerpo A le transfiere energía al cuerpo B (calor). Llegará un momento cuando ambos cuerpos poseerán la misma temperatura debido a la transferencia de energía. Cuando eso sucede se dice que los dos cuerpos están en equilibrio térmico.

Figura 2. Transferencia de energía desde un cuerpo con mayor temperatura (A) a otro de menor temperatura (B).

La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de traslación de las moléculas que componen una sustancia. Siempre que algo se calienta, aumenta la energía cinética de sus partículas; es decir, sus moléculas se mueven con más rápidez. Existe una relación directa entre la temperatura y la energía cinética promedio de traslación (energía que lleva a las moléculas de un lugar a otro (Fig. 2). A mayor energía cinética promedio de traslación, mayor temperatura. La temperatura no es energía sino una medida de ella. El sonido El sonido es una vibración mecánica de las partículas del aire (Fig. 4), que en contacto con el tímpano se transmite al oído. Por medio del oído interno y el nervio auditivo, el cerebro interpreta estas vibraciones. Lo que el cerebro “interpreta” es lo que oímos. La vibración de una partícula se establece cuando ésta se mueve en las proximidades de su posición original y, pasada la vibración, vuelve a su posición original. Una vibración es (por ejemplo) lo que ocurre en la superficie de agua en reposo; si se arroja

una piedra, ésta crea una vibración que avanza y hace que las partículas de la superficie suban y bajen, pero pasada la onda, las partículas siguen donde estaban. La diferencia con el ejemplo del agua es que en el aire los movimientos de las partículas son longitudinales (en la dirección de avance del sonido). Si tenemos una su- Figura 4. El sonido se transmite en el aire, de perficie que vibra, como la bocina de un altavoz, la vi- forma similar a las ondas en el agua cuando se bración se transmite a las partículas de aire que están perturba. en contacto con la superficie, empujándolas hacia adelante y hacia atrás. Estas a su vez empujan a las siguientes y cuando las primeras se retraen (se vuelven hacia atrás) las segundas también y así se va propagando la onda por aire. Luz y colores La luz es una forma natural de transferir energía en el espacio. Por ejemplo, cuando la luz solar llega a la Tierra, esta energía puede ser convertida en energía eléctrica mediante paneles solares. En general, cuando la luz interactúa con la materia pueden ocurrir varios fenómenos. Podemos observar los objetos por la luz que reflejan; por ejemplo, una hoja es de color verde, por la luz del Sol que le incide, reflejando el verde. Sin luz, todo es de color negro. Por otra parte, si calentamos un objeto metálico a altas temperaturas, observamos que este muestra una emisión. En conclusión, podemos observar objetos por la luz que reflejan o por la luz que emiten (Fig. 5).

Figura 5. A. Observamos los objetos por la luz que reflejan; B. por la luz que emiten.

La luz que pasa por un prisma o por las gotas de agua se distribuye en distintas longitudes de onda asociadas a cada color. Así, cada longitud de onda es percibida como un color diferente. El espectro visible en el arco iris contiene los colores: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, índigo y violeta (Fig. 6), aunque el espectro de luz no visible contiene muchos más. A pesar de que el espectro de radiación electromagnética es muy amplio, el ojo humano sólo es capaz de distinguir la luz visible, la cual es una pequeña parte del espectro. No podemos observar longitudes de onda menores que el rojo (conocida como radiación infrarroja, IR), ni más alta que el azul (conocida como radiación ultravioleta, UV). Esta última posee mucha energía y es la responsable del “bronceado” cuando vamos a la playa o nos exponemos mucho tiempo al Sol.

Figura 6. Espectro de luz visible: la luz se transmite como “ondas” de diferentes longitudes.

¿Cómo se explica el proceso la visión? La retina tiene básicamente dos tipos de células sensitivas a la luz: conos y bastones (Fig. 7). Los bastones son células que permiten ver en la oscuridad, funcionan aun con baja intensidad, pero no ven el color. Los conos perciben color, pero requieren de un nivel alto de iluminación para funcionar. Tenemos tres tipos de conos, los que perciben el rojo, el verde y el azul. La estimulación de estos tres sensores permite generar toda la gama de colores. En los televisores y pantallas de computadoras, los pixeles también son de estos tres colores (RGB = Red, Green, Blue).

Figura 7. La retina es una fina membrana que cubre la pared posterior del ojo y contiene millones de células llamadas fotoreceptores que generan impulsos eléctricos que viajan a través del nervio óptico hacia el cerebro.

DESARROLLO DE LA LECCIÓN Respuestas a las preguntas de la Actividad 1 Si toma una olla caliente, la olla transferirá energía a la mano, porque la olla estará más caliente que la mano y es tanta la energía que no se podrá soportar tener la mano en contacto con ella. Asimismo, al tocar un cubo de hielo, la energía sale de la mano y entra al hielo, que se encuentra más frío; lo que hace que esta energía derrita al hielo. Recuerda 1. La dirección de transferencia de energía es del objeto más caliente al más frio, siempre. 2. El calor es energía en tránsito desde un cuerpo a mayor temperatura hacia otro que posea menor temperatura.

1. Calor y temperatura (Tiempo aproximado 25 minutos) Con esta experiencia se pretende que los estudiantes logren relacionar la temperatura con el grado de enfriamiento o calentamiento de los cuerpos. Formar grupos de 4 estudiantes y repartirles los materiales que necesitarán. Materiales: • Periódicos y revistas • Cinta adhesiva Procedimiento: 1. Pídales que recorten de los periódicos o las revistas, objetos fríos y calientes; por ejemplo: un café humeante, un sorbete o una paleta helada, cubos de hielo, etc. 2. Solicíteles que clasifiquen los recortes en calientes o fríos. 3. Haga en la pizarra dos columnas: En la parte superior de una de las columnas coloque un pequeño cartel con la palabra “frío” y en el otro la palabra “caliente”. Los alumnos pasarán a la pizarra a colocar los recortes según los han clasificado (Tabla 1). Tabla 1. Clasificación de los elementos en “caliente” o “frío”.

4. Luego, pregunte a sus alumnos/as: ¿Cuáles tendrán mayor temperatura, los calientes o fríos? ¿Por qué no podemos tomar con nuestras manos una olla caliente? ¿Por qué se comienza a derretir un cubo de hielo cuando lo agarramos? 5. Para que los estudiantes analicen la interacción entre cuerpos a diferente temperatura, pueden retomar dos de los recortes (por ejemplo, hielo y una taza de café) y pregúnteles si una tuviese ese objeto en las manos, ¿qué estará a mayor temperatura, el cubo de hielo o la mano que lo sostiene? ¿El café o la persona? ¿Cómo se llama el sentido que nos permite saber si un cuerpo está frío o caliente? ¿El calor fluye de la mano al hielo o del hielo hacia la mano? entre otras (Tabla 2). Tabla 2. Cuerpos a diferentes temperaturas.

La dirección de la transferencia de energía siempre es del objeto más caliente al más frío. El calor es energía en tránsito desde un cuerpo a mayor temperatura hacia otro que posee menor temperatura. 6. Lleva un cubo de hielo y haz que se lo pasen de mano en mano rápidamente. Preguntar: ¿Qué le ocurrió al cúbito de hielo? (sus respuestas podrían ser: se deshizo, se derritió y/o se volvió líquido) ¿Qué le ocurrió a sus manos, se enfriaron o se calentaron? ¿Esto significa que la temperatura de sus manos aumentó o disminuyó? ¿Por qué se derritió al quitar el cúbito de hielo?

Respuestas a las preguntas planteadas El tubo sonará como si se estuviera golpeando un pequeño tambor. Las vibraciones de la membrana plástica empujan el aire dentro del tubo hacia afuera a través del agujero, con la fuerza suficiente para apagar la candela. De la misma manera funcionan las bocinas. El cono de la bocina genera ondas de sonido que hacen vibrar las moléculas del aire (Fig. 8). Si gritásemos fuertemente hacia la vela, se apagaría también.

Figura 8. Las vibraciones de las bocinas hacen vibrar las moléculas del aire.

Cuando dos cuerpos que en un inicio se encuentra a diferente temperatura se ponen en contacto, el que se halla más caliente se enfría y el que se halla más frío se calienta; es decir, que ambos cuerpos tienden a alcanzar la misma temperatura. Enfatizar: La materia está constituida por minúsculas partículas (átomos o moléculas) en constante movimiento. Una temperatura alta indica que las moléculas del cuerpo (o la sustancia) se mueven muy rápido de un lugar a otro; mentras que, una temperatura muy baja indica que sus partículas se mueven lentamente. 2. El sonido (Tiempo aproximado 25 minutos) Esta actividad consiste en construir un cañón sonoro y se realizará de manera demostrativa, ya que los niños podrían quemarse en un descuido. Materiales: • 1 cilindro de cartón. Puede ser el centro del papel higiénico o papel toalla o cualquier otro cilindro abierto por ambos extremos. • Papel celofán • 1 tijera • 1 vela y fósforos Procedimiento: 1. Cubra los extremos del cilindro con papel celofán y en uno de los extremos abra un agujero (Fig. 9). 2. Encienda una vela. 3. Ahora, aleje el cañón sonoro 2 ó 3 cm de la llama de la vela y golpee el extremo del cañón con su mano (Fig. 9). Observarán que la llama se apagará. Preguntar: ¿Por qué se apagó la vela? ¿Podemos tener el mismo efecto si gritamos sobre la vela? Qué sucedió: El sonido necesita de un medio para propagarse (Fig. 8). En el espacio no se produzcen sonidos ya que no hay un medio para que se propague.

¿Sabías que… El disco de Newton es un dispositivo inventado por Isaac Newton (Fig. 10) es un círculo con sectores que se hallan pintados en los colores verde, rojo, anaranjado, cian, amarillo, azul y violeta. Al girar rápidamente este dispositivo, los colores se confunden resultado así el color blanco. Mediante el dispositivo se demuestra que la luz blanca está formada por los 7 colores del arco iris (Fig. 11).

Figura 10. Sir Isaac Newton (1622-1727)

Al no combinar todos los colores el resultado no es el color blanco (compruébelo).

Figura 9. Cañón sonoro.

3. Colores (Tiempo aproximado 30 minutos) Formar grupos de 4 estudiantes y repartirles los materiales que necesitarán: Materiales (por grupo): • 1 caja de colores, témperas o plumones, • 1 hoja de papel blanco • 1 pedazo de cartón en forma circular o un disco compacto (CD) Procedimiento: 1. Dibuje un círculo de la forma del cartón o el CD en la hoja de papel. 2. Divida el círculo en siete porciones (gráfico circular o “pastel”) y colorea cada porción con un color diferente (rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta). 3. Pegue el papel sobre el cartón o en el CD y abra un agujero del grosor de un lápiz el cual irá perpendicular al círculo (para los que tienen el CD no es necesario este paso (Fig. 11). 4. Gire el disco; a esto se le conoce como “Disco de Newton”. 5. Que apunten lo que observan al girarlo. Preguntar: ¿De qué color observa el disco cuando este está girando? ¿Qué pasaría si no utilizó todos los colores?

Figura 11. Disco de Newton.

Respuestas a las preguntas de evaluación • En el arcoíris se descompone la luz en siete colores, por el hecho de que la luz pasa de un medio a otro en este caso agua y aire. La diferencia con el disco de Newton es que son procesos recíprocos. En el disco de Newton obtengo la combinación de los colores. • En ausencia de la luz no hay arcoíris. • Cuando se intenta formar el arcoíris con una determinada luz, por ejemplo, luz verde, esta luz no es el resultado de una combinación de colores, así que no se descompondría y continuaríamos viendo la luz verde.

4. Realiza tu propio arcoíris (Tiempo aproximado 30 minutos) Con esta actividad los estudiantes realizarán su propio arcoíris, utilizando el agua que sale de un grifo y la luz solar. Se demostrará que existe una descomposición de la luz blanca en los colores que corresponden al arcoíris. Para la experiencia pueden desplazarse al patio o al área verde del centro educativo y realizarla en forma demostrativa. Materiales: • 1 manguera • Agua de un grifo (cantidad necesaria) Procedimiento: 1. Acoplarle al grifo una manguera. 2. Abra el grifo y permita salir el agua por la manguera bajo la luz del Sol (Fig. 12). Pídales que observen cómo la luz del Sol incide sobre el agua y se forma el arcoiris. 3. Cada estudiante deberá dibujar el fenómeno observado en el cuaderno. Preguntar: ¿Qué diferencia hay entre el arcoíris y el disco de Newton? ¿Qué ocurre si la actividad se realiza sin luz? ¿Sucederá el mismo efecto si se hace con luz verde?

Figura 12. Generando un arcoíris.

REFERENCIAS 1. Crowell, B. (2008) Conceptual Physics. Canadá: Creative Commons. 2. Muriel, M. (1993) Physics Experiments For Children. United States: Dover publications.

¡Veamos qué hemos aprendido! 1. Contesta las siguientes preguntas: 1. ¿Por qué NO son correctas las siguientes afirmaciones? • “Tengo calor”.

• “Mi abrigo es muy caliente”.

• “La temperatura es una medida del calor que tiene un cuerpo”.

2. Menciona y dibuja cinco fuentes de sonido. Por ejemplo: pájaro cantando, un perro ladrando, un gallo cantando, etc.

Lección 3

4 HORAS CLASE APROXIMADAMENTE

Semejanzas y diferencias en los objetos OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Identificar las características físicas de los objetos. 2. Clasificar objetos basados en su forma, tamaño, textura, uso, peso y naturaleza.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Observa y compara objetos. 2. Sistematiza información según un criterio dado. 3. Clasificación según criterios propios. 4. Construye explicaciones razonables. 5. Actitud creativa y crítica al identificar características de la materia.

TEMAS Y SUBTEMAS 1. Propiedades comunes y diferentes de los objetos 2. Identificando los materiales: sus usos y aplicaciones

DESCRIPCIÓN “Los hombres comenzaron y comienzan siempre a filosofar movidos por la admiración; al principio, admirados ante los fenómenos sorprendentes más comunes; luego, avanzando poco a poco y planteándose problemas mayores, como los cambios de la Luna y los relativos al Sol y a las estrellas, y la generación del Universo”. Aristóteles, Metafísica, cap. III.

El progreso de la ciencia se ha basado en la observación de los objetos como una herramienta útil para comprender el mundo natural. Cuando los objetos son identificados y clasificados, los podemos agrupar con otros objetos similares. Una de las ventajas de clasificar objetos en grupos es que se simplifica el estudio de la materia. Con esta lección los estudiantes aprenderán criterios para identificar y clasificar objetos usando razonamientos basados en la observación y el tacto. Estos procesos son claves para la comprensión de los sistemas de clasificación, físicos y biológicos, basados en la observación, comparación y categorización. Figura 1. Diversidad de objetos y materiales.

CONCEPTOS CLAVES Materia: Es toda entidad física que es observable o detectable, cuyas características incluyen el ocupar un lugar en el espacio, poseer masa y una duración en el tiempo.

¿Qué debería usted saber sobre el tema? Diversidad de objetos comunes Al vivir inmersos en un mundo material, es necesario estudiar algunas características de los objetos que nos rodean y la utilidad que le damos como sociedad a dichos materiales. Este será un preámbulo al estudio de la composición y comportamiento de la materia que se desarrollará durante el estudio de las Ciencias Naturales en Educación Básica.

Forma: Es necesario que previamente a la comprensión de la compoLa figura espacial de los cuer- sición del mundo material, el estudiante desarrolle la capacidad pos (Fig. 2). de observación del entorno, anterior a la indagación de los conceptos medulares en concordancia con el método científico.

Figura 2. Cono para el control vehicular.

Tamaño: Es la dimensión o medida de un objeto: longitud, superficie, volumen (Fig. 3).

Para tal fin, en esta lección se pretende que el estudiante observe, analice e indague a partir de la diversidad de materiales que existen en su entorno, las manifestaciones de la materia ante nuestros sentidos como el color, la forma, el tamaño, la dureza, etc. Se desarrollará distintas actividades en las cuales los educandos irán descubriendo dichas propiedades. Las aplicaciones y los usos para beneficio de la sociedad, la relación con la ciencia, la tecnología y la sociedad contextualizarán al estudiante como parte intrínseca del mundo material y un ente transformador del mundo material, social y biológico.

¿Para qué estudiar el entorno? Si observamos todo cuando existe a nuestro alrededor nos daremos cuenta de que existe una gran variedad de materiales con Figura 3. Rocas de distinto tamaño. distintos comportamientos, aspectos físicos y funciones. Resulta de gran interés conocer los materiales y las sustancias de nuesDureza: tro entorno, sus propiedades y cambios para poder hacer mejor Es la resistencia que tiene un uso de los mismos, y así, satisfacer nuestras necesidades como cuerpo a rayarse, desfigurar- seres vivos. se o comprimirse (Fig. 4). Estudiaremos para tal fin los materiales inanimados de uso cotidiano sencillos y próximos a nosotros. Los seres animados son estudiados en la lección “Objetos con vida e inertes”.

Figura 4. Dulces blandos.

La gran diversidad de materiales que existen a nuestro alrededor es muy importante para mantener un equilibrio en el Univer-

so. No debemos olvidar que, a pesar de la enorme diversidad de la materia, es posible explicar de una manera unitaria el comportamiento (propiedades y cambios) de todo cuanto existe. Características observables de la materia Dos características primordiales de todo lo que percibimos a nuestro alrededor es que todos los objetos ocupan un lugar en el espacio y poseen masa. Toda sustancia que posee masa y ocupa un espacio (volumen) se conoce como materia. Todos los objetos están compuestos de materia: la mesa, la silla donde nos sentamos, el lápiz con el que escribimos, nuestro cuerpo, el aire que respiramos, etc. Cada objeto a nuestro alrededor tiene características las cuales nos son de utilidad para diferenciar un objeto de otro. Los objetos se pueden describir de diferentes maneras utilizando características como el tamaño, la forma, el color y la textura. En otras palabras, se describen las propiedades de los objetos. Una propiedad describe como un objeto luce, actúa o se siente (interacción con nuestros sentidos). La Química se ha desarrollado a través de las observaciones hechas a las propiedades y el comportamiento de los objetos; es decir, de la materia. Las propiedades a las que nos referiremos en esta lección son las propiedades macroscópicas: aquellas que pueden ser observadas a simple vista, utilizando nuestros sentidos. A nivel microscópico, la materia se caracteriza por su estructura: el arreglo espacial de átomos individuales o moléculas (Lección 1). El estudio de la materia comienza con el estudio de sus propiedades; por ejemplo, al observar una muestra de materia y medir o apreciar sus propiedades, gradualmente adquirimos suficiente información para caracterizarla y distinguirla de otros tipos de materia (Fig. 5). Las ciencias químicas enfocan su interés en los diferentes tipos de materia y sus transformaciones. Las propiedades de la materia se dividen en dos clases: extensivas e intensivas. Las propiedades extensivas, como la masa y el volumen, dependen de la cantidad de materia de la muestra que se estudia. Claramente, estas propiedades aunque sean importantes no pueden ser usadas para caracterizar la materia; por ejemplo, decir que el agua es incolora, o que tiene un volumen de 1 litro nada nos dice sobre la estructura del agua, únicamente sobre sus propiedades observables. Las propiedades de este tipo se denominan propiedades extensivas de la materia. Las propiedades intensivas de la materia, aquellas que la caracterizan, las estudiaremos en otra lección.

Figura 5. Algunos tipos de materiales: A. madera, B. fibra, C. plástico, D. vidrio y E. metal.

Masa: Es la magnitud que cuantifica la cantidad de materia en un cuerpo (Fig. 6). Para medir la masa se usa el Sistema Internacional de Unidades el kilogramo (Kg).

DESARROLLO DE LA LECCIÓN 1. Propiedades comunes y diferencias en los objetos que nos rodean Actividad 1 (Tiempo aproximado 10 minutos) Solícite a sus estudiantes que lleven al salón de clases diferentes objetos recogidos en el hogar, en el entorno de su comunidad, la escuela o en el mismo salón de clases (Fig. 7).

Oriente a sus estudiantes a que trabajen en equipos de tres; que observen y que traten de agrupar los objetos de acuerdo a las características que les sean comunes. Que todos los estudiantes toquen los objetos, los observen y los describan en su equipo de Figura 6. Bloque cilíndrico de metal trabajo. En esta parte solamente se determinarán las caracteríscon una masa de 1 kilogramo. ticas comunes entre ellos; por ejemplo, la forma, el tamaño y la dureza. Esta actividad funciona como introductoria y diagnóstica con el objetivo de averiguar el grado de conocimiento que tienen los alumnos sobre las características observables de la materia. Actividad 2 (Tiempo aproximado 10 minutos) Pida a sus estudiantes que expliquen las razones que utilizaron para agrupar los objetos. Pregúnteles de qué otra forma los agruparían y porqué. Una vez, hayan explicado sus criterios de clasificación, se les explicará el concepto de volumen (espacio), forma y masa, y que estas características agrupan todo lo que vemos y tocamos, lo cual se conoce como materia. Cuando levantamos objetos notamos que la materia tiene masa, y la describimos diciendo que tiene peso. El peso nos indica cuánto la gravedad de la Tierra hala algo y es una manera de describir la materia. Nuestros cuerpos están formados de materia, el agua que tomamos está hecha de materia, así como el aire que respiramos. A veces podemos ver la materia y sentirla, pero en ciertas ocasiones, no; aun cuando no podemos verla, como, el aire, todavía es materia.

Figura 7. Diversos objetos que pueden llevarse al salón de clase.

Actividad 3 (Tiempo aproximado 20 minutos) Indíqueles que dibujen en su cuaderno los grupos de objetos con características semejantes según diferentes criterios (igual tamaño, igual forma o igual dureza). Para reforzar el concepto de tamaño, puede efectuarse la siguiente actividad. Presénteles

dos vasos con agua, uno lleno y el otro hasta la mitad (Fig. 8); pregúnteles en cuál vaso el agua tiene mayor tamaño. Explíqueles que aunque el tamaño varía, aún sigue siendo agua, siendo el tamaño una característica de la materia. Al tamaño se le conoce como propiedad extensiva de la materia. Figura 8. El tamaño es una propiedad extensiva de la materia.

• ¿De qué tipo de materiales confeccionaban su atuendo nuestros antepasados? • ¿De qué materiales construían sus casas, sus objetos? (Fig. 9)

2. Identificando materiales, sus usos y aplicaciones Actividad 4 (Tiempo aproximado 10 minutos) Pida a sus estudiantes que observen las características del material con que está fabricada la ropa que visten, el calzado o sus útiles escolares en relación con su función y la utilidad. Para iniciar el diálogo, se sugiere hacer la pregunta: ¿Para qué se usa? Para descubrir las relaciones entre los materiales y su función, pídales que den motivos por los cuales los zapatos no son de hierro, la ropa no es de vidrio, etc. Las respuestas de los educandos servirá para especificar el material adecuado a cada uno de los objetos de uso diario. Comente que el material elegido para fabricar un producto depende del uso o destino para el cual se piensa. Actividad 5 (Tiempo aproximado 10 minutos) Con los materiales usados en la actividad 1, los estudiantes probarán doblarlos, perforarlos, dejarles marcas, cortarlos y/o estirarlos, usando las manos y diversas herramientas (poner atención en la seguridad). Que los estudiantes den ideas sobre los productos que pueden ser fabricados con los materiales de los objetos.

Figura 9. Las casas y las vasijas de nuestros antepasados las fabricaban de diversos materiales.

Actividad 6: Deberá considerarse que algunos objetos están hechos con más de un tipo de material; por ejemplo, el foco que ocupamos en nuestro hogar está hecho de vidrio y metal). Se recomienda pegar los objetos en lugar de las imágenes.

Deberá guiarlos para que con este experimento concluyan que, en la fabricación de un producto y la selección del material con que se fabrica está directamente relacionada con las características del mismo: si es fácil o no para deformarlo (duro o blando), fácil o no de romper (frágil o resistente), fácil o no de doblar (flexible o rígido), etc. Actividad 6 (Tiempo aproximado 20 minutos) Elabore un cuadro donde los educandos completen con imágenes u objetos de productos fabricados con diferentes materiales (pueden recortarse de revistas). De esta forma quedará registrada una síntesis de la investigación. Por ejemplo:

Actividad 7: Pueden usarse materiales de figuras elaboradas con bolas de plastilina, trozos de cuerda o tela, piezas de bloques, lija, lápices, goma de borrar, peluches, papeles, etc.

Tabla 1. Objetos fabricados con ditintos materiales.

Objetos

Materiales

Lápices

Madera

Foco

Vidrio

Latas

Metal

3. Suave, áspero, liso y rugoso Actividad 7 (Tiempo aproximado 10 minutos) Las actividades referentes al sentido del tacto permiten información valiosa sobre los elementos de la realidad y se convierten en un medio para la exploración y la indagación. De manera introductoria, indique a sus estudiantes que pasen la mano por la superficie de los objetos o por distintos materiales como: telas de diferentes tipos, hojas de plantas, un pedazo de lija, etc. Pídales que comenten sus características y que expliquen lo que comprenden por blando, liso, áspero, rugoso, etc. (Fig. 10) Figura 10. Materiales con distintos tipos de superficies: ásperas, rugosas, suaves y lisas.

Actividad 8 (Tiempo aproximado 10 minutos) Una vez que se hayan definido las características de los objetos ligadas al tacto, en esta actividad se pedirá que localicen a su alrededor objetos blandos, suaves, etc. y aquellos objetos que localicen o nombren serán observados o comentados para com-

probar que reúnen la condición solicitada. Actividad 9 (Tiempo aproximado 20 minutos) Esta actividad consiste en realizar algunos juegos de identificación de objetos. En el primer juego seleccione a un educando y colóquelo de espaldas a la clase. Muestre a la clase un objeto e introdúzcalo en una caja. El educando seleccionado debe introducir su mano en la caja, mirando hacia arriba o con una venda en los ojos, tratando de identificar el objeto y enumerando sus características. Por ejemplo, tiene que especificar si es duro, blando, pequeño, grande, de qué considera que está fabricado, formas, etc. Luego, al describir todas las características tratará de identificar al objeto. Puede ejecutar esta actividad varias veces con varios educandos. Un segundo juego consiste en buscar una característica específica en un grupo de objetos. Seleccione a otro estudiante y véndele los ojos. En una caja vierta diferentes objetos de diferentes tamaños, texturas, dureza, formas, etc. y pídale, por ejemplo, que busque un objeto blando. El estudiante deberá seleccionar por tacto el o los objetos que reúnan tal característica. La actividad puede realizarse varias veces con distintos estudiantes. Explíqueles luego la importancia de los sentidos en la identificación de las propiedades de los objetos. ACTIVIDAD INTEGRADORA Integración con… Matemáticas Una vez los estudiantes hayan establecido las similitudes y las diferencias entre los objetos, puede instruírseles para efectuar una actividad de clasificación. Para esto solicíteles que recorran el salón de clases, la escuela y sus alrededores, con el fin de buscar objetos pequeños de dstintos materiales, texturas, dureza, formas, etc. Una vez reunidos los objetos, indíqueles un criterio de clasificación, por ejemplo: objetos duros, objetos blandos, etc. y que los agrupen de acuerdo a esa variable. Que los objetos los coloquen en cajas o en algún lugar indicado para que puedan comparar la cantidad en cada categoría e indicar el grupo con la mayor abundancia de objetos. Con esta actividad se reforzará la noción de colecciones y series. REFERENCIAS 1. Botto, J., Calderón, S., N. Fernández [1999] Ciencias Naturales. AZ Editores. 2. Alberico, P. y Burgin, A. [2000] Ciencias Naturales y Tecnología. AZ Editores. 3. Chang, R. [2006] Conceptos Esenciales de Química General. 4a Edición. Editorial Mc-Graw Hill.

¡Veamos qué hemos aprendido! 1. Agrupa la siguiente colección de figuras de objetos donde corresponda:

Objetos duros

Objetos blandos

Objetos de origen natural

Lección 4.

Objetos con vida e inertes

DESCRIPCIÓN Es indispensable que el estudiante sepa agrupar los diferentes objetos de su entorno en vivos y no vivos para potenciar la capacidad de clasificación tan importante en su formación científica y en diversas situaciones de la vida cotidiana. La indagación permitirá al estudiante explorar su entorno, identificar, agrupar y ordenar objetos por alguna característica. En esta lección es importante que distinga los seres vivos por sus funciones biológicas y por estar constituidos por células.

TEMAS Y SUBTEMAS 1. Objetos con vida e inertes 2. Características de los seres vivos e inertes 3. Semejanzas y diferencias

4 HORAS CLASE APROXIMADAMENTE OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Describir las características externas de los seres vivos y objetos inertes del entorno. 2. Identificar los seres vivos e inertes de su entorno.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTIFICAS 1. Observa, recolecta, y clasifica objetos inertes y vivos del entorno. 2. Utiliza los sentidos para recoger información. 3. Comunica e interpreta procesos.

Figura 1. La observación científica.

CONCEPTOS CLAVES Ser vivo: Es un organismo formado por células, que realiza funciones vitales como: nutrición, reproducción y relación.

¿Qué debería saber usted sobre el tema? Seres vivos y objetos inertes Los seres vivos se diferencian del material inerte por sus características biológicas de nutrición, reproducción y crecimiento. Además, hay una característica fundamental que diferencia a los seres vivos del material inerte y es que los seres vivos están formados por unidades pequeñas que no se ven a simple vista. Estas unidades son llamadas células.

Célula: Anatómica y morfológicamente es la unidad fundamental Anatómica y morfológicamente es la unidad fundamental que constituye a los seres vivos. El conjunto de células forman una que forma a los seres vivos. estructura especializada denominada tejido. Para poder observar una célula es necesario un microscopio (Fig. 2). Nutrición: Es la capacidad que poseen los seres vivos para fabricar o para tomar los nutrientes de su alrededor. Reproducción: Es la capacidad de los seres vivos para dejar descendencia o tener hijos parecidos o iguales ya sea asexualmente o sexual. Reproducción sexual: Es la unión de las células germinativas: óvulo y espermatozoide para crear un nuevo ser. Reproducción asexual: Se da cuando no interviene el óvulo y el espermatozoide sino que surge de trozos del Figura 2. Ejemplos de Células y tejido. A. bacteria flagelada, B. Paramecium cuerpo. (protozoo ciliado) y C. tejido epidérmico de cebolla.

En la naturaleza existen seres vivos unicelulares y pluricelulares. Los unicelulares son los que están conformados por una única célula, por ejemplo: las bacterias. Los seres pluricelulares están conformados por muchas células, por ejemplo: las plantas, los

animales y el ser humano. Tienen diferentes formas dependiendo de la función que desempeñan en el cuerpo del ser vivo; por ejemplo: las células epiteliales son hexaédricas, las neuronas en el cerebro son estrelladas y las células de los músculos son alargadas. Funciones vitales en los seres vivos Los animales y plantas, nacen, crecen, se nutren, se reproducen y establecen relaciones entre ellos y con el medio físico, y mueren. En cambio los materiales y objetos inertes o sin vida, no pueden nacer, nutrirse, reproducirse, ni llevar a cabo funciones vitales. a. La Nutrición es la capacidad que tienen los seres vivos de tomar del medio los nutrientes para obtener la energía para continuar viviendo. En los seres vivos, se puede observar dos tipos de nutrición: la autótrofa y la heterótrofa. La autótrofa se da generalmente en las plantas que por medio de la fotosíntesis producen el alimento que necesitan. También algunas bacterias y las algas fotosintéticas hacen lo mismo. La nutrición heterótrofa es propia de los animales que toman la energía y nutrientes que las plantas u otros seres vivos adquieren o producen. b. La reproducción es la capacidad de los seres vivos de tener descendientes semejantes o iguales física y genéticamente a sus padres. La reproducción puede ser sexual o asexual. En la reproducción sexual hay una unión entre un óvulo y un espermatozoide, por ejemplo: el caso de los seres humanos.

En la reproducción asexual no intervienen el óvulo y el espermatozoide, sino que el ser vivo puede reproducir otro ejemplar igual o parecido a partir de un trozo de su cuerpo. Por ejemplo, hay plantas que se reproducen por el tallo, la raíz o la hoja. A esto es lo que se conoce como reproducción artificial en las plantas. En los animales hay casos curiosos de reproducción asexual. Por ejemplo: el proceso de regeneración en las estrellas de mar, la hidra o un caso popular del conocimiento de los salvadoreños, una lagartija llamada “Talconete” (Sceloporus malachiticus) que come insectos en los jardines y que al cortarle la cola ésta le vuelve a crecer. DESARROLLO DE LA LECCIÓN

1. Lo que sabemos acerca de los seres vivos e inertes (Tiempo aproximado 10 minutos) Pida a sus estudiantes mencionar todo cuanto saben sobre los seres vivos e inertes. Mientras los estudiantes expresan oralmente, el profesor escribe en la pizarra todo lo que dicen. Por ejemplo: • Los seres vivos y no vivos se encuentran en todas partes. • Los seres vivos respiran y los no vivos no respiran. • Nosotros somos seres vivos, pero cuando nos morimos, ya no. • Los seres vivos viven en el agua, en el aire, en la tierra, etc.

Comentarios

En la actividad 1 los estudiantes, dependiendo de su experiencia y conocimientos previos, pueden dar variadas respuestas. En la lección se presentan las respuestas probables o esperadas, pero en realidad pueden haber otras. Lo importante es dejar a los estudiantes expresar su conocimiento.

Actividad 2 y 3 Ante la pregunta: ¿qué les gustaría saber de los seres vivos y objetos inertes?, los niños y niñas en el país acostumbran a dar respuestas tipo afirmaciones, por lo que para hacerlos avanzar en su educación y formación científica, se les pide transformar esas afirmaciones en preguntas.

• Los seres no vivos no se mueven ni respiran. • Los seres vivos comen y los no vivos, no comen. • Las plantas son seres vivos porque se toman el agua que les echamos. 2. Qué les gustaría saber (Tiempo aproximado 15 minutos) Pida a los estudiantes mencionar qué les gustaría saber de los seres vivos y de los objetos inertes. Escriba en la pizarra todo lo que dicen, por ejemplo: • Hay unos seres vivos o no vivos que nos enferman, nos pueden picar, morder, quemarnos con su ponzoña, por ejemplo, el alacrán. • Hay animales y plantas que son venenosas o ponzoñosos que no debemos de tocarlos. • No destruir los lugares donde viven porque se quedan sin casa y desaparecen. • Porque hay algunos animales y plantas que son beneficiosos y otros no. 3. Formulemos preguntas (Tiempo aproximado 20 minutos) Pida a sus estudiantes convertir en preguntas las afirmaciones de todo lo que les gustaría saber sobre los seres vivos y objetos inertes con los que interrelacionan (Fig. 3). El profesor escribe en la pizarra. Por ejemplo: • ¿Los seres vivos y no vivos se encuentran en todas partes? • ¿En qué partes se encuentran? • ¿Por dónde respiran las plantas? • ¿Las personas somos seres vivos y cuando nos morimos ya no? • ¿Qué seres vivos habitan en el agua? • ¿Qué seres vivos habitan en el aire? • ¿Qué seres vivos habitan en la tierra o debajo de la tierra? • ¿Por qué los seres no vivos no se mueven ni respiran? • ¿Por dónde “comen” las plantas? • ¿Qué animales y plantas nos pueden enfermar? • ¿Por qué no se debe destruir los lugares donde habitan los animales y las plantas? • ¿Los seres humanos son seres vivos? ¿Por qué?

Historia de la Ciencia y de la Tecnología En la Grecia Antigua, hace 2,400 años aproximadamente, Aristóteles fue el primero en clasificar a los vegetales en árboles, hiebas y arbustos por ello, se le reconoce como el primer naturalista. Los mayas (desde el Sur de México, El Salvador, Guatemala y Copán, Honduras) ya clasificaban las plantas usando un criterio lingüístico que les ayudaba a memorizar los vegetales de una región determinada. Por ejemplo, el vocablo “Ché” se usaba para referirse a los árboles, arbusto y plantas leñosas; mientras que “Xiw”, para referirse a las hierbas.

Figura 3. Los seres humanos nos relacionamos con otros seres vivos.

4. ¿Qué seres vivos e inertes viven en los jardines de la escuela? (Tiempo aproximado 30 minutos) Solicite a sus estudiantes hacer grupos de tres integrantes y hacer un recorrido por los jardines o arriates de la escuela. Pregúnteles: ¿Qué seres vivos e inertes podemos encontrar en los arriates o jardines de la escuela? Pídales que observen dos seres vivos y dos objetos inertes y los dibujen en sus cuadernos con sus nombres (Fig. 5).

De igual forma que Aristóteles los Mayas antiguos utilizaban nombres descriptivos.

Figura 5. A. mariposa, B. planta.

Oriente a los estudiantes para que atrapen en bolsas plásticas o botes pequeños de vidrio, ejemplares de seres vivos y que los lleven al salón de clase. Que tengan cuidado de no dañar la vida de los seres vivos y no tocar insectos o plantas desconocidos directamente con las manos. Pueden usar como guantes bolsas plásticas. Deberán liberarlos después de la actividad.

Relación CTSA: En El Salvador hay lugares donde pueden observarse mariposas Monarcas cuyo nombre científico es Danaus plexippus; por ejemplo, en la Laguna Verde y en Laguna de las Ninfas en Apaneca (Fig. 4) es común notar los nidos de estas hermosas mariposas. El científico salvadoreño Francisco Serrano tiene un vivero de mariposas donde las colecciona, las prepara y luego, las exporta hacia el extranjero. Esto demuestra que el conocimiento científico de las cosas permite no sólo hacer un uso racional de los recursos sino promover su protección y obtener ganancias respetando los niveles de sostenibilidad de la biodiversidad. También a lo largo del litoral del país existen infinidad de mariposas diurnas, ejemplo de ello son las de la playa Icacal en el municipio de Intipuca, La Unión.

5. Exposición de seres vivos e inertes (Tiempo aproximado 15 minutos) Pedir que coloquen los ejemplares de seres vivos e inertes sobre la mesa del pupitre. Dos o tres estudiantes voluntarios/as pasan al frente y toman un ejemplar, lo clasifican en ser vivo o inerte explicando por qué, ¿cómo respiran? ¿Para qué le sirven a la naturaleza? ACTIVIDAD INTEGRADORA (Tiempo aproximado 25 minutos) Integración con... Arte y Lenguaje Pida a los estudiantes que utilizando materiales del entorno, por ejemplo: barro, lodo, plastilina, hojas secas, trocitos de fósforos y alambres elaboren en el molde de un animal (Fig. 6). Por ejemplo, para la elaboración de una hormiga deberán seguir el siguiente procedimiento: Paso 1. Moldear bolitas y trocitos de plastilina de diferentes tamaños. Paso 2. Unir a una pelotita de plastilina otra para elaborar el cuerpo de una hormiga. Paso 3. Hacer las patitas con plastilina, con palitos de fósforos o con trozos de alambre e insértelas para construir un modelo. Paso 4. Solícites que expliquen: ¿Por qué se identifica con el animal? ¿Qué come? ¿Cómo se mueve? ¿Adónde vive? ¿Cómo se reproduce?

Figura 4. Laguna de las ninfas. Figura 6. Modelado de un animal: A. hormiga con patas de alambre. B. hormiga de plastilina.

ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN (Tiempo aproximado 10 minutos) Muestre de manera individual a cada estudiante los siguientes dibujos (Fig. 7) y pregúnteles: ¿Cuáles son seres vivos? ¿Cuáles son inertes? Luego, pídales que señalen sólo a un ser vivo y expliquen ¿Por qué es un ser vivo?

Figura 7. Seres vivos e inertes.

Algunas de las posibles respuestas para la la Actividad 8: 1. ¿Por qué a las personas se les considera seres vivos? • Se mueven y respiran. • Necesitan energía para sus funciones vitales. 2. Escribe dos ejemplos de materia inerte o sin vida: • El agua y las rocas. • Algunos objetos del salón.

ACTIVIDAD DE REFUERZO (Tiempo aproximado 10 minutos) Pida a sus estudiantes guardar silencio y escuchar la lectura que usted haga del siguiente texto: En el planeta Tierra viven muchísimas especies de plantas, microorganismos y animales, quienes al igual que las personas se consideran seres vivos porque se mueven, crecen, respiran, se reproducen y principalmente, necesitan energía para cumplir sus funciones vitales.También existe materia inerte o sin vida como la arena, las rocas, el agua y otros. Posteriormente, cuestiónelos con una o dos sentencias como las siguientes: 1. ¿Por qué a las personas se les considera seres vivos? 2. Escribe dos ejemplos de materia inerte o sin vida. REFERENCIAS

1. Bonebrake, T., López, S. [2008] Inventario Rápido de mariposas diurnas (Lepidoptera, Rhopalocera) en la playa Icacal, Departamento de la Unión, municipio de Intipucá. Disponible desde la web: [http://www.scribd.com/doc/13089172/Inventario-Rapido-de-Mariposas-Diurnas-en-lacosta-de-El-Salvador-Playa-El-Icacal-] consultado [09/2010]. 2. CATIE, El Salvador [2009] Mejorando la seguridad alimentaria. Boletín informativo No 1 año 4. Disponible desde la web: [http://www.catie.ac.cr/BancoMedios/Documentos%20PDF/infoelsal_jun2009.pdf] consultado [09/2010]. 3. Scrib [s/f] Las características de los seres vivos. Disponible desde la web: [http://www.scribd. com/doc/6430014/01-Caracteristicas-de-los-Seres-Vivos] consultado [09/2010].

¡Veamos qué hemos aprendido! 1. Observa la ilustración y señala a tres seres vivos y tres seres sin vida o inertes.

2. Dibuja un ser vivo y uno inerte, escribe su nombre

3. Observa el siguiente animal y describe c贸mo es.

Lección 5

¿Qué es la energía?

4 HORAS CLASE APROXIMADAMENTE

OBJETIVOS ESPECIFICOS 1. Diferenciar los tipos de energía que existen en nuestro entorno. 2. Identificar los cambios de energía que ocurren en los sistemas físicos. HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Diferencia entre energía cinética y energía potencial. 2. Identifica los cambios de energía que sufren los sistemas físicos. 3. Relaciona la energía cinética con la masa y la rapidez.

TEMAS Y SUBTEMAS 1. Energía cinética 2. Energía potencial 2.1 Gravitatoria 2.2 Elástica 2.3 Eléctrica

Figura 1. Los cambios en la naturaleza se deben a la energía transferida de un sistema a otro. Gracias a estos cambios existe la vida en nuestro planeta.

DESCRIPCIÓN Al mirar nuestro entorno observamos que las plantas crecen, los animales se trasladan, las máquinas ejecutan múltiples tareas y los seres humanos realizan diferentes actividades simples (alimentarse, caminar, etc.). Para realizar todas estas actividades se requiere de energía. La energía es difícil de definir, solamente la observamos cuando se transfiere o se transforma. La energía se manifiesta en los cambios físicos; por ejemplo, cuando cambia el estado de agregación de la materia, al transportar un objeto, deformarlo o calentarlo. La energía es lo que mueve las sustancias, básicamente es la capacidad de realizar una actividad. Esta lección se enfoca en conocer los diversos tipos de energía que se manifiestan en nuestro entorno y la importancia de estos.

CONCEPTOS CLAVES Sistema físico: Está constituido por distintos materiales que tienen una relación o interacción entre sí. Los sistemas físicos se caracterizan porque se les puede asociar una energía. Energía cinética: Es la energía debida al movimiento de los cuerpos y depende de la masa y velocidad con la que se mueve un objeto. Energía potencial: Es la energía asociada a la posición de un objeto que se encuentra en un sistema físico. Principio de conservación de la energía: La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma.

¿Qué debería saber usted sobre el tema? Cuando hablamos de energía la relacionamos con la capacidad de realizar una actividad o un trabajo; también está en el movimiento de los cuerpos y las transformaciones de la materia (gaseosa, líquida y sólida). La energía es una magnitud física que se mide en Joule y está presente en todo tipo de transformaciones; por ejemplo, cuando trasladamos un refrigerador por una pendiente o calentamos el agua y se evapora. Inclusive al caminar, estamos transfiriendo energía de un sistema físico hacia otro. La energía asociada a un sistema puede ser energía cinética o potencial (gravitatoria, elástica, eléctrica, etc.). “La energía de un sistema físico no se crea ni se destruye, sólo se transforma”. Así, en nuestro entorno se observan distintos tipos de energía como resultado de alguna transformación: Energía cinética Es la energía debida al movimiento de los cuerpos y depende de la masa y la velocidad con la que se mueve un objeto. Cuando caminamos tenemos cierta energía cinética, la cual es proporcional a la magnitud de la velocidad a la que nos movemos y a nuestra masa. Por ejemplo, un carro que anda rápido tiene mayor energía cinética que otro que se mueve más lento, considerando ambos de igual masa; un bus tiene mayor energía cinética que un carro si ambos se mueven con la misma rapidez. Energía potencial Es la energía que se asocia a la posición de un objeto. Existen diferentes tipos de energía potencial al sostener un ladrillo a cierta altura respecto a un punto de referencia, se dice que dicho ladrillo tiene energía potencial gravitacional; un resorte que se estira o comprime posee energía potencial elástica; un electrón moviéndose en un campo eléctrico, posee energía potencial eléctrica. 1. Energía potencial gravitatoria: Es la energía asociada a la altura en que se halla dentro del campo gravitatorio de la Tierra; es proporcional a la masa y a la altura a la que se encuentra (Fig. 2).

Figura 2. Sistema con energía potencial gravitatoria: la pelota de masa “m” se encuentra a una altura “h”. La masa y la fuerza gravitatoria causan su caída.

El Sol: Fuente de energía En la Tierra, el Sol es la fuente primordial de energía. Esta energía es limpia, debido que no contamina y es abundante; por esto se le llama energía verde. La energía del Sol es la que se obtiene en forma directa del Sol (Fig. 5). La radiación solar incidente en la Tierra es aprovechada en dispositivos ópticos y en su capacidad de calentar. La potencia de la radiación es variada de acuedo al momento del día. La energía solar es usada en todos los sistemas naturales, ya que en general la vida de la Tierra depende de la existencia del Sol.

2. Energía potencial elástica: Es la energía que poseen los cuerpos elásticos, tal como el resorte y los materiales elásticos en general (Fig. 3).

Figura 3. Los hules elásticos pueden comprimirse o estirarse y debido a sus propiedades moleculares, recuperan su estado natural.

3. Energía potencial eléctrica: Es la energía de los electrones dentro de una región donde interactúan diferentes partículas con cargas (Fig. 4).

Figura 5. El Sol es una fuente de energía natural.

Figura 4. La diferencia de potencial eléctrico entre el suelo terrestre y las nubes en una tormenta eléctrica provocan una descarga de energía conocida como rayos.

Un cuerpo u objeto que se encuentra en movimiento puede también poseer energía potencial; a esto se llama energía mecánica de un sistema. Si consideramos un sistema físico donde no hay pérdida de energía en forma de calor, la suma de la energía cinética y potencial será constante en ese sistema. Si consideramos

un vehículo que va sobre un paso desnivel (Fig. 6) a determinada velocidad, la energía total del sistema estará compuesta por energía cinética, energía potencial y energía térmica (Fig. 7). Esta última se considera constante en un sistema ideal.

Figura 6. Vehículos que se trasladan por el paso desnivel “El Hermano Lejano” en San Salvador; cada vehículo posee energía cinética, potencial y térmica.

Figura 7. En un sistema físico donde no existen pérdidas de energía en forma de calor, la energía total del sistema se conserva.

Los automóviles poseen cierta energía cinética y potencial cuando se encuentran en movimiento. Este se debe a la energía liberada en la combustión, es decir, es energía liberada en una reacción química. Los cuerpos u objetos, en general, poseen energía interna debido al movimiento de las partículas que los forman. Cuando nos alimentamos y realizamos el proceso de digestión, nuestro cuerpo recibe energía que posteriormente utilizamos para realizar alguna actividad.

En general, todos los sistemas físicos y naturales sufren transformaciones que se manifiestan como cambios de energía de un sistema a otro. La materia en sí es una forma de energía. Todas las actividades que realizamos y los cambios que observamos en nuestro entorno son manifestaciones de cambios de energía. El físico Albert Einstein propone en su teoría especial de la relatividad, que la masa también es energía, a través de la ecuación E = mc2, donde se refiere a que la energía (E), es igual a la masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz. Esto implica que la masa y la energía son de la misma naturaleza, tanto la masa puede convertirse en energía como la energía se puede convertir en masa. Así se explica como una masa de 1 g de cualquier material puede generar un equivalente de 20,000 toneladas de explosivos TNT de energía.

DESARROLLO DE LA LECCIÓN 1. Transformación de la energía (Tiempo aproximado 45 minutos) Con esta actividad se demostrará cómo se transforma la energía mecánica en energía elástica y viceversa. Se recomienda que ciertas partes del experimento sean supervisadas por el docente como medida de seguridad. Formar grupos de 3 estudiantes y repartirles los materiales que necesitarán. Preguntar: ¿Qué observas cuando estiras una banda elástica? ¿Y cuando la sueltas? ¿Regresa a su forma original? ¿Cuál es la diferencia entre la energía mecánica y elástica? Materiales: • 1 tubo plástico (por ejemplo, una botella de soda sin sus extremos) • 5 bandas o hules elásticos • 2 paletas de madera • 2 tapas o círculos de cartón (de igual al diámetro del tubo) • Objeto pesado (por ejemplo 2 baterías tipo A) • Tijeras y cinta adhesiva Procedimiento: 1. Haga un pequeño agujero en medio de las tapas. 2. Con la cinta adhesiva fije las baterías a la banda elástica (Fig. 8A y 8B). 3. Introduzca las baterías adheridas a la banda dentro del tubo de plástico. 4. Saque los extremos de la banda por los agujeros de las tapas y áteles las paletas (Fig. 9).

Figura 8. A. Es preferible utilizar tubos transparentes, pero igualmente funciona con tubos de cartón (de papel higiénico). B. Forma de atar las baterías a la banda elástica. Debe quedar un nudo en medio de la banda.

Figura 9. A. Modelo del experimento y B. Asegúrese que las tapas estén selladas y ate la banda a la paleta de madera.

Preguntar: Al hacer rodar el tubo en el piso ¿Qué tipo de energía se implementa? Qué sucedió: Se produce energía mecánica, específicamente energía cinética, dado que se pone en movimiento al tubo. El tubo, una vez que alcanza cierta distancia, regresa en su trayectoria; esto se debe a que la energía cinética va acumulando energía potencial en la banda elástica. Así, cuando toda la energía acumulada se libera, el tubo regresa en su trayectoria hacia el lugar de origen. Para mayor informacion del experimento consulte: http://www.youtube.com/watch?v=zljMGEWY IqI&feature=related 2. Tipos de energía (Tiempo aproximado 45 minutos) En esta actividad los estudiantes identificarán los distintos tipos de energía tomando como ejemplo diversos aparatos de uso cotidiano y aplicarán el principio de la “Conservación de la Energía” en la interpretación de su funcionamiento. Formar grupos de 3 ó 4 estudiantes y repartirles los materiales que necesitarán. Preguntar: ¿Podrían mencionar ejemplos de aparatos eléctricos de su hogar? ¿Cuándo se corta la electricidad en sus hogares, qué aparatos no pueden usar? ¿Qué permitirá que los autos, buses y motos puedan desplazarse? ¿Con qué tipo de energía funcionan los diversos medios de transporte?

Materiales: ¿Sabías que… • Revistas, periódicos, etc. En 1843 el físico James Joule • Pegamento y tijeras (Fig. 11) descubrió el principio de conservación de la Procedimiento: energía, usando el equipo de 1. Indíqueles que recorten de la Figura 12. periódicos o revistas, aparatos que consumen energía o pueden dibujarse en el cua- Figura 10 Dibujando una planta derno. 2. Que dibujen una planta y a un ser humano (Fig. 10). 3. Indíqueles que peguen los recortes en la pizarra y llenen las columnas de Tabla 1. 4. Una vez completado el cuadro utilizando todos los recortes, que hagan otra tabla de aspecto similar, pero usando los reFigura 11. Estatua de J. Joule (1818 cortes (o dibujos) del ser humano y de la planta. Es importante -1889). destacar que los seres vivos necesitamos de energía para efectuar diversas funciones. Tabla 1. Tipos de Energía.

Figura 12. Equipo usado por Joule.

El equipo utilizado por Joule consiste en unas hélices y en un termómetro en un sistema aislado, que tiene agua y un sistema de poleas con 2 pesas de 2 kg en los extremos. Cuando se baja una de las pesas por la fuerza gravitatoria estos pierden la energía potencial gravitatoria provocando que las hélices roten generando movimiento y fricción al agua, haciendo que se eleve su temperatura (Fig. 13).

Utiliza energía....

...y la tranforma en

Eléctrica

Calor

Eléctrica

Energía cinética

Plancha

Ventilador

Química

Automóvil

Cinética, eléctrica, energía en forma de calor.

Utiliza energía...

...y la transforma en

Eléctrica

Calor, radiación electromagnética

Mecánica.

Energía cinética y potencial

Química (proveniente de alimentos)

Cinética química, eléctrica, calor

Química (proveniente de alimentos)

Cinética química, eléctrica, calor

Computadora. Figura 13. Esquema del experimento.

Al medir las variables de la altura perdida por la pesa, junto con la elevación de la temperatura del agua se logra comprobar la transformación que sufre la energía y el principio de conservación, además de la equivalencia de la energía calorífica con la energía mecánica (0.424 Joule = 1 caloría).

Patinando

Niña.

Niño Solar, química (proveniente del CO)2 y el agua

Química y biológica

Planta

Preguntar: La energía eléctrica de un ventilador ¿en qué tipo de energía se transforma? ¿En que tipo de energía se transforma la energía química de un automóvil? ¿Por qué cuando no nos alimentamos nos sentimos débiles? ¿Por qué todas las plantas necesitan luz solar y agua para mantenerse con vida? Enfatizar: Que el principio de conservación de la energía dice “La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”. Recalcar que en nuestro entorno están ocurriendo a cada instante transformaciones de energía y cualquier actividad realizable requiere

energía para desarrollarse. 3. Relación entre la altura y la energía potencial gravitatoria (Tiempo aproximado 45 minutos) Con esta actividad se busca que los estudiantes identifiquen los cambios de energía que experimenta un alumno al jugar en el “sube y baja” (Fig. 14A) o en un columpio (Fig. 14B). Esta experiencia deberá realizarse en el patio o en la zona recreativa.

Figura 14. A. Dos niños jugando en un “sube y baja” y B. Una niña columpiándose. En ambos casos, en el punto más bajo la energía potencial es mínima y la cinética es máxima. En el punto más alto la energía potencial es máxima y la cinética es mínima.

Procedimiento: 1. Pídales que señalen los puntos donde se tiene la energía potencial máxima y los puntos en que se hace cero. Explíqueles en qué puntos la energía cinética es máxima y en qué momento se vuelve cero. 2. Que cada pareja de estudiantes acuerde quién se columpiará primero. Para columpiarse uno de ellos se levantará hasta cierta altura y se soltará. Indique que observen la altura que alcanzan. Deberán repetir la acción tres veces más, soltándose a alturas cada vez mayores. Tienen que fijarse bien en la relación que guarda la altura de la cual se sueltan y la altura que alcanzan en el extremo opuesto. Preguntas de evaluación: 1. ¿Qué relación existe entre la altura de donde se suelta y la altura que se alcanza en el otro extremo? La relación es directa; es decir, mientras se suelte de mayor altura, este alcanzará una altura mayor. 2. ¿Qué tipo de energía tiene el estudiante justo antes de soltarlo del punto más alto? Posee energía potencial gravitatoria. 3. ¿Qué tipo de energía tiene el niño, cuando pasa por el punto más bajo? Es energía cinética. 4. ¿Qué tipo de energía tiene cuando alcanza la máxima altura en el otro extremo? Posee energía potencial gravitatoria. 5. ¿Podría un niño alcanzar una altura mayor que la que tenía justo antes de soltarlo? No, ya que eso significaría que tendría más energía que la inicial. Por el Principio de Conservación de la Energía, un cuerpo no puede tener más energía de la que se le entregó al inicio del proceso.

6. ¿Si la energía se conserva, en qué se convierte cuando el columpio se detiene? En calor, debido al rozamiento con el aire y el soporte del columpio. 7. ¿Siempre que dos estudiantes se suelten de la misma altura, tendrán la misma energía? No, pues también depende de la masa de cada estudiante. Enfatizar: La relación entre energía potencial gravitatoria y la altura; es decir, que a mayor altura, mayor es la energía potencial gravitatoria. Además, coménteles que el movimiento del columpio es el principio de funcionamiento de los relojes de péndulo, debido a que el columpio describe un movimiento pendular.

ACTIVIDAD INTEGRADORA (Tiempo aproximado 15 minutos) Integración con… Biología La fotosíntesis es básicamente la conversión de energía solar en energía química; es el proceso en el que las plantas sintetizan su propio alimento. Este es un claro ejemplo de transformación de energía que observamos a diario. El proceso de germinación o crecimiento de las plantas se debe a muchos factores pero uno de los más importantes es la conocida transformación de la energía solar en química, como sucede con los alimentos que ingerimos para poder tener energía para estudiar y jugar. Materiales: • 2 vasos desechables • 1 semilla de frijol • 1 semilla de maíz • Agua y algodón (cantidad necesaria)

Figura 15. El proceso de crecimiento de la semilla de frijol, transformando la energía solar y el agua en energía química, se denomina fotosíntesis.

Procedimiento: 1. Pida que coloquen las semillas en vasos separados y luego que coloquen agua y algodón. 2. Deja un vaso en un sector donde le llegue la luz solar; el otro vaso no debe recibir la luz. Este servirá para comparar el crecimiento de las plantas en ambas condiciones. Preguntar: ¿Cuál planta crecerá más rápido? Observa los cambios luego de transcurridos algunos días. 3. Transcurrido el tiempo observen los cambios en las semillas de frijol y maíz. Pídales que comparen y discutan sus resultados comunicándolos a la clase, sobre cuáles fueron las principales causas que permitieron haber diferencias entre tamaños. Preguntar: ¿Habrá diferencia por ser diferentes semillas? 4. Pídales que dibujen e interpreten el proceso ocurrido con la luz solar y respondan la pregunta: ¿En qué tipo de energía se convierte la energía proveniente del Sol? REFERENCIAS 1. El Mundo de Beakman [2010] Experimento de Energía Potencial. Disponible desde la web: [http://www.youtube.com/watch?v=zljMGEWYIqI&feature=related] consultado [03/2011]. 2. Hecht, E. [1999] Física 1, Álgebra y trigonometría”. Segunda edición. México: Thomson. 3. Hewitt, P. [2004] Física Conceptual. Novena edición. México: Pearson Addison Wesley. 4. Martín, I. y Mendoza, C. [200] E=mc2. Fascículo 5. Venezuela: Revista Física a diario. 5. University of Colorado at Boulder [2010] Work, Energy & Power. Disponible desde la web: [http://phet.colorado.edu/en/simulation/energy-skate-park] consultado [12/2010].

¡Veamos qué hemos aprendido! 1. Haz una listado donde se ejemplifiquen los distintos tipos de energía vistos en clases y que se encuentren en tu comunidad.

2. ¿En qué situación se utiliza más energía: subiendo un objeto por un plano inclinado o verticalmente?

3. Lee el siguiente relato y luego responde las preguntas que se te presentan: En sus vacaciones agostinas, Daniel decide ir a visitar a su gran amigo Óscar en el cantón Chilcuyo en Santa Ana. Daniel, para darle una gran sorpresa a Óscar, decide invitar a Maritza, Mauricio y Alex; pero antes de llegar a la casa de Óscar, decidieron pasar por el Turicentro “Los Chorros”. Maritza, muy ansiosa, se sube al tobogán, Daniel y Mauricio se mueren de la envidia y deciden también subir al tobogán, mientras que Alex los observa sentado en un costado de las escaleras. Después de dos horas deciden incorporarse al camino que los lleve a la casa de Óscar. Cuando llegaron a la casa de Óscar, Alex le cuenta la experiencia de sus amigos en el Turicentro “Los Chorros” y Óscar inmediatamente le hace preguntas a Alex. Ayúdele a responder las preguntas que Óscar le hace a Alex:

a) ¿Qué tipo de energía tenían mis amigos antes de incorporarse al tobogán?

b) ¿En qué punto del tobogán la energía cinética de Maritza es igual a la energía potencial?

c) ¿Quién tenía mayor energía potencial, Daniel o tú, antes de incorporarse al tobogán?

4. Observa las imágenes e indica las energías que se presentan en diversos puntos del recorrido en el tobogán.

Lección 6

3 HORAS CLASE APROXIMADAMENTE

Estados de la materia OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Describir los estados de la materia. 2. Representar a través de esquemas los estados de la materia. 3. Comprender el proceso de reversibilidad de los estados de la materia. TEMAS Y SUBTEMAS 1. Estados de la materia 2. Reversibilidad de los estados del agua

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Describe los estados de la materia. 2. Entiende el significado de la palabra sólido, líquido y gaseoso. 3. Entiende que todo lo que nos rodea, se halla en uno de los estados de la materia. 4. Utiliza esquemas para representar los estados de la materia.

DESCRIPCIÓN Toda la materia que nos rodea se presenta en cuatro estados: líquido, sólido, gaseoso y plasma. A nivel microscópico cada estado se diferencia por el grado del arreglo de las partículas de la materia. Los estados de la materia cambian al aumentar o disminuir la temperatura. Por ejemplo, al aumentar la temperatura se puede convertir el hielo en agua líquida, y si se sigue aumentando la temperatura, pasa a vapor. A nivel de Educación Básica estudiaremos sólo los tres estados observables a nuestro alrededor: sólido, líquido y gaseoso. Con los cambios de estado del agua se introducirá a los estudiantes la noción de la reversibilidad de los estados. Se familiarizarán con los sólidos, líquidos y gases y comprenderán el papel que juega la temperatura en un estado particular. Figura 1. El agua se encuentra en forma natural en estado sólido, líquido y gas.

CONCEPTOS CLAVES Gases: Son cuerpos cuyas partículas están distanciadas entre sí y poseen gran movimiento. Su forma es indefinida (Fig. 2).

Figura 2. En los gases las partículas se mueven en forma desordenada.

Líquidos: Son cuerpos cuyas partículas tienen una distancia intermedia entre sí. Por esto, poseen un volumen definido, pero su forma no es concreta (Fig. 3).

Figura 3. En el estado líquido las partículas mueven con libertad.

Sólidos: Son aquellos cuerpos cuyas partículas se ubican muy cercas unas de otras; por lo tanto, el volumen y la forma son definidos (Fig. 4).

Figura 4. Las partículas de los sólidos tienen gran cohesión.

¿Qué debería usted saber sobre el tema? Estados de la materia La materia la podemos apreciar desde dos puntos de vista: Podemos considerarla desde una visión microscópica desde la cual pensamos en la materia como una agregación de átomos y moléculas. Esto es esencial para comprender los cambios químicos que una sustancia puede experimentar, pero esto no es lo que usualmente consideramos cuando miramos el mundo material en el cual vivimos. Lo que experimentamos con nuestros sentidos es la visión macroscópica asociada a la materia como el color, la apariencia, la forma, el tamaño, etc. Son estas propiedades las que son de inmediato interés práctico. Una pequeña reflexión nos hace intuir que las propiedades macroscópicas deben estar relacionadas por lo que sucede a nivel atómico y molecular. Pero ¿qué distingue a los sólidos, líquidos y gases (los llamados estados físicos de la materia) unos de otros? Iniciaremos estudiando el estado gaseoso: el estado más simple en el cual la materia existe, desde un nivel microscópico. A presión atmosférica las moléculas de un gas están tan alejadas unas de otras que las fuerzas de atracción entre ellas no tienen un efecto significativo. Esta poca atracción entre las moléculas provoca que éstas se puedan mover libremente, ocupando completamente el volumen del recipiente que los contiene, ya que las moléculas de los gases se encuentran en movimiento continuo (Fig. 2). Las unidades moleculares de los sólidos se encuentran en un alto grado de ordenamiento, ocupando cada unidad una posición fija con respecto a los otros. Esto provoca que las moléculas de los sólidos no tengan la libertad de movimiento que las moléculas de los gases, adoptando de esta manera formas y tamaños determinados (Fig. 4). En los líquidos, las moléculas se encuentran en un nivel de ordenamiento intermedio, con un cierto grado de “desorden” en el movimiento, el cual crea algunos espacios entre las moléculas que les permiten presentar la característica de la fluidez (Fig. 3). Ya que nos hallamos en un mundo rodeado de sólidos, líquidos y gases, debemos aprender cómo categorizar la materia que nos rodea. Al principio nos basaremos en sus aspectos puramente visuales.

Presión atmosférica: Es la fuerza que ejerce el aire atmosférico sobre la superficie terrestre (Fig. 5).

Figura 5. El barómetro es un aparato que sirve para medir la presión atrmosférica y fue inventado por E. Torricelli (1643).

Fluidez: Condición de los cuerpos de desplazarse y ocupar todo el espacio que les sea posible. La poseen las sustancias cuyas moléculas presentan poca cohesión entre ellas, ya que no poseen mucha fuerza de atracción (Fig. 6).

Un gas es transparente, los sólidos poseen una forma definida, los líquidos son fluidos y, excepto cuando están suspendidos en gotas, no poseen una forma definida, pero adoptan la forma del recipiente que los contiene. Se presentan a continuación ciertas características generales de los estados de la materia: • Características del estado sólido: Poseen forma definida, volumen constante, cohesión (atracción entre sus partículas) alta, son incompresibles (no pueden comprimirse), tienen fluidez baja o nula. • Características del estado líquido: Tienen forma variable (adopta la forma del recipiente que lo contiene), el volumen es definido, tienen una menor cohesión entre sus partículas que los sólidos, presentan la capacidad de fluir. • Características del estado gaseoso: Las partículas se encuentran prácticamente libres de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual están contenidos (cohesión casi nula), no poseen forma definida, por lo que pueden comprimirse fácilmente. Las partículas ejercen presión sobre las paredes del recipiente que lo contienen. Cambios de estado: ¿Cambia el agua? Cuando a un cuerpo se le aumenta o disminuye la temperatura, se dice que cambia de fase. En el caso del agua, cuando aumenta la temperatura el hielo se derrite, y si calentamos agua líquida observamos que se evapora. El resto de las sustancias también puede cambiar de estado si se modifican las condiciones en que se encuentran. Además de la temperatura, la presión (fuerza por unidad de superficie) también influye en el estado en que se encuentran las sustancias. El agua se encuentra en la naturaleza en los tres estados: estado sólido (hielo, granizo o nieve); estado líquido (el agua que consumimos, el agua de los mares y ríos); y el estado gaseoso (las nubes o el vapor que sale del agua hirviendo). El vapor de agua siempre se encuentra presente en el aire que nos rodea.

Figura 6. Objetos con aire en su interior (un gas).

El agua en condiciones de presión atmosférica normal es líquida a temperaturas mayores de 0oC, es sólida a temperatura menor de 0oC y es gaseosa cuando se evapora, lo cual ocurre cuando se calienta a más de 100oC. El agua cambia de estado continuamente: Por acción del Sol se evapora en los océanos, ríos y lagos y forma nubes y cuando se enfría regresa a su estado líquido

Materiales: • Sólidos con forma geométrica conocido como: canicas, dados, etc. • Líquidos: agua, refrescos, jugos, aceite, alcohol, etc.

cayendo en forma de lluvia. En los polos y en los lugares altos, las temperaturas son muy bajas, menores de 0oC; entonces el agua se congela, conviertiéndose en hielo (en estado sólido). Debemos tener en cuenta que la naturaleza del agua no cambia (su composición, H2O, permanece sin cambios), lo que cambia es el estado de agregación de sus moléculas. Decimos que el agua tiene un cambio físico cuando experimenta cambio de apariencia, de estado, pero no de composición. Los cambios físicos y químicos de la materia los estudiaremos en futuras lecciones. DESARROLLO DE LA LECCIÓN 1. ¿Sólido, líquido o gas? Actividad 1 (Tiempo aproximado 15 minutos) Divida el salón en equipos y a cada equipo de trabajo proporciónele una bolsa con objetos sólidos de distintas formas. Pídales que saquen y toquen los objetos ¿Pueden ver los objetos? Introduzca el término “visible”.

Figura 7. Los líquidos tienen la característica de adoptar la forma del recipiente que los contiene.

Figura 8. Percibimos algunas moléculas en estado gaseoso por el sentido del olfato.

Figura 9. Cambio de fase del agua, de estado sólido a estado líquido.

Juntos discutan otras propiedades como el tamaño y su forma. ¿Mantienen los objetos su forma, aun si tratan de doblarlos? Dígales que traten de atravesar con su lápiz el pupitre. Pregúnteles si lo pueden hacer, y que hagan lo mismo con los otros objetos. Oriéntelos para que deduzcan que los sólidos no pueden atravesarse fácilmente, y que hay que aplicar una enorme fuerza si se quiere romperlos o doblarlos. Actividad 2 (Tiempo aproximado 30 minutos) Muéstreles algunos ejemplos de líquidos. Por ejemplo: champú, agua, jugo, refresco, aceite, alcohol, etc. A cada grupo proporciónele una bolsa con un líquido ¿Pueden ver el líquido? Solicíteles que toquen la bolsa por fuera y que describan la sensación. Dígales que introduzcan su lápiz u otro objeto en el líquido. Explíqueles que los líquidos pueden ser atravesados fácilmente. Pregúnteles si los líquidos tienen forma. Proporcióneles un vaso plástico transparente y pídales que pasen con cuidado el líquido de la bolsa al vaso. Pregúnteles: ¿Qué forma adquirió el líquido que estaba en la bolsa? ¿Cambió el tamaño del líquido al pasarlo de la bolsa al vaso? ¿Cambió su forma? Guíelos a que infieran que el tamaño permanece constante, ya que lo que cambia es

la forma (Fig. 7). Cuando se vierta el líquido de la bolsa al vaso, explíqueles que el agua “fluye”, que la fluidez es una propiedad de los líquidos. Por ejemplo: el agua de un río fluye, así como el agua de un chorro. Actividad 3 (Tiempo aproximado 20 minutos) Pídales a sus estudiantes que inhalen aire y que expliquen qué han absorbido. Solicíteles que tomen una página y se abaniquen. Discutan y concluyan que la brisa está constituida de aire que se mueve. Introduzca y discuta los términos “gas” e “invisible”. Muéstreles una bolsa y pregúnteles: ¿Qué hay adentro? A pesar de que muchos contestarán que la bolsa está vacía, explíqueles que adentro hay un gas (aire) y es materia. Llene una vejiga y pregúnteles qué tiene adentro. Muéstreles ahora una pelota y pregúnteles qué tiene adentro. Responderán que aire también. Pregúnteles: ¿Qué forma tiene el aire dentro de la vejiga y de la pelota? Explíqueles que los gases, al igual que los líquidos, adquieren la forma del recipiente que los contiene (Fig. 6). Rocíe un perfume o un desodorante ambiental en el salón de clases. Deje que se disperse por el salón y pregúnteles: ¿Es el perfume un gas? ¿Por qué el aroma se dispersa por el salón de clases? ¿Cómo se mueve? ¿Por qué los gases se mueven y los sólidos no? (Fig. 8). Dibújeles en la pizarra las representaciones de los estados de agregación de la materia y solicíteles que las dibujen en su cuaderno, junto con algunos ejemplos de sólidos, líquidos y gases. Explíqueles las interacciones entre las partículas de los sólidos, líquidos y gases y cómo estas interacciones determinan el movimiento de los gases, la fluidez de los líquidos y la rigidez de los sólidos. 2. Reversibilidad de los estados del agua Actividad 4 (Tiempo aproximado 20 minutos) Proporciónele a cada grupo un vaso plástico con hielo. Dígales que lo sostengan entre sus manos y que observen lo que le sucede al hielo. Pregúnteles: ¿Porqué el hielo se derritió? ¿Qué sucedió con el ordenamiento de las partículas de agua en el hielo? ¿Tuvo algo que ver la temperatura de sus manos y del ambiente? Discutan entre todos el paso de sólido a líquido, ¿Cómo el agua vuelve a ser sólida? (Fig. 9). Coloque en una lata vacía unos cubos de hielo. Permita que el agua del aire se condense en el exterior de la lata y pregúnteles: ¿El agua proviene del interior de la lata o del exterior? ¿Por qué no vemos el vapor de agua en el aire? ¿Cuáles son los estados del agua? ¿Al cambiar de un estado a otro, continúa siendo agua? (Fig. 10). Figura 10. Cambio de fase, de gas a líquido.

Actividad 5 (Tiempo aproximado 40 minutos) En esta actividad elaborarán diseños de los modelos de agregación de los estados físicos de la materia. Utilizarán vasos plásticos transparentes. En el exterior representarán con círculos el arreglo de partículas en el estado sólido, líquido y gaseoso (Fig.11), que Figura 11. Diseño de modelos de agregación de la materia. añaden materiales representando el estado correspondiente.

ACTIVIDAD INTEGRADORA Integración con…Biología Expulsando agua en estado gaseoso: 1. Solicíteles que coloquen una bolsa de plástico sobre una pequeña rama de hojas de un arbusto o un árbol pequeño en un lugar soleado y que la dejen durante dos o tres días.

2. Pídales que revisen la bolsa cada día y observen las gotas de agua líquida en su interior. En los días más calurosos,se acumulará mayor cantidad de agua dentro de la bolsa.

3. ¿Qué sucedió? Las hojas de las plantas tienen agujeros muy pequeños por toda la superficie (estomas). En los días de calor, por estos agujeros salen partículas de agua en forma de vapor. La planta absorbe agua en estado líquido, pero la libera en forma de gas. Esto es lo que se acumula dentro de la bolsa: agua en estado líquido. Por esto es que debemos regar las plantas continuamente. REFERENCIAS 1. Vinagre A., M. Muller, J. Guerrero [1998] Cuestiones curiosas de Química. 1a Edición. Editorial Alianza. 2. Mancuso, M. [2008] Ciencias Naturales en el Primer Nivel. 1a Edición. Editorial Lugar. 3. Martínez, P. [s/f] Estados de la materia. Cambios de Estado. Educamix. Disponible desde la web: [http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/3_eso_materiales/b_ii/conceptos/conceptos_bloque_2_1.htm] consultado [7/2010]. 4. Video: Estados de agregación de la materia. Disponible desde la web: [http://www.youtube. com/watch?v=kms7sXkU6BE&feature=related] consultado [7/2010].

¡Veamos qué hemos aprendido! 1. Trae una colección de recortes de objetos comunes obtenidos de revistas, periódicos, folletos, boletines del supermercado, directorios telefónicos, etc., que representen los tres estados de la materia. También puedes recortar las ilustraciones que se presentan en el siguiente recuadro:

2. Ubica los recortes que obtuviste del númeral anterior debajo del estado que les corresponde: Sólido

Líquido

Gas

Lección 7

2 HORAS CLASE APROXIMADAMENTE

Las Mezclas OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Describir las características particulares de una mezcla heterogénea. 2. Identificar ejemplos de mezclas en su entorno. 3. Mostrar la técnica de separación de mezclas por filtración y aplicarla a la purificación del agua.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Diferencia entre un objeto constituido por un solo material o por varios materiales. 2. Describe las características de las mezclas formadas por distintos materiales. 3. Predice estrategias de separación de materiales. 4. Utiliza técnicas para separar distintos materiales de una mezcla.

TEMAS Y SUBTEMAS 1. Las mezclas 2. El proceso de purificación del agua: filtración

DESCRIPCIÓN En algunos objetos estudiados en la lección anterior observamos que estaban compuestos por distintos materiales. Cuando en un sistema material se pueden distinguir las distintas sustancias que lo componen, decimos que se trata de un sistema heterogéneo. La mayoría de los sistemas materiales que encontramos en la naturaleza son heterogéneos, al igual que muchos objetos creados por el hombre. En esta lección estudiaremos algunas características de las mezclas heterogéneas, conoceremos algunas técnicas para separar los componentes que las integran y las aplicaremos para purificar uno de los compuestos imprescindibles para la vida: el agua. Figura 1. En las mezclas heterogéneas se observan sus componentes.

CONCEPTOS CLAVES Mezcla: Es una combinación de dos o más sustancias en la cual no ocurre transformación de tipo químico. Las sustancias que la constituyen mantienen sus propiedades e identidades. Mezcla heterogénea: Es una mezcla no uniforme donde se observan sus componentes a simple vista (Fig. 3).

Figura 3. Una sopa de verduras es un ejemplo de mezcla heterogénea.

Sustancias: Poseen un conjunto único de propiedades y la composición fija que las distinguen. Estas propiedades pueden ser físicas o químicas. Filtración: Es una técnica de separación que permite la separación de sustancias sólidas mezclados con sustancias líquidas. Este método implica pasar el líquido por medio de un filtro.

¿Qué debería usted saber sobre el tema? ¿Cambia la materia al mezclarse? En la lección anterior estudiamos que todos los objetos de nuestro entorno están formados por distintos materiales. Los materiales poseen propiedades particulares que los definen pero ¿Qué pasa cuando los mezclamos? ¿Cambian sus propiedades? ¿Se obtienen otras propiedades? Todo lo que nos rodea, nuestro cuerpo, los animales, esta hoja de papel, la tinta, está formada por millones de átomos que son las unidades básicas de la materia. Cada elemento químico está conformado por átomos, los cuales al unirse forman los compuestos. Cuando tomamos un vaso de leche, añadimos sal a los alimentos o nos comemos una fruta, estamos ingiriendo compuestos químicos. Todo lo que comemos, tocamos y vemos está hecho de compuestos químicos, pero ¿qué es exactamente un compuesto químico? Un compuesto es una sustancia que está hecha de uno o más elementos químicamente combinados. El agua, la sal y el azúcar son ejemplos de compuestos químicos. Cuando se unen los elementos, los átomos pierden sus propiedades individuales y el compuesto constituido tiene distintas propiedades de los elementos individuales que lo forman. Toda la materia que nos rodea la podemos clasificar como sustancias puras (elementos y compuestos) y mezclas, según se observa en el diagrama (Fig. 2):

Figura 2. Esquema de la clasificación de la materia.

Así, cuando tenemos un objeto entre nuestras manos puede que esté conformado por una sola sustancia, como la página de papel que está leyendo, la cual está hecha de celulosa, o compuesto por diversas sustancias, por ejemplo: un refresco,el cual está conformado mayoritariamente por azúcar y agua.

Mientras no reaccionen químicamente, los compuestos en una mezcla conservan todas sus propiedades; es decir, cada componente conserva su integridad fisicoquímica. Si tenemos una mezcla de azúcar en agua y separamos estos componentes, obtendremos dos compuestos con las mismas propiedades que poseían antes de mezclarlos. En ciertos cuerpos y sistemas materiales podemos distinguir perfectamente que están compuestos por distintas sustancias. En un bolígrafo podemos distinguir el metal, la tinta, el plástico; a esto se le denomina sistema heterogéneo. La mayoría de los sistemas materiales que aparecen en la naturaleza son heterogéneos y podemos distinguir en ellos varias sustancias. En el aire podemos distinguir nubes y humos de colores variados. Las rocas también están formadas por diversas sustancias que forman en su superficie bandas de distintas formas, colores y brillos (Fig. 4). También los objetos creados por el hombre suelen ser sistemas heterogéneos, con distintas piezas de diferentes sustancias. Las piezas de cada aparato normalmente están fabricadas con una sustancia específica, idónea para la tarea que va a realizar. Por ejemplo, un cuchillo tiene el mango de madera para que pueda sujetarse y la navaja es de metal, para poder cortar. Figura 4. Las rocas están formadas por mezclas de compuestos.

Los instrumentos y los objetos fabricados por el hombre son, por lo general, sistemas heterogéneos. Antes de fabricarlos, cada pieza y cada parte son una sustancia única que después se une a las demás. Debido a que en la naturaleza los cuerpos y los sistemas materiales son heterogéneos, antes de poder ser empleados por la ciencia y la tecnología, es fundamental concocer las sustancias que los integran. Separar una mezcla en sus componentes puede ser fácil o difícil dependiendo de las sustancias a separar y de ellas, cuál es la que deseamos obtener. Así, separar una mezcla de frijoles y piedras pequeñas es relativamente fácil y se puede hacer con paciencia a mano, pero no es tan fácil separar una mezcla de azúcar y sal. En esta lección aprenderemos a separar dos componentes de una mezcla formada por agua y algunos sólidos, usando la técnica de la filtración. Esta técnica se utiliza para separar mezclas donde una sustancia es líquida y la otra es sólida, haciéndola pasar por una especie de tamiz fino que se denomina filtro. Este proceso se conoce como filtrado. Para filtrar el jugo de una naranja de la pulpa basta con un colador, ya que el tamaño de la pulpa es mayor que el agujero del colador. Pero si el tamaño del sólido es pequeño usamos entonces un papel filtrante el cual es un papel poroso. En futuras lecciones aprenderemos otras técnicas de separación de mezclas heterogéneas.

Materiales: • Sal • Arena • Piedras pequeñas • Bolas pequeñas • Semillas • Harina • Clavos pequeños • Botones • Colador, zaranda, pinza o cuchara, entre otros.

DESARROLLO DE LA LECCIÓN 1. ¿Cambia la materia al mezclarse? Actividad 1 (Tiempo aproximado 20 minutos) Coloque los materiales sobre una mesa, de manera que estén al alcance de todos. Reúna a sus estudiantes en grupos y proporcióneles varios frascos o vasos transparentes (limpios y secos) en los que realizarán las mezclas. Use una varilla (de metal o madera) para mezclar (Fig. 5). Converse con el grupo y permítales que escojan tres de los materiales proporcionados. Pidales que describan las características individuales y pregúnteles cuántas combinaciones de dos se pueden hacer con estos tres materiales. Indíqueles que dibujen en sus cuadernos cómo creen que se verán las mezclas. Puede efectuar las siguientes preguntas: ¿Qué aspecto tendrá la mezcla (color, textura, homogeneidad)? ¿El aspecto de la mezcla se parecerá al de los materiales por separado? ¿Se distinguirán en la mezcla cada uno de los componentes que la forman? ¿Si los materiales se dejasen reposar por un rato, se separarán? ¿Y si la agitan suavemente? ¿Una vez hecha la mezcla se mantendrán iguales los materiales como eran antes de mezclarse? Solcíteles que prueben las posibilidades elegidas y recuérdeles que cuando realicen las mezclas deben poner cantidades similares de cada material y no utilizar todo lo que poseen. Además, que comparen los resultados con lo que habían anticipado y que vuelvan a responder las preguntas. En una lluvia de ideas, que el grupo completo explique lo que entienden por “mezcla”.

Figura 5. A y B. Ejemplos de materiales sin mezclar. C y D. Mezclas.

Actividad 2 (Tiempo aproximado 20 minutos) Ahora pídales que piensen si es posible separar los materiales usando algunos utensilios para recuperarlos nuevamente; que conversen y propongan métodos para lograrlo. Indíqueles que para elegir los utensilios, que tengan en cuenta las características de la mezcla, ya que deberán elegir aquellos que permitan realizar el proceso más rápidamente, con menor desperdicio o pérdida de material, etc. Puede hacerles las siguientes preguntas: ¿Qué propiedades de los materiales tuvieron en cuenta para elegir el método de separación? ¿Son los mismos que antes de mezclar o sufrieron algún cambio? Para responder estas preguntas, que comparen los materiales con aquellos sin mezclar.

Materiales: • Harina • Arena • Piedras pequeñas • Agua • Botellas transparentes • Latas pequeñas con perforaciones en el fondo • Algodón • Papel filtro de cafetera • Carbón molido

2. Purificación del agua: filtración Actividad 3 (Tiempo aproximado 15 minutos) En esta actividad van a realizarse mezclas con agua, y tratarán de analizar qué características presentan estas mezclas. Aparte de conocer y aplicarse la técnica de filtración, esta actividad tiene como finalidad que sus estudiantes tengan la noción de la importancia de la purificación del agua para consumo. Observarán cómo distintos materiales mezclados con agua pueden removerse y de esta forma obtener agua de mejor calidad. Pídales a sus estudiantes que en tres frascos o vasos transparentes . coloquen en cada uno respectivamente una cucharada de harina, piedras y arena. Que agreguen agua a cada recipiente, revuelvan con la varilla y observen (Fig. 6). Pregúnteles: ¿Qué aspecto tiene la mezcla (color, textura, homogeneidad, etc.? ¿Tiene que ver con el aspecto de los materiales por separado? ¿Se distinguen los materiales mezclados? ¿Si se dejan reposar un rato, los materiales se separan? Deberán discutir en el grupo si en estas mezclas se conservan las propiedades de cada componente o se convirtieron en otra/s sustancia/s. Actividad 4 (Tiempo aproximado 30 minutos) Se pretende que en esta actividad sus estudiantes diseñen un equipo para purificar el agua mezclada. Para esto se utilizarán las latas perforadas en la base y se colocarán distintos materiales a manera de filtros en el fondo (papel filtro, algodón o carbón molido (Fig. 6). Presénteles los diversos materiales para colocar al fondo de las latas y que escojan el material que ellos crean conveniente para cada mezcla específica. Por ejemplo, un grupo escogerá el algodón para colocar en el fondo de la lata y luego verterán el agua con harina. Discutirán la efectividad del material usado como filtro y compararán los resultados de otros grupos. Solíciteles que discutan en el grupo si en estas mezclas siguen estando los sólidos disueltos.

Figura 6. Materiales para la elaboración del filtro.

Al finalizar deberán contestar las siguientes preguntas: • ¿Pudieron separar los sólidos del agua? • Si en algún caso les quedó una mezcla sin separar, ¿a qué se debió esto? ¿Cuál es la dificultad? • ¿Qué creen que sucedió en el caso anterior con los materiales utilizados como filtros?

ACTIVIDAD INTEGRADORA Integración con… Arte Pídales a sus estudiantes que pregunten en su casa los usos del colador en la cocina. Deberán dibujar las mezclas de uso diario que se separan por medio del colador y que grafiquen el proceso del colado; por ejemplo (Fig. 7):

Figura 7, Esquema de la separación de sustancias sólidas de líquidas.

REFERENCIAS 1. Chang, R., [2006] Conceptos esenciales de Química General. 4ª. Edición. Editorial Mc-Graw Hill. 2. Vinagre, A., M. Muller, J. Guerrero [1988] Cuestiones curiosas de Química. 1ª Edición. Editorial Alianza. 3. Parra, R., [s/f] “La Web de la materia”. Instituto de Tecnologías Educativas. Gobierno de España. Disponible desde la web en: [ http://www.ite.educacion.es/ninos/la_naturaleza] consultado [7/2010] 4. Video: Separación de mezclas. Disponible desde la web en: [http://www.youtube.com/watch? v=qR8U1PwTFNk&feature=related] consultado [7/2010].

¡Veamos qué hemos aprendido! 1. Lee el siguiente problema: Francisco, el hermano menor de Melissa, accidentalmente tiró las cuentas que ella tenía para hacer un collar en una cacerola con agua. Melissa está muy preocupada porque no sabe cómo sacar las cuentas de la cacerola sin introducir su mano y ensuciar el agua. Las cuentas son muy pequeñas y son demasiadas. Con tus conocimientos de separación de mezclas, indica qué harías para ayudar a Melissa a separar las cuentas del agua. Sugiere métodos e instrumentos a utilizar para separar las cuentas del agua. Luego, elabora una tabla con los instrumentos sugeridos y evalúa si el instrumento sugerido es adecuado o no; por ejemplo, notar la siguiente tabla: Instrumentos

Adecuado

No Adecuado

Lección 8

4 HORAS CLASE APROXIMADAMENTE

El Agua y sus propiedades HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Identifica las propiedades físicas y químicas del agua. 2. Diferencia las propiedades del agua con la de otros líquidos. 3. Valora el agua como un recurso esencial para la vida. TEMAS Y SUBTEMAS 1. Propiedades físicas del agua 2. Propiedades químicas del agua 3. Importancia del agua para la vida

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Identificar y diferenciar las propiedades físicas y químicas del agua. 2. Diferenciar las características que posee el agua en comparación con otros líquidos. 3. Relacionar las características del agua y su importancia para los seres vivos.

DESCRIPCIÓN El agua es incolora, inodora y sin sabor. Esta es la descripción más simple, pero la importancia del agua va más allá de sus propiedades: es vital para toda la vida en la Tierra. Nosotros no solamente bebemos agua, somos agua. Es una de las sustancias más abundantes e importantes de la Tierra. Circula continuamente entre la superficie de la Tierra y la atmósfera en un proceso que se denomina ciclo hidrológico, el cual es posible gracias a sus cambios de estado y por ende a sus propiedades físicas. Las propiedades químicas son vitales para el desarrollo y mantenimiento de los seres vivos. Sus propiedades físicas ayudan a mantener un equilibrio perfecto entre los diferentes estados, un equilibrio actualmente afectado por las actividades humanas. Figura 1. El agua es un compuesto abundante e importante en la Tierra.

CONCEPTOS CLAVES Agua: Proviene del latín aqua. Esta es una sustancia cuya molécula está conformada por dos átomos de hidrógeno (H) y un átomo de oxígeno (O) (H2O) (Fig. 2).

Figura 2. Modelo de la Molécula del agua.

Ebullición: Es un proceso físico donde un líquido pasa al estado gaseoso. Sucede cuando la presión de vapor del líquido se iguala a la presión sobre él. Solvente: Es una sustancia líquida, sólida o gas que disuelve a otro líquido, sólido o gas, llamado soluto.

¿Qué debería usted saber sobre el tema? El agua El agua es una de las sustancias más abundantes e importantes de la Tierra, ya que sustenta a las plantas, animales y a los seres vivos en general. Desempeña un papel importante en la formación del clima, contribuye a dar forma a la superficie del planeta mediante la erosión y otros procesos y cubre aproximadamente el 70% de la superficie de la Tierra. El agua continuamente circula entre la atmósfera y la superficie de la Tierra en un proceso llamado ciclo hidrológico, también conocido como ciclo del agua. Este es uno de los procesos básicos de la naturaleza. Cuando el Sol calienta el agua de mar, los ríos, los lagos, el suelo y la vegetación, el agua se evapora en el aire y se convierte en vapor de agua. Este asciende a la atmósfera, se enfría y se convierte en agua líquida o en hielo. Cuando estas gotas de agua o cristales de hielo alcanzan el tamaño suficiente, regresan a la superficie de la Tierra en forma de lluvia o nieve. A pesar de su abundancia, no podemos usar gran parte del agua. Del total de agua en la Tierra el 97% pertenece a los océanos, el resto, 3% es agua que podríamos consumir; esa agua se extrae del subsuelo o se toma de los ríos y lagos. El agua participa en muchas reacciones químicas importantes y la mayoría de sustancias son solubles en ella. Debido a su eficiencia como solvente, el agua en estado totalmente puro casi no existe en la naturaleza. Puede solubilizar muchas sales, las que le dan al agua su composición química característica o calidad. Las impurezas pueden ser naturales (sales minerales) o introducidas por las actividades humanas (contaminantes).

Tensión superficial: Es la resistencia de un líquido La luz, que es esencial para el crecimiento de las plantas, atraa aumentar su superficie (Fig. viesa mejor las aguas claras que las turbias. La luz solar propor3). ciona la energía para la fotosíntesis, el proceso por el cual las plantas producen azúcares y liberan oxígeno a la atmósfera. Por eso, la penetración de la luz del Sol en un cuerpo de agua es esencial para que las algas y otras plantas puedan crecer. Esto se da gracias a la propiedad del agua de ser transparente. Figura 3. Ejemplo de tensión superficial, son las gotas sobre una hoja.

En el agua generalmente se encuentra un gas disuelto, el oxígeno, O2. Los animales acuáticos, como los peces y el zooplancton

no respiran el oxígeno de las moléculas de agua, sino de las moléculas de oxígeno disueltas en el agua. Cuando tomamos agua hervida, esta tiene un mal sabor, debido a que ya no hay oxígeno disuelto. Es necesario volver a incorporarle el oxígeno, pasándola de un recipiente a otro. ¿Cuáles son las propiedades químicas y físicas del agua que la hacen única y necesaria para todos los seres vivos? El agua pura es incolora, inodora y sin sabor. Propiedades químicas del agua En la molécula del agua, un átomo de oxígeno está enlazado a dos átomos de hidrógeno. Como resultado, la molécula de agua tiene una carga “parcial” positiva (δ+) en ambos hidrógenos y una carga “parcial” negativa (δ-) sobre el átomo de oxígeno (Fig. 4). Ya que las cargas opuestas se atraen, las moléculas de agua tienden a atraerse mutuamente. Debido a esto poseen un punto de ebullición relativamente alto, lo cual explica la cohesión entre sus moléculas (atracción) y que pueden formar las gotas (forma esférica). El agua se conoce como el solvente universal porque tiene la capacidad de disolver muchas sustancias, más que cualquier otro líquido. Figura 4. Reprentación de la atracción de las moléculas de agua.

Propiedades físicas del agua El agua es notable por ser la única sustancia natural que se encuentra en los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Las moléculas de agua se encuentran interactuando continuamente, cambiando y moviéndose constante. El agua se congela a 0oC y ebulle a 100oC a 1 atmósfera de presión. De hecho, estos son los puntos de referencia utilizados en los termómetros. Otra propiedad del agua es que tiene que absorber una gran cantidad de calor antes de calentarse, lo cual es de beneficio para todos los seres vivos, ya que eso evita que nuestro cuerpo se caliente excesivamente. Debido a la cohesión (atracción) entre las moléculas de agua, se dice que posee la propiedad de tener una gran tensión superficial; el agua se une en gotas antes que desparramarse en capas. La tensión superficial permite que insectos u objetos pequeños puedan permanecer suspendidos en la superficie sin hundirse (Fig. 5). La tensión superficial es la responsable de la capilaridad (adhesión) que es lo que permite al agua subir por las raíces al tallo y a las hojas dentro de los espacios de un material poroso. También es lo que permite que el agua “moje”, por ejemplo el papel. Figura 5. Tensión superficial.

En resumen, entre las propiedades características del agua tenemos: incolora, sin olor, sin sabor, disuelve casi todo, transpa-

Agua potable: Denominamos agua potable al agua que se puede beber o consumir sin que exista peligro para la salud. Este tipo de agua no debe tener sabor (insabora), color (incolora) ni olor; además, no debe contener sustancias dañinas ni los microorganimos que puedan ocasionar enfermedades.

Figura 6. Sustancias líquidas.

Materiales (Actividad 2): • Agua • Monedas de cinco y veinticinco centavos • Goteros

rente, se halla en la naturaleza en los tres estados de la materia, puede absorber una gran cantidad de calor sin subirse la temperatura, posee tensión superficial, capilaridad y lo más importante: es parte de todos los organismos vivos del planeta. DESARROLLO DE LA LECCIÓN 1. Propiedades y usos del agua Actividad 1 (Tiempo aproximado 30 minutos) Solicíteles a sus estudiantes que dibujen en su cuaderno, bajo el título “El agua”, una actividad donde se use agua, ya sea por ellos mismos, en su casa o en su comunidad. Pueden dibujar por ejemplo, el uso del agua para bañarse, para limpiar la casa, para regar las plantas o para apagar incendios. Puede preguntarles individualmente ¿cuál es su uso favorito del agua? Deberán discutir aquella actividad donde más la disfruten. Explore sus conocimientos sobre el agua con preguntas como ¿En qué estado (fase) se encuentra el agua que usamos? ¿Qué ocurre cuando colocamos el agua en el congelador? ¿Por qué cuando sudamos nos da sed? Actividad 2 (Tiempo aproximado 15 minutos) En esta actividad aprenderán algunas características físicas del agua. Muéstreles un vaso transparente con agua. Coloque objetos detrás del vaso y pregúnteles si pueden observarlos. Discutan los términos “transparente” e “incolora”. Que le indiquen qué líquidos conocen que poseen color (por ejemplo, puede llevar a la clase, o mencionarles el aceite, champú, perfume, etc., de tal manera que comparen el “color” de agua pura con otros líquidos (Fig. 6). Pase un vaso con agua a cada uno de sus estudiantes, para que describan el olor del agua pura. Que concluyan que el agua no tiene olor. Para finalizar pregúnteles ¿Cuál es la diferencia entre el sabor del jugo de caña, un refresco, etc. con el sabor del agua pura? Que concluyan que el agua no tiene sabor. Una vez hayan reconocido estas características del agua, pregúnteles si el agua que consumen en su casa posee las características antes mencionadas. Hábleles sobre el agua potable y cómo ellos pueden identificarla con lo aprendido en clase.

2. Tensión superficial Actividad 3 (Tiempo aproximado 45 minutos) Pregúnteles a sus estudiantes cuántas gotas de agua creen que caben en una moneda de cinco centavos y anote sus predicciones en la pizarra. Para esta actividad pueden trabajar en grupos de tres integrantes. A cada grupo brindeles un recipiente pequeño con agua, un gotero y una moneda de cinco centavos. Indíqueles que empiecen a verter gota a gota el agua sobre el centro de la moneda.

Figura 7. Modo correcto de añadir las gotas.

Instrúyalos para que se aseguren que cada gota se separe completamente del gotero y que caiga directamente sobre la moneda (Fig. 7). Pregúnteles: ¿Por qué se forman las gotas? Cada grupo de trabajo deberá discutir posibles explicaciones y exponer sus ideas a la clase. Pídales que dibujen en su cuaderno un diagrama donde muestre la forma de las gotas de agua sobre la moneda de cinco centavos; después, añadir una gota para cubrir la mitad de la moneda y justo antes de que se derrame la gota (Fig. 10):

Figura 8. La atracción entre las moléculas de agua, permite explicar la tensión superficial. Figura 10. 1 gota

Materiales: • Papel filtro de cafetera • Vaso alto de vidrio o plástico transparente.

Moneda a la mitad y completa.

Antes de finalizar la clase puede preguntarles: • ¿Les sorprende la cantidad de gotas que caben en la moneda? • ¿Qué propiedad hace que se mantengan las gotas unidas? • ¿Cómo cambiaría el resultado si ponen el gotero muy arriba de la moneda? • ¿Tiene algo que ver el tamaño de la gota que sale del gotero? • ¿Cuánta agua se pierde cuando se deja un grifo goteando? Explíqueles que las moléculas de agua son atraídas fuertemente unas a otras, y por esta razón forman gotas. A este fenómeno se le conoce como tensión superficial (Fig. 5). Hágales un esquema en la pizarra sobre la atracción entre ellas (Fig. 8). Pídales que expliquen los resultados en términos de la cohesión (atracción) de las moléculas de agua.

Figura 9. Acción capilar del agua.

3. Capilaridad Actividad 3 (Tiempo aproximado 45 minutos) El agua se mueve desde las raíces de los árboles hasta las hojas debido a la acción capilar. Es por esta propiedad que puede subir por una tira de papel (moja el papel), ya que las moléculas de agua se arrastran unas a otras debido a las fuerzas de atracción entre ellas (Fig. 9). La actividad puede realizarse en grupos de tres estudiantes. El papel que se utilizará es poroso, por lo que ayudará a las moléculas de agua a adherirse a él. Los estudiantes deberán recortar unas tiras de papel filtro de aproximadamente 10 cm de alto por 1 cm de ancho. Que coloquen una gota de colorante vegetal (u otro colorante soluble en agua) aproximadamente a 2 cm del borde inferior, y luego que sumerjan la tira en un vaso con agua en el fondo. El extremo superior puede sujetarse al vaso con un poco de cinta adhesiva. Los estudiantes observarán cómo se mueve la gota de colorante según el agua se mueve hacia arriba del papel. Permita a sus estudiantes formular hipótesis sobre el fenómeno: ¿Por qué sube el agua? ¿Qué significa el término “mojado”? Explíqueles a sus estudiantes que las moléculas de agua son atraídas hacia el papel, donde se adhieren y luego, estas moléculas atraen a otras moléculas de agua debido a la cohesión estudiada en la lección anterior. A este fenómeno se le conoce como capilaridad. Solicíteles que dibujen en su cuaderno el modelo del proceso y que grafiquen a las moléculas de agua “subiendo” por el papel. Deben explicar los resultados en términos de la capilaridad y cómo el agua “sube” por el tronco de los árboles.

Integración con… Juegos

ACTIVIDAD INTEGRADORA

Los estudiantes dibujarán la siguiente “pista de carreras” y la colocarán sobre un cartón. Encima del dibujo o la impresión, colocarán papel encerado o plástico. Deberán colocar una gota de agua en el inicio (puede colorearla) y recorrer la pista hasta llegar al final, moviendo la pista de tal manera que la gota de agua se desplace sin salirse del camino. Al final pídales que expliquen por qué el agua no “moja” el papel encerado (las moléculas de agua se atraen unas otras, pero no son atraídas hacia el papel encerado o al plástico, debido a esto “resbalan” por la superficie). Pregúnteles: ¿Por qué no se puede hacer el juego sin el papel encerado sobre la superficie? REFERENCIAS 1. Romano, V. Química General Básica. 1a Edición. Editorial Monteverde. 2. Marín, B. [2009] Manual de Química del Agua. Teoría y Práctica. Editorial U. de Magdalena. 3. Lenntech. Química del Agua. Water Treatment Solutions. Disponible desde la web en: [http:// www.lenntech.es/faq-quimica-agua.htm] consultado [7/2010]. 4. Muños, F. [s/f] El agua. Departamento de Orientación del I.E.S. Disponible desde la web en: [http://www.aula21.net/Nutriweb/agua.htm] consultado [7/2010]. 5. González, J. Propiedades del Agua. Universidad del País Vasco. Disponible desde la web en: [http://www.ehu.es/biomoleculas/agua/agua.htm] consultado [7/2010].

No hay interacci贸n entre el agua y el papel encerado, por eso no se moja.

¡Veamos qué hemos aprendido! 1. Trae recortes sobre el uso del agua en las actividades que se muestran a continuación. Muestra las figuras y explica por qué es importante el agua en esa actividad.

Uso doméstico

Actividades agrícolas y ganaderas

Producción de energía eléctrica

Deporte y recreación

Transporte

Ornamental

2. Traer de tu casa materiales que se “mojen” al interaccionar con el agua y materiales que no se “mojen”. Elaborará un cuadro como el siguiente:

Materiales que se “mojan”

Materiales que no se “mojan”

3. Explica que la existencia o no de interacciones del agua con los materiales es lo que determina que los materiales se “mojen” o no.

Lección 9.

Conozcamos las Plantas

DESCRIPCIÓN Es importante que el estudiante descubra el tipo de plantas que hay en su comunidad, de esta manera comienza a descubrir que hay otros seres vivos que necesitan ser protegidos. Además, se aprovecha para que indague sobre las partes principales de una planta: raíz, tallo y hojas.

TEMAS Y SUBTEMAS 1. Plantas de mi localidad 2. Partes básicas de una planta: raíz, tallo y hojas

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Identificar las partes generales de una planta. 2. Manifestar aprecio por las plantas de la comunidad.

7 HORAS CLASE APROXIMADAMENTE

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTIFICAS 1. Observa, registra datos y comunica. 2. Explora, experimenta, describe, modela. 3. Manifiesta aprecio por los seres vivos.

Figura.1. Un árbol de cortéz blanco (Tabebuia donnell-smithii).

CONCEPTOS CLAVES Raíz: Es el órgano de la planta con la que se fija al suelo, le proporciona sostén al tallo y a las hojas. Tallo: Es el órgano de la planta que le permite sostener y conducir la savia a las hojas, flores y frutos. Hoja: Es el órgano por medio del cual la planta respira, transpira y hace la fotosíntesis como sucede en todas la partes verde de la planta. Pelos absorbentes: Son ramificaciones de la raíz cuya función es absorber el agua y las sales minerales del suelo por medio del mecanismo de osmosis y la presión.

¿Qué debería usted saber sobre el tema? Importancia ecológica Los árboles le proporcionan muchos beneficios al ser humano como vivienda, alimento y otras. Su importancia ecológica es la fijación de suelo, la retención de agua, la purificación del aire, hábitats para otras especies y la captación de energía solar para transformarla en energía química almacenada en los alimentos, disponible para otros seres vivos para su sobrevivencia. Las partes básicas de una planta son: raíz, tallo y hojas (Fig. 2). En general las plantas absorben el dióxido de carbono y producen el oxígeno en el aire que respiramos todos los seres vivos. Según la revista Natura, 22 árboles proporcionan la cantidad de oxígeno que necesita una sola persona al día. Las plantas se fijan al suelo por medio de las raíces (Fig. 3) que contienen pelos absorbentes por los cuales la planta absorbe y retiene el agua. Al llover, los suelos almacenan grandes cantidades de agua. En años recientes, la Administración Nacional de Acueductos y Alcantarillados (ANDA) reportó la disminución del 45% de la cantidad de la extracción de agua de los cuatro pozos ubicados en la zona de la Finca El Espino. La causa fue la destrucción de 3 kilómetros de árboles: 446 árboles de bálsamo y 16 mil arbustos de café por el Ministerio de Obras Públicas (MOP) para construir el Boulevard Diego de Holguín entre Antiguo Cuscatlán y San Salvador. Según la FAO (Organización para la Agricultura y la Alimentación) la cantidad de agua que puede retener un suelo depende de la estructura y textura del suelo, el tamaño de las raíces y la cantidad de materia orgánica. Raíz, tallo y hojas La raíz es el órgano de la planta con la que se fija al suelo (Fig. 4), le proporciona sostenimiento del tronco, las ramas y las hojas. Generalmente es subterránea (debajo de la tierra). Una raíz típica es ramificada, con raíces secundarias. Generalmente, las raíces más viejas están cerca de la superficie del suelo, por eso la absorción del agua y los nutrientes se realiza en las raíces jóvenes que contienen pelos radicales o absorbentes.

Figura 2. Partes principales de una planta.

El tallo es el órgano de la planta que le permite sostener y conducir la savia a las hojas, las flores y los frutos. La hoja es el órgano

por el que la planta respira, transpira y hace la fotosíntesis. Por la forma del limbo (lámina usualmente verde), las hojas se pueden clasificar en (Fig. 5): • Acorazonadas: Poseen una forma simbólica de corazón, tal como las hojas del “corazón chino” (Anthurium sp.). • Lanceoladas: Presentan una forma de lanza. Por ejemplo: los filodendros (Philodendron sp.). • Sagitadas: Su forma es parecida a la punta de una lanza, como el “pico de conte” (Caladium sp.) • Bilobuladas: Están separadas en dos lóbulos. Por ejemplo: las del “pie de venado” (Bauhinia sp). • Elípticas: Poseen la forma de una elipse, como el “cacaotero” (Theobroma cacao). • Ovaladas: Tienen forma de óvalo. Como en el “marañonero” (Anacardium occidentale). Figura 3. Bosque salado. Los árboles se fijan a un sustrato blando.

Figura 4. Tipos de raíces

• Compuestas bifoliadas: Están completamente divididas en dos folíolos. Por ejemplo: las hojas del “copinol” (Hymenaea courbaril). • Compuestas trifoliadas: Las hojas presentan tres divisiones o foliolos. Por ejemplo: las hojas de la “mata de frijoles” (Phaseolus vulgaris). • Compuestas palmeadas: Las hojas presentan foliolos dispuestos como los dedos de una mano. Por ejemplo las hojas del “maquilishuat” (Tabebuia rosea). • Compuestas pinnadas: La hoja está dividida en distintos segmentos que parten desde un ráquis primario (eje central de la hoja). Si terminan en un folíolo se denominan imparipinnadas, como en el árbol de “jiote” (Bursera simaruba); en cambio, si terminan en dos se denominan paripinnadas, como en el “aceituno” (Simarouba glauca). • Compuesta bipinnada: La hoja está dividida en distintos segmentos, que parten de un ráquis secundario (ejes que parten del ráquis primario). Por ejemplo las hojas del “flor de fuego” (Delonix regia) y de la “flor barbona” (Caesalpinia pulcherrima).

Figura 5. Tipos de hojas.

Las plantas, como todo ser vivo, necesitan de tierra de donde obtener los nutrientes, agua para transportar todos los nutrientes a todas las partes de la planta, también necesita aire para el proceso de respiración y de la luz en la fotosíntesis. La nutrición en las plantas se realiza en los tres órganos principales: la raíz, el tallo y las hojas. Es la raíz la que absorbe los nutrientes del suelo, el tallo, que los transporta a todas las partes de la planta, y la hoja donde se fabrican los compuestos orgánicos por medio de la fotosíntesis. Todo ello implica el proceso de nutrición de las plantas. Aunque, por ignorancia, se ha creído que sólo se da en la absorción de la raíz en su contacto con el suelo.

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CIENCIA, TECNOLOGÍA, SOCIEDAD Y AMBIENTE Las plantas en nuestro país, El Salvador han sido estudiadas por botánicos nacionales e internacionales. Jorge Adalberto Lagos, en el 2003, hizo un conteo de polen realizado en la ciudad de San Salvador, comparando los resultados obtenidos en 1965, 1996 y 1967. Halló que el polen de las coníferas Pinus oocarpa y el Pinus pseudostrobus se mantienen en el mismo rango desde hace 38 años; en cambio, el polen de la grama Cynodon dactylon ha disminuido a nivel anual pero se mantiene en el mismo rango en el mes de noviembre. Datos importantes por los casos alérgicos en el país por el tipo de aire que respiramos.

DESARROLLO DE LA LECCIÓN 1. Introducción del tema (Tiempo aproximado: 5 minutos) Escriba el tema y el objetivo de la lección en la pizarra y coméntelo con la clase. Asegúrese de que los estudiantes lo anoten en sus cuadernos. 2. Lluvia de ideas (Tiempo aproximado: 20 minutos) Invite a sus estudiantes a participar en una “Lluvia de ideas” y mencionen todo lo qué saben sobre las plantas. Escriba en la pizarra lo que dicen. Por ejemplo: • Las plantas tienen hojas, raíces y troncos. • Hay plantas que nacen de semillas y otras que nacen de otras partes de la misma planta. • Las plantas proporcionan fruta y alimentos. • Hay plantas medicinales, otras alimenticias. • Hay plantas que florecen. • Hay plantas grandes, medianas y pequeñas. • Hay plantas con flores aromáticas y otras sin fragancia. • Hay plantas que crecen en la nieve y otras en el desierto. 3. Expectativas del tema (Tiempo aproximado: 20 minutos) Pida a sus estudiantes que en equipos de cuatro conversen y mencionen lo que más les interesa de las plantas y qué les gustaría saber de ellas. Permítales que cada uno de los equipos mencione lo que les gustaría saber, pero que en forma de pregunta. Por ejemplo, plantearles como una investigación: • • • • • •

¿Qué plantas hay en la escuela y la comunidad? ¿Qué partes tiene una planta? ¿Cómo las plantas absorben el agua del suelo? ¿Qué necesita una planta para crecer? ¿Cómo se nutren las plantas? ¿Cómo se pueden cocinar algunas plantas?

4. Plantas que conocen (Tiempo aproximado 15 minutos). Pida a los estudiantes dibujar una planta que conozcan, que les guste o les interesaría conocer. Permítales que la coloreen y escriban el nombre de una persona que ellos conozcan o quieran conocer (pueden ser familiares, amigos, o personajes de televisión).

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Comentarios de las Actividades 4, 5 y 6. Los dibujos de las plantas lo podrán realizar en sus cuadernos o en hojas de papel. bond. Los dibujos les permitirán expresar el aprecio por las plantas y por las personas al colocarles un nombre.

5. Galería de dibujos (Tiempo aproximado 20 minutos) Pida a los estudiantes prepararse para hacer una exposición de los dibujos de las plantas con nombres de personas. Recuérdeles que el nombre propio siempre se escribe la primera letra con mayúscula (Fig. 5). Pida levantar la mano extendida, ponerse de pie, saludar a todos, mostrar el dibujo, decir el nombre de la planta y explique por qué le gusta o le interesa la planta.

El escribir nombre propios les permitirá identificar la letra mayúscula inicial en nombres propios y manifestar su aprecio y valor por alguna persona. El dibujo es una forma de representar la realidad que estudiante de 7 u 8 años tiene como herramienta eficaz para dar a conocer sus ideas. Es importante promover en todo momento que el estudiante piense antes de actuar o dar su opinión a la ligera. Esto es también parte de su formación científica y cultural.

Figura 5. “Manuel”: un árbol con nombre de persona.

6. Intercambio de dibujos (Tiempo aproximado 10 minutos) Pedir a los estudiantes escoger a uno de sus compañeros de clase que le muestre el dibujo de la planta y que le diga: Compañero, te regalo a (mencionen el nombre) porque es… (Diga por qué lo dibujó). Quiero que lo cuides, lo protejas, le eches agua, tierra, y todo lo que una planta necesita para vivir. 7. Contestar preguntas (Tiempo aproximado 20 minutos). Trabajando en equipo. Pídales que comenten y respondan las siguientes preguntas: 1. ¿Qué diferencia/s fundamental/es hay entre los animales y las plantas? 2. ¿Qué es una planta? Desarrolle una “lluvia de ideas” y seleccione a estudiantes voluntarios/as que quieran participar. De preferencia haga participar a

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Comentarios de la Actividad 7 La diferencia fundamental entre las plantas y los animales es que las plantas fabrican su propio alimento y los animales, no. La mano extendida para aportar nuevas ideas; la mano cerrada para expresar “no estoy de acuerdo” y mostrar los dedos en “V” para decir “estoy de acuerdo”, es una técnica en las escuelas de Japón como una forma de educar a los niños en valores del respeto, libertad de expresión, derecho a disentir y ser muy tolerantes con los demás. Planta: Es un ser vivo que fabrica su propio alimento al capturar la luz del Sol en sus pigmentos verdes.

aquellos con poca participación en clase. Pídales levantar la mano extendida para dar una respuesta y tenga una idea nueva que aportar, levante el puño cerrado si no está de acuerdo y si está de acuerdo haga la “V” de la victoria con sus dedos. 8. Plantas de la comunidad (Tiempo aproximado 25 minutos) Escriba en la pizarra las siguientes preguntas y léaselan a los estudiantes: ¿Qué tipos de plantas hay en nuestra comunidad? ¿Qué debo hacer para reconocerlas? Oriéntelos a explicar y debatir entre ellos las preguntas. Pida que escriban, cada uno en su cuaderno, un listado de plantas que ellos o ellas creen hay en la comunidad. Desarrolle exposiciones de algunos estudiantes voluntarios. 9. Palabras en algunas plantas (Tiempo aproximado 20 minutos) El profesor solicita a los niños mencionar nombres de plantas de la comunidad y las escribe en la pizarra. Pide que dibujen tres plantas conocidas y les escriban sus nombres en el cuaderno. 10. Clasificar plantas (Tiempo aproximado 20 minutos) Pida a sus estudiantes conversar de qué manera saber que las plantas hay en la comunidad y cómo las ordenarían. Piensen y expliquen cómo harían y qué tipos de materiales utilizarían. A continuación se presenta la idea de un recorrido alrededor de la escuela que espera surja de parte de los estudiantes. 11. Recorrido por la comunidad (Tiempo aproximado 30 minutos) En equipos hacer un recorrido por la escuela y observar una diversidad de plantas. ¿De qué manera ordenarías las plantas por su tamaño? Oriéntelos para observar, distinguir y dibujar dos arboles, dos arbustos y dos hierbas. Pida que muestren sus dibujos a compañeros en clase y mencionen el nombre de las plantas y por qué las clasificaron de esa manera. 12. Partes de una planta (Tiempo aproximado 20 minutos) Pida que observen con atención una planta ¿qué partes tiene? Y la dibujen señalándo la raíz, el tallo y las hojas (Fig. 6).

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Comentarios de la Actividad 9 y 10 En las Actividades 9 y 10 puede ser que suceda que los estudiantes propongan un recorrido por la comunidad o en la escuela. Para ordenar los datos pueden utilizar cuadros o sólo los pueden organizar por dibujos en sus cuadernos por alguna característica que ellos decidan. Por ejemplo: de acuerdo al tamaño, con hojas o sin hojas, con ramas o sin ramas, etc. Lo importante es la habilidad de clasificación. Puede ser que a los niños se les ocurra el siguiente cuadro:

Árboles

Arbustos

Hierbas

Figura 6. Dibujo de las partes de una planta.

ACTIVIDAD INTEGRADORA (Tiempo aproximado 15 minutos) Integración con… Matemática GRANDES Y PEQUEÑOS Pida que participen activamente mencionando en voz alta ¿Qué plantas en la comunidad son grandes y cuáles pequeñas? Respondan las preguntas: ¿Cuántos árboles grandes han observado en el recorrido? ¿Cuántos árboles pequeños han observado? ¿Qué árboles son tan grandes o tan pequeños como otros? ¿Cuántos árboles hay dentro de la escuela? ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN (Tiempo aproximado 30 minutos) Pida a los estudiantes que formen grupos y dibujen en sus cuadernos o en hojas de papel todas las actividades que han realizado en el recorrido, reconociéndose plantas y los nombres de las plantas. Solicite que escriban sus nombres y la fecha. El cuaderno o papel de trabajo deberá revisarlo. Pídales que mencionen tres cosas que aprendieron al estudiar a las plantas: 1. ______________________________________________ ____________________ 2. ______________________________________________ ____________________ 3. ______________________________________________ ____________________

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Pida que mencionen las actividades que más les sirvieron para aprender: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________

Pida que mencionen cómo se sintieron al estudiar las plantas: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ACTIVIDAD DE REFUERZO El RINCÓN DE LA NATURALEZA (Tiempo aproximado 4 minutos) Pida a los estudiantes traer macetas con alguna planta y colocarlas en un lugar dentro del salón de clase (Fig. 8). Pídales que con plastilina elaboren el modelo de una planta con sus partes: raíz, tallo y hojas.

Figura 8. Plantas en macetas.

REFERENCIAS 1. Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología. Presidencia de la Nación y El Consejo Federal de Cultura y Educación [2006] Ciencias Naturales 1. Núcleo de Aprendizajes Prioritarios. Serie de Cuadernos para el Aula. Primer Ciclo EGB/Nivel Primario. Primera edición. Argentina. 2. Natura. Medio Ambiental. Sitio de información sobre la ciencia y el medio ambiente. Disponible desde la web: [http://www.natura-medioambiental.com/2009/12/5-datos-interesantes-de-laimportancia.html], consultado: [21-09-2010] 3. Naturaleza Educativa. Las hojas 4ª Parte. Clasificación de la hoja. Disponible desde la web: [http: www.natureduca.com/botan_organ_hojas4.php], consultado: [22-09-2010]

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¡Veamos qué hemos aprendido! 1. Observa la planta y señala el tallo y las hojas.

2. Dibuja cómo imaginas es la raíz de la planta.

3. ¿Qué diferencia fundamental hay entre los animales y las plantas?

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Lección 10.

La germinación en las plantas

OBJETIVO ESPECÍFICOS 1. Representar el proceso de germinación de la semilla de una planta. 2. Descubrir cómo las plantas absorben líquidos y nutrientes por medio de las raíces y las transportan por el tallo.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Explica el proceso de germinación. 2. Formula preguntas sobre la absorción en la raíz de las plantas.

TEMAS Y SUBTEMAS 1. Las plantas: Necesidades de tierra, agua, aire y luz 2. Germinación de la semilla 3. Nutrición en las plantas DESCRIPCIÓN Es importante que el estudiante descubra no sólo las partes generales de una planta sino también descubrir las necesidades que como ser vivo tiene, así como el experimentar cómo absorbe los nutrientes del suelo para satisfacer sus necesidades. Para introducirlos en la educación tecnológica se utilizará abono químico para valorar las incidencias que el ser humano hace en algunos seres vivos. 8 HORAS CLASE APROXIMADAMENTE

Figura 1. Semillas de cacao (Theobroma cacao).

CONCEPTOS CLAVES Nutrición: Proceso a través del cual las plantas absorben líquidos y nutrientes del suelo mediante los pelos absorbentes en las raíces y los transportan por el tallo a todas las partes de la planta. En la hoja capta la luz solar en los cloroplastos para producir alimento. Tegumento: Es la cáscara o envoltura que protege a la semilla. Cotiledón: Es un almacén de sustancias nutritivas de reserva, necesarias para que el embrión se desarrolle.

¿Qué debería usted saber del tema? Necesidades y germinación de las plantas En la lección anterior hemos reconocido que la planta es un organismo vivo que fabrica su propio alimento por medio de la fotosíntesis al capturar la luz solar en sus cloroplastos, generalmente en la hoja. La fotosíntesis, de hecho, sucede en todas las partes verdes de la planta. Es una idea equivocada decir que sólo en la hoja se desarrolla el proceso de la fotosíntesis. Lo que si es cierto es que como organismo vivo la planta necesita tierra, agua, aire y luz. Las plantas en general necesitan tierra (Fig. 2) de donde obtienen directamente los nutrientes del suelo y agua (Fig. 3). Éstos son absorbidos del suelo por medio de los pelos absorbentes en las raíces secundarias, luego son transportados a través del tallo, específicamente por medio de los tejidos conductores (floema y xilema) a todas las partes de la planta.

Radícula: Es la parte del embrión en la semilla de una planta que se convierte en raíz.

Figura 2. Necesidad de tierra o suelo.

Figura 3. Necesidad de agua.

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Las plantas también necesitan aire para el proceso de respiración y de transpiración, y de la luz solar para el proceso de la fotosíntesis. A todo este proceso se le conoce como nutrición de las plantas. Generalmente a este fenómeno se le confunde con la absorción de los nutrientes del suelo en la raíz, lo cual solo es una parte en todo el proceso. No es extraño que algunas veces nos preguntemos ¿cómo se alimentan las plantas? La verdad es que no se alimentan, sino que se nutren. Esta idea de “alimentación” la relacionan con la ingesta de alimentos que hacen otros organismos vivos como los animales y el ser humano. En síntesis, el proceso de nutrición en las plantas se realiza en los tres órganos principales: la raíz, el tallo y las hojas (Fig. 4).

Figura 4. Partes de una planta.

Por otra parte, la flor es el órgano reproductor de las plantas que se transforma en fruto y que a su vez contiene a la semilla (Fig.1) que guarda y protege al embrión, el cual proviene del cigoto (unión del gameto masculino, anterozoide en el polen y el gameto femenino: oósfera). Por ello, la semilla es la portadora de la vida de las plantas con flores. En síntesis, la semilla contiene el embrión de la nueva planta, por esta razón algunos científicos consideran a la semilla como una planta joven en desarrollo, una planta en miniatura que proviene del embrión. Así como el fruto protege y nutre a la semilla, la semilla porta y protege al embrión, es decir a la nueva planta. Cuatro partes conforman a la semilla (Fig. 5A y 5B): el embrión, el cotiledón, el tegumento y la radícula.

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Figura 5. Partes de la semilla. A. Frijol (Phaseolus vulgaris), B. maíz (Zea mays) y C. corte longitudinal de semilla de frijol.

Cuando usted observa una semilla, puede ver que tiene una cáscara, esa envoltura protege a la semilla es el tegumento (por ejemplo, la cáscara de frijol o la cáscara de la semilla de mango). Debajo de la cáscara hay una carnosidad llamada cotiledón. El cotiledón es un almacén de sustancias nutritivas de reserva, necesarias para que el embrión se desarrolle. Cuando usted, por ejemplo, abre una semilla de frijol, le quedan dos “tapitas” entre las puntas de los dedos, esos son dos cotiledones, por eso a la planta de frijol se le clasifica como planta dicotiledónea. La semilla seca del maíz o el arroz sólo tienen un cotiledón, por eso se llama planta monocotiledónea. Finalmente, la radícula es la parte del embrión en la semilla de una planta que se convierte en raíz. El valor genético de la semilla se debe a la capacidad que tiene para germinar y producir una nueva planta.

Figura 6. A. Semilla de frijol con radícula. B. Semilla con plúmula o primera hoja

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Hemos reconocido que de la semilla de las plantas con flores de una planta madre, se produce o germina una nueva planta. La semilla es la estructura vegetativa dentro de los frutos, que contiene el embrión o la futura planta (Fig. 6). La germinación La germinación (Fig. 7) en las plantas con flores o angiospermas es el proceso por el cual la semilla en estado latente de vida se activa y se convierte en una nueva planta de la misma especie de la planta madre. La función biológica de la semilla es perpetuar la especie a la que pertenece. El embrión se hincha y la cáscara de la semilla se rompe. Por esa ruptura aparece la radícula en forma de raíz, que es la primera parte del embrión que sale de la cáscara. Con la radícula, el nuevo ser vegetativo se fija al suelo o a un sustrato húmedo. Una pequeña planta empieza a aparecer el talluelo o plántula comienza a crecer hacia arriba y la plúmula se transforma en las primeras hojas.

Figura 7. Los cotiledones son la fuente energética y nutritiva del embrión para que se desarrollen las raíces y las hojas.

La semilla necesita de un medio adecuado, con suficiente agua, tierra fértil, luz, aire y temperatura para germinar.Si pasa mucho tiempo y la semilla no germina, significa que ha perdido su capacidad de germinar. La hidratación, la germinación o activación metabólica y el crecimiento son los tres momentos clave en la germinación de la semilla. En el primer momento, la semilla se hidrata del sustrato húmedo donde se encuentra, activándose el metabolismo. La hidratación aumenta el proceso de respiración e incorporación de dióxido de carbono. Luego la plántula se desarrolla y la absorción de agua se detiene o se reduce, todo el metabolismo se ha activado. Finalmente aparece la radícula como resultado morfológico visible en el momento del crecimiento, último momento de la germinación.

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Comentarios de la Actividad 1 La longevidad de una semilla depende de su especie y de las condiciones del hábitat en donde esta habite. Puede estar viable (con capacidad de germinar) por muchos años, meses o días. En Dinamarca se hallaron semillas aún viables de varias plantas arvenses (maleza) bajo piedras de construcciones de la era de los vikingos (año 1000 aproximadamente). La capacidad germinativa de la semilla cesa si han agotado las reservas nutritivas en los cotiledones. Por lo tanto, aunque la semilla se hidrate no se activa su metabolismo para iniciar la germinación. La latencia es cuando “la semilla está dormida”.

DESARROLLO DE LA LECCIÓN 1. Lo que saben del tema (Tiempo aproximado 20 minutos) Solicite a sus estudiantes que mencionen todo cuanto conocen sobre las semillas de las plantas (Fig. 8). Mientras los estudiantes se expresan oralmente, elaborará un mapa conceptual en la pizarra sobre todo lo que dicen. Por ejemplo: • Hay diferentes tipos semillas, por ejemplo: semillas de maíz, frijol, tomate… • Las plantas nacen de las semillas. • Hay semillas que caen al suelo y de ellas nacen las plantas. • Hay semillas que están en los frutos, por ejemplo: las semillas de mangos, de jocotes, de anonas, de papaya, de pepino, etc. • Hay semillas que son comestibles, por ejemplo: semillas de güisquil (Sechium edule), marañón (Anacardium occidentale), pepitoria (Cucurbita sp.), ajonjolí (Sesamum indicum), almendras (Terminalia catappa), paterna (Inga paterna) y otras. • Hay semillas que no se pueden comer porque son peligrosas, por ejemplo: las semillas de anona (Anona spp.), pito (Erithrina berteroana), chilindrón (Thevetia spp.), chile verde (Capsicum annuum), aguacate (Persea americana), zapote (Pouteria sapota), etc.

Figura 8. Semillas en algunos frutos

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CIENCIA, TECNOLOGÍA, SOCIEDAD Y AMBIENTE Las semillas genéticamente mejoradas fueron introducidas en El Salvador por la empresa estadounidense Monsanto, que en el 2008 compró la empresa Semillas Cristiani Burkard de Guatemala. Esta empresa controla la venta y distribución del 70% del mercado local. En contraste, la Federación de Cooperativas de la Reforma Agraria Región Central (FECORACEN) de El Salvador trabaja rescatando semillas autóctonas en su lucha por la identidad y para proteger la biodiversidad en el país. La semilla, además de órgano reproductor de las plantas, es fuente alimenticia para los seres vivos.

3. Formulemos preguntas (Tiempo aproximado 15 minutos) Solicite a sus estudiantes convertir en preguntas todo lo que les gustaría saber sobre las semillas de las plantas. El profesor escribe en la pizarra. Por ejemplo: • • • •

¿En qué lugares podemos encontrar semillas? ¿Qué necesitan las semillas para germinar? ¿Qué sucede con las semillas cuando caen al suelo? ¿Cómo absorben las plantas los nutrientes?

4. Buscar y dibujar semillas (Tiempo aproximado 25 minutos) Pida a sus estudiantes formar equipos de tres miembros, hacer un recorrido dentro de la escuela y encontrar el tipo de semillas que puedan. Pida que individualmente en sus cuadernos dibujen y escriban el nombre de la semilla de la planta que conozcan y la que no conozcan, pregunten al profesor/a. Permítales que las coloreen y que observen si tienen cotiledones. 5. Plenaria sobre semillas (Tiempo aproximado 20 minutos) Organice una plenaria para que algunos estudiantes muestren las semillas, sus dibujos y las describan por su forma, color y tamaño. Rételos a ubicar las partes. 6. Germinador (Tiempo aproximado 45 minutos) Pídales traer semillas de maíz y frijol de casa, un poco de tierra, agua y contesten en grupo ¿De qué manera podemos hacer para que una semilla germine? (Repita la pregunta hasta que todos hayan comprendido). Invítelos a conversar, describir y dibujar en sus cuadernos cómo elaborarían un germinador y qué materiales utilizarían. Permita que representantes de algunos equipos expliquen cómo elaborarían el germinador y muestren dibujos si los tienen. Oriéntelos a construir un germinador: • Coloca en un vaso o en un bote transparente 5 ó 6 cucharadas de tierra. • Humedecer o remojar la tierra sin que se convierta en horchata. • Sembrar 4 semillas de maíz o frijol a las orillas del depósito. • Escribir en el depósito los nombres del tipo de semilla y de los alumnos.

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HISTORIA DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA

• Pídales que guarden en un lugar del salón de clase y observar qué sucede a los 3, 5, 7 y 10 días.

En 1859, Charles R. Darwin tomó tres cucharadas de fango de distintos lugares de un estanque, luego de secarlas pesó unas onzas. Durante 6 meses arrancó y contó 537 plantas que brotaron. Concluyó: “Los botánicos no se han percatado de los estanques de semillas en los fangos”. Actualmente esta es una técnica en la agricultura denominada Banco de Semillas del Suelo.

7. ¿Cómo absorben el agua las plantas? (Tiempo aproximado 45 minutos) Oriéntelos a comprobar la absorción del tallo (Fig. 9): • Cortar una rama de apio en forma alargada. • Cortar algunas raíces y déjele algunas. • Colocar en un vaso transparente agua con tres gotas de azul de metileno u otro colorante. • Meter el tallo del apio dentro de la solución coloreada y observar que sucede: ¿Qué sucede con el agua?

Los mayas consideraban que los hombres fueron creados del maíz (Zea mays L). En México se hallaron semillas de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) que datan de hace 7000 años y en Perú, frijol domesticado de hace 8000 Figura 9. Experimento con apio: años en las Cuevas el GuitaA. apio con raíces para el corte. B. rrero (IPGRI, 2009). cortes de apio en agua coloreada. C. resultado del experimento.

ACTIVIDAD INTEGRADORA (Tiempo aproximado 90 minutos) Integración con… Lógica ¿Qué sucedería si…? Pídales que conversen y contesten ¿Qué sucedería con la semilla si en lugar de tierra, se coloca arena, papel, algodón? ¿Qué sucedería si cambiamos el tipo de semilla? ¿Qué sucedería si no echamos agua? ¿Qué sucedería si colocamos la misma planta en la sombra y en la luz? ¿Qué sucedería si dejamos tapada una planta para que no le dé el aire con una bolsa? ¿Qué sucedería

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si colocamos abono a una planta y a otra no? Vaya planteando cada pregunta y permita que en grupos los estudiantes conversen y luego expresen su opinión. Asigne a cada grupo de estudiantes desarrollar una de las distintas situaciones antes analizadas y la desarrollen en el salón de clases durante una semana. ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN (Tiempo aproximado 45 minutos) Pedir a los estudiantes trabajar en tríos, que conversen y dibujen en su cuaderno cómo se transforma una semilla de frijol al germinar. Expliquen en sus palabras qué le sucede a la semilla. Entregue el dibujo de una planta y pida a los estudiantes que indiquen con flechas cómo las plantas absorben líquidos y nutrientes por medio de las raíces y las transportan por el tallo. ACTIVIDAD DE REFUERZO (Tiempo aproximado 45 minutos) Invite a los estudiantes a elegir un lugar en la escuela que esté cerca de una planta. Pídales que tracen con la punta de un objeto un cuadrado de un metro. Invítelos a observar: ¿Cuántas semillas hay en un metro cerca de un árbol? (el estudiante recoge y hace conteo de las semillas que encuentre) Invítelos a pensar y contestar: ¿Qué tipos de semillas hay en mayor cantidad? ¿Qué semillas en menor cantidad? Recuérdeles que algunas semillas son utilizadas como artefactos artísticos (Fig. 10).

Figura 10. Collares hechos con semillas de pito (Erythrina berteroana) y pacún (Sapindus saponaria).

REFERENCIAS 1. Universidad Politécnica de Valencia [2003] Germinación de semillas. Parte III. Tema 17. Disponible desde la web: [http://www.euita.upv.es/varios/biologia/Temas/tema_17.htm], consultado: [28-09-2010] 2. Palma, P [2008] El líder de transgénicos compró Cristiani Burkard. Publicado en elsalvador. com, el 11 de julio de 2008. Disponible desde la web: [http://www.elsalvador.com/mwedh/nota/

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nota_completa.asp?idCat=6374&idArt=2592807], consultado: [28-09-2010]. 3. Botánica digital s/f. Capitulo I. Las semillas. Disponible desde la web: [http://bibliotecadigital. ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/157/htm/sec_5.htm], consultado: [29-09-2010]. 4. Amaya, K; Latournerie, L; Castiñeiras, L [2009] Biodiversity Internacional ¿Cómo conservan los agricultores sus semillas en el trópico húmedo de Cuba, México y Perú?. Experiencias de un proyecto de investigación en sistemas informales de semillas de chile, frijoles y maíz. Editorial. Hermann, M;. Disponible desde la web: [www.bioversityinternational.org/.../1355_Como_conservan_agricultores_sus_semillas.pdf], consultado: [29-09-2010].

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¡Veamos qué hemos aprendido! 1. Construye un germinador: a. Coloca en un vaso o bote transparente cinco o seis cucharadas de tierra. b. Humedece o remoja la tierra sin que se convierta en horchata. c. Siembra 4 semillas de maíz o frijol a las orillas del depósito d. Guarda en un lugar del salón de clase y observa qué sucede a los 3, 5, 7 y 10 días.

2. Observa la siguiente semilla y señala: el embrión, el cotiledón y el tegumento o cáscara.

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Lección 11.

Características y adaptaciones en los animales

DESCRIPCION: Es importante que los estudiantes comprendan que los seres vivos, se adaptan a las condiciones ambientales. Así por ejemplo, existen animales nocturnos y animales diurnos. Algunos peces adaptaron sus extremidades para nadar, en cambio los antecesores de las aves, los reptiles modificaron sus extremidades en alas. Así también a las diversas formas de recubrimiento de la piel para protegerse. 8 HORAS CLASE APROXIMADAMENTE OBJETIVOS ESPECÍFICOS Comparar las pieles y extremidades de algunos animales explicando las modificaciones relacionadas a sus adaptaciones ambientales. HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS Indaga, observa, comunica, compara y representa a los animales por su piel, extremidades y adaptaciones al ambiente.

TEMAS Y SUBTEMAS 1. Los animales: Características, semejanzs y diferencias por la piel y extremidades. 2. Adaptación de las extremidades al ambiente.

Figura 1. “Rana vidrio”: Hyalinobatrachium fleischmani.

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CONCEPTOS CLAVES

¿Qué debería usted saber del tema?

Reino animal (animalia): Una categoría de clasificación que abarca a los organismos multicelulares que no poseen de pared celular. Son heterótrofos, es decir, que toman el alimento de otros seres vivos. Están representados por los vertebrados e invertebrados.

El reino animalia puede dividirse en dos grupos: los vertebrados y los invertebrados. Los primeros poseen huesos y columna vertebral y los segundos no los poseen. Ahora bien, existen algunos crustáceos e insectos que tienen un esqueleto externo como el cangrejo o el escarabajo.

Animales vertebrados: Incluye todos los organismos que tienen huesos y columna vertebral.

En esta lección nos enfocaremos en la piel y las extremidades para inducir a los niños a la clasificación en los reinos y con ello, las capacidades evolutivas de los organismos.

Animales invertebrados: Incluye a todos los animales que no tienen huesos ni columna vertebral. Adaptación evolutiva: Características desarrolladas por los organismos por largos períodos de tiempo (millones de años) que les permiten sobrevivir y reproducirse en un ambiente determinado. Camuflaje o mimetismo: Estrategia biológica de sobrevivencia que consiste en ocultarse del depredador por imitación del medio natural. Puede manifestarse por cambios de coloración en la piel, el pelo y en la apariencia de la especie por otra.

Esta es una semejanza y diferencia entre los animales. También hay otras, como la presencia de extremidades, hábitat, desplazamiento, alimentación, nacimiento, y tipo de nutrición, entre otras.

Hay animales que dependiendo de sus adaptaciones al ambiente durante miles de millones de años, tienen la piel cubierta de plumas (Fig. 2), como en el caso de las aves, que son una adaptación de las escamas de los reptiles (Fig. 3). Las plumas les sirven para protegerse contra el agua y contra el frío, además, como atractivo sexual. Biológicamente, se considera ave al primer reptil con plumas. Por ejemplo, el Archaeopteryx lithographica que vivió hace unos 150 millones de años. Taxonómicamente hablando, las aves son vertebrados con plumas. Los mamíferos descendientes de los reptiles, hace 195 millones de años adaptaron su piel con una cubierta de pelos (Fig. 5). En el caso de los peces y los reptiles (descendientes de los anfibios hace 310 millones de años) tienen la piel cubierta de escamas. Por otra parte, los anfibios y algunos gusanos del grupo de los anélidos (gusanos con anillos) tienen la piel húmeda (Fig. 1 y 4).

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Figura. 2. Piel con plumas. Figura 3. Piel con escamas.

Figura 4. Piel húmeda.

Figura 5. Piel con pelos.

En el Antártico, el pingüino Emperador (Aptenodytes forsteri) para mantener el calor corporal tiene la piel cubierta por una capa de plumas bien finas, una capa de grasa y un activo metabolismo (Fig. 6). Incluso tiembla para aumentar la energía calórica en el cuerpo.

Figura 6. Pingüino emperador.

Figura 7. Adaptación evolutiva del cráneo humano.

Los pingüinos tiene en las patas una membrana entre los dedos adaptada para nadar. Los peces han transformado sus extremidades en aletas también para nadar. Las aves han adaptado sus extremidades superiores en alas para poder volar. Los osos blancos han adaptado el color blanco para camuflarse o mimetizarse en la nieve, lo mismo el oso gris y negro en los bosques de pino. De manera resumida, algunos animales, para sobrevivir en el ambiente, han adaptado sus extremidades ya sea en patas, aletas o alas. La piel y el color de su pelaje, plumaje o piel puede ser una adaptación para mimetizarse en el medio natural, por ejemplo: el camaleón. La adaptación es un proceso evolutivo de los organismos por adaptarse y dominar el medio ambiente. Es parte de su éxito de sobrevivencia y así poder reproducir su descendencia. La mejor adaptación evolutiva se da en el ser humano en el desarrollo del cerebro y la complejidad del sistema nervioso, la que fue modificando el tamaño y forma del cráneo. Otro ejemplo de adaptación es el color de la piel a las distintas temperaturas. A mayor tonalidad oscura de la piel, mayor melanina, mayor temperatura y viceversa.

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Comentarios

DESARROLLO DE LA LECCIÓN

Lea a sus estudiantes la frase siguiente y permítales expresar sus opiniones:

1. Representar animales (Tiempo aproximado 20 minutos) Pídales dibujar en su cuaderno el animal que más les guste o les gustaría conocer. Oriéntelos para que coloreen sus dibujos. Presenten su dibujo a la clase y expliquen: ¿Por qué le gusta ese animal? ¿Cómo es su piel y extremidades?

“La grandeza de una nación y su progreso moral pueden ser juzgados por el modo en el que se trata a sus animales y al medio ambiente.” Mahatma Gandhi. El dibujo es importante para la expresión de las ideas y los sentimientos del niño. Galleti (2006) en la revista Investigación y Educación menciona que este tiene tres períodos: La edad del garabato de 1 a los 3 años, el dibujo pre esquemático de 4 a 6 años y el esquemático de 6 a 8 años. En el dibujo se pueden detectar los cambios en las formas de pensar en el niño o la niña.

2. La ronda de los animales (Tiempo aproximado 15 minutos) Pídales ponerse de pie y hacer una ronda (Fig. 8) en el salón de clase. Aunque es mejor hacerla en el patio. Piensen en el animal del dibujo de la actividad anterior. Pida que se agrupen de acuerdo al mandato: Quiero que se unan todos los animales con... Pelos/ patas/ plumas/ aletas/ alas… o por cualquier otra característica o rasgo físico. Puede pedir a voluntarios pasar al centro y dirigir la actividad. Finalice felicitándolos por todas las cosas que saben de los animales.

Figura 8. En la dinámica de la ronda, los estudiantes de pie se organizan en un círculo y uno pasa al centro a dirigirla.

4. Características de algunos animales (Tiempo aproximado 20 minutos) Organice a los estudiantes en grupos de cuatro miembros. Pídales que recorten o dibujen dos animales en sus cuadernos y comparen las características de los animales en sus dibujos.

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HISTORIA DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA

Luego que los clasifiquen. Invítelos pasar al frente de la clase a actuar como los animales seleccionados; que los nombren y muestren cómo se escribe el nombre de cada uno de los animales. Permita a los representantes de cada grupo que expongan sus comparaciones según las características que encontraron. Mientras los estudiantes expresan oralmente, el profesor escribe en la pizarra todo lo que dicen. Invítelos a descubrir el criterio que utilizaron para clasificarlos. El profesor pregunta: ¿Por qué las patas tienen tal forma? ¿Por qué cambia el color de la piel? Finalmente les comenta algunas adaptaciones de los animales de los dibujos.

Figura 9. Charles Robert Darwin.

En el siglo XVIII, la época en que vivió Charles Darwin, la sociedad británica y las universidades se hallaban dominadas por el pensamiento religioso. A Charles Darwin, por ejemplo, su padre lo envió a estudiar al Christ´s College, Cambrige, en 1828 para que se convirtiera en pastor anglicano. El cura William Paley, maravillado ante por la complejidad y la belleza de las plantas y los animales, decía que “solo un ser divino podía crear tal belleza”. Darwin no estaba de acuerdo, pues se preguntaba: ¿Por qué una deidad crearía parásitos? ¿O crear un pájaro que no podía volar?

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5. Comparemos algunos animales (Tiempo aproximado 25 minutos) Dibuje en la pizarra dos círculos grandes interceptados como la teoría de conjunto en matemática y escriba un nombre de un animal en cada uno de ellos, por ejemplo, vaca y gato (Fig. 10).

Figura 10. Vaca y gato para dibujar en la pizarra.

Rételos a observar y pensar si hay otras características que no se han tomando en cuenta. 6. Cantidad y tipos de extremidades (Tiempo aproximado 25 minutos) Pídales que en el cuaderno dibujen las diferencias entre las extremidades de algunos animales y escriban para qué les sirven o las usa cada especie. Invítelos a que en pareja compartan y comparen sus dibujos. Enfatice que las extremidades se han modificado por adaptaciones y selección natural, no por el uso y desuso.

CIENCIA,TECNOLOGÍA, SOCIEDAD Y MEDIO AMBIENTE La venta y tráfico de animales silvestres en el Mercado Central de San Salvador y en otras ciudades los pone en peligro de extinción, según lo reporta Johana Peña el 16 de septiembre de 2010 en la revista Contra Punto. Iguanas, garrobos, pericos, mapaches, tortugas, cusucos, loras, taltuzas, cotuzas, gatos monteses, catalnicas (Fig. 11) e inclusive monos cara blanca son extraídos desde Honduras, Nicaragua y Costa Rica para venderlos en los mercados municipales del país. El tráfico de animales es un delito ambiental en nuestro país; así ¿cómo deberíamos actuar para protegerlos?

7. Animales por la cobertura de la piel (Tiempo aproximado 25 minutos)

Figura 12. Trazos para dibujar un pájaro.

Llevar al salón de clase algunos animales para observarlos y dibujarlos (Fig. 12) e interactuar con ellos de manera natural para apreciarlos y crear en los niños y niñas un sentimiento de protección. Pídales que los comparen y los agrupen por las plumas, pelos, escamas o la piel lisa. Si es inconveniente, llevar fotos o cromos de animales. ACTIVIDAD INTEGRADORA (Tiempo aproximado 30 minutos) Integración con… Lenguaje y Literatura

FIgura 11. Maltrato, hacinamiento y contrabando de animales.

Forme grupos de cuatro estudiantes. Pídales que seleccionen cada uno un animal de su preferencia. Pídales que inventen oralmente un cuento utilizando esos cuatro animales. Finalmente, permita a algunos voluntarios narrar o leer el cuento inventado. Si considera conveniente, puede orientarlos a iniciar con las siguientes frases: “Había una vez…”, “En un pueblo lejano…” Lo mejor es que los niños y las niñas inventen también el principio de un cuento.

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ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN (Tiempo aproximado 25 minutos) Recortar y pegar en el cuaderno un animal con plumas, uno con pelos, uno con escamas y otro con la piel lisa. Recortar y pegar en el cuaderno las extremidades de un pez, un anfibio, un ave y un mamífero y escriba una razón de su adaptación al ambiente (Fig. 13).

Figura 13. Figura de animales

ACTIVIDAD DE REFUERZO (Tiempo aproximado 25 minutos) Pida que individualmente escriban una lista con nombres de animales (Fig. 13): Sin patas

Con 2 patas

Con 4 patas

Con 6 patas

Pida que intercambien su información con el compañero o compañera de a lado. REFERENCIAS 1. Ciencia Popular.com. s/f. Evolución: Adaptación al medio. Disponible desde la web: [http:// www.cienciapopular.com/n/Biologia_y_Fosiles/Adaptaciones_Evolutivas/Adaptaciones_Evolutivas.php] consultado [10/2010]. 2. Educarchile. Portal Educativo. s/f. Ficha: comparando animales. Disponible desde la web en: [http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=179825&FMT=0&GUID= 12bf597f-c0d2-4803-97f2-759a9cdd1853], consultado [10/2010]. 3. Galeti, C.M [2006] El Dibujo en la Educación Infantil. Revista Digital “Investigación y Educa-

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ciĂłnâ&#x20AC;?. Vol. III. Publicado en Agosto de 2006. Disponible desde la web: [http://www.csicsif.es/andalucia/modules/mod_sevilla/archivos/revistaense/n26/26040123.pdf] consultado [10/2010]. 4. Revista Contra cultura. Prensa Digital: Contra Punto. Dios los crea y el hombre los vende. Publicado el 16 de septiembre de 2010. Disponible desde la web en: [http://www.contrapunto. com.sv/index.php?option=com_content&view=article&id=3990:noticias-de-el-salvador-contrapunto&catid=55:categoria-ambiente&Itemid=60] consultado [10/2010].

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¡Veamos qué hemos aprendido! 1. Individualmente escribe una lista con nombres de animales: Sin patas

Con 2 patas

Con 4 patas

2. Observa muy bien estos animales y conteste: ¿En qué se parecen?

a. ¿Cómo es cada uno de ellos?

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Con 6 patas

3. Dibuja las extremidades de: Armadillo

Ratón

4. Dibuja cómo es la piel de:

Armadillo

Ratón

5. ¿Qué otras formas de extremidades hay en los animales?

6. Contesta ¿qué otras formas de piel tienen los animales?

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Lección 12

La Tierra y sus movimientos

2 HORAS CLASE APROXIMADAMENTE

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Identificar los movimientos tectónicos existentes en la Tierra. 2. Comprender la relación de los movimientos internos con los movimientos tectónicos de la Tierra. 3. Modelar la estructura interna de la Tierra.

HABILIDADES Y DESTREZAS CIENTÍFICAS 1. Identifica los tipos de movimientos que se generan entre las placas tectónicas. 2. Asocia el movimiento tectónico con la estructura interna de la Tierra.

TEMAS YSUBTEMAS 1. Estructura de la Tierra 2. Tipos de movimientos de las placas

Figura. 1. Imagen de la Tierra, tomada por un satélite que orbita alrededor de ésta. Pueden observarse cadenas de montañas, las corrientes de las masas de aire y los polos.

DESCRIPCIÓN La Tierra es el lugar donde habitamos los seres humanos, los animales y la vida en general como la conocemos. El modelaje de las diferentes capas que constituyen la estructura interna de la Tierra permitirá relacionar los movimientos que provocan los diferentes tipos de movimiento de la placa tectónica. Todos esos fenómenos se realizan en la corteza y atmósfera terrestre que representan un espesor insignificante con respecto a las demás capas internas de la Tierra.

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¿Qué debería usted saber sobre el tema? CONCEPTOS CLAVES Atmósfera: La atmósfera es una mezcla de nitrógeno (78%), oxígeno (21%) y otros gases (1%) que rodea la Tierra. Conforme se asciende, la atmósfera se va haciendo más delgada hasta que gradualmente alcanza el espacio.

Estructura de la Tierra La ciencia geológica es una ciencia joven si la comparamos con la Física, Química, Biología y Matemática. El desarrollo de éstas ciencias permitió el desarrollo de la Geología siendo uno de sus campos de estudio la estructura interna de la Tierra. Los modelos de la estructura interna terrestre se dedujeron a través del estudio de los sismos, dado que estos liberan energía mecánica que viaja por toda su estructura. Las capas que conforman la Tierra son principalmente tres, desde afuera hacia adentro: Atmósfera, la Corteza, el Manto y el Núcleo (Fig. 2).

Corteza: Es la zona de la Tierra sólida situada en una posición más superficial, directamente en contacto con la atmósfera; esta presenta dos tipos: corteza continental y oceánica. Manto: Es la capa entre el núcleo y la corteza y se desarrolla a partir de la discontinuidad de Gutenberg; su espesor es de 2,870 Km. Núcleo: El núcleo interno se halla en estado sólido y el externo en estado líquido.

Figura 2. Las capas del interior de la Tierra.

La Figura 2 muestra el núcleo de la Tierra, es cual es representado por una esfera dividida en cuatro partes: el color amarillo es el núcleo interior que está constituido por metales como el níquel; el núcleo exterior está constituido por minerales y rocas en estado líquido. El manto, de color naranja está sub-dividido en Astenósfera y Litosfera. La capa delgada es la corteza terrestre. La corteza es la capa más delgada y superficial; está dividida en la corteza continental con una profundidad de 0 hasta 100 km y la corteza oceánica con una profundidad desde 5 hasta 10 km. El manto es constituido por una capa superior denominada Litósfera, que cuenta con un espesor desde 75 hasta 125 km y otra capa inferior denominada Astenósfera con una profundidad que oscila desde 70 hasta 250 km de espesor. Esta capa inferior es constituida por rocas semisólidas y debido a sus altas presiones y temperaturas las rocas se deforman

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hasta convertirse en texturas pastosas. El núcleo también se subdivide en dos, uno es el núcleo externo, con un espesor de 2,200 km constituido de hierro y níquel en estado líquido debido a las altas temperaturas y presiones en el cual se encuentra; en el centro de la Tierra existe un hipotético núcleo interior que es sólido y con un espesor de 1,250 km constituido principalmente de níquel. Las altas presiones de las capas superiores mantienen un equilibrio de presiones, dado que se estima que la forma geométrica es una esfera. El conocer y estudiar la estructura de la Tierra ayuda a explicar los movimientos internos que causan los denominados movimientos de placas tectónicas como también los sismos y terremotos. Un ejemplo que explica este movimiento es cuando calentamos un líquido. El calor suministrado permite al líquido subir enfriándose y volver a bajar hasta que vuelve a calentarse; este fenómeno se llama convección (Fig. 3). Una ejemplificación de cómo la convección logra mover las placas tectónicas es realizar lo siguiente: colocar un bloque de madera sobre miel depositada en una olla. Al calentar se observa como el bloque de madera flota lentamente debido al fenómeno de la convección. Otra demostración análoga es agregar una cantidad considerable de arena que en una olla con agua. Al calentar la olla observará que la arena sube por las altas temperaturas y luego, baja después de enfriarse en la superficie, describiendo así el movimiento genera la convección. En la Tierra este fenómeno ocurre cuando el calor que se emite debido a la radicación del núcleo exterior calienta al manto inferior. El material denominado Astenósfera es depositado en la Litósfera. La parte superior del manto y ciertos materiales más fríos de la Litósfera se hunden hacia la Astenósfera generando movimientos en la corteza terrestre y de esta manera establece fronteras de la corteza terrestre denominadas placas tectónicas (Fig. 4). Movimientos entre las placas tectónicas Las divisiones de las placas tectónicas se han generado por los distintos tipos de movimientos que experimentan. Hay tres tipos de interacciones generales entre las placas tectónicas que son:

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Figura 3. Un líquido que se calienta en un recipiente describe el fenómeno de convección.

Figura 4. Convección en el interior de la Tierra.

PLACAS DIVERGENTES Los movimientos de placas divergentes son de separación. Debido a la fina capa de Litósfera, nuevo material asciende de la Astenósfera para crear nueva litosfera. Un ejemplo de donde ocurre esto es entre las placas suramericana con la africana en medio del océano Atlántico.

PLACAS CONVERGENTES Las placas de convergencia, en este caso la corteza oceánica, se hunden en el manto terrestre generando una zona de subducción debajo de la placa de menor densidad, provocando terremotos y la expulsión de magma (a través de volcanes). Esto ocurre en la región centroamericana. La subducción es debido al movimiento entre la placa de Cocos que se hunde por debajo de la placa del Caribe. Es por eso que nuestro país es muy susceptible a terremotos y posee una cadena volcánica en el litoral.

PLACAS CIZALLAS El movimiento de cizalla es el rozamiento horizontal y en direcciones opuestas entre las rocas de las diferentes placas. Un ejemplo donde ocurre esto es en la conocida Falla de San Andrés que se encuentra en California, y se realiza entre la placa Norteamericana y la placa del Pacífico.

El mapa de la Figura 5 permite analizar detenidamente y explicar: ¿Por qué suceden estos fenómenos sólo en ciertas regiones del planeta? En la mitad del océano Atlántico nos encontraremos en miles de años, con un nuevo continente dado que en ese lugar se encuentran movimientos divergentes que permiten el acumulamiento de nuevo material, por ejemplo, así fue el surgimiento de la isla de Islandia. También se observa este tipo de fallas en África; ahí se predice que en miles de años, este continente se separará con nuevo material de por medio. El mayor tipo de dinámica entre placas se establece entre las convergentes, ya que éstas provo-

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can choques, terremotos y deformación de rocas. Se generan cadenas volcánicas y montañosas como en el caso de la parte del Océano Pacifico con Centro América. También genera volcanes y archipiélagos de islas como en el caso de El Salvador, Japón y las islas de Oceanía. Además, de grandes cadenas montañosas como los lugares más altos del mundo: el Himalaya en Indo-Asia y la cordillera de los Andes en Sudamérica.

Figura 5. Identificación de las diferentes placas tectónicas de la Tierra.

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DESARROLLO DE LA LECCIÓN 1. Estructura de la Tierra (Tiempo aproximado 15 minutos) Con esta actividad se pretende que los estudiantes relacionen las capas que constituyen la Tierra con las capas de una cebolla; es decir, que tiene una capa sobre otra y su capa exterior es bien delgada y seca. Forma grupos de 3 ó 4 estudiantes y repárteles los materiales que necesitarán. Preguntar: ¿Han observado que una cebolla está formada por capas? ¿Cuántas capas tendrá una cebolla? ¿Han partido una manzana en mitad y han observado lo delgada que es su cáscara? ¿Cómo es el centro de una manzana? ¿Será que la Tierra está formada por varias capas? Materiales: • 1 cebolla • 1 cuchillo (utilizado únicamente por el docente) Procedimiento: 1. Parte una cebolla a la mitad y observa su estructura interna. 2. Corta en mitad una manzana y observen las proporciones de sus capas (Fig. 7). 3. Pídeles que dibujen y coloreen en el cuaderno un modelo del interior de la Tierra. Qué sucedió: Las semillas del centro de la manzana estarían simulando el núcleo sólido terrestre y su piel delgada la corteza donde nos encontramos. Aunque a los seres humanos nos parezca enorme, realmente es insignificante su espesor comparado con otras capas. Las capas que constituyen la Tierra se representan en la Figura 2 de la presente lección.

Figura 6. Cebollas en mitades

Figura 7. Manzana en mitad.

2. Las capas de la Tierra (Tiempo aproximado 30 minutos) Con esta actividad los estudiantes utilizarán plastilina o masa coloreada para realizar un modelo de las capas internas de la Tierra. Formar grupos de 3 estudiantes. Preguntar: ¿Si la Tierra en su estructura interna es de diferentes capas como la cebolla, de qué estará hecha cada capa? ¿Creen que debe de estar hecha de material sólido, líquido o un gas? ¿Cómo se imaginan que será el centro de la Tierra? ¿Cuáles son las capas de la Tierra? Materiales: • Plastilina de diferentes colores Procedimiento: 1. Forma una esfera usando plastilina. La esfera representará al núcleo sólido de la Tierra. 2. Sobre esa esfera construye capas de varios colores. Deben haber al menos 3 capas sobre la

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esfera. 3. Parte el modelo y observa las capas (Fig. 8). No es necesario que formen una esfera perfecta, lo importante es que se logren visualizar las capas. Reflexionar sobre el modelo realizado. Qué sucedió: Dependiendo del lugar donde se viva, así se sienten los suelos cuando tiemblan o se mueven. Nuestro país es un territorio de mucho movimiento telúrico. Y esto se debe a Figura 8. Modelo del interior de la que el interior de la Tierra se halla en constante movimiento Tierra. y ese movimiento se transfiere hasta nosotros. El interior de la Tierra se mueve porque el calor que ejerce el núcleo externo sobre el manto hace que el material dentro de la Astenósfera se desplace hacia la Litósfera y la energía liberada en esos procesos causa que ésta mueva la corteza terrestre generando así los terremotos y divida nuestra corteza en placas tectónicas. Es decir, la capa interna del manto (Astenósfera) es de un líquido altamente viscoso que se encuentra en constante movimiento y este mueve la capa superior del manto (Litósfera) obligando a la capa externa (la corteza) a moverse, generando terremotos y erupciones volcánicas. Los movimientos que genera la Tierra son de divergencia, cizalla y de convergencia. 4. Los movimientos de la corteza terrestre (Tiempo aproximado 30 minutos) Esta experiencia servirá para identificar el tipo de fuerza que se aplicará en el momento de modelar los movimientos de la corteza terrestre. Materiales: • Plastilina de diferentes colores. Procedimiento: 1. Que elaboren una capa plana de plastilina gruesa y preferiblemente de diferente color. 2. Pídales que halen la capa con las manos en direcciones opuestas, representando las siguientes palabras: halar, empujar, rozar, divergente, convergente y cizalla. 3. Que relacionen el tipo de fuerza con cada nombre de los movimientos tectónicos y que expliquen por qué fue asociado de esa manera. Qué sucedió: La capa al romperse deja un vacío, pero en las placas que se separan se genera nueva corteza; esto se debe que en el interior de la Tierra hay más material y un líquido denominado magma, que llega a ocupar esos huecos. Dado que las fuerzas generadas por el movimiento son en direcciones opuestas, se le denomina movimiento tectónico divergente. Cuando la capa se acumula, compacta la Tierra y eleva su nivel, debido a que las placas chocan de forma constante. Esto se denomina movimiento tectónico convergente, dado que las fuerzas

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generadas tienden a encontrarse. Pero si la capa se fricciona, entonces no pasará a mayores puesto que una capa roza con la otra, pero en escalas mayores podría generar terremotos muy fuertes. A esto se le llama movimiento tectónico de cizalla. Enfatizar: Cada movimiento es expuesto genera terremotos o explosiones volcánicas, así como separaciones y elevación de continentes. Se recomienda que se concluya la lección con un video de algún terremoto para generar impacto en el estudiante. REFERENCIAS 1. Crowell, B. [2006] Conceptual Physics. Creative Commons, Attribution-ShareAlike license. 2. Portal Planeta Sedna [2011]. Estructura Interna de la Tierra. Las tres capas principales del planeta: Corteza, Manto y Núcleo”. Argentina. Disponible desde la web: [http://www.portalplanetasedna.com.ar/tierra.htm] consultado [11/2010]. 3. Phil, D. [2011] Solar system observation. Earth, NASA. Disponible desde la web: [http://solarsystem.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=Earth] consultado [12/2010]. 4. Thompson and Turk [2008] Introduction to Geological Physics. Saunders Series Editorial. 5. Various Authors [2005] Science. United Stales. Holt Hartman.

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¡Veamos qué hemos aprendido! 1. Dibuja y describe las capas de la Tierra:

2. Menciona los movimientos de las placas tectónicas:

3. Junto a tres compañeros/as realiza la experiencia siguiente y discute las respuestas. Anota en tu cuaderno tus observaciones y conclusiones: Objetivo: Se demostrará que por la diferente densidad que poseen los cuerpos, unos pueden encontrarse sobre la superficie de la Tierra y otros no. Materiales: • 1 vaso de plástico trasparente • ¼ taza de agua • ¼ taza de miel • ¼ taza de aceite • 1 roca • 1 bloque de madera • 1 corcho pequeño Procedimiento: 1. Vierte lentamente ¼ de taza de miel, agua y aceite en el vaso, en ese orden y cuidando de que

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no se mezclen. 2. Introduce con cuidado los materiales sólidos (roca, madera, corcho, etc.). Ahora, intenta adivinar si los materiales flotarán y en cuál líquido lo harán. 3. Compara esta actividad con la estructura de la Tierra.

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CREDITOS DE FOTOGRAFIA

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Este material de Autoformación e Innovación Docente es un esfuerzo del Gobierno de El Salvador (Gestión 2009-2014) para desarrollar y potenciar la creatividad de todos los salvadoreños y salvadoreñas, desde una visión que contempla la Ciencia y la Tecnología de una manera “viva” en el currículo nacional, la visión CTI (Ciencia, Tecnología e Innovación).