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Investigar el aire 12 minutos
Divida a la clase en grupos. Distribuya una jeringa a cada grupo y deje que los estudiantes exploren brevemente cómo funciona. Explique que el instrumento se llama jeringa.
► ¿Qué observas acerca de la jeringa cuando la examinas?
▪ Puedo retirar e insertar una de las piezas.
▪ Si tienes la tapa puesta, es muy difícil empujar o halar la parte que se mueve.
▪ He visto una jeringa más pequeña antes. Tuve que tomarme un medicamento que estaba en la jeringa.
▪ Las líneas de los lados muestran mililitros. Recuerdo que usamos una para medir volúmenes de líquido.
Explique brevemente las dos partes principales de la jeringa: el tubo es el cilindro hueco y el émbolo es la pieza que los estudiantes empujan o halan.
Luego, muéstreles a los estudiantes una burbuja grande de un plástico de burbujas. Demuestre cómo quitar la tapa y el émbolo de la jeringa, y luego coloque la burbuja dentro de la jeringa. Inserte el émbolo y empújelo hasta la mitad de la jeringa, como se muestra a continuación. Por último, vuelva a colocar la tapa sobre la jeringa.
Conexión entre asignaturas: Matemáticas
El volumen líquido es un concepto familiar de las matemáticas del 3er y 4.° grado (CCSS.Contenido de matemáticas.3.MD.A.2, 4.MD.A.2). Considere permitir que los estudiantes midan el volumen del líquido con la jeringa.
Asegúrese de que los estudiantes comprendan cómo preparar la investigación. Explique que los estudiantes primero deben empujar el émbolo y ver qué pasa con la burbuja. Luego, deben halar el émbolo. Explique que una vez que los estudiantes terminen la investigación, se reagruparán en clase para representar los resultados y reflexionar acerca de las afirmaciones que hicieron sobre el aire.
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Distribuya una burbuja a cada grupo e invite a los estudiantes a observar qué sucede con la burbuja cuando le aplican fuerza al émbolo. Pida a los estudiantes que registren sus acciones y observaciones en el cuadro de causa y efecto en sus Cuadernos de ciencias (Lección 6, Guía de actividad B). Los estudiantes pueden escribir o dibujar lo que observen.
Ejemplo del cuadro de causa y efecto:
Lo que hago con la jeringa Lo que le sucede a la burbuja
▪ Si se empuja el émbolo
▪ Si se hala el émbolo
▪ El volumen de aire disminuye.
▪ El tamaño de la burbuja disminuye.
▪ El volumen del aire aumenta.
▪ El tamaño de la burbuja aumenta.
Reagrupe a la clase e inicie una discusión acerca de lo que revelan las observaciones de los estudiantes sobre el aire.
► ¿Qué le sucedió a la burbuja cuando empujaste o halaste el émbolo?
▪ Cambió de tamaño.
▪ Se hizo más pequeña cuando insertamos el émbolo y más grande cuando lo empujamos.
► ¿Cambió el tamaño de la burbuja porque entraba o salía aire de la jeringa? ¿Cómo lo sabes?
▪ No. No escuché que saliera el aire o que fuera succionado.
▪ No. Le pusimos la tapa a la jeringa todo el tiempo.
▪ No. El émbolo intentaba regresar al mismo lugar porque no entraba ni salía aire.
Use las respuestas de los estudiantes para acordar que el espacio dentro de la burbuja cambió, pero la cantidad de aire no cambió. Esta evidencia muestra que, si bien el aire es materia, puede comprimirse en un espacio más pequeño o expandirse para llenar un espacio más grande.
Conexión entre asignaturas: Matemáticas
En Eureka Math® para 3.er grado, los estudiantes aprenden que el volumen líquido se refiere a la cantidad de líquido y la capacidad se refiere a la cantidad de líquido que puede contener un recipiente. En 5.° nivel, los estudiantes conectan la capacidad de llenado (volumen de líquido) con la capacidad de empaque (volumen de sólidos) de un recipiente y definen el volumen de un sólido como la medida del espacio o de la capacidad. (CCSS.Contenido de matemáticas.3.MD.A.2, 4.MD.A.2, 5.MD.C.3, 5.MD.C.4)
En esta lección, los estudiantes deben observar que el volumen de aire disminuye a medida que se empuja el émbolo y aumenta a medida que se extrae el émbolo, ya que el espacio dentro (o la capacidad) de la jeringa disminuye y aumenta, respectivamente. Por lo tanto, el aire debe comprimirse o expandirse para llenar ese espacio.
Luego, invite a los estudiantes a elegir un modelo existente del cuadro de afirmaciones y evidencias. Pídales que apliquen este modelo a lo que observaron en las jeringas. Luego, los estudiantes deberán completar los diagramas de las jeringas en sus Cuadernos de ciencias a fin de mostrar cómo el modelo que eligieron explica lo que observaron en la investigación sobre jeringas.
Evaluar los modelos de aire 8 minutos
Escriba en la pizarra o muestre con un proyector los ejemplos de diagramas de jeringas que coincidan con cada modelo restante de aire. Invite a los estudiantes a reevaluar cada modelo y explique si las evidencias que han presentado respaldan o rechazan el modelo.
Nota para el maestro
Este es un punto importante de enseñanza, ya que los estudiantes ahora tienen la evidencia necesaria para justificar un modelo de partículas de aire. Si los estudiantes no sugieren un modelo de partículas en la Lección 5, use esta discusión para justificar la necesidad de crear un nuevo modelo. Este nuevo modelo debe incluir las ideas clave necesarias que se describen a continuación.
A medida que los estudiantes evalúen cada modelo, oriéntelos según sea necesario para que observen las siguientes ideas clave:
▪ Toda la materia tiene peso. El aire tiene peso, por lo que el modelo debe representar el aire como materia.
▪ El aire se puede comprimir en un espacio más pequeño o expandirse para llenar un espacio más grande, por lo que el modelo debe mostrar espacio entre los fragmentos de materia.
▪ El aire puede detectarse aunque sea invisible, por lo que los fragmentos de materia deben ser demasiado pequeños para poder verlos.
Use estas tres ideas clave para crear un modelo del aire en la jeringa. Explique que los científicos usan el término partícula para describir cada pequeño fragmento de materia que forma el aire. Agregue este nuevo término al modelo de la clase y colabore con los estudiantes para desarrollar una explicación sobre el mismo. Luego, pida a los estudiantes que actualicen los modelos de jeringas en su Cuadernos de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 6).
Diferenciación
Para respaldar esta discusión, considere imprimir copias de los modelos actuales e incluirlas en el cuadro de afirmaciones y evidencia. Durante la discusión, los estudiantes pueden anotar sus comentarios en las copias, agregar más evidencia y tachar los modelos que no cuenten con evidencia.
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Aprendizaje del inglés
Es posible que los términos expand y contract aparezcan con frecuencia en esta lección. Considere usar un objeto, como un globo, para demostrar lo qué significan estas palabras. Puede resultar útil compartir los cognados en español de expand (expandir ) y contract (contraer ).
Ejemplo del modelo de la clase: Émbolo retirado Partícula de gas Burbuja
Émbolo insertado
El aire en la jeringa se expandió (ocupó más espacio) cuando halamos el émbolo. El aire estaba comprimido (compactado en un espacio más pequeño) cuando empujamos el émbolo. Esto significa que debe haber espacio entre las partículas que componen al aire.
Revise el cuadro de afirmaciones y evidencia. Tache cualquier afirmación y modelo que haya sido rechazado, y agregue evidencia pertinente a cualquier modelo que cuente con partículas y espacio entre ellas. Si los estudiantes no sugieren ese tipo de modelo, agregue el modelo de jeringas de la clase al cuadro de afirmaciones y evidencia, y trabaje con los estudiantes para desarrollar una afirmación que se pueda respaldar con el modelo.
Ejemplo del cuadro de afirmaciones y evidencia:
El aire es solo un espacio vacío, no es materia.
▪ Como podemos ver a través del aire, debe ser un espacio vacío.
▪ El aire no pesa nada, por lo que no debe estar compuesto de materia.
▪ El aire se puede pesar, por lo que debe estar compuesto de materia.
El aire es materia que llena un espacio vacío.
▪ Podemos sentir el aire cuando sopla el viento, por lo que debe estar compuesto de materia.
▪ Al parecer el aire llena cualquier espacio que no esté ocupado con sólidos o líquidos, por lo que debe estar en todas partes.
▪ El aire se puede pesar, por lo que el espacio vacío debe estar lleno de materia.
El aire está compuesto de muchos pequeños fragmentos de materia.
▪ No podemos ver el aire, por lo que debe estar compuesto de cosas que son demasiado pequeñas para ver.
▪ El aire puede colisionar con los objetos y hacer que se muevan, por lo que debe estar compuesto de materia.
▪ El aire se puede pesar, por lo que es posible que lo que pesemos son los pequeños fragmentos de materia.
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▪ El aire puede expandirse y comprimirse, por lo que debe haber un espacio vacío entre las partículas de aire.
Cerrar 5 minutos
Pídales a los estudiantes que comuniquen cómo ha cambiado lo que entienden sobre el aire por medio de sus respuestas a las preguntas disparadoras de la sección Reflexión en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 6). Si el tiempo lo permite, invite a los estudiantes a compartir sus respuestas con la clase.
Verificación de la comprensión
En las reflexiones finales de los estudiantes, busque evidencia de las investigaciones en las Lecciones 5 y 6 que respalde un modelo de partículas de aire.
Evidencia
Busque la siguiente evidencia de comprensión:
▪ Agregar aire a un objeto cambia su peso.
▪ El aire está compuesto de pequeñas partículas que pueden comprimirse en un espacio más pequeño.
▪ El aire también puede expandirse para llenar un espacio más grande.
Próximos pasos
Brinde apoyo a los estudiantes que aún conservan conceptos erróneos sobre la naturaleza del aire o cuyas reflexiones aún necesitan piezas clave de evidencia. Estos estudiantes pueden beneficiarse si les concede más tiempo para comparar su modelo con el modelo final de aire de la clase. Revise las investigaciones según corresponda a fin de brindar la evidencia necesaria para cuestionar los conceptos incorrectos.
Tarea opcional
Desafíe a los estudiantes a buscar ejemplos en casa que respalden un modelo de partículas de aire. Anímelos a realizar un dibujo para explicar sus observaciones.
