PhD Science L5M1 Teacher Edition Spanish

Versión del maestro

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Publicado por Great Minds. greatminds.org

ISBN 978-1-64497-920-4

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

v1.0

Impreso en los EE. UU.

Contenido general del módulo

PREGUNTA ESENCIAL

¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo?

Introducción

La pátina [de la Estatua de la Libertad] es una parte orgánica de su calidad artesanal. La pátina es una estructura cristalina; no es opaca como la pintura. La estás viendo. ... La pátina ha estado creciendo durante ciento treinta años.

—Ian Frazier, 2016

A lo largo del módulo, los estudiantes describen y exploran los cambios en la apariencia de la Estatua de la Libertad, qué es el fenómeno de anclaje, y responden la Pregunta esencial: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo? A medida que aprenden sobre cada concepto nuevo, los estudiantes revisan y perfeccionan un modelo para representar lo que entienden sobre por qué la apariencia de la Estatua de la Libertad ha cambiado con el tiempo. Al final del módulo, los estudiantes usan su conocimiento sobre la materia y cómo cambia para explicar el fenómeno de anclaje y aplicar estos conceptos en contextos nuevos. A través de estas experiencias, los estudiantes comienzan a desarrollar la comprensión definitiva de que el calentamiento y la mezcla sustancias puede dar lugar a la formación de sustancias nuevas

y que se pueden explicar dichos cambios mediante el uso de un modelo de partículas de la materia.

Las lecciones 1 a 8 abordan la Pregunta enfocada del Concepto 1: ¿Cómo describimos los distintos materiales? Los estudiantes observan las propiedades de los sólidos, líquidos y gases, y comienzan a usar estas propiedades para distinguir diferentes materiales. En las Lecciones 1 y 2, los estudiantes comparan imágenes actuales e históricas de la Estatua de la Libertad. El maestro presenta a los estudiantes el texto Statue of Liberty: A Tale of Two Countries (La Estatua de la Libertad: un cuento de dos países) de Elizabeth Mann (2011) para aprender acerca de la construcción de la estatua y los materiales que usaron para construirla. Los estudiantes usan esta

información para desarrollar un modelo inicial que explique el cambio de color de la estatua. En las Lecciones 3 y 4, los estudiantes estudian las propiedades de los tres materiales primarios que componen la estatua y su base (cobre, hierro y granito) y comienzan a resumir su conocimiento en una tabla de anclaje. En las Lecciones 5 y 6, los estudiantes comienzan a explorar otras sustancias en el entorno de la estatua. Primero, reúnen evidencia de que el aire se compone de materia al inflar un balón con aire y observar que su peso aumenta. Los estudiantes luego determinan que esta materia consiste de partículas pequeñas que se mueven en un espacio vacío cuando ven que el aire se puede expandir y contraer dentro de una jeringa. En las Lecciones 7 y 8, los estudiantes investigan los olores y el modelo de cómo las partículas de gas se esparcen en un recipiente. También se basan en los conceptos presentados en 4.° nivel para demostrar cómo se mueven las partículas de gas en líneas rectas hasta que colisionan con otro objeto. Los estudiantes aplican después su conocimiento nuevo al fenómeno de anclaje y actualizan el modelo de anclaje.

En las Lecciones 9 a 12, los estudiantes exploran la Pregunta enfocada del Concepto 2: ¿Cómo afectan a las sustancias los cambios de temperatura? Los estudiantes desarrollan una comprensión de que cambiar la temperatura de una sustancia puede provocar un cambio en el estado o provocar que se forme una sustancia nueva. En las Lecciones 9 y 10, los estudiantes exploran cómo cambiar la temperatura del agua afecta sus propiedades e investigan la relación entre el estado de una sustancia y su energía. Luego amplían su modelo de partículas de gases para representar cambios de estado tanto en líquidos como en sólidos. Los estudiantes usan la evidencia de sus investigaciones para argumentar que toda la materia se compone de partículas demasiado pequeñas para ver a simple vista. En las Lecciones 11 y 12, los estudiantes exploran los efectos del cambio de temperatura en una variedad de sustancias, incluyendo las que se usaron para construir la Estatua de la Libertad. A través de la investigación, los estudiantes determinan si es posible que el calentamiento o enfriamiento sea la causa de los cambios que observaron en la estatua.

Las Lecciones 13 a 17 abordan la Pregunta enfocada del Concepto 3: ¿Qué sucede cuando se mezclan sustancias? Los estudiantes aplican su conocimiento acerca de las propiedades de la materia para identificar

la formación de sustancias nuevas. En las Lecciones 13 y 14, los estudiantes investigan cómo se comportan las sustancias cuando se mezclan. Después de disolver la sal en agua, los estudiantes hierven el agua y observan que la sal permanece y retiene las mismas propiedades. Los estudiantes usan sus hallazgos como evidencia para explicar que no se forma una sustancia nueva en una mezcla. Luego, los estudiantes usan su modelo de partículas para explicar cómo la sal parece desaparecer en el agua. En las Lecciones 15 a 17, los estudiantes exploran las combinaciones de sustancias que dan como resultado sustancias nuevas. A medida que investigan la reacción química del bicarbonato de sodio con el vinagre, los estudiantes miden una disminución de peso debido a la formación de un gas. Cuando los estudiantes repiten la investigación dentro de una bolsa de plástico sellada, observan que, de hecho, el peso total de la materia se conserva. Para explorar cómo la mezcla podría explicar el fenómeno de anclaje, los estudiantes mezclan sal, vinagre y cobre para desarrollar cardenillo en las muestras de cobre. Los estudiantes aplican este descubrimiento al fenómeno de la Estatua de la Libertad y hacen sus actualizaciones finales al modelo de anclaje y a la tabla de anclaje.

En las Lecciones 18 a 26, los estudiantes aplican su conocimiento de la materia y sus cambios en un desafío de ingeniería y en la Evaluación final del módulo, consolidando su respuesta de la Pregunta esencial: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo? En la Lección 18, los estudiantes aprenden acerca de la restauración de una lámpara de bronce severamente oxidada de la antigua Vani. En las Lecciones 19 a 22, los grupos de estudiantes aplican el proceso de diseño de ingeniería para desarrollar soluciones al problema de oxidación dentro de la Estatua de la Libertad. Los estudiantes hacen un modelo del esqueleto de la estatua con clavos de hierro, cubriéndolos con sustancias que podrían prevenir la oxidación. Luego, los grupos hacen una presentación en clase para compartir los resultados de sus soluciones. En la Lección 23, los estudiantes participan en un Debate socrático, donde repasan las preguntas del módulo y sintetizan su conocimiento. En las Lecciones 24 y 25, los estudiantes aplican sus conocimientos conceptuales en una Evaluación final del módulo de dos partes. Por último, la clase reflexiona sobre la Evaluación final del módulo en la Lección 26, dando una oportunidad al maestro y a los estudiantes de repasar los conceptos que necesitan más explicación y de aclarar las ideas equivocadas.

Mapa del módulo

Fenómeno de anclaje: Cambios en la apariencia de la Estatua de la Libertad

Pregunta esencial: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo?

El calentamiento o la mezcla de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas; este proceso se puede explicar usando un modelo de partículas de la materia

Concepto 1: Propiedades de la materia

Pregunta enfocada: ¿Cómo describimos los distintos materiales?

Los materiales se pueden identificar según sus propiedades.

Fenómeno Aprendizaje del estudiante

Cambios en la apariencia de la Estatua de la Libertad

Pregunta del fenómeno: ¿Qué cambios sufrió la Estatua de la Libertad?

Propiedades de los materiales

Pregunta del fenómeno: ¿Qué hace que un material sea diferente de otro?

Naturaleza del aire

Pregunta del fenómeno: ¿Qué es el aire?

Comportamiento de los gases

Pregunta del fenómeno: ¿Cómo podemos mejorar nuestro modelo de aire?

Con el paso del tiempo, algunos materiales parecen permanecer estables mientras que otros materiales parecen cambiar.

▪ Lección 1: desarrollar un modelo para explicar cómo cambió el color de la Estatua de la Libertad con el paso del tiempo

▪ Lección 2: hacer preguntas sobre los cambios que sufrieron algunos materiales utilizados para construir la Estatua de la Libertad

Se pueden observar y medir las propiedades de la materia para luego usarlas con el fin de identificar diferentes materiales.

▪ Lección 3: observar las características de los diferentes sólidos para determinar sus propiedades

▪ Lección 4: identificar materiales en un sistema según sus propiedades

Las propiedades y el comportamiento del aire demuestran que los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver.

▪ Lección 5: conducir una investigación para determinar que el aire se compone de materia

▪ Lección 6: usar la evidencia de las investigaciones para justificar un modelo de partículas de aire

El aire se compone de diferentes partículas de gas que se mueven libremente en el espacio que ocupan y colisionan entre sí y con otros objetos.

▪ Lección 7: investigar el comportamiento de diferentes gases en el aire

▪ Lección 8: aplicar los conocimientos sobre cómo se comportan los gases en situaciones de la vida real

Expectativas de desempeño*

5-PS1-4

5-PS1-1

* Las Expectativas de desempeño en negrita señalan las lecciones en las que los estudiantes deben demostrar dominio de las Ideas básicas de la disciplina relevantes. En otras lecciones, los estudiantes desarrollan su conocimiento de las Ideas básicas de la disciplina relevantes. Los estudiantes integran las prácticas de ciencia e ingeniería, los conceptos interdisciplinarios y las ideas básicas de la disciplina en todas las lecciones. De acuerdo con la Guía de los Estándares Científicos para las Próximas Generaciones (NGSS, por sus siglas en inglés) de los estados líder 2013, los estudiantes pueden aplicar prácticas y conceptos diferentes de aquellos que se mencionan en las Expectativas de desempeño.

5-PS1-3

5-PS1-3

5-PS1-1

Concepto 2: Calentamiento y enfriamiento de sustancias

Pregunta enfocada: ¿Cómo afectan a las sustancias los cambios de temperatura?

Toda la materia se compone de partículas demasiado pequeñas para poder ver a simple vista. Cuando una sustancia cambia de estado, sigue siendo la misma sustancia.

Expectativas

Fenómeno Aprendizaje del estudiante

Cambios de estado

Pregunta del fenómeno: ¿Qué sucede cuando se calientan o se enfrían sustancias?

Cuando la materia cambia de estado como resultado del calentamiento o enfriamiento, sigue siendo la misma sustancia.

▪ Lección 9: representar la ebullición o condensación del agua para proporcionar evidencia de que los líquidos están compuestos por partículas

▪ Lección 10: representar la fusión del hielo para proporcionar evidencia de que los sólidos están compuestos de partículas

de desempeño

5-PS1-2

Calentamiento y enfriamiento de sustancias

Pregunta del fenómeno: ¿Cuándo producen el calentamiento o el enfriamiento una sustancia nueva?

El calentamiento de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas con propiedades diferentes.

▪ Lección 11: comparar las propiedades de las sustancias antes y después de calentarlas o enfriarlas para determinar si se ha formado una sustancia nueva

▪ Lección 12: demostrar comprensión sobre cómo los cambios de temperatura afectan a las sustancias

Concepto 3: Mezcla de sustancias

Pregunta enfocada: ¿Qué sucede cuando se mezclan sustancias?

Mezclar sustancias puede dar lugar a la formación de una o más sustancias nuevas. Cuando la materia sufre un cambio, su peso total se conserva (aún cuando se forma una sustancia nueva).

Fenómeno Aprendizaje del estudiante

Mezcla de sustancias

Pregunta del fenómeno: ¿Cómo se ven afectadas las sustancias al mezclarlas?

Formación de sustancias nuevas

Pregunta del fenómeno: ¿Cuándo produce una mezcla una sustancia nueva?

Una mezcla es una combinación de sustancias que mantienen sus propiedades al mezclarlas.

▪ Lección 13: comparar las propiedades de las sustancias antes y después de mezclarlas para determinar si se ha formado una sustancia nueva

▪ Lección 14: usar un modelo para demostrar que la disolución de una sustancia en agua no conduce a la formación de una sustancia nueva

Algunas sustancias, al mezclarlas, producen una reacción para formar sustancias nuevas pero se mantiene el peso total de la materia.

▪ Lección 15: comparar las propiedades de las sustancias antes y después de mezclarlas para determinar si se ha formado una sustancia nueva

▪ Lección 16: medir el peso de las sustancias antes y después de mezclarlas para determinar si ha cambiado el peso total

▪ Lección 17: aplicar los conocimientos sobre las sustancias para explicar los cambios que sufrió la Estatua de la Libertad

Expectativas de desempeño

5-PS1-1

5-PS1-2

5-PS1-3

5-PS1-2

5-PS1-3

5-PS1-4

5-PS1-2

5-PS1-3

5-PS1-4

Aplicación de conceptos

Tarea Aprendizaje del estudiante

Desafío de ingeniería

Pregunta del fenómeno: ¿Cómo podemos aplicar nuestros conocimientos sobre las sustancias para resolver un problema?

Debate socrático, Evaluación final del módulo y Reflexión

Pregunta esencial: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo?

Las propiedades de las sustancias se pueden aplicar para resolver problemas de ingeniería.

▪ Lecciones 18–22: aplicar el proceso de diseño de ingeniería para diseñar y probar soluciones que eviten que el hierro se oxide

Expectativas de desempeño

3–5-ETS1-3

5-PS1-4

El calentamiento o enfriamiento de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas; este proceso se puede explicar usando un modelo de partículas de la materia.

▪ Lección 23: explicar cómo las propiedades de la materia se pueden usar para identificar sustancias y explicar los cambios que se producen al mezclarlas, calentarlas o enfriarlas (Debate socrático)

▪ Lecciones 24–25: explicar cómo las propiedades de la materia se pueden usar para identificar sustancias y explicar los cambios que se producen al mezclarlas, calentarlas o enfriarlas (Evaluación final del módulo)

▪ Lección 26: explicar cómo las propiedades de la materia se pueden usar para identificar sustancias y explicar los cambios que se producen al mezclarlas, calentarlas o enfriarlas (Reflexión sobre la Evaluación final del módulo)

Estándares enfocados

Expectativas de desempeño

5-PS1 La materia y sus interacciones

5-PS1-1 Desarrollar un modelo para describir que la materia se compone de partículas tan pequeñas que no se pueden ver

5-PS1-2 Medir y representar gráficamente las cantidades para proporcionar evidencia de que, sin importar el tipo de cambio que ocurra al calentar, enfriar o mezclar sustancias, se conserva el peso total de la materia

5-PS1-3 Hacer observaciones y tomar medidas para identificar los materiales según sus propiedades

5-PS1-4 Conducir una investigación para determinar si la mezcla de dos o más sustancias da lugar a sustancias nuevas

3–5-ETS1 Diseño de ingeniería

3–5-ETS1-3 Planificar y llevar a cabo pruebas controladas en las que se controlan las variables y se consideran los puntos de falla para identificar los aspectos de un modelo o prototipo que se pueden mejorar

5-PS1-1

5-PS1-2

5-PS1-3

5-PS1-4

Tres dimensiones: en síntesis

Prácticas de ciencia e ingeniería (SEP, por sus siglas en inglés)

SEP.2: Desarrollar y utilizar modelos

SEP.3: Planificar y llevar a cabo investigaciones

SEP.4: Analizar e interpretar los datos

SEP.5: Usar las matemáticas y el pensamiento computacional

SEP.6: Construir explicaciones y diseñar soluciones

Tres dimensiones: en profundidad

Prácticas de ciencia e ingeniería

SEP.2: Desarrollar y utilizar modelos

▪ Identificar las limitaciones de los modelos

Ideas básicas de la disciplina (DCI, por sus siglas en inglés)

PS1.A: Estructura y propiedades de la materia

PS1.B: Reacciones químicas

ETS1.B: Desarrollar posibles soluciones

EST1.C: Optimizar la solución

▪ En colaboración, desarrollar o revisar un modelo basado en la evidencia que muestra las relaciones entre las variables para los acontecimientos frecuentes y habituales

▪ Desarrollar un modelo mediante el uso de una analogía, un ejemplo o una representación abstracta para describir un principio científico o una solución

▪ Desarrollar o utilizar modelos para describir o predecir fenómenos

SEP.3: Planificar y llevar a cabo investigaciones

▪ Planificar y conducir una investigación de forma colaborativa para producir datos que sirvan de base para la evidencia mediante pruebas controladas, en las cuales se controlan las variables y se considera la cantidad de pruebas

▪ Hacer observaciones o tomar medidas para producir datos que sirvan de base para la evidencia que explique un fenómeno o pruebe una solución

Conceptos interdisciplinarios (CC, por sus siglas en inglés)

CC.2: Causa y efecto

CC.3: Escala, proporción y cantidad

CC.4: Sistemas y modelos de sistema

CC.5: Energía y materia

CC.7: Estabilidad y cambio

SEP.4: Analizar e interpretar los datos

▪ Analizar e interpretar los datos para entender los fenómenos usando el razonamiento lógico, las matemáticas o la computación

SEP.5: Usar las matemáticas y el pensamiento computacional

▪ Describir, medir, estimar o representar gráficamente las cantidades, como el área, el volumen, el peso y el tiempo para resolver los problemas y las preguntas de la ciencia y la ingeniería

SEP.6: Construir explicaciones y diseñar soluciones

▪ Usar evidencia (p. ej., medidas, observaciones, patrones) para construir o respaldar una explicación o diseñar la solución a un problema

▪ Identificar la evidencia que respalda los puntos particulares de una explicación

▪ Crear y comparar múltiples posibles soluciones a un problema evaluando en qué medida cada una cumple con los criterios y las limitaciones para el diseño de la solución

Ideas básicas de la disciplina

PS1.A: Estructura y propiedades de la materia

▪ Cualquier tipo de materia se puede subdividir en partículas que son tan pequeñas que no se pueden ver, pero aún así la materia todavía existe y se puede detectar por otros medios. Un modelo que muestra que los gases se componen de partículas de materia que son tan pequeñas que no se pueden ver y se mueven libremente en un espacio puede explicar muchas observaciones, incluyendo el inflado y la forma de un globo y los efectos del aire en partículas u objetos más grandes.

▪ La cantidad (peso) de materia se conserva cuando cambia de forma, incluso en transiciones en las que parece desaparecer.

▪ Se pueden usar las medidas de una variedad de propiedades para identificar materiales.

Conceptos interdisciplinarios

CC.2: Causa y efecto

▪ Se identifican y prueban regularmente las relaciones de causa y efecto, y se utilizan para explicar los cambios.

CC.3: Escala, proporción y cantidad

▪ Los objetos naturales o los fenómenos observables pueden existir durante períodos muy cortos o durante períodos muy largos, y pueden ser desde muy pequeños hasta inmensamente grandes.

▪ Las unidades estándar se usan para medir y describir cantidades físicas, como el peso, el tiempo, la temperatura y el volumen.

CC.4: Sistemas y modelos de sistema

▪ Un sistema puede describirse en términos de sus componentes y de sus interacciones.

PS1.B: Reacciones químicas

▪ Cuando se mezclan dos o más sustancias diferentes, se puede formar una sustancia nueva con propiedades diferentes.

▪ No importa qué reacción o cambio ocurra en las propiedades, el peso total de las sustancias no cambia.

ETS1.B: Desarrollar posibles soluciones

▪ A menudo, las pruebas se diseñan para identificar los puntos de falla o los problemas que sugieren los elementos del diseño que se deben mejorar.

EST1.C: Optimizar la solución

▪ Se deben probar diferentes soluciones para determinar cuál de ellas resuelve mejor el problema considerando los criterios y las limitaciones.

CC.5: Energía y materia

▪ La materia se compone de partículas.

▪ La energía puede transferirse de distintas maneras y entre objetos.

CC.7: Estabilidad y cambio

▪ El cambio se mide en términos de diferencias a lo largo del tiempo y puede ocurrir a diferentes velocidades.

Conexiones con la naturaleza de la ciencia

El conocimiento científico presume que hay un orden y consistencia en los sistemas naturales

▪ La ciencia presume patrones consistentes en los sistemas naturales.

Énfasis en la integración de las tres dimensiones

Cada lección del módulo identifica los componentes de la enseñanza e integración de las tres dimensiones. No obstante, la mera representación de las tres dimensiones en cada lección no constituye una enseñanza e integración de las tres dimensiones. La enseñanza e integración de las tres dimensiones solo puede darse cuando las tres dimensiones (prácticas de ciencia e ingeniería, ideas básicas de la disciplina y conceptos interdisciplinarios) se aplican en conjunto para explicar un fenómeno o resolver un problema. El uso de este proceso incentiva a los estudiantes a que entiendan los

Vocabulario clave

En este módulo, los estudiantes aprenden los siguientes términos mediante investigaciones, modelos, explicaciones, discusiones en clase y otras experiencias.

▪ Ebullición

▪ Reacción química

▪ Condensación

▪ Disolución

▪ Gas

▪ Mezcla

▪ Partícula

▪ Estado

▪ Sustancia

fenómenos naturales por sí mismos para desarrollar una comprensión profunda y auténtica de los conceptos científicos.

Hacia el final del módulo, los estudiantes usan las tres dimensiones mientras recurren a todo lo que aprendieron sobre cómo cambian las sustancias para evitar la formación de óxido en el hierro. Esta actividad refuerza las conexiones que los estudiantes establecieron en el módulo al aplicar lo que han aprendido a una situación nueva.

Preparación previa de materiales

En este módulo, hay varias actividades que requieren preparación previa. Consulte los recursos de la lección para obtener más detalles sobre la preparación de los materiales y las instrucciones.

1–2 1 día Preparación de la pátina de cobre Preparar piezas de cobre patinado

9–10 1 día Investigación sobre la fusión del agua Hacer cubos de hielo

11–12 1 día Investigación sobre el calentamiento y enfriamiento del pan

1 día Investigación sobre el calentamiento y enfriamiento de los materiales

Reglas de seguridad

La seguridad y el bienestar de los estudiantes son sumamente importantes en todos los salones de clase, y los educadores deben actuar con responsabilidad y prudencia para proteger a los estudiantes. Las investigaciones científicas suelen incluir actividades, demostraciones y experimentos que requieren atención especial a las medidas de seguridad. Los educadores deben poner el mayor esfuerzo en garantizar la seguridad en el salón de clase.

En las actividades prácticas y teóricas del Módulo 1, se mezclan, calientan y enfrían varias sustancias. Además de las notas de seguridad incluidas en las lecciones, algunas de las medidas de seguridad importantes para implementar en el Módulo 1 son:

Corte las rebanadas de pan en cuartos. Prepare suficientes pedazos para que cada grupo reciba 3 pedazos. Coloque 1 pedazo de pan por grupo en el congelador durante la noche.

Coloque 1 conjunto de cubos en el congelador durante la noche. Coloque un segundo conjunto de cubos debajo de una lámpara de calor durante por lo menos 15 minutos, antes de que comience la lección.

1. Los maestros deben explicarles a los estudiantes las expectativas de seguridad y revisarlas con los estudiantes antes de cada actividad.

2. Los estudiantes deben escuchar con atención y seguir todas las instrucciones del maestro. Las instrucciones pueden ser orales, exhibirse en el salón de clase, escribirse en el Cuaderno de ciencias o en otras hojas que se reparten a los estudiantes.

3. Los estudiantes deben demostrar un comportamiento adecuado en clase (p. ej., no deben correr, saltar o empujar) durante las investigaciones científicas. Los estudiantes deben manipular todos los materiales y equipos con cuidado y respeto.

4. Los estudiantes y adultos deben usar el equipo de protección personal (p. ej., gafas de protección o guantes) mientras realizan investigaciones que requieran el uso de este equipo. En este módulo, cualquier persona que trabaje con sustancias químicas debe usar gafas y guantes.

5. Los derrames de agua y sustancias químicas deben limpiarse de inmediato. Durante las investigaciones, las sustancias químicas se pueden derramar en los escritorios o en el piso aunque todos tengan cuidado. Es crucial limpiar las sustancias químicas y el agua derramados para evitar resbalones, caídas y contacto accidental de la piel con las sustancias químicas.

6. Los estudiantes nunca deben meterse ningún material en la boca durante una investigación científica. Si un estudiante ingiere accidentalmente una sustancia química, puede encontrar las medidas de primeros auxilios recomendadas en el sitio web de PubChem (http:// pubchem.ncbi.nlm.nih.gov). Consulte la sección de Seguridad y peligros de la sustancia y solicite atención médica según sea necesario.

7. Guarde todos los alimentos y bebidas durante las investigaciones científicas. Los materiales que se usan en las investigaciones científicas pueden contaminar muy fácilmente a los alimentos y bebidas. Además, los alimentos o bebidas derramadas pueden interrumpir la investigación científica.

8. Los estudiantes nunca deben mezclar sustancias químicas conocidas o desconocidas a menos que el maestro les indique que lo hagan.

Algunas reacciones químicas pueden producir sustancias tóxicas o derramarse sobre los recipientes. Para garantizar la seguridad, los estudiantes solo deben mezclar las sustancias según las instrucciones.

9. Controle la actividad de los estudiantes en internet. Si a los estudiantes se les permite el acceso a internet para realizar investigaciones científicas, monitoree su uso para asegurarse de que se cumplan las políticas de la escuela y el distrito.

Al tratarse del primer módulo del año, es fundamental enfatizar la importancia de la seguridad y establecer procedimientos con los estudiantes. Los maestros deben procurar que los estudiantes y los padres firmen un contrato de seguridad para las investigaciones científicas que describa las reglas y los procedimientos para garantizar una experiencia científica segura. Además, se recomienda implementar un cuestionario de seguridad para evaluar si comprenden las reglas y los procedimientos. Los maestros pueden usar los ejemplos de contrato y cuestionario que se proporcionan en el Apéndice A: Recursos del módulo o crear sus propios documentos.

En la Guía de implementación se puede encontrar más información sobre la seguridad en el salón de clase de Ciencias de la escuela primaria. Los maestros también deben cumplir con las reglas de seguridad y sanidad de la escuela o del distrito. Si desea más información sobre la seguridad en los salones de clase de Ciencias consulte el sitio web de la Asociación Nacional de Enseñanza Científica (NSTA, por sus siglas en inglés) (http://www.nsta.org) u otros recursos.

Consolidación del conocimiento entre niveles

Desde kínder hasta 2.° nivel, se sientan las bases para comprender las propiedades de la materia y cómo cambia a través del estudio de los diferentes tipos de materia, tales como sólidos y líquidos. Los estudiantes observan que calentar o enfriar una sustancia puede causar cambios, algunos reversibles y otros no. Los estudiantes también aprenden que un objeto formado por partes pequeñas se puede desarmar y volver a armar para crear un objeto nuevo y que este puede tener propiedades diferentes del original.

En 5.° nivel, los estudiantes aprenden que las sustancias se pueden identificar mediante la observación cuidadosa de sus propiedades. A través

de la investigación, los estudiantes determinan que las propiedades y el comportamiento de los gases se puede explicar usando un modelo de partículas de la materia. Después de investigar los cambios de estado, los estudiantes aplican este modelo a los líquidos y sólidos, argumentando a partir de la evidencia que toda la materia se compone de partículas tan pequeñas que no se pueden ver. Los estudiantes usan este modelo, en conjunto con sus propias observaciones de las propiedades y el peso de las sustancias, para explicar que cuando se forman sustancias nuevas, se conserva el peso total de la materia.

El conocimiento de los estudiantes sobre la materia se profundiza en la escuela intermedia cuando aprenden que la materia se compone de átomos y moléculas, e investigan y hacen un modelo de la disposición de los átomos y las moléculas en los diferentes estados de la materia. Luego usan estos modelos para explicar cómo las variaciones

de temperatura o presión puede llevar a un cambio del estado. Los estudiantes también aprenden que en una reacción química, los átomos de las sustancias originales se reorganizan en agrupaciones nuevas para producir sustancias nuevas.

Lectura adicional para maestros

Chemistry Basics: Stop Faking It! Finally Understanding Science So You Can Teach It (Conceptos básicos de química: ¡basta de fingir! Finalmente comprendemos la ciencia para poder enseñarla) de William C. Robertson (2007)

Michael Faraday’s Candle: Burn (La vela de Michael Faraday: quemar) de Darcy Pattinson (2016)

Lecciones 1–2

Cambios en la apariencia de la Estatua de la Libertad Preparar

En el Módulo 1, los estudiantes usan un modelo de partículas para comprender el comportamiento de los gases y explicar la naturaleza fundamental de la materia. Los estudiantes también determinan si se forman sustancias nuevas como resultado del calentamiento, enfriamiento o mezcla de sustancias. El fenómeno de anclaje para este módulo, los cambios en la apariencia de la Estatua de la Libertad con el paso del tiempo, ilustra cómo las partículas en el aire pueden interactuar con las partículas en un sólido para formar una sustancia nueva.

En la Lección 1, los estudiantes aprenden la historia de la Estatua de la Libertad, incluyendo el proceso y los materiales usados para diseñarla y construirla. Los estudiantes también observan metales diferentes y determinan que algunos han cambiado de color con el paso del tiempo, al igual que la estatua. Luego, los estudiantes desarrollan un modelo inicial (SEP.2) para mostrar cómo creen que la Estatua de la Libertad puede haber cambiado con el paso del tiempo (CC.7). En la Lección 2, los estudiantes desarrollan un modelo de anclaje de la clase para explicar los cambios en la Estatua de la Libertad. Como clase, hacen una cartelera de la pregunta guía para hacer preguntas (SEP.1) sobre las propiedades de los materiales (PS1.A) que usaron al construir la Estatua de la Libertad y lo que puede haber causado que algunos materiales cambiaran (PS1.B). Estas preguntas ayudarán a guiar el aprendizaje del estudiante a lo largo del módulo.

Concepto 1: Propiedades de la materia

Pregunta enfocada

¿Cómo describimos los distintos materiales?

Pregunta del fenómeno

¿Qué cambios sufrió la Estatua de la Libertad?

Aprendizaje del estudiante

Enunciado del conocimiento por adquirir

Con el paso del tiempo, algunos materiales parecen permanecer estables mientras que otros materiales parecen cambiar.

Objetivos

▪ Lección 1: desarrollar un modelo para explicar cómo cambió el color de la Estatua de la Libertad con el paso del tiempo

▪ Lección 2: hacer preguntas sobre los cambios que sufrieron algunos materiales utilizados para construir la Estatua de la Libertad

Estándares abordados

5-PS1-3 Hacer observaciones y tomar medidas para identificar los materiales según sus propiedades (Desarrollo)

5-PS1-4 Conducir una investigación para determinar si la mezcla de dos o más sustancias da lugar a sustancias nuevas (Desarrollo)

Prácticas de ciencia e ingeniería Ideas básicas de la disciplina Conceptos interdisciplinarios

SEP.1: Hacer preguntas y definir problemas

▪ Hacer preguntas que se puedan investigar y predecir resultados razonables basándose en patrones, como las relaciones de causa y efecto

SEP.2: Desarrollar y utilizar modelos

▪ Desarrollar o utilizar modelos para describir o predecir fenómenos

PS1.A: Estructura y propiedades de la materia

▪ Se pueden usar las medidas de una variedad de propiedades para identificar materiales.

PS1.B: Reacciones químicas

▪ Cuando se mezclan dos o más sustancias diferentes, se puede formar una sustancia nueva con propiedades diferentes.

CC.2: Causa y efecto

▪ Se identifican y prueban regularmente las relaciones de causa y efecto, y se utilizan para explicar los cambios.

CC.7: Estabilidad y cambio

▪ El cambio se mide en términos de diferencias a lo largo del tiempo y puede ocurrir a diferentes velocidades.

Materiales

Estudiante Cuaderno de ciencias (Registro de preguntas del módulo)

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad A de la Lección 1)

Tarjetas con imágenes de objetos de metal (1 conjunto por grupo)

Dibujos de la Estatua de la Libertad (3 por estudiante)

Lápices de colores, crayones o marcadores

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 1)

Maestro Imágenes de la Estatua de la Libertad (Recurso A de la Lección 1)

Statue of Liberty: A Tale of Two Countries (La Estatua de la Libertad: un cuento de dos países) de Elizabeth Mann (2011)

Tarjetas con imágenes de objetos de metal (Recurso B de la Lección 1)

Dibujos de la Estatua de la Libertad para los modelos (Recurso C de la Lección 1)

Preparación de la pátina de cobre (Recurso de la Lección 2)

Preparación de la pátina de cobre: 2 a 4 pedazos de tubo de cobre (22 mm de diámetro, aprox. 5 cm de largo), papel de lija, 100 g (aprox. 6 cucharadas) de sal marina, 240 ml (aprox. 1 taza) de vinagre blanco, taza de plástico transparente de 9 onzas, cuchara de plástico, bolsa de plástico con cierre (por pieza de cobre), plato de papel, pinzas

Preparación Copiar (en color) y recortar tarjetas con imágenes de objetos de metal o muéstrelas en el proyector

Copiar y recortar dibujos de la Estatua de la Libertad para los modelos iniciales de los estudiantes

1 día antes: preparar piezas de cobre patinado (vea el Recurso de la Lección 2)

Lección 1

Objetivo: desarrollar un modelo para explicar cómo cambió el color de la Estatua de la Libertad con el paso del tiempo

Iniciar

5 minutos

Muestre a los estudiantes la siguiente fotografía (Figura 1 del Recurso A de la Lección 1), pero no les diga lo que muestra la fotografía.

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (30 minutos)

▪ Observar y preguntarse sobre la Estatua de la Libertad (10 minutos)

▪ Leer y discutir Statue of Liberty: A Tale of Two Countries (La Estatua de la Libertad: un cuento de dos países) (Mann 2011) (12 minutos)

▪ Observar los cambios de color en metales (8 minutos)

Cerrar (10 minutos)

Nota para el maestro

Algunos estudiantes pueden reconocer la estatua en la fotografía, aunque otros no. Pida a los estudiantes que creen saber lo que muestra la fotografía que mantengan esta información privada hasta que se revele la imagen completa.

Pida a los estudiantes que revisen en silencio la fotografía y que registren lo que observan y lo que se preguntan en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 1).

Ejemplo del cuadro de observaciones y preguntas:

Observo Me pregunto

▪ Hay muchos colores diferentes de verde.

▪ Parece que está hecha de diferentes piezas.

▪ Algunas partes se ven sucias o manchadas.

▪ Parece que está afuera porque puedo ver el cielo detrás.

▪ ¿De qué es esa foto?

▪ ¿Qué significan todas las letras?

▪ ¿Es esto parte de la Estatua de la Libertad?

▪ ¿Dónde está esto?

▪ ¿De qué está hecho?

▪ ¿Qué tan grande es?

▪ ¿Está pintado de verde?

Resalte las preguntas de los estudiantes sobre lo que muestra la fotografía. Para responder esta pregunta, muestre una fotografía de la inauguración de la Estatua de la Libertad el 18 de octubre de 1886 (Figura 2 del Recurso A de la Lección 2). Si los estudiantes no reconocieron la Estatua de la Libertad en la figura 1, pídales que indiquen si vieron la estatua en esta fotografía. Pida a los estudiantes que compartan las observaciones o preguntas que tengan sobre la fotografía de la inauguración.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ La fotografía es en blanco y negro, y se ve muy vieja.

▪ No hay muchos otros edificios alrededor de la Estatua de la Libertad.

▪ Hay algunas palabras en la parte inferior y una fecha. ¿Estaba esta fotografía en el periódico?

Nota para el maestro

Los estudiantes registran en un cuadro de observaciones y preguntas la evidencia y las observaciones bajo el título Observo y registran las preguntas bajo el título Me pregunto. Los estudiantes hacen una reflexión por escrito o en forma de discusión. Los beneficios de esta estructura completa se presentan a continuación.

▪ Organización: permite a los estudiantes organizar visualmente la evidencia o las ideas.

▪ Comunicación: prepara a los estudiantes para comunicar ideas de manera efectiva por escrito o en una discusión.

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Aprender

30 minutos

Observar y preguntarse sobre la Estatua de la Libertad

Explique que aunque no era posible tomar fotografías a color de la Estatua de la Libertad cuando se construyó por primera vez, existen pinturas y dibujos de la estatua tomadas en esa época. Muestre a los estudiantes dos imágenes de la Estatua de la Libertad: un dibujo de la estatua cuando estaba nueva y una fotografía actual (Figuras 3 y 4 del Recurso A de la Lección 1). Muestre las imágenes históricas y actuales, una al lado de la otra, para que los estudiantes puedan compararlas.

Diferenciación

Los estudiantes que son daltónicos pueden tener problemas para ver el cambio de color entre las dos fotografías. Los maestros pueden ayudar anotando los colores de las partes de la Estatua de la Libertad en otra hoja impresa. La impresión etiquetada permite a estos estudiantes comprender el cambio en el color.

Pida a los estudiantes que observen la apariencia de la estatua. Proporcione tiempo para una reflexión en silencio, y luego indique a los estudiantes que continúen registrando lo que observan y se preguntan en sus Cuadernos de ciencias.

Invite a los estudiantes a compartir sus respuestas con la clase. Mientras los estudiantes escuchan a sus compañeros, pueden usar señales no verbales para indicar si tuvieron observaciones o preguntas similares. Haga un cuadro de observaciones y preguntas en papel afiche, y registre las observaciones y las preguntas que comparten los estudiantes.

Conexión entre asignaturas: Inglés

Durante las discusiones científicas, recuérdeles a los estudiantes las expectativas de la clase con respecto a hablar y escuchar. Por ejemplo, recuerde a los estudiantes que se hagan preguntas esclarecedoras entre sí y relacionen sus ideas con las observaciones del resto (CCSS.ELAAlfabetización.SL.4.1c) (Centro NGA, CCSSO 2010a). Refiérase al Apoyo para la fluidez y la comprensión oral de la Guía de implementación si desea obtener recursos que fomenten una conversación respetuosa y productiva.

Ejemplo del cuadro de observaciones y preguntas:

Observo Me pregunto

▪ La estatua se veía dorada o tal vez café cuando era nueva.

▪ La estatua es verde ahora.

▪ El dibujo y la fotografía muestran la estatua desde diferentes ángulos.

▪ ¿Por qué cambió de color la estatua?

▪ ¿Cómo cambió de color la estatua?

▪ ¿Estaba pintada la estatua?

▪ ¿De qué está hecha la estatua?

Refiérase al cuadro de observaciones y preguntas cuando sea necesario para que, en colaboración con los estudiantes, desarrollen la Pregunta del fenómeno ¿Cómo cambió la Estatua de la Libertad con el paso del tiempo? Pida a los estudiantes que registren esta pregunta en el Registro de preguntas del módulo de sus Cuadernos de ciencias.

► ¿En dónde podemos encontrar más información sobre cómo cambió la apariencia de la estatua?

▪ Podemos buscar en internet.

▪ Podríamos hablar con alguien que ha ido a ver la estatua.

▪ Apuesto a que la biblioteca tiene libros sobre la Estatua de la Libertad.

Leer y discutir Statue of Liberty: A Tale of Two Countries (La Estatua de la Libertad: un cuento de dos

2 minutos

Pida a los estudiantes que usen la rutina de Pensar–trabajar en parejas–compartir en relación a la información que quieren saber o que creen que es importante saber sobre la Estatua de la Libertad. Los estudiantes pueden consultar sus cuadros de observaciones y preguntas. A medida que los estudiantes comparten sus ideas con la clase, regístrelas en el cuadro de observaciones y preguntas en la columna de Me pregunto.

► ¿Qué necesitamos saber sobre la Estatua de la Libertad?

▪ ¿Por qué cambió de color?

▪ ¿Cuándo cambió de color?

▪ ¿De qué está hecha?

Presente a los estudiantes Statue of Liberty: A Tale of Two Countries (La Estatua de la Libertad: un cuento de dos países) (Man 2011) es un recurso para obtener más información sobre la historia de la estatua. Este libro cuenta la historia de Frédéric Aguste Bartholdi, el escultor que diseñó la Estatua de la Libertad. Explique que la historia comienza cuando Bartholdi crea un modelo de la estatua para prepararse para la construcción.

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Nota para el maestro Pensar–trabajar en parejas–compartir es una rutina de conversación colaborativa en la que los estudiantes responden a una pregunta o duda discutiendo sus ideas con un compañero antes de compartir su respuesta con la clase. Consulte la sección Rutinas didácticas de la Guía de implementación para obtener más información.

países)

Nota para el maestro

Pase al segundo párrafo de la página 22 y a los dos últimos párrafos de la página 26. En las dos secciones se revelan las reacciones químicas que causaron que la Estatua de la Libertad cambiara de color.

Pida a los estudiantes que escuchen la información que pueda ayudarlos a responder sus preguntas y que registren sus notas en la sección de investigación de sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad A de la Lección 1).

Lea los siguientes fragmentos del texto.

▪ Páginas 18–21

▪ Página 22: las primeras dos oraciones del primer párrafo y el tercer párrafo completo

Explique que Bartholdi tenía un problema: no estaba seguro de qué harían los trabajadores para levantar la pesada estatua de cobre. Continúe leyendo los siguientes fragmentos.

▪ Página 26

▪ Página 35: último párrafo

▪ Página 36: primeros tres párrafos

Muestre las fotografías en las páginas 39 a 41. Después de la lectura, guíe a los estudiantes en una discusión sobre la información del texto.

► ¿Cómo se construyó la estatua grande a partir de un modelo pequeño?

▪ El modelo pequeño estaba rodeado de cuerdas con pesas que colgaban de ellas.

▪ Los trabajadores midieron todas las partes de la estatua pequeña y luego duplicaron las medidas para hacer una estatua más grande.

► ¿Qué tipo de materiales se usaron para construir la estatua?

▪ Primero, se hizo un modelo de la estatua con arcilla. El siguiente modelo se hizo con madera y yeso.

▪ La estatua final se hizo de cobre con una estructura de hierro.

▪ La base de la estatua está hecha de concreto con una cubierta de granito.

Diferenciación

Considere tener una transcripción disponible para los estudiantes que tienen dificultad con el procesamiento auditivo.

Conexión entre asignaturas: Matemáticas

Los estudiantes pueden comenzar a relacionar lo que escuchan en el texto con su conocimiento de los modelos a escala. Pida a los estudiantes que expliquen cómo los modelos a escala ayudaron a Bartholdi a crear la Estatua de la Libertad. Analice las diferentes unidades de medida que él usó y cómo cambiaron las unidades entre el primer modelo y la estatua terminada.

► ¿Cómo le dieron forma al cobre?

▪ Se enrolló el cobre en láminas delgadas para que se doblara fácilmente.

▪ Los trabajadores martillaron la parte posterior del cobre para que tomara la forma correcta. Luego agregaron tiras de hierro para que el cobre mantuviera su forma.

► ¿Qué se hizo para fortalecer la estructura interior de la estatua?

▪ El mismo ingeniero que construyó la Torre Eiffel diseñó una estructura de hierro para sostenerla.

Observar los cambios de color en metales 8 minutos

Recuerde a los estudiantes que notaron un cambio en el revestimiento de cobre que cubre la estatua. Invite a los estudiantes a analizar otros ejemplos de alguna situación en la que notaron cambios en la apariencia de un metal con el paso del tiempo. Registre estos fenómenos relacionados y agréguelos al final de la cartelera de la pregunta guía en la siguiente lección.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Mi familia tiene un montón de monedas que guardamos en un frasco. Algunas brillan mucho y otras se ven viejas y sucias.

▪ Tengo una bicicleta que dejé bajo la lluvia, y ahora está toda oxidada.

▪ Cuando se construyó nuestra cerca de madera, los clavos estaban brillantes. Ahora los clavos no brillan y la madera debajo de ellos tiene un color diferente.

▪ El columpio viejo del parque tiene óxido. Mi mamá dice que no debemos tocarlo.

Divida a los estudiantes en grupos pequeños y dé a cada grupo un conjunto de tarjetas visuales que muestren metales en varias etapas de decoloración (Recurso B de la Lección 1). Pida a los estudiantes que observen cuidadosamente los metales y que registren sus observaciones y preguntas en el siguiente cuadro de observaciones y preguntas en sus Cuadernos de ciencias.

Nota para el maestro

Resalte el término oxidación, ya que los estudiantes analizarán imágenes de objetos oxidados. Si los estudiantes necesitan apoyo para visualizar la oxidación, muestre la imagen del sartén oxidado en el Recurso B de la Lección 1 antes de la actividad.

Nota para el maestro Como una alternativa, muestre las imágenes en un proyector.

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Ejemplo del cuadro de observaciones y preguntas:

Observo Me pregunto

▪ El edificio, la maceta y algunas herramientas tienen manchas rojizas.

▪ Parte de la tubería del drenaje es verde y otra parte es rojiza.

▪ Ninguno de los metales se ve brillante.

▪ El edificio y la tubería de drenaje están afuera.

▪ Los platos, los cubiertos y la taza tienen manchas oscuras.

▪ Las monedas son de diferentes colores.

▪ ¿Por qué algunos platos brillan, pero otros son de color gris oscuro?

▪ ¿Por qué algunas herramientas están oxidadas y otras no?

▪ ¿En dónde se guardaron los platos y las herramientas?

▪ ¿Por qué parece que algunos metales cambian de color y otros no?

▪ ¿Cuánto tardaron estos materiales en cambiar a un color diferente?

Explique a los estudiantes que desarrollar modelos es una manera en que los científicos empiezan a explorar un fenómeno, como el cambio de color de los metales que observaron en las fotografías de la Estatua de la Libertad y las tarjetas visuales. Pida a los estudiantes que desarrollen un modelo inicial en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 1) para mostrar cómo creen que la Estatua de la Libertad cambió de color con el paso del tiempo. Explique que el modelo debe mostrar la estatua en tres fechas diferentes: 1886 (el año en que se construyó la estatua), a la izquierda, el año en que los estudiantes creen que la estatua era completamente verde, a la derecha, y una fecha entre esos dos años, en el medio. Proporcione a los estudiantes tres dibujos en blanco de la Estatua de la Libertad para que los utilicen como modelo (Recurso C de la Lección 1). Los estudiantes pueden pegar los dibujos en blanco de la Estatua de la Libertad en sus Cuadernos de ciencias.

Después de que los estudiantes terminen de desarrollar sus modelos individuales, pídales que comparen brevemente sus modelos con un compañero para observar similitudes y diferencias, y registrarlas en el cuadro de sus Cuadernos de ciencias. Circule por el salón para observar y escuchar mientras los estudiantes analizan sus modelos. Luego invite a varias parejas de estudiantes a describir sus modelos a la clase.

Nota para el maestro

Use lápices de colores para esta actividad. Si no tiene, invite a los estudiantes a rotular sus modelos para indicar el color.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Mi compañero mostró la estatua volviéndose mitad verde y mitad café en la segunda imagen, y luego totalmente verde en la tercera imagen.

▪ Siempre coloreé mi estatua con una mezcla de café y verde, pero en la primera imagen era casi toda café y en la última imagen era principalmente verde.

▪ Mi compañero coloreó la base de la estatua del mismo color cada vez, pero yo no coloreé la base de mi estatua.

▪ Tuvimos diferentes fechas en nuestros modelos. Pensé que la estatua tardó 100 años para cambiar de color, y mi compañero pensó que tardó 50 años.

Verificación de la comprensión

Mientras los estudiantes analizan sus modelos, busque y escuche evidencia de que comienzan a entender que los materiales cambian con el paso del tiempo.

Evidencia

Los modelos deben incluir los siguientes componentes clave:

▪ Una representación de la estatua en tres etapas (completamente de color cobre, una coloración transitoria y completamente verde)

▪ Alguna indicación del tiempo que le tomó a la estatua cambiar de color

Próximos pasos

Los estudiantes trabajan en colaboración para desarrollar un modelo de anclaje en la próxima lección. Guíe a los estudiantes que no representaron el cambio de color de la estatua con el paso del tiempo para establecer una conexión entre las imágenes que observaron en las tarjetas visuales de metales en varias etapas de decoloración y el cambio de apariencia de la Estatua de la Libertad.

Explique que en la siguiente lección, los estudiantes usarán sus modelos iniciales para desarrollar un modelo de anclaje y continuarán explorando la Pregunta del fenómeno ¿Qué cambios sufrió la Estatua de la Libertad?

Tarea opcional

Explique a los estudiantes que, como la Estatua de la Libertad, los centavos están cubiertos de cobre. Pida a los estudiantes que busquen centavos que muestren evidencia del cambio de color y los traigan para compartir con la clase. Los estudiantes también pueden llevar otras monedas que han cambiado de color con el paso del tiempo.

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Lección 2

Objetivo: hacer preguntas sobre los cambios que sufrieron algunos materiales utilizados para construir la Estatua de la Libertad

Iniciar

5 minutos

Pida a los estudiantes que participen en una discusión rápida para enfatizar la información que aprendieron sobre la Estatua de la Libertad en la lección anterior.

► ¿Qué descubrimos sobre la Estatua de la Libertad en la última lección?

▪ Está hecha de metales diferentes, como el cobre y hierro.

▪ Hubo que hacer mucho trabajo para construir la estatua, y tuvieron que usar muchas herramientas para hacerla.

▪ La Estatua de la Libertad hoy se ve diferente a como era cuando se construyó por primera vez.

Muestre los tubos de cobre patinado a la clase. Pregunte a los estudiantes si reconocen el material según lo que han aprendido hasta ahora. Confirme que las piezas de metal están hechas de cobre y permita que los estudiantes las pasen entre sí para observarlas mientras trabajan el resto de la lección.

Nota de seguridad

Para evitar lesiones o reacciones en la piel, pídales a los estudiantes que dejen las piezas de cobre dentro de la bolsa mientras las observan.

Explique a los estudiantes que en esta lección continuarán explorando la Pregunta del fenómeno ¿Qué cambios sufrió la Estatua de la Libertad?

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (37 minutos)

▪ Desarrollar un modelo de anclaje (15 minutos)

▪ Crear una Cartelera de la pregunta guía (17 minutos)

▪ Intercambiar ideas para la investigación (5 minutos)

Cerrar (3 minutos)

Nota para el maestro

Si los estudiantes completaron la tarea opcional en la lección anterior, amplíe el Inicio para dar a los estudiantes la oportunidad de compartir los centavos que encontraron. Permítales comparar sus centavos con las piezas de cobre patinado y analizar las semejanzas o las diferencias que observan.

Aprender  37 minutos

Desarrollar un modelo de anclaje  15 minutos

Recuerde a los estudiantes que cuando compararon los modelos en la lección anterior, muchos no estuvieron de acuerdo sobre cuánto tiempo le tomó a la Estatua de la Libertad cambiar de color.

► Sabemos que la estatua se construyó en 1886, pero no todos están de acuerdo sobre cuánto tiempo se tardó en volverse verde. Encontré un poco de información en la New-York Historical Society (Sociedad Histórica de Nueva York) sobre este tema. Los historiadores estiman que la estatua era completamente verde en 1920.

Trabajen juntos en clase para desarrollar el modelo de anclaje. Invite a los estudiantes a compartir los componentes importantes que creen que debe incluir el modelo de anclaje. A medida que los estudiantes comparten sus ideas, pida al resto de la clase que utilice señales no verbales para indicar si está de acuerdo con que el componente nuevo ayuda a explicar el cambio de color de la Estatua de la Libertad. Pida a los estudiantes que justifiquen su acuerdo o desacuerdo con evidencia de Statue of Liberty: A Tale of Two Countries (La Estatua de la Libertad: un cuento de dos países) y en las fotografías que observaron. Si es necesario, haga las siguientes preguntas para ayudar a los estudiantes a que expresen y respalden sus ideas con claridad.

► ¿Por qué es importante incluir este componente en nuestro modelo?

► ¿Qué evidencia de la lectura y las fotografías puedes usar para justificar que estás de acuerdo (o desacuerdo)?

Nota para el maestro

Si los estudiantes no sugieren agregar información sobre los alrededores de la estatua, pídales que piensen en la Estatua de la Libertad como un sistema e incluyan sus alrededores. Trabajen juntos para determinar los componentes adicionales que se incluirán en el modelo: tierra, agua, luz del sol y tiempo.

Nota para el maestro

El modelo de anclaje servirá como un punto de referencia a lo largo del módulo. A medida que los estudiantes descubren más información sobre las propiedades e interacciones de la materia, actualizarán este modelo para reflejar sus conocimientos. En esta etapa del desarrollo, los estudiantes no tienen suficiente información para explicar por qué la Estatua de la Libertad es verde.

Nota para el maestro

La New-York Historical Society (Sociedad Histórica de Nueva York) tiene un video (http://phdsci.link/1171) (NYC Media 2011) que explica cómo los historiadores usaron la evidencia para calcular las fechas en que se registraron los cambios de apariencia de la Estatua de la Libertad.

Conexión entre asignaturas: Inglés

En las discusiones, use preguntas y esquemas de oraciones adicionales para ayudar a los estudiantes a que alcancen las expectativas según el nivel de grado para hablar y escuchar. Por ejemplo, el esquema de oración “I agree (or disagree) with _____ because _____” puede ayudar a los estudiantes a relacionar sus comentarios con las ideas de los demás (CCSS. ELA-Alfabetización.SL.4.1c). Además, los estudiantes pueden hacer la pregunta de seguimiento ¿Qué pruebas respaldan esa idea? para ayudar a que sus compañeros citen e interpreten la evidencia pertinente al tema de discusión (SL.4.1a).

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Los modelos de anclaje variarán en cada clase, pero la mayoría debe incluir los siguientes componentes:

▪ Estatua de la Libertad en 1886, color café/cobre

▪ Estatua de la Libertad en 1920, color verde

▪ Indicación de que la estatua cambió de color con el paso del tiempo

▪ La base de la estatua

▪ El entorno: tierra, agua, luz del sol, tiempo

Trabajen juntos en clase para desarrollar una explicación inicial de cómo la estatua ha cambiado de color con el paso del tiempo. Pida a los estudiantes que actualicen sus modelos y explicaciones en sus Cuadernos de ciencia (Guía de actividad B de la Lección 1).

Ejemplo de modelo de anclaje:

Cambios de la Estatua de la Libertad

El exterior de la Estatua de la Libertad era de un color café cobre brillante en 1886. Aprendimos que el cobre cambió de café a verde en aproximadamente 30 años. Nos preguntamos qué sucedió durante ese tiempo para que el color cambiara. El interior de la Estatua de la Libertad es de hierro, pero no estamos seguros si el hierro también cambió.

Crear una Cartelera de la pregunta guía  17 minutos

Invite a los estudiantes a que registren las preguntas que tengan acerca de cómo cambió de color la Estatua de la Libertad con el paso del tiempo. Recuerde a los estudiantes que también pueden hacer preguntas sobre los metales que exploraron en la lección anterior. Los estudiantes deben registrar una pregunta que les de más curiosidad en una nota adhesiva.

Pida a los estudiantes que compartan las preguntas de sus notas adhesivas. Después de que un estudiante lea una pregunta y la coloque en la cartelera de la pregunta guía, invite a los estudiantes que creen que tengan una pregunta relacionada a leerla y a colocarla al lado de esa pregunta. A lo largo de la discusión, haga preguntas de seguimiento o sugerencias para ayudar a los estudiantes a agrupar sus preguntas. Continúe hasta que todas las preguntas de los estudiantes estén en la cartelera de la pregunta guía.

Verificación de la comprensión

Como preevaluación, analice las preguntas que los estudiantes agregan a la cartelera de la pregunta guía.

Evidencia

Esté atento a las preguntas de los estudiantes que apuntan a los siguientes conceptos:

▪ Propiedades de los materiales

▪ Hacer sustancias nuevas mediante el cambio de las temperaturas

▪ Hacer sustancias nuevas mediante la mezcla de dos o más sustancias

Próximos pasos

Tome nota de cualquier idea equivocada, falta de conocimiento o de ideas que los estudiantes ya comprenden para guiar el aprendizaje a lo largo del módulo. Si los estudiantes tienen dificultades para hacer preguntas que apuntan a los conceptos anteriores, recuerde a los estudiantes que piensen sobre los componentes incluyendo el modelo de anclaje. Estos componentes podrían haber causado un impacto en el cambio de color de la Estatua de la Libertad y se deben explorar.

Trabajen juntos para desarrollar la Pregunta enfocada de cada categoría en la cartelera de la pregunta guía. Cuando desarrollen las Preguntas enfocadas para los Conceptos 2 y 3, explique que la sustancia es el nombre que se le da a ciertos tipos de materiales y que describe los tipos de materia que los estudiantes tendrán que investigar para responder sus preguntas en la cartelera de la pregunta guía.

Nota para el maestro

Los estudiantes podrían necesitar orientación para desarrollar, elegir y agrupar las preguntas. Para preparar esta actividad, tenga a mano la Pregunta esencial y las Preguntas enfocadas para que los estudiantes puedan verlas. Mientras los estudiantes comparten y agrupan sus preguntas en la cartelera de la pregunta guía, ofrezca orientación adicional para asegurarse de que los estudiantes puedan resumir fácilmente los grupos de preguntas debajo de cada Pregunta enfocada.

Diferenciación

Si es necesario, varíe la forma en que los estudiantes comparten o agrupan sus preguntas. Con los grupos más pequeños, puede solicitar que los estudiantes escriban más de una pregunta para que haya suficientes preguntas. Considere escribir las preguntas de los estudiantes que estén aprendiendo inglés o de los estudiantes cuya escritura esté por debajo del nivel del grado mientras la clase comparte. Para los grupos no quieren compartir sus preguntas, los estudiantes pueden leer las preguntas de los demás de forma anónima.

Nota para el maestro

Los estudiantes aprenden más sobre las sustancias y cómo distinguirlas de los materiales cuando comienzan a explorar la Pregunta enfocada del Concepto 2: ¿Cómo afectan a las sustancias los cambios de temperatura?

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Pregunta enfocada del Concepto 1: ¿Cómo describimos los distintos materiales?

Las preguntas relacionadas de los estudiantes pueden incluir las siguientes:

▪ ¿Por qué se volvió verde el cobre?

▪ ¿Por que no cambió de color el granito?

▪ ¿Cambió de color el hierro en el interior de la estatua?

Pregunta enfocada del Concepto 2: ¿Cómo afectan a las sustancias los cambios de temperatura?

Las preguntas relacionadas de los estudiantes pueden incluir las siguientes:

▪ ¿Hizo el sol que la estatua cambiara de color?

▪ ¿Qué le sucede al metal cuando hace calor?

▪ ¿Qué le sucede al metal cuando hace frío?

Pregunta enfocada del Concepto 3: ¿Qué sucede cuando se mezclan sustancias?

Las preguntas relacionadas de los estudiantes pueden incluir las siguientes:

▪ ¿Qué le sucede al metal cuando se moja?

▪ ¿Afectó la contaminación a la estatua?

Explique que cada Pregunta enfocada ayuda a responder la Pregunta esencial: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo? Escriba la Pregunta esencial en la parte superior de la cartelera de la pregunta guía y pida a los estudiantes que la registren en el Registro de preguntas del módulo de sus Cuadernos de ciencias. Agregue cualquier fenómeno que hayan presentado los estudiantes de la Lección 1 al final de la cartelera de la pregunta guía.

Coloque la cartelera de la pregunta guía en un lugar público donde sea fácil de actualizar y de repasar a lo largo del módulo. Deje espacio para colocar ejemplos del trabajo de los estudiantes a medida que avanzan.

Énfasis en las prácticas de ciencia e ingeniería

El enfoque y la pertinencia de las preguntas de los estudiantes deben mejorar a medida que los estudiantes continúan practicando la formulación de preguntas que se puedan investigar (SEP.1). Para ayudar a que los estudiantes progresen, analicen constantemente qué preguntas llevan a una comprensión más profunda de un fenómeno y repasen cómo se pueden mejorar otras preguntas.

Ejemplo de la cartelera de la pregunta guía:

Pregunta esencial: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo?

¿Cómo describimos los distintos materiales?

¿Cómo afectan a las sustancias los cambios de temperatura?

¿Por qué se volvió verde el cobre?

¿Cambió de color el hierro en el interior de la estatua?

¿Por qué no cambió de color el granito?

¿Hizo el sol que la estatua cambiara de color?

¿Qué le sucede al metal cuando hace calor?

¿Qué le sucede al metal cuando hace frío?

¿Qué sucede cuando se mezclan sustancias?

¿Qué le sucede al metal cuando se moja?

¿Afectó la contaminación a la estatua?

Nota para el maestro

Fenómenos asociados:

Oxidación en el metal Monedas con residuos Joyas qu e cambian de colo r

Intercambiar ideas para

la investigación 5 minutos

Pida a los estudiantes que desarrollen ideas sobre cómo la clase podría investigar las preguntas en la cartelera de la pregunta guía. Los estudiantes anotan una idea en un papel borrador y usan una rutina didáctica como la rutina de la Bola de nieve para compartir sus ideas.

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En la rutina didáctica de la Bola de nieve, los estudiantes, de forma anónima, escriben las respuestas a las preguntas en una hoja de papel, arrugan el papel para formar una bola (es decir, una “bola de nieve”) y lanzan las bolas de nieve por el salón de clase. Después, los estudiantes seleccionan una bola de nieve y forman un círculo o se paran donde recogen la bola de nieve. Cada estudiante lee la respuesta en voz alta. Los beneficios de esta estructura se presentan a continuación.

▪ Bajo riesgo: el anonimato permite a los estudiantes leer las respuestas que no son suyas, por lo que no dudan en compartirlas.

▪ Apoya la metacognición: los estudiantes escuchan respuestas que apoyan lo que estaban pensando o que les motivan a reconsiderar sus propias ideas.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Observar los metales que han cambiado de color en el salón de clase

▪ Traer un poco de cobre para observarlo en el salón de clase

▪ Poner agua sobre el metal para ver cómo cambia

▪ Colocar diferentes objetos afuera para ver qué sucede

Cerrar

3 minutos

Teniendo en mente las investigaciones propuestas, guíe una conversación con los estudiantes para determinar el siguiente paso al tratar de responder la Pregunta esencial. Guíe a los estudiantes para que comiencen con la Pregunta enfocada del Concepto 1: ¿Cómo describimos los distintos materiales? Informe a los estudiantes que durante las siguientes lecciones, la clase explorará esta pregunta.

Lecciones 3–4 Propiedades de los materiales Preparar

Los estudiantes comienzan a explorar la Pregunta enfocada del Concepto 1: ¿Cómo describimos los distintos conceptos? En la Lección 3, los estudiantes visitan las Estaciones de materiales para observar, medir y analizar (SEP.5) las propiedades de diferentes materiales (PS1.A). En la Lección 4, los estudiantes continúan explorando las propiedades de la materia, incluyendo líquidos, para describir los diversos componentes de un sistema complejo (CC.4): la Estatua de la Libertad y su entorno.

Aprendizaje del estudiante

Enunciado del conocimiento por adquirir

Se pueden observar y medir las propiedades de la materia para luego usarlas con el fin de identificar diferentes materiales.

Objetivos

▪ Lección 3: observar las características de los diferentes sólidos para determinar sus propiedades

▪ Lección 4: identificar materiales en un sistema según sus propiedades

Estándares abordados

5-PS1-3 Hacer observaciones y tomar medidas para identificar los materiales según sus propiedades (Demostración)

Concepto 1: Propiedades de la materia

Pregunta enfocada

¿Cómo describimos los distintos materiales?

Pregunta del fenómeno

¿Qué hace que un material sea diferente de otro?

Prácticas de ciencia e ingeniería Ideas básicas de la disciplina Conceptos interdisciplinarios

SEP.5: Usar las matemáticas y el pensamiento computacional

▪ Describir, medir, estimar o representar gráficamente las cantidades, como el área, el volumen, el peso y el tiempo para resolver los problemas y las preguntas de la ciencia y la ingeniería

SEP.7: Participar en una discusión con base en la evidencia

▪ Elaborar o respaldar un argumento con evidencia, datos o un modelo

Materiales

PS1.A: Estructura y propiedades de la materia

▪ Se pueden usar las medidas de una variedad de propiedades para identificar materiales.

CC.3: Escala, proporción y cantidad

▪ Las unidades estándar se usan para medir y describir cantidades físicas, como el peso, el tiempo, la temperatura y el volumen.

CC.4: Sistemas y modelos de sistema

▪ Un sistema puede describirse en términos de sus componentes y de sus interacciones.

Estudiante Cuaderno de ciencias (Registro de preguntas del módulo, Guía de la actividad de la Lección 3)

Investigación de las propiedades de los líquidos (por pareja de estudiantes): 3 vasos de plástico transparentes de 9 onzas, 50 ml de agua salada, 50 ml de agua del grifo, 50 ml de alcohol para frotar

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad de la Lección 4)

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 1)

Maestro Estación de cobre: 3 cubos de cobre (aprox. 1"), 2 imanes, 2 clavos

Estación de hierro: 3 cubos de hierro (aprox. 1"), 2 imanes, 2 clavos

Estación de granito: 3 cubos de granito (aprox. 1"), 2 imanes, 2 clavos

Báscula electrónica

Fotografía de la Estatua de la Libertad en la actualidad (Figura 4 del Recurso A de la Lección 1)

Modelo de anclaje

Preparación Montar las estaciones de los materiales

Preparar el agua salada (3.5 % de salinidad) y los vasos para la investigación de las propiedades de los líquidos

Reproducir la cámara en vivo de la Estatua de la Libertad en el proyector (EarthCam 1996–2018): http://phdsci.link/1172

Lección 3

Objetivo: observar las características de los diferentes sólidos para determinar sus propiedades

Iniciar

5 minutos

Muestre a los estudiantes los cubos de cobre, hierro y granito. Explique que estos cubos se pueden usar para investigar cómo eran los materiales que componen la Estatua de la Libertad cuando era nueva. Invite a los estudiantes a que compartan sus observaciones iniciales con la clase.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ El cubo de cobre es café y brillante, como la Estatua de la Libertad cuando se construyó.

▪ El cubo de hierro es plateado oscuro.

▪ El cubo de granito tiene colores diferentes y se ve manchado.

▪ El cubo de granito tiene bordes redondeados, pero los cubos de hierro y cobre tienen esquinas afiladas.

▪ Todos los cubos son casi del mismo tamaño.

Pida a los estudiantes que usen la rutina de Anotar–trabajar en parejas–compartir algo que quieran saber sobre cada uno de los tres materiales.

► ¿Qué quieres saber sobre el cobre, el hierro y el granito que componen la Estatua de la Libertad?

▪ Quiero saber por qué el cobre se vuelve verde.

▪ ¿Por qué el granito no cambió? ¿Es porque es una roca y no un metal?

▪ ¿Que le sucedió al esqueleto de hierro? No hemos encontrado ninguna información sobre lo que sucedió con los materiales dentro de la estatua.

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Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (30 minutos)

▪ Investigar las propiedades de los materiales (20 minutos)

▪ Pesar objetos (10 minutos)

Cerrar (10 minutos)

Nota para el maestro

En la rutina didáctica de Anotar–trabajar en parejas–compartir, plantee una pregunta y dé tiempo a los estudiantes para que escriban sus respuestas. Los estudiantes comparten sus respuestas con un compañero. Luego, las parejas comparten sus respuestas con grupos pequeños o con la clase entera. No todos los estudiantes deben compartir sus respuestas en el grupo más grande.

Anotar–trabajar en parejas–compartir permite a cada estudiante considerar sus pensamientos sobre una pregunta y luego discutirla en colaboración con sus compañeros.

Pida a los estudiantes que agreguen cualquiera de estas preguntas adicionales a la cartelera de la pregunta guía. Luego, presente la Pregunta del fenómeno ¿Qué hace que un material sea diferente de otro? y pida a los estudiantes que registren esta pregunta en el Registro de preguntas del módulo de sus Cuadernos de ciencias.

Aprender

30 minutos

Investigar las propiedades de los materiales

20 minutos

Explique que antes de que los estudiantes comiencen a hacer observaciones en las estaciones de los materiales, la clase debe llegar a un acuerdo sobre cómo describir los materiales y sus propiedades. Utilizar un lenguaje común facilitará a los estudiantes compartir sus observaciones y compararlas con las de sus compañeros. Luego, pida a los estudiantes que piensen en maneras adicionales para describir los cubos.

► ¿Cómo podríamos observar otras características más allá del color y la forma de los cubos?

▪ Creo que deberíamos sentir los cubos.

▪ Podríamos ver cuán duros son los cubos golpeándolos entre sí. ¿Quizás el metal podría romper la piedra?

Explique que hay muchas maneras de observar y medir las propiedades de un material. Muestre a los estudiantes los materiales que usarán en la investigación, incluyendo el clavo y el imán.

Nota de seguridad

Las estaciones de materiales representan peligros potenciales. Revise estas medidas de seguridad para minimizar los riesgos:

▪ Maneja el imán y el clavo con cuidado.

▪ No coloques los dedos entre el imán y los metales.

▪ No intentes rayar los que se están probando.

▪ Usa las gafas de protección en todo momento durante la investigación.

Nota para el maestro

En las lecciones subsiguientes, continúe indicando a los estudiantes que registren las nuevas Preguntas del fenómeno en el Registro de preguntas del módulo.

Nota para el maestro

El lenguaje específico acordado puede variar según la clase, pero los estudiantes deben usar el mismo lenguaje de manera consistente. Los estudiantes aprenderán términos precisos para los materiales y sus propiedades en la siguiente lección.

Muestre a los estudiantes cómo usar el clavo para probar la dureza de un material. Cuando comience la investigación, los estudiantes intentarán rayar con cuidado los diferentes materiales usando el clavo y registrarán si el clavo puede rayar cada uno de los materiales.

Divida a la clase en grupos. Luego, los estudiantes trabajan en sus grupos para probar la dureza de los cubos y ver cómo reaccionan los cubos ante un imán y hacer observaciones adicionales. Mientras los estudiantes trabajan, deben registrar sus observaciones en el cuadro comparativo en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 3).

Ejemplo del cuadro comparativo:

Cobre Hierro Granito

Nota para el maestro

Los grupos rotarán una vez a cada estación. Considere dividir la clase en nueve grupos para que tres grupos puedan trabajar en una estación simultáneamente.

Diferenciación

▪ café

▪ brillante

▪ liso

▪ más pesado que el granito

▪ se raya con un clavo

▪ no lo atrae el imán

▪ plateado oscuro

▪ no es brillante

▪ liso

▪ más pesado que el granito

▪ no se raya con el clavo

▪ lo atrae el imán

Verificación de la comprensión

▪ más de un color

▪ opaco con algunas manchas brillantes

▪ rugoso

▪ más ligero que el hierro y el cobre

▪ se raya con un clavo

▪ no lo atrae el imán

A medida que los estudiantes trabajen juntos para identificar las propiedades de cada material, esté atento a que los estudiantes hagan observaciones minuciosas.

Evidencia

Observe y escuche la evidencia de que

▪ todos los estudiantes enumeren cuatro o cinco propiedades para cada material; y

▪ estas propiedades incluyan (como mínimo) color, textura, dureza y la reacción a fuerzas agnéticas.

Próximos pasos

Si para los grupos es difícil identificar propiedades clave, haga preguntas para determinar cómo los estudiantes están haciendo observaciones. Invite a los estudiantes a expandir sus observaciones usando las herramientas o los sentidos que no han intentado usar (p. ej., tocar).

Cuando los estudiantes hayan registrado las observaciones de los tres materiales, vuelvan a agruparse como clase y analicen las similitudes y las diferencias que observaron en cada estación. A medida que los estudiantes compartan sus observaciones, haga una lista en la cartelera al registrar las diferentes propiedades que describen.

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Considere la agrupación heterogénea para apoyar a los estudiantes de diferentes capacidades.

► ¿Qué similitudes observaste entre los materiales?

▪ Todos son sólidos.

▪ Todos son duros.

► ¿En qué se diferencian los materiales?

▪ Son de colores diferentes.

▪ El cobre es más brillante que el hierro o el granito.

▪ Los cubos de hierro y de cobre son más pesados que el cubo de granito.

▪ El clavo rayó el cobre, pero no el hierro ni el granito.

▪ El imán se adhiere al hierro, pero no se adhiere al granito ni al cobre.

Explique a los estudiantes que han descrito algunas de las propiedades de los materiales que componen la Estatua de la Libertad. Aclare que las propiedades de un material se pueden usar para identificar el material.

Aprendizaje del inglés

La palabra property se usa constantemente a lo largo del módulo. Los estudiantes que estén aprendiendo inglés se pueden beneficiar de la introducción explícita del término property usando el proceso descrito en la Guía de implementación. El cognado en español propiedad podría ser útil. Analice los significados de property en un contexto diferente, como que un lápiz es largo y amarillo, o que una goma de borrar es rosa y flexible.

Coloque la lista de las propiedades en el salón de clase cerca de la cartelera de la pregunta guía y el modelo de anclaje. Haga referencia y agregue a esta lista a lo largo del módulo. A medida que se agregan propiedades a la lista, analicen lo que significan esos términos.

Ejemplo de la lista de propiedades de los materiales de la clase:

Propiedades de los materiales

▪ Color

▪ Textura

▪ Dureza

▪ Reacción a fuerzas magnéticas

Nota para el maestro

Si los estudiantes no observan los pesos relativos de los cubos, haga preguntas de seguimiento como ¿Trató alguien de levantar los cubos? ¿Qué observaste?

Nota para el maestro

En el 2.° nivel, los estudiantes aprendieron que las propiedades de los materiales observables se pueden usar para clasificar los materiales. En el 5.° nivel, los estudiantes profundizan esta comprensión al comparar los materiales y usar sus propiedades para identificarlos.

Nota para el maestro

Los estudiantes pueden o no identificar todas las propiedades enumeradas en esta lista de ejemplos. Recuerde a los estudiantes el término textura, que se definió en el Módulo 1 de 4.° nivel. Si los estudiantes observan que los metales se calientan cuando se sostienen, comente con ellos que la capacidad de una sustancia para transferir energía es una propiedad llamada conductividad, y agréguela a la lista. Esta discusión también se puede ampliar si los estudiantes usaron cables de cobre para transferir energía eléctrica de un lugar a otro durante su exploración de energía en 4.° nivel.

Pregunte a los estudiantes cómo podrían investigar los pesos de los diferentes cubos para describirlos mejor. Use las respuestas de los estudiantes para sugerirles que usen una báscula para pesar cada cubo.

Pesar objetos  10 minutos

Muestre a los estudiantes la báscula electrónica. Luego, analice las unidades que los estudiantes deben usar para describir el peso de cada cubo. Explique que la báscula producirá medidas en una medida métrica llamada gramos. Recuerde a los estudiantes que esta unidad podría resultarles conocida debido a la instrucción matemática anterior sobre la medición de masa. Aclare que en este momento, los estudiantes usarán las ideas de peso y masa de manera intercambiable y a medida que profundicen su conocimiento científico en niveles posteriores, explorarán situaciones en las que será útil distinguir entre los dos conceptos.

Nota para el maestro

Desde kínder hasta 5.° nivel, no se ha hecho distinción entre peso y masa. Es aceptable que los estudiantes usen los dos términos de manera intercambiable; sin embargo, en el 5.° nivel, se evaluará a los estudiantes usando sólo el término peso. En niveles posteriores, los estudiantes definirán la masa como la cantidad de materia en un objeto y el peso como una medida del efecto de la gravedad en un objeto (una fuerza). En este nivel, los maestros pueden determinar qué tan a fondo quieren explorar estas ideas para satisfacer la curiosidad de los estudiantes sobre la diferencia entre los dos conceptos.

Conexión entre asignaturas: Matemáticas

Se les presentan a los estudiantes los términos gramo y kilogramo en Matemáticas de 3.er grado, y aprenden a convertir entre dos unidades de medida en Matemáticas de 5.° grado (CCSS.Contenido de matemáticas.3.MD.A.2, 4.MD.A.1, 4.MD.A.2, 5.MD.A.1) (Centro NGA, CCSSO 2010b). Continúe desarrollando estas habilidades de matemáticas a lo largo de este módulo a medida que los estudiantes pesan objetos y aprenden sobre la conservación de la materia.

Explique que al trabajar con una báscula electrónica, los estudiantes deben seguir estos pasos para garantizar una medida precisa:

▪ Verifica que la báscula esté en una superficie plana.

▪ Presiona el botón tare (tara) si la balanza no marca inicialmente 0 gramos.

▪ Registra el peso del recipiente si se usa uno.

Demuestre cómo presionar el botón tare. Coloque un cubo en la báscula y pídale a un estudiante que lea el peso. Registre la cantidad en la pizarra. Pida a los estudiantes voluntarios que midan el peso de cada cubo restante y escriban las cantidades en la pizarra. Pida a los estudiantes que actualicen el peso de cada cubo en sus cuadros comparativos.

Nota para el maestro

Los estudiantes usan recipientes para medir las sustancias líquidas y sólidas a partir de la Lección 13. Recuerde a los estudiantes cuáles son las prácticas adecuadas, y demuestre cómo encontrar el peso de la sustancia restando el peso del recipiente.

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► ¿Cómo scomparan los pesos de los cubos?

▪ El cubo de cobre es el más pesado y el cubo de granito es el más ligero.

► Todos los cubos son casi del mismo tamaño. ¿Qué nos dice eso sobre cada material?

▪ De los tres materiales, el cobre es el más pesado, el hierro está en el medio y el granito es el más ligero.

▪ Un pedazo de granito es mucho más ligero que un pedazo de hierro o cobre.

► ¿Deberíamos agregar el peso a nuestra lista de propiedades?

▪ Sí, porque cada cubo tenía un peso diferente.

▪ Creo que no porque el peso de algo depende de la cantidad que tengas.

Explique que el peso es una medida útil que los estudiantes usarán a lo largo del módulo, pero no es una propiedad que se pueda usar para identificar un material. Pida a los estudiantes que imaginen una canica de vidrio y un vaso de precipitado. Los dos objetos están hechos de vidrio, pero una báscula mostraría que tienen diferentes pesos.

Nota para el maestro

Invite a los estudiantes a usar la rutina de Pensar–trabajar en parejas–compartir acerca de su aprendizaje durante la lección antes de reflexionar con toda la clase.

► ¿Qué hemos aprendido acerca de describir con precisión las propiedades de los materiales?

▪ Hay muchas maneras de describir los materiales. Puedes observar su color, textura, dureza y si el imán los atrae.

▪ Es útil hablar con otras personas acerca de lo que observaste. Ellos podrán entender mejor cuando describas algo.

Repase el modelo de anclaje. Tenga en cuenta que los estudiantes ya han explorado las propiedades de los materiales usados para construir la Estatua de la Libertad. Trabaje con los estudiantes para identificar otros materiales o condiciones alrededor de la estatua que también podrían explicar cómo la estatua puede haber cambiado con el paso del tiempo. Haga preguntas de seguimiento, como ¿Qué más ves alrededor de la estatua? ¿Cómo podrían los cambios en el clima afectar la estatua?

En la escuela intermedia, los estudiantes aprenden que los científicos identifican materiales a través de sus propiedades físicas (las características de la sustancia misma) y las propiedades químicas (las características que muestran cómo la sustancia interactúa con otras sustancias). A medida que su aprendizaje continúa en secundaria y más adelante, también pueden aprender que las propiedades físicas de los materiales se pueden clasificar como propiedades extensivas e intensivas, donde las propiedades extensivas son las características que dependen de la cantidad de la sustancia (p. ej., masa, volumen) y las propiedades intensivas son las características independientes de la cantidad de la sustancia (p. ej., densidad, punto de fusión).

Pregunte a los estudiantes qué materiales necesitarán estudiar para saber si estos componentes tuvieron que ver con los cambios de la Estatua de la Libertad.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Necesitamos ver el agua en el océano y el agua que cae sobre la estatua cuando llueve.

▪ Debemos observar un poco de agua salada y un poco de agua de lluvia para ver si tienen propiedades diferentes.

Confirme que los estudiantes aún necesitan investigar las propiedades del agua de océano y de lluvia porque pueden haber afectado la apariencia de la estatua con el paso del tiempo.

Tarea opcional

Invite a los estudiantes a desafiarse entre ellos o a un integrante de la familia en casa para que adivinen un material en base a la descripción de sus propiedades.

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Lección 4

Objetivo: identificar sustancias en un sistema según sus propiedades

Iniciar

5 minutos

Muestre a los estudiantes tres vasos con líquido claro identificados como A, B y C. El vaso A debe tener agua salada, el vaso B debe tener agua del grifo y el vaso C debe tener alcohol para frotar, pero no comparta con los estudiantes qué líquido hay en cada vaso. Recuerde a los estudiantes que ellos decidieron estudiar el agua salada y elagua fresca en la lección anterior, pero también se incluye un líquido misterioso.

► ¿Puedes decir qué líquido hay en cada vaso con solo mirar?

▪ No, todos se ven igual.

► ¿Cómo podemos estudiar los líquidos en cada vaso para determinar sus propiedades?

▪ Podríamos verlos de cerca para observar si podemos ver sal.

▪ Podríamos olerlos.

Recuerde a los estudiantes la Pregunta del fenómeno ¿Qué hace que un material sea diferente de otro? Acuerde que sus ideas para estudiar los líquidos les ayudarán a continuar respondiendo esta pregunta.

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (30 minutos)

▪ Identificar las propiedades de los líquidos (10 minutos)

▪ Desarrollar una tabla de anclaje (5 minutos)

▪ Revisar el modelo de anclaje (15 minutos)

Cerrar (10 minutos)

Aprender  30 minutos

Identificar las propiedades de los líquidos  10 minutos

Explique a los estudiantes que los tres líquidos que observarán se denominan sustancias. Una sustancia es un cierto tipo de material que tiene una composición uniforme. Recuerde a los estudiantes las observaciones que hicieron sobre los tres cubos en la Lección 3. Los cubos de cobre y de hierro son del mismo color y textura, pero el cubo de granito tiene una mezcla de colores y texturas diferentes. El cobre y el hierro, como los líquidos en los vasos, se pueden describir como sustancias. El granito es un material, pero no es una sustancia porque no es el igual, o uniforme, en todas partes.

Aprendizaje del inglés

La palabra substance se usa constantemente a lo largo del módulo. Aproveche esta oportunidad para presentar el término de manera explícita por medio del uso de un proceso como este:

▪ Considere compartir un ejemplo, como “Glass and plastic are two different substances”.

▪ Comparta el cognado en español sustancia (si corresponde).

Después de presentar substance y otras palabras importantes, brinde andamiaje para los estudiantes que estén aprendiendo inglés a medida que usan las palabras para hablar, escribir e investigar. Si desea más información, diríjase a la sección de Aprendizaje del inglés de la Guía de implementación.

Demuestre a los estudiantes la manera correcta de oler las sustancias al colocar una mano sobre el vaso y arrastrar el aire hacia la cara.

Nota de seguridad

Los estudiantes deben usar gafas de protección en todo momento mientras trabajan con los líquidos.

Pida a los estudiantes que trabajen en parejas, y proporcione a las parejas un vaso de cada líquido. Observe a los estudiantes de cerca mientras huelen cada líquido, luego comenten acerca de lo que observan como clase.

► ¿Qué observaste cuando oliste cada líquido?

▪ Realmente no podía oler los líquidos en los vasos A o B, pero el líquido en el vaso C olía como un químico.

▪ El líquido en el vaso C olía como un limpiador.

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► ¿Ya puedes determinar qué vaso contiene el líquido misterioso? ¿Cómo lo sabes?

▪ El vaso C contiene el líquido misterioso porque huele muy diferente a los otros dos.

▪ Sé que el agua salada y el agua fresca realmente no tienen olor. El líquido en el vaso C realmente tiene un olor fuerte.

Aclare que la propiedad que los estudiantes usaban para identificar el líquido misterioso se llama olor, que es cómo huele algo. Agregue olor a la lista de propiedades de los materiales de la clase.

Luego, pida a las parejas de estudiantes que pongan a un lado el vaso C y huelan solamente los líquidos en los vasos A y B para ver si los estudiantes pueden detectar una diferencia en los olores. Vuelvan a agruparse como clase e invite a los estudiantes a que compartan cualquier diferencia que observaron. Pida a los estudiantes que voten señalando cuál vaso creen contiene agua salada y cuál creen que contiene agua fresca. Después de que los estudiantes voten, revele que el vaso A contiene agua salada y que el vaso B contiene agua fresca.

Recuerde a los estudiantes que en el salón de clase deben seguir los procedimientos de seguridad y que no pueden probar una sustancia para identificarla. Sin embargo, fuera del salón de clase pueden usar el sabor para identificar las sustancias que son seguras para ingerir, como las bebidas. Agregue sabor a la lista de propiedades de los materiales de la clase.

Pida a la clase que nombren más propiedades que podrían usar para distinguir un líquido de otro.

► ¿Cuáles son algunos otros ejemplos de líquidos que se usan con frecuencia en la vida cotidiana?

▪ Hay otros líquidos que bebemos, como leche y jugo.

▪ La gasolina que pones en un carro es un líquido.

▪ El champú es un líquido.

▪ El aceite es un líquido.

▪ El jarabe de arce (miel de maple) es otro líquido.

► ¿Qué propiedades de esos líquidos no hemos mencionado todavía que podríamos agregar a nuestra lista?

▪ Su sabor, como la leche y el jugo

▪ Lo espeso que son, como el champú y el jarabe

▪ Su olor, como la gasolina

▪ Lo resbaloso que son, como el aceite

Profundización

Si los estudiantes expresan interés en identificar líquidos mediante el sabor, en su casa, invítelos a que un adulto prepare tres bebidas diferentes para que traten de identificarlas con los ojos vendados.

Nota para el maestro

Recuerde a los estudiantes que lo que perciben es un olor. Acuerde referirse a la propiedad, olor, en lugar de la acción, oler.

Nota para el maestro

Explique a los estudiantes que la manera en que se siente un objeto se puede denominar textura en las propiedades de la lista de materiales.

Agregue espesor de un líquido a la lista de propiedades de los materiales de la clase.

Ejemplo de la lista de propiedades de los materiales de la clase:

Propiedades de los materiales

▪ Color

▪ Textura

▪ Dureza

▪ Reacción a fuerzas magnéticas

▪ Olor

▪ Sabor

▪ Espesor de un líquido

Desarrollar una tabla de anclaje 5 minutos

Para prepararse para desarrollar la tabla de anclaje, pida a los estudiantes que resuman lo que han aprendido sobre el uso de las propiedades para identificar diferentes materiales.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Sabemos que diferentes materiales tienen diferentes propiedades.

▪ Podemos observar las propiedades de un material, como el color, la textura, la dureza, entre otras.

▪ Las propiedades como el color y olor pueden ayudar a identificar diferentes materiales.

Plasme y resuma este conocimiento en la tabla de anclaje.

Ejemplo de tabla de anclaje:

Materia

Propiedades de los materiales

• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.

Sugiera repasar el modelo de anclaje para reflejar lo que los estudiantes han descubierto sobre las propiedades de los materiales en y alrededor de la Estatua de la Libertad.

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Diferenciación

Desafíe a los estudiantes que trabajan sobre el nivel del grado para crear un diagrama de Venn que muestre qué propiedades se pueden usar para identificar sólidos, líquidos o ambos.

Nota para el maestro

En niveles posteriores, los estudiantes aprenden que el término preciso para describir “el espesor de un líquido” es viscosidad

Revisar el modelo de anclaje  15 minutos

Muestre la fotografía actual de la Estatua de la Libertad de la Lección 1 (Figura 4 del Recurso A de la Lección 1) y los cubos de cobre, hierro y granito de la Lección 3.

► Ahora que podemos describir con precisión las propiedades de cada uno de estos materiales, ¿cómo se comparan con lo que vemos en la Estatua de la Libertad actual?

▪ Definitivamente, el cobre ha cambiado. El color es totalmente diferente y ya no es brillante.

▪ El granito no parece muy diferente. También se ve áspero, al igual que el cubo.

▪ Todavía no podemos estar seguros sobre lo que le ocurrió al hierro en el interior de la estatua porque no podemos verlo.

Pida a los estudiantes que respondan la siguiente pregunta en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 4). Después de un tiempo, invite a los estudiantes a compartir sus respuestas, a participar en una discusión con base en la evidencia según sea necesario para explorar cualquier afirmación diferente.

► La parte del revestimiento de la Estatua de la Libertad que podemos ver tiene diferentes propiedades ahora que cuando la estatua era nueva. ¿Es el mismo material o ha cambiado?

▪ El exterior de la estatua es de un color totalmente diferente ahora. Dado que una de sus propiedades cambió, deber ser un material diferente.

▪ Creo que todavía es de cobre porque su forma se ve igual. Esto me hace pensar que se le pegó otra sustancia.

Verificación de la comprensión

Mientras los estudiantes registran sus respuestas, busque una evidencia clara de que los cambios en una o más propiedades del revestimiento de la Estatua de la Libertad indican que ya no es la misma sustancia.

Evidencia

Observe y escuche la evidencia de que todos los estudiantes

▪ identifican los cambios en las propiedades de la Estatua de la Libertad con el paso del tiempo (en especial su color), y

▪ comprenden que esto puede indicar un cambio fundamental en esa sustancia.

Próximos pasos

Si a los estudiantes se les dificulta usar las propiedades como evidencia para justificar sus afirmaciones, deje que revisen los materiales otra vez mientras consultan la tabla de anclaje. Muéstreles el cobre patinado de la Lección 2 y el cubo de cobre de la Lección 3. Trabajen juntos para crear un cuadro comparativo o diagrama de Venn para comparar sus propiedades.

Nota para el maestro

En lecciones posteriores, la comprensión de los estudiantes sobre el uso de propiedades para identificar cambios en un material se profundizará a medida que los estudiantes exploren los cambios reversibles, así como los cambios que producen una nueva sustancia.

Repase el modelo de anclaje y pregunte a los estudiantes qué se debe agregar a la explicación. Permita a los estudiantes revisar sus explicaciones del modelo de anclaje en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 1).

Ejemplo de modelo de anclaje:

Cambios de la Estatua de la Libertad

El exterior de la Estatua de la Libertad era de un color café cobre brillante en 1886. Aprendimos que el cobre cambió de café a verde en aproximadamente 30 años. Debido a que tiene propiedades diferentes, creemos que es un material nuevo. Nos preguntamos qué sucedió durante ese tiempo para que el color cambiara. El interior de la Estatua de la Libertad es de hierro, pero no estamos seguros si el hierro también cambió.

Mientras repasa el modelo de anclaje, explique que el sistema tiene otro componente que los estudiantes aún deben observar y describir.

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Cerrar  10 minutos

Muestre a los estudiantes la cámara en vivo de la Estatua de la Libertad (http://phdsci.link/1172) para examinar todo el sistema de la Estatua de la Libertad (EarthCam 1996–2018). Explique que varias cámaras de video transmiten la estatua en vivo desde diferentes vistas. Cargue la HarborCam e invite a los estudiantes a revisar de cerca la imagen en vivo.

► ¿Qué está provocando el movimiento de las olas y de la bandera?

▪ ¡El viento! El aire sopla alrededor de la estatua.

▪ El viento está soplando y hace ondear la bandera.

► ¿Qué es el viento?

▪ El viento es aire que se mueve.

▪ Es cuando el aire se mueve y hace que otras cosas se muevan.

Para demostrar que el viento puede mover objetos, apile algunos pedazos de papel y sople ligeramente sobre la pila para hacer que los papeles se muevan. Pida a los estudiantes que tomen en cuenta esto al usar la rutina de Pensar–trabajar en parejas–compartir en respuesta a la siguiente pregunta.

► Si el viento es aire que se mueve, ¿qué es el aire?

Permita que los estudiantes compartan sus respuestas con la clase y sugiera preguntas nuevas para agregarlas a la cartelera de la pregunta guía. Luego, comparta la siguiente Pregunta del fenómeno: ¿Qué es el aire?

Nota para el maestro

En la vista de la HarborCam, busque evidencia de viento en forma de olas en el agua y velas desplegadas o banderas ondeando en barcos. En la vista del Lady Liberty Harbor, la bandera estadounidense podría estar ondeando con el viento.

Si la cámara en vivo no muestra evidencia de viento suficiente, repase la fotografía actual de la Estatua de la Libertad (Figura 4 del Recurso A de la Lección 1). Señale la bandera y pregunte, “¿Qué crees que estaba provocando que la bandera se moviera cuando se tomó esta fotografía?”

Nota para el maestro

Si los estudiantes usaron PhD Science™ de 4.° nivel, recuérdeles a los estudiantes cómo usaron el viento para alimentar un molino de viento y lo que aprendieron que cuando el viento colisiona con las aspas de un molino de viento, transfiere energía de movimiento a las aspas.

Lecciones 5–6 Naturaleza del aire Preparar

En este grupo de lecciones, los estudiantes comparten sus afirmaciones iniciales sobre la naturaleza del aire y las mejoran periódicamente según la evidencia nueva. En la Lección 5, los estudiantes observan cómo se comporta el aire. Luego, ellos investigan cómo agregar aire a un objeto afecta el peso del mismo. En la Lección 6, los estudiantes se basan en sus observaciones para concluir que el aire es una materia hecha de partículas tan pequeñas que no se pueden ver (PS1.A) y desarrollan un modelo (SEP.2) para describir la naturaleza particulada del aire (CC.5) del aire.

Aprendizaje del estudiante

Enunciado del conocimiento por adquirir

Las propiedades y el comportamiento del aire demuestran que los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver.

Objetivos

▪ Lección 5: conducir una investigación para determinar que el aire se compone de materia

▪ Lección 6: usar la evidencia de las investigaciones para justificar un modelo de partículas de aire

Estándares abordados

5-PS1-1 Desarrollar un modelo para describir que la materia se compone de partículas tan pequeñas que no se pueden ver (Desarrollo)

Concepto 1: Propiedades de la materia

Pregunta enfocada

¿Cómo describimos los distintos materiales?

Pregunta del fenómeno

¿Qué es el aire?

Prácticas de ciencia e ingeniería Ideas básicas de la disciplina Conceptos interdisciplinarios

SEP.2: Desarrollar y utilizar modelos

▪ En colaboración, desarrollar o revisar un modelo basado en la evidencia que muestra las relaciones entre las variables para los acontecimientos frecuentes y habituales

▪ Identificar las limitaciones de los modelos

SEP.6: Construir explicaciones y diseñar soluciones

▪ Usar evidencia (p. ej., medidas, observaciones, patrones) para construir o respaldar una explicación, o diseñar una solución a un problema

Materiales

PS1.A: Estructura y propiedades de la materia

▪ Cualquier tipo de materia se puede subdividir en partículas que son tan pequeñas que no se pueden ver, pero aún así la materia todavía existe y se puede detectar por otros medios. Un modelo que muestra que los gases se componen de partículas de materia que son tan pequeñas que no se pueden ver, y se mueven libremente en un espacio, puede explicar muchas observaciones, incluyendo el inflado y la forma de un globo, y los efectos del aire en partículas u objetos más grandes.

CC.2: Causa y efecto

▪ Se identifican y prueban regularmente las relaciones de causa y efecto, y se utilizan para explicar los cambios.

CC.5: Energía y materia

▪ La materia se compone de partículas.

Estudiante Cuaderno de ciencias (Guías de actividad A y B de la Lección 5) ●

Bandera estadounidense pequeña (por pareja de estudiantes) ●

Cuaderno de ciencias (Guías de actividad A y B de la Lección 6) ●

Investigación del aire (por grupo): jeringa de 60 ml con tapa, una burbuja grande recortada de un pedazo de plástico de burbujas

Maestro Fotografía actual de la Estatua de la Libertad (Figura 4 del Recurso A de la Lección 1)

Instrucciones de montaje y procedimientos para la demostración del equilibrio de bolas (Recurso de la Lección 5)

Demostración del equilibrio de bolas: balanza de plástico, 2 bolas de goma de 5 pulgadas de diámetro, una bomba manual con manguera y boquilla

Tabla de anclaje

Globos transparentes sin látex

Preparación Preparar la demostración del equilibrio de bolas (consultar el Recurso de la Lección 5)

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Lección 5

Objetivo: conducir una investigación para determinar que el aire se compone de materia

Iniciar

7 minutos

Vuelvan a ver la fotografía actual de la Estatua de la Libertad (Figura 4 del Recurso A de la Lección 1) y pida a los estudiantes que compartan lo que observan acerca la bandera estadounidense.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Está extendida, como si estuviera ondeándose.

▪ Está moviéndose con el viento.

Acuerde que debió haber viento cuando se tomó la fotografía porque la bandera se ondea con el viento. Pida a los estudiantes que trabajen en parejas y reparta una bandera estadounidense pequeña a cada pareja. Pida a las parejas que intenten hacer que sus banderas se vean como la bandera en la fotografía. Dé a los estudiantes unos momentos para explorar las diferentes formas de hacer que sus banderas se extiendan horizontalmente en lugar de que cuelguen.

Después de que los estudiantes hayan tenido cierto éxito al mover sus banderas, pida a algunos que compartan lo que hicieron.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Soplé mi bandera, como si el viento hubiera estado soplando sobre la bandera en la imagen.

▪ Usé mi boca para soplar aire en la bandera y hacer que se extendiera.

Agenda

Iniciar (7 minutos)

Aprender (35 minutos)

▪ Compartir las afirmaciones iniciales acerca del aire (10 minutos)

▪ Explorar el equilibrio de bolas (20 minutos)

▪ Actualizar la tabla de anclaje (5 minutos)

Cerrar (3 minutos)

Nota para el maestro

Los estudiantes deben deducir que pueden soplar las banderas para simular el viento. Si los estudiantes mueven el palo para ondear la bandera, recuérdeles que el asta de la bandera en la fotografía está fija; por lo tanto, algo alrededor de la bandera debe estar haciendo que se mueva.

Pida a los estudiantes que dibujen un modelo en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad A de la Lección 5) para explicar cómo el aire puede hacer ondear la bandera.

Ejemplo del modelo:

El movimiento del aire hace que la bandera se mueva en la misma dirección que el viento.

Desafíe a los estudiantes para que expliquen cómo representaron el viento o el movimiento del aire en sus modelos. Pida a los estudiantes que desarrollen una respuesta inicial para la Pregunta del fenómeno ¿Qué es el aire? en sus Cuadernos de ciencias.

Aprender

35 minutos

Compartir las afirmaciones iniciales acerca del aire

10 minutos

Para empezar, pida a los estudiantes que compartan sus respuestas iniciales a la Pregunta del fenómeno. Pida a los estudiantes que investiguen la evidencia de sus compañeros mediante preguntas de seguimiento sobre cada afirmación. Mientras los estudiantes comparten, haga un cuadro en la pizarra con todas las afirmaciones únicas y la evidencia asociada.

Nota para el maestro

Para respaldar esta discusión, considere publicar o proyectar estas preguntas para los estudiantes:

▪ ¿Por qué crees eso?

▪ ¿Cuál es tu evidencia?

▪ Yo estoy de acuerdo/en desacuerdo con _____ porque _____.

Si desea acceder a recursos adicionales sobre las preguntas para respaldar las discusiones, consulte la sección Preguntas y esquemas de oración para la conversación colaborativa de la Guía de implementación.

Ejemplo del cuadro de afirmaciones y evidencia: El aire es solo un espacio vacío, no es materia. El aire es materia que llena un espacio vacío.

▪ 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.

▪ Podemos sentir el aire cuando el viento sopla, 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.

Nota para el maestro

El aire es un montón de pequeños trozos 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.

A medida que se demuestra más evidencia sobre la naturaleza del aire, revise las afirmaciones de los estudiantes para determinar si la evidencia las respalda. Las ideas de los estudiantes variarán de clase en clase. Algunas ideas comunes pueden incluir las siguientes:

▪ El aire no es materia y por lo tanto no tiene peso.

▪ El aire es una sustancia con volumen constante que se ajusta a la forma de su recipiente, como lo haría un líquido.

▪ El aire está compuesto de partículas que no se mueven, las cuales son demasiado pequeñas para ver.

▪ El aire está compuesto de muchas partículas en movimiento.

Si los estudiantes no sugieren usar un modelo de partículas, tendrán la oportunidad en la Lección 6 de desarrollar dicho modelo basado en la evidencia.

Explorar el equilibrio de bolas  20 minutos

Para explorar si el aire tiene peso, muestre dos bolas en una balanza, enfatizando que las bolas son idénticas (excepto por el color, si corresponde) y que contienen la misma cantidad de aire.

Muestre a los estudiantes la bomba y explique que solo se agregará aire a la bola A. Permita que los estudiantes sientan cómo sale el aire del dispositivo cuando se bombea. Pídales que piensen en lo que podría suceder con las posiciones de las bolas en la balanza después de agregar aire a la bola A. Muestre y lea las siguientes opciones y luego use la rutina de Votar–discutir–volver a votar para sondear a los estudiantes.

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Nota para el maestro

Antes de que comience la lección, asegúrese de que las bolas pesen casi lo mismo.

Nota para el maestro

En la rutina didáctica de Votar–discutir–volver a votar, se les hace una pregunta a los estudiantes y se les brinda un conjunto de posibles respuestas. Primero, los estudiantes votan individual y anónimamente en una nota adhesiva. Los votos se recopilan y registran públicamente. Luego, los estudiantes analizan su respuesta con un compañero antes de volver a votar. El proceso se puede repetir después de una investigación más amplia. Esta herramienta de evaluación educativa se puede usar también para monitorear el razonamiento de los estudiantes a lo largo de las lecciones.

► ¿Qué le sucederá a las bolas en la balanza cuando se agregue aire a la bola A?

A. Nada. El aire no pesa nada, por lo que la balanza permanecerá igual.

B. La bola A se moverá hacia abajo Será más pesada porque el aire tiene peso.

C. La bola A se moverá hacia arriba. Será más ligera porque el aire flota.

Indique a los estudiantes que registren su voto inicial y su razonamiento en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 5). Pida a los estudiantes que escriban su voto en una nota adhesiva. Recopile, registre y muestre los resultados.

Pida a los estudiantes que analicen su selección con un compañero. Después de dar a los estudiantes un momento para hablar, permítales que vuelvan a votar. Si su voto ha cambiado, pídales que registren su nuevo voto y razonamiento en sus Cuadernos de ciencias. Una vez más, pida a los estudiantes que escriban su voto en una nota adhesiva. Recopile, registre y muestre los resultados nuevos junto al primer conteo. Permita que los estudiantes expliquen por qué o por qué no cambiaron su voto.

Explique a los estudiantes que observarán una demostración y registrarán sus observaciones en sus Cuadernos de ciencias. Antes de agregar aire a la bola A, pida a los estudiantes que dibujen cómo se ve la balanza con las bolas equilibradas en la columna Antes de agregar aire.

Realice la demostración, siguiendo el procedimiento descrito en el Recurso de la Lección 5. Pida a los estudiantes que registren cómo se ve la balanza en la columna Después de agregar aire en sus Cuadernos de ciencias.

Ejemplo de observaciones:

Antes de agregar aire

Después de agregar aire

Las bolas pesan lo mismo, por lo que están equilibradas.

Agregar aire aumentó el peso de la bola A, provocando que bajara.

Divida a los estudiantes en grupos pequeños. Pídales que respondan las preguntas en sus Cuadernos de ciencias, trabajando juntos para hacer deducciones y sacar conclusiones. Use las siguientes preguntas para guiar a los estudiantes mientras trabajan.

► ¿Cómo afectó a la balanza agregar aire a la bola A?

▪ La bola A bajó después de agregarle aire.

▪ Observé que la bola B subió, lo que significa que la bola A es más pesada.

► ¿El aire es materia?

▪ Sí. Aunque no lo podamos ver, debe ser materia porque lo podemos pesar.

▪ Sí. El aire debe estar compuesto de algún tipo de materia porque hizo que la bola A pesara más.

Verificación de la comprensión

Escuche las conversaciones de los estudiantes y lea sus respuestas a las preguntas de sus Cuadernos de ciencias para evaluar si los estudiantes entienden que el aire es materia.

Evidencia

Observe y escuche la evidencia de que todos los estudiantes

▪ identifican correctamente que las cosas más pesadas en la balanza bajan y los objetos más ligeros suben,

▪ citen la evidencia de que agregar aire provoca que la bola A se vuelva más pesada, y

▪ concluyan que el aire es materia.

Próximos pasos

Si los estudiantes no concluyen que el aire es materia, asegúrese de que comprenden que las cosas más pesadas bajan en una balanza. Considere pesar diferentes cantidades de un mismo objeto, como clips. Muestre a los estudiantes que agregar más clips en un lado de la balanza provoca que ese lado baje. Explique que aunque los estudiantes no pueden ver el aire, se pueden imaginar cómo se agrega aire a la bola en la balanza, al igual que se pueden agregar clips en un lado de la balanza.

Diferenciación

Considere proporcionar esquemas de oraciones para ayudar a los estudiantes que estén aprendiendo inglés y a los que tienen dificultades para escribir. Por ejemplo, “The balance moved because _____ (heavy/light) objects weigh _____ (more/less)”. Si desea más información sobre cómo construir esquemas de oraciones, diríjase a la sección de Aprendizaje del inglés de la Guía de implementación.

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Actualizar la tabla de anclaje 5

minutos

Agregue un tema nuevo, Tipos de materia, a la tabla de anclaje. Recuerde a los estudiantes los tipos de materia más conocidos, como los sólidos y líquidos. Utilice las respuestas de los estudiantes para la Verificación de la comprensión para explicar que el aire está compuesto de otro tipo de materia llamado gas, el cual se puede pesar aunque no se pueda ver.

Ejemplo de tabla de anclaje:

Materia

Propiedades de los materiales

• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.

Tipos de materia

• El aire está compuesto de un tipo de materia llamado gas.

• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.

Cerrar

3 minutos

Repase las afirmaciones de los estudiantes acerca del aire. Pídales que compartan cómo sus ideas acerca del aire han cambiando o se han reforzado. Tache cualquier afirmación que la evidencia ya no respalde y agregue la evidencia de objeción debajo de la afirmación. Luego, agregue la evidencia que apoye a cualquier afirmación que siga siendo viable.

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.

Nota para el maestro

El aire es un montón de pequeños trozos 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 los pequeños trozos de materia podrían ser lo que estamos pesando.

En este punto, cualquier afirmación de que el aire no es materia o que el aire no tiene peso se debe refutar con evidencia de la demostración de las bolas de equilibrio.

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Lección 6

Objetivo: usar la evidencia de las investigaciones para justificar un modelo de partículas de aire

Iniciar 5

minutos

Muestre a los estudiantes un globo desinflado y transparente. Pídales a los estudiantes que observen cuidadosamente y vean cómo cambia el tamaño del globo a medida que se llena de aire y se desinfla. Sople lentamente para inflar el globo. Mantenga cerrado el globo inflado, pero no lo ate. Luego, lentamente, deje salir el aire del globo.

Invite a los estudiantes a usar la rutina de Pensar–trabajar en parejas–compartir para responder las siguientes preguntas antes de completar la tabla de causa y efecto en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad A de la Lección 6).

► ¿Cómo la cantidad de aire en el globo afecta su tamaño?

▪ Cuando el globo tiene más aire, es más grande, y cuando tiene menos aire, es más pequeño.

▪ Si se le añade aire al globo, este se agranda.

▪ Dejar salir el aire del globo lo hace más pequeño.

► Cuando agregamos aire a la pelota de goma, se mantuvo del mismo tamaño. ¿Por qué crees que el globo aumenta de tamaño?

▪ El globo está hecho de un material distinto.

▪ El globo puede estirarse a medida que se infla.

Recuerde a los estudiantes la Pregunta del fenómeno ¿Qué es el aire? Pida a los estudiantes que consideren cómo sus observaciones del equilibrio de bolas y el globo inflado podrían ayudarlos a refinar sus respuestas iniciales a esta pregunta. Explique que en esta lección, los estudiantes realizarán sus propias investigaciones para aprender más sobre el aire.

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (35 minutos)

▪ Observar el aire en un globo (15 minutos)

▪ Investigar el aire (12 minutos)

▪ Evaluar los modelos de aire (8 minutos)

Cerrar (5 minutos)

Nota para el maestro

Como alternativa a la demostración, los estudiantes pueden trabajar de forma individual o con un compañero para inflar y desinflar un globo. Si realizan la actividad en pareja, un estudiante puede inflar el globo y el otro puede dejar salir el aire del globo. Tome en cuenta las alergias de los estudiantes al látex cuando compre globos adicionales.

Aprender

35 minutos

Observar el aire en un globo  1

5 minutos

Infle el globo nuevamente y, luego, átelo con un nudo. Recuerde a los estudiantes que los científicos a menudo necesitan desarrollar y perfeccionar sus modelos para comprender mejor conceptos como el que los estudiantes están explorando. A fin de ayudar a los estudiantes a profundizar en sus ideas sobre el aire, pídales que usen el espacio en sus Cuadernos de ciencias para dibujar un modelo que muestre cómo agregarle aire a un globo hace que este aumente de tamaño. Invite a los estudiantes a reunirse brevemente con un compañero para comparar sus modelos antes de compartirlos con la clase.

Ejemplo de modelo del estudiante:

Fragmentos de materia

A medida que se agrega aire a un globo, este se agranda. Cuanto más aire tiene, más grande es.

► ¿Qué similitudes observaste con tu compañero?

▪ Ambos mostramos el aire como círculos o puntos.

▪ Ambos mostramos al aire moviéndose hacia el interior del globo.

► ¿Qué diferencias observaste con tu compañero?

▪ Dejé un poco de espacio en mi globo, pero mi compañero lo llenó todo con círculos.

▪ Usé flechas para mostrar que el aire empujaba los lados del globo.

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Nota para el maestro

En este momento, es posible que los modelos de los estudiantes aún varíen mucho. Para relacionar estos modelos con las ideas actuales de los estudiantes sobre el aire, reúna algunos ejemplos e inclúyalos bajo las afirmaciones iniciales que se registraron en la Lección 5. Por ejemplo, incluya el modelo de un estudiante con un globo completamente coloreado bajo la afirmación de que el aire es materia que llena el espacio vacío. Este recordatorio visual ayudará a los estudiantes a ver la conexión entre su afirmación y el modelo. También les ayudará a cambiar de opinión si su modelo no cuenta con nueva evidencia.

Ejemplo del cuadro de afirmaciones y evidencia:

El aire es solo un espacio vacío, no es materia. El aire es materia que llena un espacio vacío.

▪ 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.

▪ 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 fragmentosde 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.

Pídales a los estudiantes que examinen el cuadro actualizado de afirmaciones y evidencia. Dígales a los estudiantes que será necesario que realicen una investigación para obtener más evidencia y determinar qué modelo representa mejor el aire y cómo este actúa.

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.

Lecciones 7–8 Comportamiento de los gases Preparar

En las lecciones anteriores, los estudiantes desarrollaron modelos para explicar las propiedades y el comportamiento del aire. En la Lección 7, los estudiantes exploran las propiedades de los gases (PS1.A) y mejoran sus modelos (SEP.2) para demostrar que el aire es una mezcla de diferentes partículas de gas (CC.5) que se mueven para llenar el espacio que ocupan. En la Lección 8, los estudiantes aplican esta comprensión nueva a la Estatua de la Libertad y completan una Verificación conceptual que aborda la Pregunta enfocada del Concepto 1: ¿Cómo describimos los distintos materiales?

Aprendizaje del estudiante

Enunciado del conocimiento por adquirir

El aire se compone de diferentes partículas de gas que se mueven libremente en el espacio que ocupan y colisionan entre sí y con otros objetos.

Objetivos

▪ Lección 7: investigar el comportamiento de diferentes gases en el aire

▪ Lección 8: aplicar los conocimientos sobre cómo se comportan los gases en situaciones de la vida real

Concepto 1: Propiedades de la materia

Pregunta enfocada

¿Cómo describimos los distintos materiales?

Pregunta del fenómeno

¿Cómo podemos mejorar nuestro modelo de aire?

Estándares abordados

5-PS1-1 Desarrollar un modelo para describir que la materia se compone de partículas tan pequeñas que no se pueden ver (Desarrollo)

Prácticas de ciencia e ingeniería Ideas básicas de la disciplina Conceptos interdisciplinarios

SEP.2: Desarrollar y utilizar modelos

▪ Desarrollar un modelo mediante el uso de una analogía, un ejemplo o una representación abstracta para describir un principio científico o una solución

PS1.A: Estructura y propiedades de la materia

▪ Cualquier tipo de materia se puede subdividir en partículas que son tan pequeñas que no se pueden ver, pero aún así la materia todavía existe y se puede detectar por otros medios. Un modelo que muestra que los gases se componen de partículas de materia que son tan pequeñas que no se pueden ver, y se mueven libremente en un espacio, puede explicar muchas observaciones, incluyendo el inflado y la forma de un globo y los efectos del aire en partículas u objetos más grandes.

Materiales

Estudiante Cuaderno de ciencias (Guía de actividad de la Lección 7)

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad A de la Lección 5)

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 1)

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad de la Lección 8)

CC.1: Patrones

▪ Los patrones se pueden usar como evidencia para respaldar una explicación.

CC.5: Energía y materia

▪ La materia se compone de partículas.

Conexiones con la naturaleza de la ciencia

El conocimiento científico presume que hay un orden y consistencia en los sistemas naturales

▪ La ciencia presume patrones consistentes en los sistemas naturales.

Maestro Instrucciones y procedimientos de montaje para la demostración del olor (Recurso de la Lección 7)

Demostración de olor: aceite de menta, vaso de precipitado, envoltorio plástico, hornilla (o microondas)

Bolsa pequeña de canicas

Fotografía actual de la Estatua de la Libertad (Figura 4 del Recurso A de la Lección 1)

Preparación Preparar la demostración de olor (consultar el Recurso de la Lección 7)

Lección 7 Lección 8

Lección 7

Objetivo: investigar el comportamiento de diferentes gases en el aire

Iniciar

5 minutos

Muestre a los estudiantes el vaso de precipitado sellado con un envoltorio plástico. Coloque el vaso de precipitado al frente del salón de clase y luego retire el envoltorio plástico. Pida a los estudiantes que se sienten en silencio durante los próximos 3 minutos y levanten la mano cuando huelan algo.

Mientras los estudiantes esperan, pídales que observen a sus compañeros para ver quién huele algo primero, quién luego y así sucesivamente. Después de 3 minutos, comente lo que analizaron los estudiantes.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Los estudiantes que estaban más cerca del vaso de precipitado olieron algo primero.

▪ Los estudiantes al fondo del salón de clase fueron los últimos en oler algo.

► ¿Cómo supiste que había una sustancia nueva en el salón de clase? Usa lo que sabes sobre las propiedades como evidencia.

▪ Pudimos oler algo nuevo porque su olor era diferente. Olía a menta.

▪ No pudimos ver la sustancia, pero pudimos olerla. Podría ser un gas con propiedades diferentes a las del aire en el salón.

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (30 minutos)

▪ Modelo de olor (25 minutos)

▪ Investigar el movimiento de las partículas (5 minutos)

Cerrar (10 minutos)

Nota para el maestro

Esta demostración funciona mejor cuando los estudiantes se sientan a diferentes distancias del vaso de precipitado. En los salones de clase donde los escritorios se organizan en forma circular o rectangular, considere pedir a los estudiantes que se paren en ubicaciones aleatorias alrededor del salón de clases.

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Pida a los estudiantes que reflexionen sobre su modelo de aire actual, que describe al aire como un gas hecho de partículas demasiado pequeñas para ver. Tenga en cuenta que el modelo actual aún no puede explicar cómo los estudiantes que estaban al otro lado del salón percibieron el olor. Comparta la Pregunta del fenómeno ¿Cómo podemos mejorar nuestro modelo de aire?

Aprender

30 minutos

Modelo de olor  2

5 minutos

Para explicar cómo el olor parecía moverse de un lado del salón de clase al otro, pida a los estudiantes que desarrollen un modelo de tres partes en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 7). Este modelo debe usar un modelo de partículas para explicar lo que sucedió cuando se abrió el vaso de precipitado, por qué algunos estudiantes percibieron el olor después de 1 minuto y por qué otros percibieron el olor después de 3 minutos completos. Luego, los estudiantes completan la segunda parte de la tarea del modelo, en la que se les pide hagan zoom (acercamiento) en la parte del gas en sus modelos para explicar lo que podría estar sucediendo. Pida a los estudiantes que comparen sus modelos con el modelo de un compañero, y luego pida a los estudiantes que compartan sus modelos con la clase, para identificar las semejanzas y las diferencias.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Los dos teníamos partículas. Mi compañero usó diferentes símbolos para demostrar la diferencia entre el aire y el olor, y yo usé dos colores diferentes.

▪ Los dos mostramos partículas de olor esparciéndose lentamente por el salón de clase.

▪ En el modelo ampliado, mi compañero agregó flechas para mostrar que todas las partículas se movían.

Usando las ideas que compartieron los estudiantes, desarrolle un modelo de clase que explique por qué diferentes estudiantes pudieron percibir el olor en diferentes momentos.

Nota para el maestro

Los modelos variarán un poco de clase en clase. Si falta alguno de los componentes clave del modelo, utilice preguntas de sondeo para identificar las debilidades del modelo. Luego trabaje con los estudiantes para determinar la mejor manera de mejorar el modelo.

Nota para el maestro

Si los estudiantes aún tienen problemas para visualizar la propagación de un olor contenido en el aire, considere realizar una demostración relacionada con líquidos. Coloque una gota de colorante de alimentos en una taza de agua para crear una imagen concreta de partículas en expansión. Luego pida a los estudiantes que usen esa imagen visual para ayudar a explicar el comportamiento del olor que observaron en el salón de clase y cómo podría ayudarlos a mejorar sus modelos de olor.

Al desarrollar la parte ampliada del modelo de olor, los estudiantes pueden necesitar apoyo adicional para comprender que todas las partículas de gas en el modelo, incluyendo las partículas de aire existentes en el salón de clase, se mueven.

Si es necesario, comparta los siguientes ejemplos para proporcionar evidencia adicional de que las partículas se mueven libremente en el espacio:

▪ Recuerde a los estudiantes que, al inflar los globos en la Lección 6, estos tenían una forma uniforme. Esto significa que las partículas de aire en el globo se deben mover dentro del recipiente porque el globo no está deformado.

▪ Explore la distribución uniforme del aire respirable en el salón de clase. Debido a que las partículas de aire en el salón de clase se mueven constantemente, los estudiantes al frente y al fondo del salón de clase siempre tienen aire para respirar.

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Ejemplo del modelo de olor de la clase:

Cuando la maestra abrió el vaso de precipitado:

Después de 1 minuto:

Después de 3 minutos:

Cuando el maestro abrió el vaso de precipitado, la mayoría de las partículas de olor todavía estaban dentro del vaso de precipitado. Después de 1 minuto, las partículas de olor llegaron a la primera fila de estudiantes. Después de 3 minutos, las partículas de olor se esparcieron por todo el salón de clase y todos pudieron olerlas. Las partículas de olor se deben haber movido porque se pudieron esparcir por todo el salón de clase. Pudimos identificar que la sustancia nueva porque olía diferente al aire (tenía un olor).

Pida a los estudiantes que reflexionen acerca de la composición del aire.

► ¿Qué sabemos sobre la materia que compone al aire? ¿Qué pasa con el olor que percibíamos?

▪ Sabemos que el aire es un gas y que está hecho de partículas.

▪ El olor actuó como un gas. Olía diferente, así que lo mostramos con diferentes partículas.

► ¿Qué sabemos sobre cómo se mueven las partículas de gas?

▪ Sabemos que las partículas de gas se mueven, pero no sabemos exactamente cómo.

▪ Sabemos que las partículas de gas se pueden esparcir por una habitación.

Consulte de nuevo la parte ampliada del modelo de olor de la clase. Tenga en cuenta que si bien los estudiantes tienen evidencia por experiencia propia de que las partículas de gas se mueven para llenar el espacio de su recipiente, todavía tienen que explorar cómo se mueven esas partículas. Pida a los estudiantes que compartan algunas ideas de cómo pueden demostrar las partículas en movimiento en el salón de clase.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Podríamos usar bolas del gimnasio para hacerlas rodar por todo el salón.

▪ Podríamos usar cubos conectores para representar las partículas de gas.

▪ Podríamos pretender ser partículas de gas y movernos alrededor del salón.

Investigar el movimiento de las partículas 5 minutos

Muestre a los estudiantes la bolsa de canicas y pídales que imaginen que las canicas representan las partículas de gas en el salón de clase. Explique que este es un modelo a escala de las interacciones entre las partículas de aire (u otro gas), que son demasiado pequeñas para ver. Saque una canica y hágala rodar por una superficie plana mientras los estudiantes observan.

► ¿Qué sucedería si nuestra partícula colisionara con otra cosa?

▪ Rebotaría.

▪ Cambiaría de dirección.

► ¿Con qué objetos podría colisionar una partícula de gas en nuestro salón de clase?

▪ Podrían colisionar con las paredes, escritorios, ventanas y estantes.

▪ Podrían toparse con nosotros.

▪ Podrían colisionar con otras partículas de gas.

Luego, haga rodar la canica para que rebote contra un objeto en el salón de clase.

► ¿Qué patrón observaste las dos veces que la partícula se movió?

▪ Se movió en línea recta hasta que golpeó algo. Luego se movió en un camino diferente.

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Nota para el maestro

Si los estudiantes no se dan cuenta de esto como una posibilidad, consulte el modelo de olor de la clase. Tome en cuenta que el salón de clase está lleno de partículas de gas, y pregunte a los estudiantes si estas partículas podrían colisionar de vez en cuando con otras partículas en el salón de clase.

Haga demostraciones adicionales con las canicas, según sea necesario, para satisfacer la curiosidad de los estudiantes sobre el movimiento de las partículas. Para comprender mejor lo que sucede cuando las partículas colisionan entre sí y con otros objetos, recuerde a los estudiantes su experiencia con las colisiones en 4.° nivel.

Repase la parte ampliada del modelo de olor de la clase. Actualice el modelo con líneas de movimiento para indicar que las partículas se mueven a lo largo del camino hasta que colisionan con un objeto. Para enriquecer este modelo, agregue una colisión entre dos de las partículas.

Cerrar  10

minutos

Pida a los estudiantes que soplen en una de sus manos. Luego, pídales que soplen en su mano otra vez y que visualicen muchas canicas pequeñas que colisionan con su mano.

► ¿Por qué sientes el aire cuando soplas en tu mano, pero no el aire a tu alrededor cuando estás quieto?

▪ Tal vez por que más partículas de aire golpean nuestra mano cuando soplamos en ella.

▪ Creo que las partículas se mueven más rápido. Como cuando soplamos más fuerte en un molino de viento de juguete, las aspas giran más rápido.

Recuerde a los estudiantes que, en el 4.° nivel, ellos estudiaron la relación entre la energía y los objetos que colisionan. Algunos estudiantes pueden sugerir que sienten el aire en sus manos porque las partículas se mueven más rápido y transfieren más energía. Explique que la razón principal por la que sienten que el aire golpea su mano es porque el soplo dirige más partículas de aire hacia su mano, causando más colisiones y transfiriendo una mayor cantidad de energía.

Pida a los estudiantes que usen lo que ahora saben sobre las partículas de gas para crear un modelo de bandera actualizado en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 7). Pueden consultar sus modelos originales en la Guía de actividad A de la Lección 5 mientras trabajan. Pida a varios estudiantes que compartan sus modelos actualizados con la clase.

Nota para el maestro

En el 4.° nivel del Módulo 2, los estudiantes exploraron cómo las colisiones entre los objetos pueden afectar su movimiento y transferir energía entre los objetos.

Nota para el maestro

Los estudiantes aún pueden tener preguntas persistentes sobre el tiempo que tardó el olor en llegar a todos los estudiantes. Para ayudar a explicar esto, pídales a los estudiantes que consideren cómo las colisiones entre las partículas de gas de olor y las partículas de gas de aire podrían aumentar el tiempo que tardan las partículas de olor en moverse por el salón.

Diferenciación

Para hacer que el movimiento de partículas y las colisiones sean más concretas, invite a seis u ocho estudiantes a moverse en líneas rectas alrededor del salón de clase, cambiando de dirección cuando tropiezan suavemente (colisionan) con un objeto. Considere dar a los estudiantes carteles para sostener que indiquen si representan partículas de olor o partículas de aire existentes en el salón de clase.

Ejemplo del modelo de la bandera revisado:

El viento hace que más partículas de aire colisionen con la bandera. Las partículas transfieren energía cuando colisionan con la bandera, haciendo que se mueva. Las partículas de aire se mueven en líneas rectas hasta que golpean algo y rebotan.

Verificación de la comprensión

A medida que los estudiantes desarrollan modelos nuevos de la bandera ondeando, asegúrese de que aplican su comprensión nueva de las propiedades y el comportamiento de los gases.

Evidencia

Busque evidencia de que todos los modelos incluyen

▪ partículas en movimiento,

▪ partículas moviéndose en línea recta,

▪ partículas que colisionan entre sí y con la bandera, y

▪ partículas transfiriendo energía durante las colisiones.

Próximos pasos

Si a los estudiantes todavía se les dificulta comprender cómo se comportan las partículas de gas, guíe a cada uno para asegurarse de que sus modelos incluyan lo último que aprendieron sobre los gases.

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Pida a los estudiantes que tomen en cuenta todo lo que han aprendido en las últimas lecciones y cómo su comprensión del aire y los gases les ayudará a mejorar sus modelos de la Estatua de la Libertad. Tenga en cuenta que los estudiantes tienen información nueva para agregar en la tabla de anclaje y el modelo de anclaje en la próxima lección.

Tarea opcional

Los estudiantes hacen una lista de otros gases que observan en el aire alrededor de sus vecindarios. Los estudiantes registran las propiedades de estos gases y hacen predicciones sobre cuáles podrían ser los gases.

Lección 8

Objetivo: aplicar los conocimientos sobre cómo se comportan los gases en situaciones de la vida real

Iniciar

3 minutos

Vuelvan a ver la fotografía actual de la Estatua de la Libertad (Figura 4 del Recurso A de la Lección 1).

Agenda

Iniciar (3 minutos)

Aprender (35 minutos)

▪ Revisar la tabla de anclaje (10 minutos)

▪ Actualizar el modelo de anclaje (10 minutos)

▪ Verificación conceptual (15 minutos)

Cerrar (7 minutos)

Los estudiantes han explorado la Pregunta del fenómeno ¿Cómo podemos mejorar nuestro modelo de aire?

Ahora pídales que consideren cómo podrían aplicar su modelo actualizado a todo el sistema de la Estatua de la Libertad.

► Sabemos que las partículas de gas deben estar colisionando con la bandera. ¿Qué más vemos en esta fotografía con lo que podrían colisionar las partículas de gas?

▪ La estatua

▪ La base de granito

▪ Árboles

▪ Agua

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Acuerde que es probable que las partículas de gas colisionen con muchos objetos en la fotografía. Explique que ahora los estudiantes registrarán sus hallazgos nuevos sobre los gases en la tabla de anclaje y actualizarán el modelo de anclaje.

Aprender

35 minutos

Revisar la tabla de anclaje  1

0 minutos

Dirija la atención de los estudiantes a la tabla de anclaje, y pida a la clase que piensen sobre las investigaciones en las que han participado hasta ahora. Pida a los estudiantes que piensen en la demostración del olor, específicamente, y consideren si creen que el aire se compone de un tipo de gas o de muchos tipos de gas.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ La demostración del olor nos mostró que el aire que respiramos se compone de diferentes tipos de partículas de gas.

► ¿Qué evidencia tenemos para respaldar la afirmación de que el aire se compone de diferentes gases?

▪ No podíamos oler la menta hasta que abriste el vaso de precipitado.

▪ Pudimos oler las partículas de olor en el aire, pero no las partículas de gas que ya estaban en el salón de clase.

Concluya que el aire se compone de diferentes gases, y agregue esta información en la tabla de anclaje.

Luego, haga la siguiente pregunta y pida a los estudiantes que escriban una respuesta en una nota adhesiva. Use la rutina de la Bola de nieve para invitar a los estudiantes a compartir ideas adicionales sobre los gases.

► ¿Qué más aprendimos sobre las propiedades y el comportamiento de los gases?

▪ Vimos que un gas se puede esparcir a lo largo de un salón de clase.

▪ Un gas puede llenar un globo o expandirse dentro de una jeringa.

▪ Aprendimos que un gas se compone de partículas que son demasiado pequeñas para poder verlas.

Nota para el maestro

La composición específica del aire no se estudia en el 5.° nivel. Solo se espera que los estudiantes comprendan que las propiedades observables del aire muestran que se compone de diferentes gases.

Trabaje con los estudiantes para resumir sus respuestas en una afirmación que se pueda agregar a la tabla de anclaje.

Ejemplo de tabla de anclaje:

Materia

Propiedades de los materiales

• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.

Tipos de materia

• El aire se compone de diferentes gases

• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.

• Los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver y se mueven para llenar el espacio de su recipiente.

Actualizar el modelo de anclaje

10 minutos

Dirija la atención de los estudiantes al modelo de anclaje, y pregunte a los estudiantes cómo podrían incorporar su comprensión nueva de las propiedades y el comportamiento del gas.

► ¿Qué componentes nuevos debemos agregar al sistema de la Estatua de la Libertad?

▪ Debemos mostrar las partículas de gas.

▪ Sabemos que hay diferentes tipos de gases, por lo que debemos mostrar diferentes tipos de partículas.

► ¿Cómo podemos mostrar cómo se comportan las partículas de gas en este sistema?

▪ Debemos mostrar las partículas de gas moviéndose en líneas rectas.

▪ Algunas de las partículas deben verse como si fueran a golpear la Estatua de la Libertad porque vimos que las partículas de gas pueden colisionar con los objetos.

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Trabaje con los estudiantes para actualizar el modelo de anclaje, y luego pídales que actualicen sus propios modelos de la Estatua de la Libertad en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 1).

Ejemplo de modelo de anclaje:

El exterior de la Estatua de la Libertad era de un color café cobre brillante en 1886. Aprendimos que el cobre cambió de café a verde en aproximadamente 30 años. Debido a que tiene propiedades diferentes, creemos que es un material nuevo. Nos preguntamos qué sucedió durante ese tiempo para que el color cambiara. El interior de la Estatua de la Libertad es de hierro, pero no estamos seguros si el hierro también cambió. El aire alrededor de la estatua se compone de diferentes partículas de gas que se mueven y colisionan con objetos.

Verificación conceptual  15 minutos

Pida a los estudiantes que completen la Verificación conceptual en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 8) en respuesta al siguiente tema.

► Imagina que es casi la hora del almuerzo en la escuela. Crea un modelo para explicar cómo puedes detectar la comida caliente cuando caminas hacia la cafetería. Usa lo que sabes sobre los gases y las partículas de gas para agregar detalles a tu modelo.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

Partículas de gas

Los puntos negros, rojos y azules representan las diferentes partículas de gas en el aire. Los puntos rojos y azules muestran las partículas de olor de la comida caliente que se mueven hasta que llegan a mi nariz. No puedo ver las partículas de olor, pero sé que están ahí porque puedo olerlas.

Diferenciación

Para ayudar a los estudiantes indecisos a comenzar, puede ser útil que se reúnan en un grupo pequeño para acordar algunos parámetros del modelo, como ▪ qué comida o comidas representar, y ▪ la cantidad de espacio necesario entre la comida y la persona para poder demostrar el movimiento de las partículas del gas.

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Verificación conceptual

Esta Verificación conceptual evalúa la comprensión de los estudiantes de las propiedades de la materia, la naturaleza particulada de los gases y el comportamiento de los gases. Todos son componentes de la Pregunta enfocada del Concepto 1: ¿Cómo describimos los distintos materiales?

Los estudiantes deben demostrar que comprenden que los gases se componen de partículas que son tan pequeñas que no se pueden ver, que las partículas de gas se mueven en líneas rectas y que hay diferentes tipos de gases.

Evidencia

Busque evidencia para demostrar que los modelos de los estudiantes incluyen los siguientes componentes e interacciones.

▪ El gas está representado por partículas con espacio entre ellas.

▪ Los diferentes tipos de gas están representados por partículas de colores diferentes.

▪ Las partículas de gas se mueven en líneas rectas.

▪ Las partículas de gas se propagan desde la fuente a la nariz.

Próximos pasos

Si los estudiantes tienen dificultades para identificar qué componentes o interacciones incluir, recuérdeles las investigaciones sobre las propiedades de las sustancias y el comportamiento de los gases. Los comienzos que pueden incluir preguntar a los estudiantes cómo pueden oler diferentes sustancias desde lejos y qué propiedad de los gases les permite olerlas.

Pida a los estudiantes que compartan sus modelos y explicaciones. Tome en cuenta los componentes y las interacciones que son comunes entre los modelos. Acuerde que los modelos deben mostrar diferentes tipos de partículas de gas, partículas que se mueven en línea recta y partículas que se mueven por la habitación.

Cerrar 7

minutos

Repase la cartelera de la pregunta guía. Trabaje con los estudiantes para responder las preguntas bajo la Pregunta enfocada del Concepto 1: ¿Cómo describimos los distintos materiales? Tenga en cuenta que los estudiantes han usado ahora un modelo de partículas para explicar las propiedades y el comportamiento de los gases. Pregunte a los estudiantes si tienen evidencia de que este modelo también se puede usar para describir sólidos y líquidos. Agregue esto y cualquier pregunta adicional que tengan los estudiantes a la cartelera de la pregunta guía.

Luego, dirija la atención de los estudiantes al modelo de anclaje. Señale que los estudiantes todavía no descubren cómo el cambio de temperatura, ya sea debido a las estaciones o al calor diario del sol, podría afectar a la Estatua de la Libertad. Use esta pregunta abierta para determinar los siguientes pasos posibles y proponga que explorar la Pregunta enfocada del Concepto 2, ¿Cómo afectan a las sustancias los cambios de temperatura? puede brindar más información sobre el cambio de la apariencia de la estatua.

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Lecciones 9–10 Cambios de estado Preparar

En las Lecciones 9 y 10, los estudiantes comienzan a explorar la Pregunta enfocada del Concepto 2: ¿Cómo afectan a las sustancias los cambios de temperatura? En la Lección 9, los estudiantes investigan cómo el cambio de temperatura del agua afecta sus propiedades. En la Lección 10, los estudiantes exploran la relación (CC.2) entre el estado de una sustancia y su energía. Luego, los estudiantes amplían sobre el modelo de las partículas (SEP.2) que desarrollaron para representar el cambio de gases a líquidos y sólidos (PS1.A) con el fin de explicar cómo el agua puede cambiar de estado sin dejar de ser la misma sustancia (CC.7).

Aprendizaje

del estudiante

Enunciado del conocimiento por adquirir

Cuando la materia cambia de estado como resultado del calentamiento o enfriamiento, sigue siendo la misma sustancia.

Objetivos

▪ Lección 9: representar la ebullición o condensación del agua para proporcionar evidencia de que los líquidos están compuestos por partículas

▪ Lección 10: representar la fusión del hielo para proporcionar evidencia de que los sólidos están compuestos de partículas

Concepto 2: Calentamiento y enfriamiento de sustancias

Pregunta enfocada

¿Cómo afectan a las sustancias los cambios de temperatura?

Pregunta del fenómeno

¿Qué sucede cuando se calientan o se enfrían sustancias?

Estándares abordados

5-PS1-1 Desarrollar un modelo para describir que la materia se compone de partículas tan pequeñas que no se pueden ver (Demostración)

5-PS1-2 Medir y representar gráficamente las cantidades para proporcionar evidencia de que, sin importar el tipo de cambio que ocurra al calentar, enfriar o mezclar sustancias, se conserva el peso total de la materia (Desarrollo)

Prácticas de ciencia e ingeniería Ideas básicas de la disciplina Conceptos interdisciplinarios

SEP.2: Desarrollar y utilizar modelos

▪ Desarrollar o utilizar modelos para describir o predecir fenómenos

PS1.A: Estructura y propiedades de la materia

▪ Cualquier tipo de materia se puede subdividir en partículas que son tan pequeñas que no se pueden ver, pero aún así la materia todavía existe y se puede detectar por otros medios. Un modelo que muestra que los gases se componen de partículas que se mueven libremente en un espacio, y que son tan pequeñas que no se pueden ver, puede explicar muchas observaciones, incluyendo el inflado y la forma de un globo, así como los efectos del aire en partículas u objetos más grandes.

▪ La cantidad (peso) de materia se conserva cuando cambia de forma, incluso en transiciones en las que parece desaparecer.

PS1.B: Reacciones químicas

▪ No importa qué reacción o cambio ocurra en las propiedades, el peso total de las sustancias no cambia.

CC.2: Causa y efecto

▪ Se identifican y prueban regularmente las relaciones de causa y efecto, y se utilizan para explicar los cambios.

CC.7: Estabilidad y cambio

▪ El cambio se mide en términos de diferencias a lo largo del tiempo y puede ocurrir a diferentes velocidades.

Materiales

Estudiante Cuaderno de ciencias (Guía de actividad de la Lección 9)

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad de la Lección 10)

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 1)

Probeta (por grupo)

20 ml de agua (por grupo)

Investigación de la fusión del agua (por parejas de estudiantes): 2 cubos de hielo, vaso de plástico transparente de 9 onzas

Maestro Cubos de cobre, hierro y granito (aprox. 1")

Demostración de agua hirviendo: vaso de precipitado de 205 ml, agua, hornilla, pinzas, vidrio de reloj

Preparación

Preparar el video melting gold (derretir oro): http://phdsci.link/1182

Hacer cubos de hielo

Lección 9 Lección 10

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Lección 9

Objetivo: representar la ebullición o condensación del agua para proporcionar evidencia de que los líquidos están compuestos por partículas

Iniciar

5 minutos

Para comenzar, dirija la atención de los estudiantes al modelo de anclaje y a la cartelera de la pregunta guía. Tenga en cuenta que al desarrollar el modelo de anclaje, los estudiantes consideraron los cambios en la temperatura y si esos cambios pueden haber afectado la apariencia de la Estatua de la Libertad. Pase los cubos de cobre, hierro y granito de la Lección 3 y pida a los estudiantes que imaginen cómo los cambios de temperatura pueden alterar la apariencia de cada material.

► ¿Por qué cambiaría la temperatura de los materiales en la Estatua de la Libertad?

▪ La estatua está en Nueva York. En Nueva York hace mucho frío en el invierno.

▪ En Nueva York también puede hacer mucho calor en el verano.

► ¿Qué pasaría si calentamos los cubos?

▪ Los metales pueden derretirse. No estoy seguro de qué pasaría con el granito.

▪ El cobre podría volverse verde como el exterior de la Estatua de la Libertad.

▪ Pienso que solo se calentarán mucho.

► ¿Qué pasaría si enfriamos los cubos?

▪ Podrían quedar cubiertos de escarcha.

▪ Tal vez el cobre se volvería verde al enfriarse mucho.

▪ Yo no creo que cambiarán.

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (35 minutos)

▪ Investigar agua hirviendo (10 minutos)

▪ Investigar la condensación (5 minutos)

▪ Modelo de líquidos (20 minutos)

Cerrar (5 minutos)

Nota para el maestro

Los estudiantes exploraron los climas regionales en el 3.er nivel. Si a los estudiantes se les dificulta recordar el clima de la ciudad de Nueva York, busque rápidamente en línea para mostrarles fotografías de la ciudad en invierno y en verano. Ayude a los estudiantes a deducir la temperatura en cada estación. Si es necesario, busque datos meteorológicos en el sitio web NOAA NCEI (http://phdsci.link/1174) como evidencia adicional (NOAA NCEI 2018).

Tenga en cuenta que los estudiantes necesitarán explorar cómo los cambios en la temperatura afectan a las diferentes sustancias, y presente la Pregunta del fenómeno ¿Qué sucede cuando se calientan o se enfrían sustancias?

Aprender  35

minutos

Investigar agua hirviendo  10 minutos

Explique que al investigar el calentamiento y el enfriamiento, será importante probar una sustancia que sea conocida y segura de usar en el salón de clase: agua. Muestre a los estudiantes una probeta y un vaso de precipitado, y explique que estas piezas de equipo las usan los científicos para medir el volumen de líquidos. Demuestre brevemente cómo leer el volumen de un líquido al nivel de la vista, colocando la probeta o el vaso de precipitado en una superficie plana y lleve sus ojos al nivel del agua.

Explique que los estudiantes comenzarán a explorar lo que sucede cuando se calienta el agua. Divida a los estudiantes en grupos pequeños y distribuya una probeta a cada grupo. Pida a los grupos que recolecten 20 ml de agua en su probeta.

Luego, pida a cada grupo que registre las propiedades del agua en la columna Propiedades antes del calentamiento en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 9).

Ejemplo de observaciones:

Propiedades antes del calentamiento

▪ Transparente

▪ Líquida

▪ Sin olor

▪ El agua toma la forma de su recipiente.

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Sustancia: Agua

Propiedades durante el calentamiento

Propiedades después del enfriamiento

Conexión entre asignaturas:

Matemáticas

A partir del 3.er grado, Eureka Math usa rectas numéricas verticales para enseñar cómo redondear números. En 5.° grado, los estudiantes continuarán usando rectas numéricas verticales para redondear números decimales. Según sea necesario, ayude a los estudiantes a leer el volumen del líquido y relacione esta destreza con una recta numérica vertical (CCSS.Contenido de matemáticas. 5.NBT.A.4).

Nota para el maestro

Es posible que los estudiantes no puedan observar por sí solos que el agua líquida toma la forma de su recipiente. Para asegurarse de que se observe esta propiedad, solicite a los alumnos que consideren qué podría ocurrir con la forma del agua si se vierte en otro recipiente o en el piso.

Muestre a los estudiantes la hornilla y explíqueles que por razones de seguridad solo el maestro la debe usar. Invite a un integrante de cada grupo para verter su agua en el vaso de precipitado. Pida a los estudiantes que determinen el volumen total del agua en el vaso de precipitado sumando el volumen del agua de cada grupo. Para confirmar el volumen total, invite a un estudiante voluntario para que lea el volumen del agua en el vaso de precipitado. Pida a los estudiantes que registren el volumen en sus Cuadernos de ciencias. Recuerde a los estudiantes las reglas de seguridad del salón de clase, y luego coloque el vaso de precipitado en la hornilla y ajuste la temperatura al nivel más alto.

Nota de seguridad

Esta investigación representa peligros potenciales. Revise esta medida de seguridad para minimizar los riesgos:

▪ Solo el maestro debe manejar la hornilla y el vaso de precipitado una vez que se calienta.

Asegúrese de usar pinzas para manejar el vaso de precipitado y el vidrio de reloj cuando se calientan. Si los estudiantes desean ver el agua más cerca durante la investigación, deben usar las gafas de protección.

Mientras espera que el agua comience a hervir, pida a los estudiantes que escriban una predicción en sus Cuadernos de ciencias sobre lo que creen que sucederá con el volumen del agua en el vaso de precipitado a medida que se calienta el agua. Pida a los estudiantes que compartan sus predicciones con la clase.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Mientras el agua se calienta, puede llegar a hervir, pero cuando deja de hervir, el volumen será el mismo.

▪ No le sucederá nada al volumen del agua si se calienta.

▪ Una vez que el agua comience a hervir, su volumen disminuirá porque una parte se irá al aire.

Una vez que el agua esté visiblemente hirviendo, pregunte a los estudiantes qué observan.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ El agua está hirviendo.

▪ El agua burbujea mucho.

▪ Está saliendo vapor por la parte superior del vaso de precipitado.

Explique que el agua se ha calentado hasta el punto de que ha empezado a hervir. Dedique algunos minutos a observar el agua hirviendo, y pida a los grupos que registren sus observaciones en la columna Propiedades mientras se calienta en sus Cuadernos de ciencias.

Diferenciación

Para respaldar a los que se les dificulta escribir, considere incluir el esquema de la oración “A medida que el agua se calienta, el volumen de agua en el vaso de precipitado aumentará/ disminuirá/permanecerá igual porque …”.

Nota para el maestro

En este nivel, es aceptable que los estudiantes usen el término vapor para referirse a la condensación de vapor invisible en gotas de agua visibles. El término condensación se define posteriormente en la lección.

Nota para el maestro

Esta lección define el término ebullición una vez que los estudiantes descubren más evidencia para explicar el proceso.

Ejemplo de observaciones:

Sustancia: Agua

Propiedades antes del calentamiento Propiedades durante el calentamiento

▪ Transparente

▪ Líquida

▪ Sin olor

▪ El agua toma la forma de su recipiente.

▪ Se forman muchas burbujas.

▪ Sale vapor del vaso de precipitado.

▪ Sin olor

▪ El agua en el vaso de precipitado todavía toma la forma de su recipiente.

Propiedades después del enfriamiento

A medida que los estudiantes terminen de registrar sus observaciones, apague la hornilla. Cuando el agua deje de hervir, pida a un voluntario que lea el volumen del agua. Observe la disminución en el volumen del agua, y pida a los grupos que registren las propiedades del agua que aún está en el vaso de precipitado en la columna Propiedades después del enfriamiento, así como el volumen nuevo.

Ejemplo de observaciones:

Sustancia: Agua

Propiedades antes del calentamiento Propiedades durante el calentamiento

▪ Transparente

▪ Líquida

▪ Sin olor

▪ El agua toma la forma de su recipiente.

▪ Se forman muchas burbujas.

▪ Sale vapor del vaso de precipitado.

▪ Sin olor

▪ El agua en el vaso de precipitado todavía toma la forma de su recipiente.

Propiedades después del enfriamiento

▪ Transparente

▪ Líquida

▪ Sin olor

▪ El agua toma la forma de su recipiente.

► ¿Cambiaron las propiedades del agua luego de haberla calentado? ¿Qué nos dice esto sobre la sustancia que todavía está en el vaso de precipitado?

▪ Sus propiedades no han cambiado. Solo el volumen es diferente.

▪ Lo que queda en el vaso de precipitado sigue siendo agua porque tiene las mismas propiedades que tenía antes.

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► ¿Por qué disminuyó el volumen de agua cuando la calentamos?

▪ El volumen disminuyó porque el agua burbujeaba mucho. Vi que parte del agua salía del vaso de precipitado y caía en la hornilla.

▪ El volumen disminuyó porque el agua comenzó a hervir, y parte de ella flotó en el aire.

▪ Parte del agua se convirtió en vapor.

Indique que algunos estudiantes observaron un gas que salía flotando del vaso de precipitado. Pida a los estudiantes que compartan ideas sobre cómo se podría capturar esta sustancia para ver si es agua o una sustancia nueva.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Podríamos poner una tapa en el vaso de precipitado para atrapar el gas.

▪ Podríamos poner algo encima del vaso de precipitado, como una bolsa de plástico, para atrapar el gas.

Presente una pieza nueva de equipo, el vidrio de reloj. Explique que este vidrio se puede usar como la tapa de una olla para atrapar parte del gas y observar sus propiedades.

Investigar la condensación 5 minutos

Caliente el agua en el vaso de precipitado hasta su punto de ebullición. Esta vez, use las pinzas para sostener el vidrio de reloj sobre el vaso de precipitado hasta que se formen gotas en el vidrio. Retire el vidrio de reloj con las pinzas y muéstrelo a los estudiantes. Deje el vaso de precipitado en la hornilla para que el agua continúe hirviendo.

► ¿Qué observan en el vidrio?

▪ Veo gotas de agua pequeñas.

▪ Hay agua líquida en el vidrio.

Invite a los estudiantes que compartan las observaciones sobre las propiedades del líquido en el vidrio. Use estas propiedades como evidencia de que el líquido en el vidrio debe ser la misma agua que se evaporó del vaso de precipitado. Explique que el agua en su forma gaseosa se llama vapor de agua. Explique que el vidrio de reloj estaba seco antes de colocarlo sobre el agua hirviendo.

► ¿De dónde vino el agua que está en el vidrio?

▪ El agua vino del vapor de agua.

Nota para el maestro

Si no se pudo ver el vapor de agua condesada durante la demostración, anímelos a pasar a la próxima actividad preguntando a los estudiantes a dónde podría haber ido el agua que falta.

Nota para el maestro

Cambie la hornilla a una temperatura media una vez que el agua hierva vigorosamente. Esto dará tiempo adicional, si es necesario, para usar el vidrio de reloj para capturar el vapor de agua.

▪ El vapor de agua salió flotando del vaso de precipitado y se pegó en el vidrio de reloj. Luego se convirtió de nuevo en líquido.

▪ El agua podría haber salpicado sobre el vidrio cuando estaba hirviendo.

Acuerde que cuando el agua líquida hirvió, se convirtió en un gas que escapó al aire. Parte de ese gas se acumuló en el vidrio de reloj y volvió a convertirse en agua líquida.

► ¿Cómo puede esta evidencia nueva explicar por qué el volumen del agua en el vaso de precipitado disminuyó durante la ebullición?

▪ Cuando el agua hirvió, parte de ella se convirtió en gas y se alejó al flotar. Esto explica por qué había menos agua líquida en el vaso de precipitado.

Pida a los estudiantes que compartan si la evidencia que recolectaron respaldó sus predicciones sobre el volumen del agua en el vaso de precipitado. Explique que calentar el agua hizo que hirviera. La ebullición ocurre cuando un líquido se convierte en gas; en la mayoría de las condiciones, esto implica calentar el líquido a una cierta temperatura. Luego, el gas se acumuló en el vidrio de reloj, se enfrió y volvió a ser líquido. Explique que este proceso se llama condensación, que ocurre cuando un gas se convierte en líquido. En la mayoría de las condiciones, esto implica enfriar un gas a una cierta temperatura.

Aprendizaje del inglés

Considere proporcionar el cognado en español para condensation (condensación ) Señale que condense significa presionar muy juntos. Tenga en cuenta que las partículas de gas se pueden unir aún más porque hay espacio entre ellas.

Modelo de líquidos  20 minutos

Reagrúpense como clase y vuelvan a ver el modelo de anclaje, dirija la atención de los estudiantes al modelo de partículas que usaron para representar gases en el aire. Pida a los estudiantes que representen cómo se vería el vapor de agua en el aire si pudieran acercarse mucho. Los estudiantes deben registrar este modelo en el primer cuadro de la tabla del Modelo de tipos de materia en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 9).

Invite a los estudiantes que compartan sus modelos y asegúrese de que cada estudiante aplicó correctamente el modelo de partículas a sus modelos de vapor de agua en el aire. Use los modelos de los estudiantes para desarrollar un modelo de la clase en la pizarra. Si es necesario, permita que los estudiantes actualicen sus modelos individuales.

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Nota para el maestro

Algunos estudiantes pueden creer que el agua salpicó el vidrio de reloj. Si es así, seque el vidrio de reloj y sosténgalo a un nivel un poco más alto sobre el agua hirviendo. Demuestre que el vidrio de reloj está demasiado alto para que el agua salpique sobre él. Muestre a los estudiantes que todavía se puede observar que el gas se eleva del vaso de precipitado y se forman gotas en el vidrio de reloj.

Profundización

Considere profundizar en cómo el vapor de agua se puede condensar para formar agua líquida. Coloque un vaso de agua con hielo en el salón durante la lección. Cuando los estudiantes representen el vapor de agua y agua líquida, desafíelos a usar su modelo para explicar cómo se acumuló el agua en el exterior del vaso frío.

Si los estudiantes han escuchado el término evaporación antes y tienen curiosidad, haga preguntas como las siguientes:

▪ ¿Es la ebullición la única manera en que el vapor de agua puede llegar al aire?

▪ ¿En qué otras ocasiones hemos visto que el agua parece desaparecer o secarse?

Considere dejar una cantidad pequeña de agua para que los estudiantes la observen periódicamente a lo largo de la lección.

Nota para el maestro

Los estudiantes pueden olvidar agregar las partículas de aire en sus modelos. Asegúrese de que los siguientes componentes estén incluidos en todos los modelos de vapor de agua:

▪ Las partículas, incluyendo las partículas de vapor de agua y las de aire

▪ Espacio entre las partículas

▪ Indicación del movimiento de las partículas

Ejemplo del modelo de los tipos de materia:

Vapor de agua en el aire (Gas)

Luego, pida a los estudiantes que consideren cómo pueden representar el agua líquida ahora que la han visto cambiar de líquido a gas y viceversa. Pídales que usen el siguiente esquema en sus Cuadernos de ciencias para representar cómo se vería el agua líquida si pudieran acercarse mucho.

A medida que los estudiantes desarrollen sus modelos, use las siguientes preguntas para guiarlos hacia el uso de un modelo de partículas para el agua líquida.

► Hemos visto que las partículas de agua en el aire pueden acumularse y formar agua líquida nuevamente. Si el agua puede cambiar de líquido a gas y viceversa, ¿qué nos dice esto sobre la composición del agua líquida?

► ¿Se transforma el agua líquida en partículas cuando se convierte en gas y luego vuelve a ser otra cosa? O ¿siempre se compone de partículas el agua?

► Si el agua siempre se compone de partículas, ¿cómo podría diferir el comportamiento de las partículas de vapor de agua del de las partículas de agua líquida?

Invite a los estudiantes que a compartan algunos ejemplos de sus modelos de agua líquida. Use los modelos de los estudiantes para desarrollar un modelo de agua líquida de la clase. Invite a los estudiantes a que usen este modelo de la clase para actualizar sus modelos individuales en sus Cuadernos de ciencias.

Énfasis en las ideas básicas de la disciplina

Los estudiantes ampliarán su comprensión temprana del movimiento de partículas que pasan de gases a líquidos y sólidos en la escuela intermedia, cuando estudian los arreglos característicos y el movimiento de las partículas para cada estado de la materia. Ellos también exploran cómo la energía térmica afecta el movimiento de las partículas (PS1.A).

Nota para el maestro

A medida que los estudiantes desarrollan sus modelos, algunos pueden no elegir representar el agua líquida con partículas. Si los estudiantes proponen modelos alternativos, compártalos con la clase. Invite a los estudiantes que argumenten los méritos de los diferentes modelos basándose en la evidencia de sus investigaciones. Use la evidencia de esta discusión y la demostración del agua hirviendo para justificar el uso de un modelo de las partículas para líquidos y gases.

Si los estudiantes no están de acuerdo sobre qué tan espaciadas deben estar las partículas en el modelo de agua líquida, considere usar una jeringa para demostrar que las partículas de agua no tienen espacio observable entre ellas. Llene la jeringa con agua y vuelva a colocar la tapa. Luego demuestre que el agua no se puede comprimir o expandir. Use esto como evidencia de que las partículas en un líquido deben estar muy pegadas entre sí.

Ejemplo del modelo de los tipos de materia:

Vapor de agua en el aire (Gas) Agua (Líquido)

Tenga en cuenta que los estudiantes no han representado todavía el agua como un sólido.

► ¿Qué necesitamos para representar el agua sólida? ¿Cómo podemos obtener agua sólida?

▪ Necesitamos hacer un poco de hielo.

▪ Podemos comprar hielo en la tienda.

▪ Podemos hacer un poco de hielo usando el congelador de la escuela.

Acuerde traer hielo a la clase para explorar el agua sólida en la siguiente lección.

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Cerrar

5 minutos

Para revisar la comprensión, escriba las siguientes afirmaciones en la pizarra sobre el agua hirviendo y condensada. Invite a los estudiantes a que elijan una de las afirmaciones y a que la respalden con evidencia en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 9).

► Se formó una sustancia nueva con propiedades nuevas cuando se hirvió el agua.

► El agua cambió de forma cuando se hirvió, pero seguía siendo la misma sustancia.

Verificación de la comprensión

A medida que los estudiantes elijan y respalden su afirmación, evalúe si comprendieron que no se produjo una nueva sustancia cuando el agua cambió de forma.

Evidencia

Busque evidencia de que todos los estudiantes

▪ reconocen que solo la segunda afirmación está respaldada por la evidencia,

▪ explican que la sustancia siguió siendo agua durante la ebullición y la condensación, y

▪ usan las propiedades del agua condensada como evidencia de que no se formó una nueva sustancia.

Próximos pasos

Algunos estudiantes pueden necesitar ayuda para entender que no se formó una sustancia nueva. Para estos estudiantes, considere usar un modelo físico hecho con bloques o cubos conectables. Represente el agua líquida colocando los cubos que no están conectados en un recipiente. Para representar la ebullición, pida a los estudiantes que levanten algunos cubos del recipiente y que muestren cómo un gas se mueve en el aire. Para representar la condensación, pídales que coloquen las piezas en un recipiente nuevo con el fin de mostrar el agua acumulada en el vidrio de reloj. Pida a los estudiantes que expliquen cómo saben que no se formó una sustancia nueva.

Tarea opcional

Invite a los estudiantes a que usen su experiencia para explicarle a un integrante de su familia cómo el agua cambia de forma mientras preparan un platillo que requiera hervir agua. Los estudiantes pueden utilizar modelos que les ayuden a explicar este concepto a los integrantes más jóvenes de la familia.

Lección 10

Objetivo: representar la fusión del hielo para proporcionar evidencia de que los sólidos están compuestos de partículas

Iniciar

5 minutos

Para comenzar, reproduzca el video en el que se están fundiendo las láminas de oro para formar las barras de oro sólido (http://phdsci.link/1182).

► ¿Qué observaron en el video?

▪ Me di cuenta de que alguien metía muchos hilos de oro en un agujero. Se veía muy caliente ahí dentro.

▪ ¡Los hilos de oro se convirtieron en un líquido brillante!

▪ El oro líquido se vertió en un molde y luego se endureció y solidificó nuevamente.

► ¿Por qué crees que el oro líquido era tan brillante?

▪ Tal vez el oro brilla cuando se convierte en líquido.

▪ Creo que brillaba porque estaba muy caliente. La persona tuvo que usar pinzas para sostener el recipiente.

▪ He visto que los cables de metal de un tostador brillan cuando se calientan. Tal vez el oro hace lo mismo.

Recuerde a los estudiantes que en el 4.° nivel, aprendieron que el cambio en la temperatura indica la presencia de energía y que el calentamiento puede transferir la energía de un lugar a otro.

► ¿Qué podemos decir sobre la transferencia de energía en este sistema?

▪ Se debe haber transferido mucha energía al oro para que se derrita.

▪ La barra de oro no tenía tanta energía cuando dejó de brillar y se volvió sólida de nuevo. La energía debe haberse ido a otro lado.

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Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (35 minutos)

▪ Investigar la fusión del hielo (10 minutos)

▪ Modelo de sólidos (10 minutos)

▪ Actualizar la tabla y el modelo de anclaje (15 minutos)

Cerrar (5 minutos)

Explique que calentar un objeto transfiere energía de una fuente de calor al objeto, mientras que enfriar un objeto transfiere energía del objeto más caliente al ambiente más frío.

Nota para el maestro

Para un respaldo adicional, repase lo que los estudiantes aprendieron sobre la transferencia de energía en el 4.° nivel. En el Módulo 2 del 4.° nivel, los estudiantes estudiaron que la energía se transfiere y vieron que agregar energía a un sistema puede aumentar su temperatura. Pregunte a los estudiantes cómo esto podría explicar los cambios de estado que vieron en el video.

Pida a los estudiantes que consideren cómo la energía de un sólido diferente—hielo—cambia a medida que exploran la Pregunta del fenómeno ¿Qué sucede cuando se calientan o se enfrían sustancias?

Aprender

Investigar la fusión del hielo  1

0 minutos

Primero, pida a los estudiantes que compartan lo que saben sobre cómo se hace el hielo.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Para hacer el hielo, tienes que congelar el agua.

▪ Pones agua en una bandeja y luego la pones en el congelador. Después de un tiempo, el agua se endurece y se convierte en hielo.

Recuerde a los estudiantes que la congelación ocurre cuando un líquido se convierte en sólido. En la mayoría de las condiciones, esto implica el enfriamiento de un líquido a cierta temperatura. Pida a los estudiantes que recuerden sus observaciones sobre las propiedades del agua líquida en la lección anterior. Pídales que enumeren estas propiedades en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 10).

Ejemplo de observaciones:

Sustancia: Agua

Propiedades antes del enfriamiento Propiedades durante el congelamiento Propiedades después de la fusión

▪ Transparente

▪ Líquida

▪ Sin olor

▪ El agua toma la forma de su recipiente.

Pida a los estudiantes que trabajen en parejas y reparta vasos de plástico transparentes con varios cubos de hielo a cada pareja. Pida a los estudiantes que registren las propiedades del hielo en la columna Propiedades mientras está congelado en sus Cuadernos de ciencias. A medida que el hielo se derrite, deben registrar las propiedades del agua líquida que se forma en la columna Propiedades después de que se derrite.

Ejemplo de observaciones:

Sustancia: Agua

Propiedades antes del enfriamiento Propiedades durante el congelamiento Propiedades después de la fusión

▪ Transparente

▪ Líquida

▪ Sin olor

▪ El agua toma la forma de su recipiente.

▪ Algunas partes son transparentes y otras están turbias.

▪ Sólida

▪ Dura

▪ Fría

▪ Sin olor

▪ Los cubos de hielo no toman la forma del recipiente. Mantienen su propia forma.

▪ Transparente

▪ Líquida

▪ Sin olor

▪ El agua comienza a tomar la forma de su recipiente otra vez.

Nota para el maestro

Es posible que los estudiantes no observen independientemente que el hielo no toma la forma de su recipiente. Para asegurarse de que se observe esta propiedad, pregunte a los estudiantes si el hielo está tomando la forma del vaso. Explique que todos los sólidos mantienen su forma sin importar su recipiente.

Si los estudiantes recuerdan haber visto una botella de agua congelada que toma la forma de su recipiente fuera de la clase, haga preguntas como las siguientes:

▪ ¿Qué pasaría si se destapa la botella y se pusiera de lado?

▪ ¿Qué sucedería con el hielo a diferencia del agua líquida?

► ¿Qué observaste cuando el hielo comenzó a derretirse y volverse líquido?

▪ El líquido tenía las mismas propiedades que el agua líquida.

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► ¿Crees que congelar el agua hizo una sustancia nueva?

▪ No creo que congelar el agua haya hecho una sustancia nueva. El agua se volvió sólida.

▪ No era una sustancia nueva porque se volvió a convertir en agua líquida cuando se derritió.

▪ Todavía era agua, al igual que cuando el agua hirviendo se convirtió en vapor de agua y luego volvió a convertirse en agua líquida.

Modelo de sólidos  10 minutos

Revise los modelos de la clase para el vapor de agua en el aire y el agua líquida de la lección anterior.

► Según lo que hemos aprendido hasta ahora, ¿cómo debemos representar el hielo? ¿Qué propiedades del hielo debería incluir nuestro modelo?

▪ Debemos usar partículas, como las que usamos para los líquidos y los gases.

▪ Creo que las partículas deben tener forma de cubos porque los sólidos no cambian de forma para adaptarse a su recipiente.

▪ Debemos usar el mismo color que usamos en los otros modelos porque el hielo se compone de partículas de agua.

▪ Las partículas deber estar muy juntas como estaban en el modelo de líquidos.

Verificación de la comprensión

A medida que los estudiantes muestran evidencia que respalda la aplicación de un modelo de partículas a sólidos, verifique la comprensión de que no se creó una sustancia nueva cuando el agua cambió de forma.

Evidencia

Escuche evidencia de que los estudiantes

▪ comprenden que las propiedades del agua líquida y el hielo indican que no se formó una sustancia nueva,

▪ explican que la sustancia siguió siendo agua durante el enfriamiento y el calentamiento, y

▪ que comprenden por qué las partículas en el modelo sólido deberían estar juntas y cómo esto permite que los sólidos retengan su forma.

Próximos pasos

Algunos estudiantes pueden necesitar ayuda para comprender que el hielo sigue siendo agua, aunque su apariencia sea diferente a la del agua líquida. Para estos estudiantes, considere usar un modelo físico hecho con bloques o cubos de conexión. Represente el agua líquida colocando los cubos no conectados en un recipiente. Para representar el congelamiento, pida a los estudiantes que conecten algunos cubos entre sí y observen cómo conservan su forma como un sólido. Para representar la fusión, pídales que separen las piezas y las coloquen en un recipiente nuevo para representar la formación de agua líquida. Pida a los estudiantes que expliquen cómo saben que no se formó una sustancia nueva durante estos cambios.

Diferenciación

Algunos estudiantes pueden beneficiarse de tener tiempo de reflexión individual para prepararse para esta discusión. Considere permitir que los estudiantes escriban sus respuestas a la pregunta antes de compartir.

Trabajen juntos para desarrollar un modelo de hielo de la clase. Pida a los estudiantes que registren este modelo final en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 9).

Ejemplo del modelo de los tipos de materia:

Vapor de agua en el aire (Gas) Agua (Líquido) Hielo (Sólido)

Comparta que el agua sufre un cambio de estado en cada parte del modelo. Explique que un estado es la condición en la que existe la materia. A través de sus investigaciones, los estudiantes han examinado los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso.

► ¿Qué podemos decir ahora sobre la relación entre el estado de una sustancia y su energía?

▪ Sabemos que agregar energía puede hacer que una sustancia cambie de estado, como el agua que hervimos y el oro que se derritió en el video.

▪ Cuando el vapor de agua y el oro líquido se enfriaron, tenían menos energía y cambiaron de estado.

▪ El agua líquida debe estar realmente fría para hacer hielo, entonces la energía se va del agua de alguna manera.

Señale la relación de causa y efecto que los estudiantes describieron: las sustancias pueden cambiar de estado cuando se agrega o elimina la energía mediante el calentamiento o enfriamiento. Recuerde a los estudiantes que aunque el agua cambió de estado, observaron que la sustancia seguía siendo agua en cada investigación.

Nota para el maestro

El plasma es otro estado de la materia, pero no se explora en el 5.° nivel.

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Explique que los estudiantes deben continuar buscando evidencia para respaldar o mejorar este modelo a lo largo del módulo.

Actualizar la tabla y el modelo de anclaje  15 minutos

Dirija la atención de los estudiantes a la tabla de anclaje y pídales que piensen en sus investigaciones y los modelos de líquidos y sólidos que desarrollaron. Trabajen juntos como clase para resumir las ideas clave y agreguélas a la tabla de anclaje. Consulte los modelos si es necesario.

Ejemplo de tabla de anclaje:

Materia

Propiedades de los materiales

• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.

Tipos de materia

• El aire se compone de diferentes gases.

• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.

• Los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver y se mueven para llenar el espacio de su recipiente.

• Los líquidos y los sólidos también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver. Los líquidos toman la forma de su recipiente, mientras que los sólidos mantienen su forma.

Sustancias cambiantes

• Cuando la materia cambia de estado (sólido, líquido o gaseoso) como resultado del calentamiento o enfriamiento, sigue siendo la misma sustancia.

Luego, consulte el modelo de anclaje. Pregunte a los estudiantes cómo se podría mejorar según sus modelos de líquidos y sólidos. Use las sugerencias de los estudiantes para actualizar el modelo de anclaje y la explicación, y luego pida a los estudiantes que actualicen sus modelos de anclaje en sus Cuadernos de ciencias.

Nota para el maestro

Actualice el modelo de anclaje con discreción en este punto. Si es útil para los estudiantes, considere agregar algunas partículas al agua, la base de granito y la estatua de cobre. La explicación actualizada también debería reflejarlos.

Para asegurarse de que se incluya el vapor de agua en esta actualización, pregunte a los estudiantes si puede haber vapor del agua en el aire alrededor de la estatua. Pídales que usen lo que saben sobre la evaporación para justificar la adición de vapor de agua al modelo de anclaje actualizado.

El exterior de la Estatua de la Libertad era de un color café cobre brillante en 1886. Aprendimos que el cobre cambió de café a verde en aproximadamente 30 años. Debido a que tiene propiedades diferentes, creemos que es un material nuevo. Nos preguntamos qué sucedió durante ese tiempo para que el color cambiara. El interior de la Estatua de la Libertad es de hierro, pero no estamos seguros si el hierro también cambió. El aire alrededor de la estatua se compone de diferentes partículas de gas (incluyendo el vapor de agua) que se mueven y colisionan con objetos. Los sólidos (cobre, hierro y granito) y el líquido (agua) en el sistema de la estatua también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver.

Cerrar

5 minutos

Invite a los estudiantes a usar la rutina de Pensar–trabajar en parejas–compartir para responder a la Pregunta del fenómeno ¿Qué sucede cuando se calientan o se enfrían sustancias? Pida a los estudiantes que compartan sus reflexiones y cualquier pregunta que todavía tengan sobre el calentamiento y enfriamiento de las sustancias. Coloque las preguntas nuevas en la cartelera de la pregunta guía.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Sabemos que el agua puede cambiar de estado. También observamos que el oro cambia de sólido a líquido y viceversa. ¿Son iguales todos los cambios de estado de las sustancias?

▪ ¿Por qué algunas cosas, como los alimentos, cambian cuando los cocinas?

▪ ¿Quemar algo es igual que derretirlo?

Use las preguntas de los estudiantes para avanzar a la siguiente Pregunta del fenómeno: ¿Cuándo producen el calentamiento o el enfriamiento una sustancia nueva?

Lecciones 11–12

Calentamiento y enfriamiento de sustancias

Preparar

En este grupo de lecciones, los estudiantes exploran cómo el calentamiento puede causar la formación de una nueva sustancia. En la Lección 11, los estudiantes investigan los efectos de calentar y enfriar el pan. Después de comparar las propiedades (PS1.A) del pan antes y después de calentarlo y enfriarlo (CC.7), los estudiantes concluyen que se han formado sustancias nuevas como resultado del calentamiento (SEP.6)

En la Lección 12, los estudiantes aplican esta idea a la Estatua de la Libertad para explorar los efectos del cambio de temperatura en los materiales usados para hacer la estatua. Luego, los estudiantes resumen las ideas clave en la tabla de anclaje y el modelo de anclaje antes de aplicar su aprendizaje nuevo en una Verificación conceptual.

Aprendizaje del estudiante

Enunciado del conocimiento por adquirir

El calentamiento de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas con propiedades diferentes.

Concepto 2: Calentamiento y enfriamiento de sustancias

Pregunta enfocada

¿Cómo afectan a las sustancias los cambios de temperatura?

Pregunta del fenómeno

¿Cuándo producen el calentamiento o el enfriamiento una sustancia nueva?

Objetivos

▪ Lección 11: comparar las propiedades de las sustancias antes y después de calentarlas o enfriarlas para determinar si se ha formado una sustancia nueva

▪ Lección 12: demostrar comprensión sobre cómo los cambios de temperatura afectan a las sustancias

Estándares abordados

5-PS1-2 Medir y representar gráficamente las cantidades para proporcionar evidencia de que, sin importar el tipo de cambio que ocurra al calentar, enfriar o mezclar sustancias, se conserva el peso total de la materia (Desarrollo)

5-PS1-3 Hacer observaciones y tomar medidas para identificar los materiales según sus propiedades (Demostración)

Prácticas de ciencia e ingeniería Ideas básicas de la disciplina

SEP.6: Construir explicaciones y diseñar soluciones

▪ Identificar la evidencia que respalda los puntos particulares de una explicación

PS1.A: Estructura y propiedades de la materia

▪ La cantidad (peso) de materia se conserva cuando cambia de forma, incluso en transiciones en las que parece desaparecer.

▪ Se pueden usar las medidas de una variedad de propiedades para identificar materiales.

PS1.B: Reacciones químicas

▪ No importa qué reacción o cambio ocurra en las propiedades, el peso total de las sustancias no cambia.

Conceptos interdisciplinarios

CC.7: Estabilidad y cambio

▪ El cambio se mide en términos de diferencias a lo largo del tiempo y puede ocurrir a diferentes velocidades.

Materiales

Estudiante Cuaderno de ciencias (Guías de actividad A y B de la Lección 11)

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad de la Lección 12)

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 1)

Maestro Investigación acerca del calentamiento y enfriamiento de pan: pan (al menos 6 rebanadas), papel de aluminio, hornilla, pinzas, congelador, plato de papel, cuchara de plástico (1 por grupo)

Fotografías de una lata de soda y huevos (Recurso de la Lección 11)

Piezas de cobre patinado de la Lección 2

Investigación acerca del calentamiento y enfriamiento de materiales: 2 juegos de cubos de cobre, hierro y granito (aprox. 1"); lámpara de calor; congelador

Preparación 1 día antes: corte las rebanadas de pan en cuartos. Prepare suficientes piezas para que cada grupo reciba 3 piezas. Coloque 1 pieza de pan por grupo en el congelador durante la noche.

1 día antes: coloque 1 conjunto de cubos en el congelador durante la noche. Coloque un segundo conjunto de cubos debajo de una lámpara de calor durante por lo menos 15 minutos, antes de que comience la lección.

Lección 11

Objetivo: comparar las propiedades de las sustancias antes y después de calentarlas o enfriarlas para determinar si se ha formado una sustancia nueva Iniciar 5 minutos

Dirija la atención de los estudiantes a la cartelera de la pregunta guía. Comience la lección explorando las preguntas que tenían los estudiantes sobre si se pueden producir sustancias nuevas por calentamiento o enfriamiento.

► ¿Cuándo han visto que se forma una nueva sustancia cuando algo se calienta o enfría? ¿Qué les hizo pensar que era una sustancia nueva?

▪ Una vez dejé un malvavisco en una fogata por mucho tiempo y el exterior se volvió negro. La parte negra no se sentía como un malvavisco, y sabía muy mal.

▪ Los troncos en nuestra chimenea se rompen y se convierten en un polvo gris después de arder por un tiempo. Creo que el polvo debe ser una sustancia nueva porque no parece madera y ya no se quema.

▪ Cuando mi mamá hornea un pastel, se ve y sabe diferente a la masa que pone en el horno. También hace que toda la casa huela a pastel.

► Observamos que las sustancias pueden cambiar de estado sólido a líquido, lo que se llama fusión. ¿Cómo describirían la diferencia entre fusión y quemar?

▪ Creo que algunas sustancias se derriten cuando se calientan un poco y se queman cuando se calientan mucho.

▪ Observamos que la fusión no produce sustancias nuevas, pero creo que la quema sí.

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (35 minutos)

▪ Investigar el calentamiento y enfriamiento (10 minutos)

▪ Desarrollar afirmaciones (10 minutos)

▪ Aplicar el conocimiento (15 minutos)

Cerrar (5 minutos)

Explique que en esta lección, los estudiantes observaran las propiedades de los materiales a diferentes temperaturas para explorar la Pregunta del fenómeno ¿Cuándo producen el enfriamiento o el calentamiento una sustancia nueva?

Aprender

35 minutos

Investigar el calentamiento y enfriamiento  1

0 minutos

Para explorar si un cambio de temperatura puede producir una sustancia nueva, los estudiantes observarán de pan a diferentes temperaturas y buscarán evidencia de la formación de sustancias nuevas. Se colocará un trozo de pan en un congelador durante la noche, un segundo trozo se dejará a temperatura ambiente y el tercero se cocinará en una hornilla.

Divida a los estudiantes en grupos y distribuya dos pedazos de pan partidos a temperatura ambiente a cada grupo. Pida a los estudiantes que observen el pan y registren sus propiedades en la segunda columna de la tabla en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad A de la Lección 11). Luego, distribuya un pedazo del pan congelado a cada grupo y pida a los estudiantes que registren las propiedades del pan congelado en la primera columna.

► ¿Cómo ha cambiado el pan después del enfriamiento?

▪ El pan se puso duro y está frío.

▪ El pan no se dobla. Se rompe con facilidad.

▪ Nuestro pan tenía unos pedacitos de hielo.

► ¿Tenemos evidencia de que se formó una sustancia nueva?

▪ No creo que se haya formado una sustancia nueva. El pan se ve y huele casi igual.

▪ Las propiedades del pan son en su mayoría las mismas y la única sustancia nueva que veo parece hielo.

▪ Dejamos el pan en el congelador en casa y dejamos que se descongele cuando vamos a comerlo. Si dejamos que este pan repose por un tiempo, sería como el pan normal.

Mientras los estudiantes analizan sus observaciones, coloque un pedazo de papel de aluminio en la hornilla y ajuste la temperatura a un nivel alto. Permita que la hornilla se caliente durante 5 minutos.

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Recoja un pedazo de pan a temperatura ambiente de cada grupo. Frente a la clase, caliente los pedazos de pan en el papel de aluminio. Pida a los estudiantes que anoten lo que observan mientras el pan se calienta. Los estudiantes deben notar un gas que pueden oler (olor) y un gas que pueden ver (humo o vapor de agua condensada).

Tueste los pedazos de pan hasta que partes de ellos se hayan ennegrecido, y luego use las pinzas para ponerlos en un plato de papel para que se enfríen. Cuando el pan se haya enfriado a temperatura ambiente, dé a cada grupo un pedazo y una cuchara de plástico, y pida a los estudiantes que registren las propiedades del pan calentado en la tercera columna de la tabla en sus Cuadernos de ciencias. Mientras los estudiantes analizan las propiedades del pan calentado, pídales que raspen con la cuchara parte de la sustancia negra quemada y que observen cómo se compara con el pan antes de calentarlo.

Ejemplo de observaciones:

Propiedades después del enfriamiento

▪ Blanco

▪ Duro, se rompe con facilidad

▪ Huele como pan

▪ Cubierto con pedacitos de hielo

Sustancia: Pan

Propiedades a temperatura ambiente

▪ Blanco

▪ Flexible, suave

▪ Huele como pan

Propiedades después del calentamiento

▪ Café con algunas partes negras

▪ Se desmigaja

▪ Olor nuevo, huele a quemado

▪ Vi un gas mientras se calentaba

Desarrollar afirmaciones  10 minutos

Una vez que los grupos hayan terminado de registrar las propiedades del pan, pida a los estudiantes que localicen la sección de afirmación, evidencia y razonamiento en sus Cuadernos de ciencias. Los estudiantes deben trabajar con su grupo para desarrollar una afirmación en respuesta a cada una de las siguientes preguntas:

► Cuando se enfrió el pan, ¿se formó una sustancia nueva?

► Cuando se calentó el pan, ¿se formó una sustancia nueva?

Ayude a los grupos de estudiantes dirigiéndolos nuevamente a sus observaciones para que busquen evidencia. Recuerde a los estudiantes acerca de los gases que notaron que se formaron y los cambios que observaron en las propiedades del pan. Use esta evidencia para ayudar a los grupos de estudiantes a razonar que se deben haber formado sustancias nuevas cuando el pan se calentó porque observaron sustancias con propiedades nuevas.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Afirmación 1: poner el pan en el congelador no produjo una sustancia nueva. Las propiedades del pan eran en su mayoría las mismas. Aún era blanco y todavía olía como pan. Solo estaba más frío y se formó un poco de hielo. No estamos seguros de donde vino el hielo, pero sabemos que el hielo se forma cuando el agua se congela. Esto nos hace pensar que el hielo no es una sustancia nueva.

▪ Afirmación 2: se formó una sustancia nueva cuando se calentó el pan en la hornilla. Mientras se calentaba el pan, observamos que se formó un gas nuevo (olor). Después, el pan se quemó un poco, observamos que las partes negras tenían propiedades diferentes del pan a temperatura ambiente. El color, el olor y la sensación del pan eran todos diferentes. Esta evidencia nos hace pensar que se formaron sustancias nuevas.

Cuando los grupos hayan terminado de desarrollar sus respuestas de afirmación, evidencia y razonamiento, pídales que compartan sus respuestas con la clase. Si los estudiantes no están de acuerdo con las respuestas a la pregunta de un grupo, pídales que usen evidencia de respaldo para explicar por qué no están de acuerdo. Use las siguientes preguntas según sea necesario para facilitar esta conversación.

► ¿Es la sustancia negra lo mismo que el pan? ¿Cómo lo sabes? ¿Hay alguna manera de recuperar el pan viejo?

► ¿Podemos capturar el gas que se produjo cuando calentamos el pan y cambiarlo de alguna manera para hacer pan nuevamente? ¿En qué se diferencia este gas del vapor de agua que exploramos en lecciones anteriores?

► ¿Crees que el enfriamiento puede producir una sustancia nueva?

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Nota para el maestro

En la estructura de Afirmación, evidencia y razonamiento, los estudiantes desarrollan primero una afirmación en respuesta a una pregunta. Luego proporcionan la evidencia recolectada a través de la investigación o búsqueda junto con el razonamiento que demuestra cómo la evidencia respalda su afirmación.

Diferenciación

A medida que los grupos desarrollan sus respuestas de Afirmación, evidencia y razonamiento, algunos estudiantes pueden necesitar clases individuales. Para esos estudiantes, considere proporcionar los siguientes esquemas de oraciones:

▪ Una sustancia nueva (se/no se) formó.

▪ Cuando observamos las propiedades del pan después del enfriamiento/ calentamiento, observamos _____.

▪ Esta evidencia respalda mi afirmación porque _____.

Conexión entre asignaturas: Matemáticas

A medida que los estudiantes desarrollan sus respuestas de Afirmación, evidencia y razonamiento, conecte este proceso a la práctica matemática de construir argumentos viables y criticar el razonamiento de otros. En matemáticas, se alienta a los estudiantes a mostrar múltiples representaciones de su pensamiento, comunicar su razonamiento, proporcionar retroalimentación y hacer preguntas sobre las soluciones de los demás (CCSS. Práctica de matemáticas.MP3).

A medida que los estudiantes describan su evidencia, use una hoja de papel afiche para resumir los diferentes tipos de observaciones que llevaron a los alumnos a creer que se formó una sustancia nueva. Deje esta lista exhibida a lo largo del módulo.

Ejemplos de indicadores de la clase de la lista de formación de sustancias:

Indicadores de la formación de una sustancia

▪ Cambio de color inesperado

▪ Cambio de olor

▪ Formación de gas

Aplicar el conocimiento  15 minutos

Tenga en cuenta que los estudiantes pudieron identificar la formación de una sustancia nueva al observar las propiedades de esa sustancia. Muestre las fotografías de la lata de soda y huevos (Figuras 1 a 4 del Recurso de la Lección 11) y luego proponga el siguiente escenario.

► Imagina que estás preparando el almuerzo y haces las siguientes observaciones:

▪ Después de sacar una lata de soda del refrigerador, observas que se forman gotas de agua en la parte exterior de la lata (Figuras 1 y 2).

▪ Después de freír un huevo en un sartén, observas que el huevo se ve diferente (Figuras 3 y 4).

Pida a los estudiantes que trabajen juntos en sus grupos para analizar cada par de fotografías y luego completen las tablas en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 11). Recuérdeles que usen tanto las observaciones de las fotografías como la evidencia de las investigaciones en el salón de clase para dirigir su razonamiento.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

Figuras 1 y 2

Describe el/los cambio/s que observas.

El vapor de agua en el aire cambió a agua líquida en el exterior de la lata.

¿Se formó una sustancia nueva? Explica tu respuesta.

Esta no es una sustancia nueva. El vapor de agua cambió de estado gaseoso a líquido cuando se enfrió, pero sigue siendo agua. El agua en el exterior de la lata tiene las mismas propiedades que el agua que observamos antes y después de la ebullición en otra lección.

Fotografías de la lata de soda: lata de soda fría sacada del refrigerador (Figura 1), lata de soda fría después de varios minutos fuera del refrigerador (Figura 2)

Fotografías de huevos: huevo crudo (Figura 3), huevo frito (Figura 4)

Figuras 3 y 4

Describe el/los cambio/s que observas. El huevo cambió de un líquido transparente y amarillo a un sólido blanco y amarillo con contornos café.

¿Se formó una sustancia nueva? Explica tu respuesta. Se formó una sustancia nueva. Aunque sigue siendo un huevo, tiene propiedades diferentes. Cambió de líquido a sólido, y de transparente a blanco. Nuestro grupo también habló sobre cómo cocinar huevos produce olor, que es un gas. Esta es otra sustancia nueva que se forma al calentar un huevo.

Verificación de la comprensión

A medida que los estudiantes registran sus respuestas, verifique que los estudiantes comprendan que las propiedades nuevas pueden ayudarlos a identificar la formación de una sustancia nueva.

Evidencia

Busque evidencia de que todos los estudiantes

▪ identifican la condensación como un cambio de estado del agua de gas a líquido, e

▪ identifican el huevo cocido como una sustancia nueva, como lo demuestran sus propiedades diferentes.

Próximos pasos

Trabaje con los estudiantes que tienen problemas para identificar la diferencia entre un cambio de estado y la formación de una sustancia nueva enumerando las propiedades de cada sustancia antes y después del calentamiento o del enfriamiento. Tenga en cuenta que aunque los estudiantes no pueden ver el vapor de agua, estaba en el aire alrededor de la lata antes de condensarse para formar agua líquida. Para ayudar a los estudiantes a comprender que el huevo cocido es una sustancia nueva, pídales que consideren estas preguntas: ¿Qué aspecto tiene el huevo antes de cocinarlo? ¿Qué olerías mientras cocinas el huevo? ¿Cómo cambiaron las propiedades del huevo después de cocinarlo? Si es necesario, considere cocinar un huevo en clase a modo de demostración.

Cerrar 5 minutos

Para resumir el aprendizaje de la lección, reagrúpense como clase y analicen cómo comparar propiedades puede ayudar a determinar si se ha formado una sustancia nueva.

► ¿Cómo determinamos si un cambio en la temperatura resultó en una sustancia nueva?

▪ Tuvimos que observar las propiedades de lo que calentamos o enfriamos. Si las propiedades cambiaron, es probable que se haya formado una sustancia nueva.

▪ Si ciertas propiedades, como el color o el olor cambiaron, significó que se formó una sustancia nueva.

▪ Tuvimos que comparar las propiedades de las sustancias antes y después de cambiar su temperatura.

Muestre a los estudiantes las piezas de cobre patinado de la Lección 2. Pida a los estudiantes que compartan cómo su conocimiento nuevo se aplicaría a los cambios que observaron en la apariencia de la Estatua de la Libertad.

► ¿Cómo podemos investigar los efectos del cambio de temperatura en los materiales usados en la Estatua de la Libertad?

▪ Deberíamos calentarlos para ver si se forman sustancias nuevas.

▪ Las podríamos poner en el congelador para ver qué pasa.

Acuerde explorar los efectos del cambio de temperatura en los materiales usados en la estatua en la próxima lección.

Tarea opcional

Invite a los estudiantes a registrar ejemplos de su casa donde el calentamiento o el enfriamiento causaron que una sustancia cambiara de estado o que se formara una sustancia nueva.

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Lección 12

Objetivo: demostrar comprensión sobre cómo los cambios de temperatura afectan a las sustancias

Iniciar

Muestre a los estudiantes los cubos de cobre, hierro y granito preparados para esta lección. Explique que un conjunto de cubos se congeló en el congelador durante la noche, y el otro conjunto se calentó debajo de una lámpara de calor antes de la lección.

Pida a los estudiantes que observen los dos conjuntos de cubos para determinar si alguna de sus propiedades ha cambiado como resultado del calentamiento o enfriamiento. Si es necesario, pida a los estudiantes que consulten la lista de propiedades que registraron anteriormente en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 3).

Nota de seguridad

Esta actividad representa peligros potenciales. Revise estas medidas de seguridad para minimizar los riesgos:

▪ No toque ninguna parte de la lámpara de calor.

▪ No toque los cubos que se encuentren debajo de la lámpara de calor porque pueden estar muy calientes para manejarlos de manera segura.

Una vez que los cubos calentados se hayan enfriado a temperatura ambiente, los estudiantes los pueden tocar para reunir más evidencia de que han permanecido sin cambios después de calentarlos.

Después de que los estudiantes hayan observado brevemente los dos conjuntos de cubos, pida a algunos voluntarios que compartan lo que observaron.

Agenda

Iniciar (10 minutos)

Aprender (30 minutos)

▪ Actualizar la tabla y el modelo de anclaje (10 minutos)

▪ Verificación conceptual (20 minutos)

Cerrar (5 minutos)

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Todos los cubos se ven iguales.

▪ Había un poco de escarcha en el exterior de los cubos del congelador, pero eso es solo hielo, no algo nuevo.

▪ Los cubos debajo de la lámpara de calor se veían igual. Ni siquiera podía decir que estaban calientes.

Pida a los estudiantes que consideren cómo se puede usar esta evidencia para actualizar la explicación de la clase sobre los cambios en la apariencia de la Estatua de la Libertad.

Aprender  30

minutos

Actualizar la tabla y el modelo de anclaje

10 minutos

Pida a los estudiantes que usen la evidencia obtenida de calentar y enfriar los cubos de cobre, hierro y granito para determinar si el enfriamiento o el calentamiento puede explicar los cambios en la apariencia de la estatua.

► ¿Creen que los cambios en la apariencia de la estatua son el resultado de los cambios en la temperatura?

▪ No lo creo. No importa si calentamos o enfriamos los materiales. Se siguen viendo igual.

▪ No, porque el cobre no se volvió verde al calentarse o enfriarse.

► Sabemos que a la estatua tardó cerca de 30 años en cambiar de color. ¿Podemos decir con certeza que los cambios en la apariencia de la estatua no fueron por cambios en la temperatura?

▪ No podemos estar seguros porque no hemos mantenido al cobre en el congelador o debajo de la lámpara de calor por tanto tiempo.

▪ No creo que los cambios en la temperatura hayan hecho que el cobre se volviera verde. Creo que el cobre se derretiría si se calienta mucho.

Nota para el maestro Indique a los estudiantes que la cantidad de tiempo que le tomó a la estatua cambiar de color es demasiado extensa para estudiar los efectos a largo plazo de la temperatura en el salón de clase. Explique que eso es una limitación para representar ciertos fenómenos.

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Agregue esta información nueva a la explicación del modelo de anclaje, y luego pida a los estudiantes que actualicen sus explicaciones en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 1).

Ejemplo de modelo de anclaje:

El exterior de la Estatua de la Libertad era de un color café cobre brillante en 1886. Aprendimos que el cobre cambió de café a verde en aproximadamente 30 años. Debido a que tiene propiedades diferentes, creemos que es un material nuevo. No podemos estar seguros, pero después de la prueba de calentamiento y enfriamiento, no creemos que se haya formado un material nuevo debido al cambio de temperatura. El interior de la Estatua de la Libertad es de hierro, pero no estamos seguros si el hierro también cambió. El aire alrededor de la estatua se compone de diferentes partículas de gas (incluyendo el vapor de agua) que se mueven y colisionan con objetos. Los sólidos (cobre, granito y hierro) y el líquido (agua) en y alrededor de la estatua también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver.

Tenga en cuenta que si bien el calentamiento y enfriamiento probablemente no causaron cambios observables en el cobre, el hierro o el granito, los estudiantes pudieron observar los cambios causados por el calentamiento en otras investigaciones.

► ¿Cuáles son algunos de los cambios causados por el calentamiento que observamos en la lección anterior?

▪ Cuando quemamos el pan, se volvió negro y duro.

▪ Quemar el pan generó un gas. Podíamos olerlo desde el otro lado del salón.

► ¿Se formó alguna sustancia nueva a partir del calentamiento? ¿Cómo supimos?

▪ Había un gas en el salón de clase que no había antes. El olor no olía a pan.

▪ La parte quemada y negra del pan era una sustancia nueva porque tenía propiedades nuevas.

Agregue un resumen de las respuestas de los estudiantes a la tabla de anclaje.

Ejemplo de tabla de anclaje:

Materia

Propiedades de los materiales

• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.

Tipos de materia

• El aire se compone de diferentes gases.

• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.

• Los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver y que se mueven para llenar el espacio de su recipiente.

• Los líquidos y los sólidos también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver. Los líquidos toman la forma de su recipiente, mientras que los sólidos mantienen su forma.

Sustancias cambiantes

• Cuando la materia cambia de estado (sólido, líquido o gaseoso) como resultado del calentamiento o enfriamiento, sigue siendo la misma sustancia.

• El calentamiento de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas que se pueden identificar por sus propiedades nuevas.

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Verificación conceptual  20 minutos

Explique que ahora los estudiantes aplicarán su conocimiento para completar una Verificación conceptual en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 12). Lea el siguiente escenario.

► Una maestra de arte fue a la tienda a comprar algunos artículos, pero dejo una taza de crayones rojos en su auto caliente. Cuando la maestra regresó, los crayones se habían convertido en un charco de líquido. Con lo que has aprendido sobre el calentamiento y enfriamiento, explica cómo determinarías si se formó una sustancia nueva. Enumera los pasos que necesitarías seguir para realizar cualquier investigación que sugieras, y describe la evidencia que tu investigación proporcionaría.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

¿Qué pregunta estás tratando de responder?

¿Es el líquido la misma sustancia que los crayones o una sustancia nueva?

¿Cómo encontrarías evidencia para responder a esta pregunta? Haz una lista de los pasos que seguirías. Primero, observaría el líquido y escribiría sus propiedades.

Luego, pondría el líquido en el congelador para enfriarlo y comprobar si se vuelve sólido otra vez. Luego, si se vuelve sólido, escribiría de nuevo sus propiedades. Compararía esas propiedades con las de un crayón rojo que no se ha derretido. También trataría de usarlo para escribir y ver si sirve como un crayón.

¿Qué evidencia buscarías al realizar esta investigación?

Principalmente, quiero ver si el líquido puede volver a convertirse en un crayón sólido. Si se vuelve sólido nuevamente, quisiera ver si tiene las mismas propiedades que un crayón que no se derritió.

¿Cómo te ayudaría esta evidencia a responder tu pregunta de investigación?

Si el líquido se vuelve sólido con las mismas propiedades otra vez, entonces comprobaría que el crayón solo se derritió y es la misma sustancia. Si el líquido no se vuelve sólido nuevamente, o si tiene propiedades nuevas, entonces creo que significaría que es una sustancia nueva.

Diferenciación

Algunos estudiantes pueden beneficiarse de tener una copia del texto mientras se lee en voz alta. Para esos estudiantes, considere imprimir copias del escenario o usar una cámara de documentos para mostrar el texto frente al salón de clase. Para ayudar a los estudiantes que estén aprendiendo inglés y a los que tienen dificultades para escribir su plan de investigación. Por ejemplo:

▪ I want to test _____. This will help me determine _____.

▪ I would investigate _____. I would do this by _____. This would tell me _____.

Verificación conceptual

Esta Verificación conceptual evalúa la comprensión de los estudiantes a la Pregunta enfocada del Concepto 2: ¿Cómo afectan a las sustancias los cambios de temperatura? Los estudiantes deben desarrollar un plan de investigación lógico que demuestre la evidencia de un cambio en el estado o formación de una sustancia nueva.

Evidencia

Busque evidencia de que todos los estudiantes

▪ formulan con precisión el propósito de la investigación a través de la pregunta de investigación;

▪ desarrollan un plan de investigación claro, paso a paso; y

▪ describen la evidencia que reunirían a lo largo de la investigación y el papel de esta evidencia en la respuesta a la pregunta de investigación.

Próximos pasos

Reúnase individualmente con los estudiantes que tienen problemas para formular con claridad su pregunta, plan o evidencia. Use esta conversación para permitirles agregar detalles y aclarar su intención. Si los estudiantes necesitan más ayuda, consulte su experiencia cuando investigaron los cambios de estado con agua. Pídales que consideren cómo aplicarían su experiencia anterior a esta situación nueva.

Una vez que los estudiantes completen la Verificación conceptual, pídales que compartan sus respuestas con la clase. Mientras los estudiantes comparten, conecte sus respuestas a las ideas resumidas en la tabla de anclaje. Si surgen preguntas nuevas durante esta discusión, agréguelas a la cartelera de la pregunta guía.

Cerrar

5 minutos

Para finalizar estas lecciones, vuelva a revisar la Pregunta del fenómeno ¿Cuándo producen el enfriamiento o el calentamiento una sustancia nueva? Pida a los estudiantes que reflexionen brevemente acerca de esto y compartan sus respuestas a esta pregunta. Explique que, aunque muchos cambios se pueden causar por el calentamiento de las sustancias, es muy difícil encontrar ejemplos de una sustancia nueva que se forme como resultado del enfriamiento..

Luego, dirija la atención de los estudiantes a la cartelera de la pregunta guía. Trabaje con los estudiantes para identificar las preguntas que se pueden responder ahora. Pida a los estudiantes que compartan las ideas para los próximos pasos a medida que consideran la Pregunta enfocada del Concepto 3: ¿Qué sucede cuando se mezclan sustancias?

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Lecciones 13–14 Mezcla de sustancias

Preparar

En este conjunto de lecciones, los estudiantes exploran cómo se comportan las sustancias cuando se mezclan. En la Lección 13, los estudiantes investigan diferentes combinaciones de sustancias, usando las propiedades de las sustancias para determinar si se ha formado una sustancia nueva. Las preguntas de esta investigación dirigen a los estudiantes a planificar una investigación para separar una mezcla de sal y agua. Durante la investigación de la Lección 14, se usa una hornilla para hervir el agua de la mezcla (CC.5). Luego, los estudiantes usan las propiedades de la sustancia restante (PS1.A) para argumentar que cuando la sal se disuelve en el agua, no se forma una sustancia nueva. Por último, los estudiantes desarrollan un modelo para explicar (SEP.2) cómo la sal puede desaparecer en el agua.

Aprendizaje del estudiante

Enunciado del conocimiento por adquirir

Una mezcla es una combinación de sustancias que mantienen sus propiedades al mezclarlas.

Objetivos

▪ Lección 13: comparar las propiedades de las sustancias antes y después de mezclarlas para determinar si se ha formado una sustancia nueva

▪ Lección 14: usar un modelo para demostrar que la disolución de una sustancia en agua no conduce a la formación de una sustancia nueva

Concepto 3: Mezcla de sustancias

Pregunta enfocada

¿Qué sucede cuando se mezclan sustancias?

Pregunta del fenómeno

¿Cómo se ven afectadas las sustancias al mezclarlas?

Estándares abordados

5-PS1-2 Medir y representar gráficamente las cantidades para proporcionar evidencia de que, sin importar el tipo de cambio que ocurra al calentar, enfriar o mezclar sustancias, se conserva el peso total de la materia (Desarrollo)

5-PS1-3 Hacer observaciones y tomar medidas para identificar los materiales según sus propiedades (Demostración)

5-PS1-4 Conducir una investigación para determinar si la mezcla de dos o más sustancias da lugar a sustancias nuevas (Desarrollo)

Prácticas de ciencia e ingeniería Ideas básicas de la disciplina Conceptos interdisciplinarios

SEP.2: Desarrollar y utilizar modelos

▪ Desarrollar o utilizar modelos para describir o predecir fenómenos

SEP.3: Planificar y llevar a cabo investigaciones

▪ Hacer observaciones o tomar medidas para producir datos que sirvan de base para la evidencia que explique un fenómeno o pruebe una solución

PS1.A: Estructura y propiedades de la materia

▪ La cantidad (peso) de materia se conserva cuando cambia de forma, incluso en transiciones en las que parece desaparecer.

▪ Se pueden usar las medidas de una variedad de propiedades para identificar materiales.

PS1.B: Reacciones químicas

▪ No importa qué reacción o cambio ocurra en las propiedades, el peso total de las sustancias no cambia.

CC.3: Escala, proporción y cantidad

▪ Las unidades estándar se usan para medir y describir cantidades físicas, como el peso, el tiempo, la temperatura y el volumen.

CC.5: Energía y materia

▪ La energía puede transferirse de distintas maneras y entre objetos.

Materiales

Estudiante Cuaderno de ciencias (Guía de actividad de la Lección 13)

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad de la Lección 14)

Lección 13 Lección 14

Investigación de exploración de mezclas (por grupo): 10 vasos de plástico transparente de 9 onzas, 5 cucharas de plástico, 200 ml de agua, 100 ml de aceite vegetal, 50 g de sal marina, 50 g de pimienta negra, báscula electrónica ●

Bolsa de plástico con cierre con 10 fichas de bingo de un color y 5 de otro color (por pareja de estudiantes) ●

Maestro Demostración de peso: 2 vasos de plástico transparente de 9 onzas, 15 ml de agua, 5 g de pimienta negra, cuchara de plástico, báscula electrónica ●

Investigación de separación de sal y agua: vaso de precipitado de 250 ml, hornilla, almohadilla de enfriamiento, pinzas para vasos de precipitado, cuchara de plástico, 50 ml de agua tibia, 20 g de sal de mar, báscula electrónica, gafas de protección ●

Preparación Prepare los vasos para explorar la investigación de mezclas agregando una sustancia cada una a cuatro tazas por grupo. Coloque una cuchara en cada vaso. Los vasos restantes deben estar vacíos. ●

Preparar una bolsa con las fichas de bingo para cada pareja de estudiantes

Configurar para la investigación de separación de agua y sal (ver instrucciones en la Lección 14)

Lección 13

Objetivo: comparar las propiedades de las sustancias antes y después de mezclarlas para determinar si se ha formado una sustancia nueva

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (30 minutos)

▪ Explorar las mezclas (20 minutos)

▪ Analizar las mezclas (10 minutos)

Cerrar (10 minutos)

Iniciar 5 minutos

Revise el modelo de anclaje para analizar cómo combinar dos o más sustancias podría explicar los cambios que los estudiantes observaron en la Estatua de la Libertad.

► ¿Cuáles son algunas de las sustancias alrededor de la estatua que podrían haber estado en contacto con el cobre?

▪ Hay aire alrededor del cobre. También hay vapor de agua.

▪ La lluvia y la nieve podrían haber tocado el cobre.

► ¿Se pueden acordar de alguna ocasión en la que hayan mezclado dos sustancias y se formó una nueva?

▪ He mezclado ingredientes para hacer macarrones con queso, pero no estoy seguro si eso hace una sustancia nueva.

▪ Cuando agrego jabón al agua se forman burbujas, pero no sé si las burbujas están llenas con un gas nuevo. ¿Mezclar jabón y agua forma una sustancia nueva?

Tenga en cuenta que los estudiantes han descrito una variedad de mezclas, pero hay dudas sobre la formación de una sustancia nueva.

Nota para el maestro

Las respuestas de los estudiantes variarán considerablemente y pueden incluir ejemplos en los que perciben incorrectamente la formación de una sustancia nueva. A esta altura, es aceptable que las respuestas representen una variedad de ideas sobre lo que sucede cuando se mezclan sustancias.

► ¿Cómo podemos usar el proceso investigativo que se utilizó en las investigaciones de calentamiento y enfriamiento para determinar si la acción de mezclar produce una sustancia nueva?

▪ Podemos escribir las propiedades de las sustancias antes y después de mezclarlas para ver si se ha formado una sustancia nueva.

▪ Necesitamos comparar las propiedades de las sustancias antes y después de mezclarlas.

Acuerde que la clase debe intentar mezclar sustancias para comprender mejor si se forman sustancias nuevas y de qué manera. Explique que en esta lección, los estudiantes explorarán la Pregunta del fenómeno ¿Cómo se ven afectadas las sustancias al mezclarlas?

Aprender

30 minutos

Explorar las mezclas

20 minutos

Para empezar la investigación, divida a la clase en grupos y distribuya los cuatro vasos preparados para cada grupo. Explique que los estudiantes tendrán la oportunidad de mezclar las diferentes sustancias para ver lo que sucede.

Nota de seguridad

Los estudiantes deben usar las gafas de protección durante la investigación y tener precaución para evitar inhalar la pimienta. Recuerde a los estudiantes lavarse las manos con jabón y agua después de la investigación.

► ¿Qué debemos hacer antes de mezclar cualquier sustancia?

▪ Debemos observar sus propiedades.

▪ Debemos escribir las propiedades de todas las sustancias antes de mezclarlas.

► ¿Por qué es importante registrar las propiedades de las sustancias antes de mezclarlas?

▪ De esa manera sabremos si alguna de las propiedades es diferente después de mezclar las sustancias.

▪ Podemos comparar las propiedades de las sustancias antes y después de mezclarlas para ver si permanecen iguales o si se forma una sustancia con propiedades nuevas.

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Acuerde sobre la importancia de observar las propiedades antes y después de mezclarlas. Pida a los estudiantes que completen la tabla en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 13) completando el espacio en blanco del encabezado en la primera columna y registrando las propiedades de cada sustancia.

Ejemplo de observaciones:

Sustancia Agua Aceite Sal Pimienta

Propiedades antes de mezclar

▪ Transparente

▪ Sin olor

▪ Líquido

▪ Amarillo

▪ Olor ligero

▪ Líquido

▪ Cristales blancos

▪ Sin olor

▪ Sólido

▪ Manchas negras

▪ Olor fuerte

▪ Sólido

Indique a los estudiantes que en investigaciones anteriores, encontraron útil registrar y rastrear el peso en la búsqueda de evidencia de nuevas sustancias. Recuerde a los estudiantes que cuando trabajan con una báscula electrónica, deben deben asegurarse de que la báscula esté en una superficie plana, tarar la báscula si no marca 0 gramos inicialmente y registrar el peso del recipiente para garantizar una medida precisa. Demuestre brevemente cómo usar la báscula electrónica para medir el peso a la décima de gramo más cercana, y luego represente el siguiente procedimiento. A medida que los estudiantes observan, deben registrar los datos resultantes en la primera fila de la Tabla de datos de la mezcla en sus Cuadernos de ciencias.

1. Registra el peso de un vaso vacío en gramos en un pedazo de papel.

2. Agrega una cucharada nivelada de pimienta y registra el peso total del vaso y la pimienta en un pedazo de papel.

3. Determina el peso de la pimienta restando el peso del vaso del peso total. Registra el peso de la pimienta en la primera columna de la tabla de datos.

4. Repite este proceso con un vaso nuevo y tres cucharadas de agua. Registra el peso del agua en la segunda columna de la tabla.

5. Obtén la suma de los pesos de la pimienta y el agua. Registra el peso total en la tercera columna de la tabla.

6. Agrega la pimienta al vaso de agua y usa una cuchara para mezclar las sustancias. Después de mezclar, registra el peso total del vaso y la mezcla en un pedazo de papel.

7. Determina el peso de la mezcla restando el peso del vaso del peso total. Registra el peso de la mezcla en la cuarta columna de la tabla.

8. Registra las propiedades de la mezcla en la

Nota para el maestro

Si bien las cantidades de las sustancias utilizadas en este módulo generalmente se dan en gramos y mililitros enteros, los estudiantes no necesitan pasar mucho tiempo pesando cantidades exactas de sustancias. Los estudiantes deben tratar de acercarse a la cantidad requerida; sin embargo, usar un poco más o menos (dentro de unas pocas décimas de gramo o mililitro) no afectará el resultado de las investigaciones de este módulo. Cuando los estudiantes registren los pesos en sus cuadernos, siempre deben registrar la décima más cercana a un gramo.

Conexión entre asignaturas: Matemáticas

Los decimales deben leerse enfatizando su forma de unidad. Por ejemplo, 0.2 se debe leer como “2 décimas”, en lugar de “cero punto dos”. Este énfasis en el lenguaje de la unidad no solo fortalece la comprensión del valor posicional del estudiante, sino que también desarrolla paralelos importantes entre la comprensión de números enteros y la fracción decimal.

En Eureka Math de 5.° grado, la forma de la unidad decimal brinda la conexión que permite a los estudiantes razonar sobre la suma y resta de decimales usando su comprensión del cálculo de números enteros (p. ej., 7 decenas + 8 decenas = 15 decenas = 150 es una oración numérica análoga de 7 décimas + 8 décimas = 15 décimas = 1.5). Para ayudar a los estudiantes a sumar y restar decimales, use la forma de la unidad con representaciones concretas, tales como tablas y discos de valor posicional.

Nota para el maestro

Explique que es necesario agregar más líquido que sólido; de lo contrario, mezclar resultará difícil. Invite a los estudiantes a usar esta técnica a través de la investigación.

última columna de la tabla.

Ejemplo de la tabla de datos (primera fila):

Sustancia 1 Sustancia 2

5.0 g

Nombre Agua Peso 15.5 g

Suma de los pesos Peso de la mezcla Propiedades de la mezcla

20.5 g 20.4 g

▪ La pimienta está flotando y se ve casi igual.

▪ La mezcla huele un poco a pimienta.

▪ El agua sigue siendo transparente. Solo tiene pimienta.

Ten en cuenta que el peso de la mezcla es equivalente, o muy similar, a la suma de los pesos de cada sustancia antes de mezclarlas.

► ¿Esperabas que el peso fuera el mismo (o muy similar)?

▪ Sí, porque el agua no se convirtió en gas.

▪ Sí, porque no se formó un gas. Al parecer toda la pimienta y el agua están todavía en el vaso.

Tenga en cuenta que, si bien los grupos pueden elegir explorar diferentes mezclas, será importante acordar algunos lineamientos en común. Trabajen juntos como clase para establecer lineamientos de investigación similares a los que se enumeran a continuación. Deje estos lineamientos exhibidos en el salón de clase durante la investigación.

▪ Mezcla solo dos sustancias a la vez.

▪ Cuando mezcles un líquido, usa tres cucharadas. Cuando mezcles un sólido, usa una cucharada nivelada.

▪ Pesa las sustancias antes y después de mezclar.

▪ Espera por lo menos 30 segundos después de mezclar y antes de registrar las propiedades de la mezcla final.

▪ Usa gafas de protección en todo momento.

Después de establecer los lineamientos para la investigación, distribuya seis vasos de plástico transparentes adicionales, una cuchara de plástico y una báscula electrónica a cada grupo. Recuerde a los grupos lavar la cuchara antes de usarla para revolver una mezcla nueva.

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Nota para el maestro

Los estudiantes podrían observar ligeras discrepancias entre los pesos esperados y los reales durante esta investigación. Use esta oportunidad para analizar las fuentes potenciales de error, tales como

▪ cualquier sustancia que quede en una cuchara entre medidas,

▪ el redondeo de medidas de la báscula electrónica, y

▪ errores cometidos durante la toma de medidas.

Conexión entre asignaturas: Matemáticas

Los estudiantes deben identificar con precisión las unidades cuando miden con gramos (g). Asocie la idea de que los científicos y matemáticos siempre llevan a cabo la identificación usando las unidades de medida correctas para comunicar con exactitud lo que piensan. Escuche evidencia de que los estudiantes están usando la unidad adecuada para analizar los datos (CCSS.Matemáticas. Práctica.MP6).

Cuando los estudiantes exploren las mezclas, asegúrese de que los grupos usen las básculas electrónicas correctamente. El número de mezclas creado por cada grupo dependerá del tiempo asignado. Para asegurarse de que la clase recopile datos sobre todas las mezclas posibles, invite a diferentes grupos a probar mezclas que aún no se han explorado.

Nota para el maestro

Todos los grupos necesitarán crear al menos una mezcla en la que las sustancias conserven sus propiedades (p. ej., sal y pimienta, aceite y agua) y al menos una mezcla en la que una sustancia no parezca conservar sus propiedades (p. ej., sal y agua). Esto preparará a los estudiantes para responder las preguntas de reflexión en sus Cuadernos de ciencias y las preguntas de investigación en la Lección 14.

Si fuera necesario, ayude a los grupos a dirigir su atención a las propiedades de cada mezcla con preguntas como las siguientes:

▪ ¿Pueden ver aún las sustancias originales?

▪ Si alguna de las sustancias tenían olor, ¿pueden olerla todavía?

▪ ¿Tienen todavía las sustancias que mezclaron el mismo estado?

Cuando queden cinco minutos en la investigación, pida a todos los grupos que hagan la transición a las preguntas de reflexión en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 13).

Verificación de la comprensión

Cuando los estudiantes analicen las preguntas de reflexión de sus grupos, asegúrese de que todos los estudiantes se refieran a la evidencia reunida durante la investigación para respaldar sus afirmaciones.

Evidencia

Escuche evidencia de que todos los estudiantes

▪ hacen referencia a las propiedades de cada sustancia antes y después de mezclarlas, y

▪ explican cómo los cambios en las propiedades (o la falta de un cambio) ayuda a explicar si se formó una sustancia nueva.

Próximos pasos

Si los estudiantes tienen dificultades para responder las preguntas de reflexión, diríjalos a las observaciones registradas en la columna Propiedades de la mezcla de la tabla de datos. Pida a los estudiantes que consideren cómo pueden usar sus observaciones de estas propiedades para respaldar sus respuestas a las preguntas de reflexión.

Diferenciación

Los estudiantes que escriben por debajo del nivel de grado pueden dudar en registrar las respuestas de su grupo para estas preguntas. Recuerde a estos estudiantes que su Cuaderno de ciencias se usa para registrar sus propios pensamientos, por lo que el objetivo de esta escritura es crear algo que puedan consultar más tarde y comprender. Invite a estos estudiantes a deletrear estas palabras como puedan cuando sea necesario.

Analizar las mezclas  10 minutos

Pida a los grupos de estudiantes que compartan sus respuestas a la primera pregunta de reflexión en sus Cuadernos de ciencias. A medida que los grupos comparten sus respuestas, registre cada mezcla nueva y la evidencia provista en la pizarra blanca.

► Elije una mezcla que no creas que produjo una sustancia nueva. ¿Qué sustancias mezclaste? ¿Qué evidencia te hace creer que no se formó una sustancia nueva?

▪ Nuestro grupo mezcló aceite y pimienta. Creemos que no se formó una sustancia nueva porque todavía podíamos ver la pimienta y el aceite, y se veían igual que antes de mezclarlos. El peso también se mantuvo casi igual.

▪ Nosotros mezclamos pimienta y sal. Estamos seguros de que no se formó una sustancia nueva porque todavía podemos ver la sal y la pimienta. También podemos oler la pimienta, y el peso total no cambió.

► Supongamos que se les pide separar las sustancias originales de estas mezclas. ¿Lo podrían hacer?

▪ Creemos que sí. Podríamos sacar la pimienta o podríamos verter el aceite a través de algo con agujeros pequeños para atrapar la pimienta.

▪ Sí, sería difícil porque tendríamos que usar algo pequeño como pinzas, pero podríamos encontrar todos los trozos de pimienta y sacarlos de la sal.

Ejemplo de la tabla de la mezcla de la clase:

Mezcla ¿Se formó una sustancia nueva? ¿Evidencia?

Pimienta y agua No. La pimienta solo flota encima del agua. Tiene el mismo olor, pero no tan fuerte. El peso total es casi exactamente el mismo.

Aceite y pimienta No. Las dos sustancias todavía se pueden ver. La pimienta se dispersó en el aceite, pero sus propiedades parecen las mismas. El peso total es el mismo.

Agua y aceite No. Incluso se separaron después de mezclarlos con una cuchara. Sus propiedades también parecen las mismas. El peso total es casi el mismo.

Sal y pimienta No. Las dos sustancias todavía se pueden ver. La pimienta tiene el mismo olor y el peso total es el mismo.

Aceite y sal No. Las dos sustancias todavía se pueden ver. La mayor parte de la sal se hundió hasta el fondo de la taza. El peso total es el mismo.

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Luego, pida a los estudiantes que compartan sus respuestas a la segunda pregunta de reflexión en sus Cuadernos de ciencias. A medida que los grupos comparten sus respuestas a la pregunta, registre cada mezcla nueva y la evidencia proporcionada en la pizarra blanca.

► Elije una mezcla que crees que puede haber producido una sustancia nueva. ¿Qué sustancias mezclaste? ¿Qué evidencia te hace creer que se pudo haber formado una sustancia nueva?

▪ Nuestro grupo mezcló sal y agua, y cuánto más mezclábamos, menos sal podíamos ver. No sabemos si esto significa que se formó una sustancia nueva, pero definitivamente ya no podemos ver la sal. El peso permaneció igual, así que creemos que no se formó un gas.

▪ Nosotros también mezclamos sal y agua, y comenzó a desaparecer. Todavía quedó algo de sal en el fondo de nuestro vaso, pero la mayoría desapareció, y las propiedades del agua no parecen haber cambiado.

► ¿Creen que podrían separar estas dos sustancias?

▪ No lo creo. No podemos ver la sal; por lo tanto, no estoy seguro de cómo podríamos sacarla si todavía está ahí.

▪ No estoy seguro. Si se formó una sustancia nueva, ¿podemos recuperar la sal?

Ejemplo de la tabla de la mezcla de la clase:

Mezcla ¿Se formó una sustancia nueva? ¿Evidencia?

Pimienta y agua No. La pimienta solo flota encima del agua. Tiene el mismo olor, pero no tan fuerte. El peso total es casi exactamente el mismo.

Aceite y pimienta No. Las dos sustancias todavía se pueden ver. La pimienta se dispersó en el aceite, pero sus propiedades parecen las mismas. El peso total es el mismo.

Agua y aceite No. Incluso se separaron después de mezclarlos con una cuchara. Sus propiedades también parecen las mismas. El peso total es casi el mismo.

Sal y pimienta No. Las dos sustancias todavía se pueden ver. La pimienta tiene el mismo olor y el peso total es el mismo.

Aceite y sal No. Las dos sustancias todavía se pueden ver. La mayor parte de la sal se hundió hasta el fondo de la taza. El peso total es el mismo.

Sal y agua ¿Tal vez? La sal desapareció cuando se mezcló con el agua. El peso total es el mismo, pero la sal parece haber desaparecido.

Nota para el maestro

El agua salada tiene propiedades claramente diferentes del agua (p. ej., mayor conductividad, mayor punto de ebullición); sin embargo, los estudiantes no podrán observar estas diferencias directamente.

Pida a los estudiantes que compartan cualquier pregunta que tengan sobre la mezcla de sal y agua. Acuerde que se necesita más evidencia para determinar si esta mezcla contiene una sustancia nueva.

Cerrar

10 minutos

Vuelvan a agruparse como clase y luego trabaje con los estudiantes para hacer una lluvia de ideas sobre cómo podrían separar el agua de la sal.

► Muchos de ustedes pensaron que podría ser posible separar las mezclas en las que no se formó una sustancia nueva. ¿Cómo podríamos usar lo que sabemos sobre el agua para tratar de separar la mezcla de sal y agua?

▪ Podríamos tratar de verter la mezcla a través de una toalla de papel para ver si podemos atrapar la sal.

▪ Podríamos tratar de hervirla para que el agua se convierta en gas. Si la sal solo se mezcló con el agua y no se formó una sustancia nueva, puede ser que todavía esté ahí.

▪ Podríamos intentar evaporar el agua para ver si la sal todavía está ahí.

Acuerde que hervir una mezcla de sal y agua en un vaso de precipitado permitirá a los estudiantes determinar si la sal está todavía presente en el vaso de precipitado.

Trabaje con los estudiantes para desarrollar un plan de investigación. Registre el plan en la pizarra blanca o en un papel afiche y pida a los estudiantes que lo registren en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 14). Mantenga exhibido este plan de investigación a lo largo de la Lección 14.

Ejemplo del plan de investigación de la clase:

1. Determina el peso (en gramos) de 1 cucharada de sal.

2. Agrega 3 cucharadas de sal a 9 cucharadas de agua.

3. Hierve la mezcla en una hornilla.

4. Observa cuidadosamente lo que sucede cuando el agua hierve.

5. Registra las propiedades de cualquier sustancia restante.

6. Determina el peso de cualquier sustancia restante.

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Nota para el maestro

Los estudiantes pueden tener dificultades para desarrollar ideas de investigación que exploren la ebullición y la evaporación. Si es necesario, recuerde a los estudiantes su experiencia en la Lección 9, cuando observaron que el agua parecía desaparecer. Pregúnteles cómo usarían lo que aprendieron sobre los cambios de estado para tratar de separar el agua de la sal.

Profundización

Algunos estudiantes podrían estar interesados en explorar la evaporación como un medio para separar la sal del agua. Pida a esos estudiantes que planifiquen y realicen una investigación para usar la evaporación para separar la sal y el agua en el salón de clase.

Cuando los estudiantes terminen de registrar el plan de investigación de la clase, pídales que usen el espacio en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 14) para registrar una predicción del resultado de la investigación.

Tarea opcional

Pida a los estudiantes que creen la siguiente mezcla con un adulto en casa: 3 cucharadas de aceite, 3 cucharadas de agua y una cucharada de sal. Treinta segundos después de mezclar, los estudiantes deben dibujar o describir lo que ven.

Lección 14

Objetivo: usar un modelo para demostrar que la disolución de una sustancia en agua no conduce a la formación de una sustancia nueva

Iniciar

5 minutos

Pida a los estudiantes que trabajen en parejas y luego distribuya una bolsa de fichas de bingo a cada pareja. Pida a las parejas de estudiantes que usen las fichas para representar una de las mezclas que crearon en la Lección 13 que no dio como resultado una sustancia nueva.

Mientras que las parejas desarrollan sus modelos, camine por el salón para ayudar a los estudiantes según sea necesario. Seleccione algunas parejas que terminen temprano para dibujar sus modelos en la pizarra blanca.

► ¿Qué representan las fichas de bingo en nuestros modelos?

▪ Son las partículas de las sustancias. Las nuestras muestran el aceite flotando en la parte superior y el agua en el fondo.

▪ Usamos las fichas para mostrar el agua en el fondo y la pimienta flotando encima del agua.

► ¿Cómo podemos usar las fichas de bingo para representar la mezcla de sal y agua?

▪ Todavía no sabemos porque no sabemos qué le pasó a la sal.

▪ No estamos seguros. ¿Tal vez debamos mezclar las fichas?

Recuerde a los estudiantes que la investigación de esta lección puede ayudar a revelar lo que le pasa a la sal cuando se mezcla con agua.

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (30 minutos)

▪ Separar sal y agua (15 minutos)

▪ Modelo de la separación de sal y agua (15 minutos)

Cerrar (10 minutos)

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Diferenciación

Pida a los estudiantes que se desempeñan por encima del nivel de grado que desarrollen modelos de múltiples mezclas y luego analicen con sus compañeros cómo y por qué difieren los modelos.

Aprender

30 minutos

Separar sal y agua  15 minutos

Vuelvan a agruparse como clase y revise el plan de la investigación de la Lección 13 de la pizarra. Muestre a los estudiantes los materiales preparados para esta investigación.

Comience usando la báscula electrónica para registrar el peso de un vaso de plástico transparente. Luego, agregue 3 cucharadas de sal (aproximadamente 15 gramos) al vaso y registre el peso total nuevo. Reste el peso del vaso para determinar el peso de la sal. Pida a los estudiantes que registren el peso como una observación en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 14). Agregue 9 cucharadas de agua al vaso de precipitado. Luego, agregue la sal medida al vaso de precipitado y mezcle con una cuchara hasta que se disuelva. Algunas partículas pequeñas pueden permanecer en el fondo del vaso de precipitado.

Nota de seguridad

Esta investigación representa peligros potenciales. Revise estas medidas de seguridad para minimizar los riesgos:

▪ No toque ninguna parte de la hornilla.

▪ Manténgase alejado del vaso de precipitado mientras la mezcla está hirviendo para evitar salpicaduras.

La hornilla y el vaso de precipitado se pondrán extremadamente calientes. Los maestros deben usar mangas largas, guantes y gafas de protección durante la demostración para protegerse de salpicaduras. El vaso de precipitado se debe manipular usando las pinzas cuando esté caliente, y el vaso de precipitado se debe colocar sobre la almohadilla de enfriamiento al final de la demostración para que se enfríe.

Muestre a los estudiantes la mezcla para que puedan ver que la sal ha desaparecido como se esperaba. Luego, coloque el vaso de precipitado en la hornilla y ajuste la temperatura a un nivel alto. Mientras espera a que el agua comience a hervir, pida a los estudiantes que compartan sus predicciones de lo que verán una vez que el agua se haya evaporado.

Cuando el agua comience a hervir, pida a los estudiantes que compartan lo que observan. En diferentes puntos durante el proceso de ebullición, los estudiantes pueden observar diferentes cosas. Por ejemplo, a medida que el nivel de agua comienza a ser muy bajo, el estallido de la ebullición será más fuerte.

Énfasis en los Conceptos interdisciplinarios

Mientras la mezcla hierve, dirija la atención de los estudiantes a la función de la energía en el proceso. Pida a los estudiantes que apliquen su entendimiento de 4.° nivel para analizar el sistema y buscar diferentes indicadores de energía (p. ej., cambio de temperatura, sonido, movimiento). Pida a los estudiantes que expliquen cómo se transfiere la energía entre los objetos (p. ej., del enchufe a la hornilla; de la hornilla al vaso de precipitado; del vaso de precipitado al agua).

Nota para el maestro

El agua tardará aproximadamente 3 minutos en comenzar a hervir y hervirá durante casi 5 minutos antes de que toda el agua hierva hasta consumirse. Una vez que el vaso de precipitado se retire de la hornilla y se coloque sobre la almohadilla de enfriamiento, se necesitarán al menos 2 minutos para que se enfríe antes de que se pueda manipular de manera segura sin usar pinzas.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Hay vapor de agua flotando fuera del vaso de precipitado.

▪ Puedo ver y escuchar mucho burbujeo.

▪ Algo de agua también está salpicando fuera del vaso de precipitado.

Casi al terminar el proceso de ebullición, retire el vaso de precipitado de la hornilla. Si la sal todavía se ve como una pasta blanca, regrese el vaso de precipitado a la hornilla en intervalos de 10 segundos para terminar de hervir el agua.

Nota de seguridad

Cerca del final del proceso de ebullición, puede salir más y más sal del vaso de precipitado. Tenga cuidado cuando use el vaso de precipitado en este momento, ya que la sal o el agua calientes pueden quemar la piel sin protección.

Una vez que el agua se haya evaporado completamente, use las pinzas para colocar el vaso de precipitado sobre la almohadilla de enfriamiento. A medida que el vaso de precipitado se enfría, pida a los estudiantes que terminen de registrar sus observaciones en sus Cuadernos de ciencias. Si el tiempo lo permite, pida a los estudiantes que compartan si sus predicciones fueron correctas.

Cuando el vaso de precipitado se haya enfriado, calcule el peso de la sustancia restante. Pida a los estudiantes que registren esta observación nueva en sus Cuadernos de ciencias.

► ¿Por qué crees que el peso de la sustancia disminuyó durante la investigación?

▪ Tal vez una parte se convirtió en gas y se alejó flotando.

▪ Podría haberse salpicado fuera del vaso de precipitado. El agua estaba salpicando mucho, especialmente cerca del final.

Tenga en cuenta las manchas blancas en la hornilla que no estaban ahí antes de hervir la mezcla. Acuerde que parte de la sustancia debe haber salpicado fuera cuando el agua estaba hirviendo, pero se necesitan observaciones adicionales para descartar otras razones de la diferencia en el peso.

Luego, pida a los estudiantes que se vuelvan a integrar a sus grupos de la Lección 13. Use una cuchara para reunir una pequeña cantidad de la sustancia restante para cada grupo. Pase la sustancia a cada grupo en una cuchara o toalla de papel para que la observen. Indique a los grupos que observen primero con los ojos y registren lo que observan sobre las propiedades de la sustancia. Luego, pida a los estudiantes que tomen turnos para frotar la sustancia entre sus dedos y registren lo que observan.

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► ¿Qué observaciones hicieron de la sustancia restante en el vaso de precipitado? ¿Qué propiedades tiene la sustancia?

▪ La sustancia restante en el vaso de precipitado es blanca y granulosa. Se rompe en cristales pequeños.

▪ ¡La sustancia se siente como pequeños granos de sal!

► Según sus propiedades, ¿qué creemos que podría ser esta sustancia?

▪ Creo que es sal. Tiene las mismas propiedades que tenía antes de mezclarla con el agua.

▪ Tiene que ser sal. Solo mezclamos sal y agua, y ahora el agua no está.

► ¿Se formó una sustancia nueva cuando agregamos sal al agua y la sal desapareció?

▪ No, solo no podíamos ver la sal.

▪ Creo que la sal siempre estuvo ahí, solo no podíamos verla. Incluso, registramos que el peso total no cambió cuando se mezclo la sal y el agua.

Acuerde que, según las propiedades de la sal que registraron anteriormente, los estudiantes tienen suficiente evidencia para inferir que la sustancia en el vaso de precipitado es la misma sal que se agregó al agua. Debido a que no se formó ninguna sustancia nueva, cualquier disminución en el peso de la sal debe haber sido por el salpicado del vaso de precipitado mientras la mezcla hervía.

Modelo de la separación de sal y agua

Recuerde a los estudiantes que con frecuencia los científicos desarrollan modelos para dar sentido a la evidencia que observan durante una investigación. Los científicos también usan estos modelos para desarrollar o respaldar un argumento que explique lo que observan. Explique que los estudiantes trabajarán de manera individual para desarrollar un modelo de tres partes en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 14) que muestre la sal y el agua antes de mezclarlas, la mezcla de sal y agua, y la sal y el agua después de la ebullición. Recuerde a los estudiantes usar lo que saben sobre las partículas para desarrollar su modelo.

Nota para el maestro

Si es necesario, recuerde a los estudiantes las propiedades registradas para la sal en la Lección 13. Pídales que comparen esas propiedades con las de la sustancia en el vaso de precipitado.

Verificación de la comprensión

Mientras los estudiantes trabajan, busque evidencia de que los modelos de los estudiantes usan partículas para demostrar cómo la sal se mezcló y separó del agua.

Evidencia

Busque evidencia de que todos los modelos de los estudiantes representan

▪ las partículas de sal en estado sólido y las partículas de agua en estado líquido;

▪ la mezcla de las partículas cuando la sal se disolvió en agua; y

▪ el agua que cambia de estado líquido a gaseoso, y la sal que vuelve a ser sólida.

Próximos pasos

Si los estudiantes necesitan ayuda adicional para representar estos procesos, pídales que consulten sus modelos de Tipos de materia (Guía de actividad de la Lección 9). Trabaje con los estudiantes para usar estos modelos y hacer cualquier mejora necesaria a sus modelos de separación de sal y agua.

Ejemplo del modelo de separación de la sal y el agua:

Antes de mezclar Después de mezclar Después de hervir Partículas de aguaPartículas de sal

La sal comenzó como cristales sólidos. Cuando se mezcló con el agua, la sal pareció desaparecer. Creemos que los cristales se rompieron en partículas tan pequeñas que no se pueden ver. Cuando el agua hirvió, cambió de líquido a gas (vapor de agua), y la sal se quedó en el vaso de precipitado. Pudimos verla nuevamente, por lo que las partículas deben haberse agrupado nuevamente en cristales. Creemos que la sal pesaría lo mismo que antes si parte de la sal no se salpicó fuera del vaso de precipitado.

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Pida a los estudiantes que compartan sus modelos y los usen para desarrollar un modelo de la clase que muestre cómo se mezcló la sal y luego se separó del agua. Comparta que el proceso que los estudiantes observaron, en el que una sustancia se mezcla por completo en otra (p. ej., sal en agua), se llama disolución Explique que cuando una sustancia se disuelve, se difunde uniformemente por toda la mezcla, pero no se forman nuevas sustancias.

Aprendizaje del inglés

Para apoyar a los estudiantes que estén aprendiendo inglés, comparta el cognado en inglés de dissolve (disolver ) con los estudiantes. Para aclarar aún más este concepto, pida a los estudiantes que usen las fichas de bingo de Iniciar de la lección para representar las partículas de sal disueltas en el agua al distribuirlas uniformemente por toda la mezcla.

Después de desarrollar el modelo de la clase, pida a los estudiantes que consideren las limitaciones del modelo.

► ¿Cuáles son algunas de las limitaciones de nuestro modelo?

▪ Los cristales de sal no se ven todos como pequeños cuadrados en la vida real. También son mucho más pequeños de lo que los dibujamos.

▪ En realidad hay partículas de aire dentro y alrededor del vaso de precipitado. No las mostramos en el modelo.

Para profundizar sobre las limitaciones de la investigación, explique que no todas las sustancias disueltas se pueden separar al hervir una de las sustancias. Por ejemplo, una mezcla de azúcar y agua que hierve durante mucho tiempo se quemará, resultando en la formación de una sustancia nueva.

Cerrar 10 minutos

Dirija la atención de los estudiantes a la Pregunta del fenómeno ¿Cómo se ven afectadas las sustancias al mezclarlas? Comparta que el término mezcla tiene un significado específico en la ciencia. Explique que una mezcla es una combinación de dos o más sustancias que mantienen sus propiedades al mezclarlas. Pida a los estudiantes que piensen en los ejemplos de mezclas que hayan visto anteriormente.

Profundización

Invite a los estudiantes a planificar y llevar a cabo una investigación para separar el azúcar del agua sin hervir. Pida a estos estudiantes que describan su investigación y los resultados de la clase en una lección posterior.

Nota para el maestro

Los estudiantes pueden usar el término solución cuando analicen las sustancias que se disuelven en otra sustancia (p. ej., sal en agua); sin embargo, el término no se presenta en este módulo. Una solución es un tipo de mezcla en la que las sustancias se mezclan por completo de manera uniforme. Una sustancia disuelta en agua es un ejemplo de una solución.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Descubrimos que la sal y el agua mantienen sus propiedades cuando se mezclan, ¡por lo que el agua del océano debe ser una mezcla!

▪ Muchos de los alimentos que comemos son mezclas, como el cereal con leche o los macarrones con queso.

▪ He mezclado plastilina amarilla y azul para hacer plastilina verde. ¿Se considera como una mezcla?

▪ Creo que el aire podría ser una mezcla. En todos nuestros modelos, se mezclan las diferentes partículas de gas, pero no se forman sustancias nuevas.

Trabaje con los estudiantes para resumir lo que han aprendido sobre las mezclas en la tabla de anclaje.

Ejemplo de tabla de anclaje:

Materia

Propiedades de los materiales

• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.

Tipos de materia

• El aire se compone de diferentes gases.

• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.

• Los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver y se mueven para llenar el espacio de su recipiente.

• Los líquidos y los sólidos también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver. Los líquidos toman la forma de su recipiente, mientras que los sólidos mantienen su forma.

Sustancias cambiantes

• Cuando la materia cambia de estado (sólido, líquido o gaseoso) como resultado del calentamiento o enfriamiento, o parece desaparecer cuando se disuelve, sigue siendo la misma sustancia.

• En una mezcla, las sustancias mantienen sus propiedades y no se forman sustancias nuevas.

• El calentamiento de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas que se pueden identificar por sus propiedades nuevas.

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► ¿Crees que sea posible producir una sustancia nueva mediante la mezcla?

▪ Sí, creo que puedes hacer algo nuevo al mezclar sustancias.

▪ Sí, solo necesitamos tratar de mezclar otras cosas.

Use las respuestas de los estudiantes para desarrollar la siguiente Pregunta del fenómeno: ¿Cuándo produce una mezcla una sustancia nueva?

Tarea opcional

Pida a los estudiantes que vean si pueden reconocer mezclas fuera del salón de clase. Invítelos a que hagan una lluvia de ideas sobre maneras en que podrían separar las sustancias en las mezclas que identifican.

Lecciones 15–17

Formación de sustancias nuevas Preparar

En las lecciones 15 y 16, los estudiantes reúnen evidencia de que se pueden formar sustancias nuevas cuando se mezclan dos sustancias (PS1.B). Luego, los estudiantes representan gráficamente sus datos (SEP.5) para demostrar que cuando se mezclan sustancias, el peso total de dichas sustancias no cambia (PS1.A), incluso cuando se forma una sustancia nueva. En la Lección 17, los estudiantes aplican estas ideas para explicar cómo la interacción de las sustancias (CC.4) dentro y alrededor de la Estatua de la Libertad puede producir una sustancia nueva, cardenillo. Por último, los estudiantes aplican su comprensión de las reacciones químicas para completar una Verificación conceptual.

Aprendizaje del estudiante

Enunciado del conocimiento por adquirir

Algunas sustancias, al mezclarlas, producen una reacción para formar sustancias nuevas pero se mantiene el peso total de la materia.

Concepto 3: Mezcla de sustancias

Pregunta enfocada

¿Qué sucede cuando se mezclan sustancias?

Pregunta del fenómeno

¿Cuándo produce una mezcla una sustancia nueva?

Objetivos

▪ Lección 15: comparar las propiedades de las sustancias antes y después de mezclarlas para determinar si se ha formado una sustancia nueva

▪ Lección 16: medir el peso de las sustancias antes y después de mezclarlas para determinar si ha cambiado el peso total

▪ Lección 17: aplicar los conocimientos sobre las sustancias para explicar los cambios que sufrió la Estatua de la Libertad

Estándares abordados

5-PS1-2 Medir y representar gráficamente las cantidades para proporcionar evidencia de que, sin importar el tipo de cambio que ocurra al calentar, enfriar o mezclar sustancias, se conserva el peso total de la materia (Demostración)

5-PS1-3 Hacer observaciones y tomar medidas para identificar los materiales según sus propiedades (Demostración)

5-PS1-4 Conducir una investigación para determinar si la mezcla de dos o más sustancias da lugar a sustancias nuevas (Demostración)

Prácticas de ciencia e ingeniería Ideas básicas de la disciplina

SEP.4: Analizar e interpretar los datos

▪ Analizar e interpretar los datos para entender los fenómenos usando el razonamiento lógico, las matemáticas o la computación

SEP.5: Usar las matemáticas y el pensamiento computacional

▪ Describir, medir, estimar o representar gráficamente las cantidades, como el área, el volumen, el peso y el tiempo para resolver los problemas y las preguntas de la ciencia y la ingeniería

PS1.A: Estructura y propiedades de la materia

▪ La cantidad (peso) de materia se conserva cuando cambia de forma, incluso en transiciones en las que parece desaparecer.

▪ Se pueden usar las medidas de una variedad de propiedades para identificar materiales.

PS1.B: Reacciones químicas

▪ Cuando se mezclan dos o más sustancias diferentes, se puede formar una sustancia nueva con propiedades diferentes.

▪ No importa qué reacción o cambio ocurra en las propiedades, el peso total de las sustancias no cambia.

Conceptos interdisciplinarios

CC.3: Escala, proporción y cantidad

▪ Las unidades estándar se usan para medir y describir cantidades físicas, como el peso, el tiempo, la temperatura y el volumen.

CC.4: Sistemas y modelos de sistema

▪ Un sistema puede describirse en términos de sus componentes y de sus interacciones.

M ateriales

Lección 15 Lección 16 Lección 17

Estudiante Cuaderno de ciencias (Guía de actividad de la Lección 15) ●

Investigación del peso de las sustancias (muestra, por grupo): 4 g de bicarbonato de sodio, 60 ml de vinagre blanco, bolsa de plástico con cierre de un cuarto de galón, 2 vasos de plástico transparentes de 3 onzas, probeta, cuchara de plástico, báscula electrónica.

●

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad de la Lección 16) ●

Investigación acerca de la mezcla de sustancias con cobre (por grupo): pedazo de tubo de cobre (22 mm de diámetro, aprox. 5 cm de largo), papel de lija, 50 g (aprox. 3 cucharadas) de sal de mar, 120 ml (aprox. 1 2 taza) de vinagre blanco, 2 vasos de plástico transparente de 9 onzas, cuchara de plástico, bolsa de plástico con cierre, hoja de procedimiento de mezcla de sustancias con cobre

●

Bolsa con 10 fichas de bingo (5 de un color y 5 de otro color) (por pareja de estudiantes) ●

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad de la Lección 17)

Maestro Piezas de cobre patinado de la Lección 2 ●

Instrucciones de montaje de las estaciones de interacción de las sustancias y hojas de procedimientos (Recursos A y B de la Lección 15) ●

Estación de sal de epsom y carbonato de sodio: 2 recipientes de plástico de 8 onzas o más grandes con tapones de rosca (como botellas de bebidas lavadas), 20 g de sal de epsom, 20 g de carbonato de sodio (conocido en el mercado como amplificador de detergente), 400 ml de agua, 3 vasos de plástico transparentes de 9 onzas, probeta, toallas de papel, banda elástica, báscula electrónica, hoja de procedimientos de la estación de sal de epsom y carbonato de sodio

Estación de bicarbonato de sodio y vinagre: 50 g de bicarbonato de sodio, 500 ml de vinagre blanco, 2 vasos de plástico transparentes de 9 onzas, probeta, cuchara de plástico, báscula electrónica, hoja de procedimientos de la estación de bicarbonato de sodio y vinagre ●

Ejemplo de plan de investigación sobre el peso de las sustancias (Recurso A de la Lección 16) ●

Instrucciones de montaje de la investigación sobre la mezcla de las sustancias con el cobre y hoja de procedimientos (Recursos B y C de la Lección 16)

●

Pinzas ●

Profundización: bolsas térmicas con lana de acero (opcional, Recurso D de la Lección 16) ●

Statue of Liberty: A Tale of Two Countries (La Estatua de la Libertad: un cuento de dos países) de Elizabeth Mann (2011) ●

Preparación Montar las estaciones de interacción de las sustancias (consultar el Recurso A de la Lección 15) ●

Montar la investigación sobre el peso de las sustancias (consultar el Recurso A de la Lección 16) ●

Montar la investigación sobre la mezcla de las sustancias con el cobre (consultar el Recurso B de la Lección 16) ●

Preparar una bolsa con las fichas de bingo por cada pareja de estudiantes ●

Lección 15

Objetivo: comparar las propiedades de las sustancias antes y después de mezclarlas para determinar si se ha formado una sustancia nueva

Iniciar 5

minutos

Para comenzar, pase las piezas de cobre patinado de la Lección 2 por la clase. Dirija la atención de los estudiantes al modelo de anclaje y pídales que compartan qué parte del modelo creen que representa mejor las piezas de cobre. Guíe a los estudiantes a reconocer que debido a que las piezas de cobre son solo parcialmente verdes, representan mejor la parte central del modelo, donde el color de la Estatua de la Libertad está en transición.

► ¿Por qué creen que estas piezas de cobre no son completamente verdes como la Estatua de la Libertad?

▪ Tal vez a estas piezas de cobre no las dejaron afuera como a la Estatua de la Libertad.

▪ Aprendimos que la estatua tardó unos 30 años en cambiar de color completamente. No estoy seguro de qué tan antiguas son estas piezas de cobre, pero tal vez no tuvieron tiempo suficiente para volverse verdes.

► imaginen que se corta la capa verde del revestimiento de la Estatua de la Libertad. ¿Qué creen que encontraríamos debajo?

▪ Creo que sería verde hasta llegar al esqueleto de hierro.

▪ Creo que todavía podría haber cobre brillante debajo, ya que nuestro modelo muestra que las partículas de aire y agua solo colisionan con la capa exterior.

Explique que a lo largo de las siguientes lecciones, los estudiantes explorarán la Pregunta del fenómeno ¿Cuándo produce una mezcla una sustancia nueva? Al investigar combinaciones adicionales de sustancias y buscar la formación de sustancias nuevas, los estudiantes pueden reunir la evidencia que necesitan para explicar el misterio del cambio de color de la estatua.

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (35 minutos)

▪ Mezclar sustancias (25 minutos)

▪ Analizar las observaciones (10 minutos)

Cerrar (5 minutos)

Aprender

35 minutos

Mezclar sustancias  25 minutos

Para presentar la siguiente actividad, diga a los estudiantes que visitarán dos estaciones para mezclar sustancias y observar los resultados. Explique que tendrán 10 minutos en cada estación para registrar las propiedades de las sustancias antes y después de mezclarlas. Deben usar la hoja de procedimientos (Recurso B de la Lección 15) en cada estación para dirigir su trabajo. Recuerde a los estudiantes que registren sus observaciones en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 15).

Antes de que los estudiantes comiencen a trabajar, revise las expectativas para el trabajo en grupo, así como las instrucciones de seguridad.

Nota de seguridad

Las sustancias en las estaciones de interacción de las sustancias representan peligros potenciales. Revise estas medidas de seguridad para minimizar los riesgos:

▪ Usa gafas de protección cuando trabajes en las estaciones de interacción de las sustancias.

▪ No pruebes ni bebas nada de las estaciones de interacción de las sustancias.

▪ Siempre usa la técnica de arrastrar el aire para oler sustancias.

▪ Desecha todas las sustancias adecuadamente.

Los estudiantes deben consultar la hoja de procedimientos en cada estación para ver las instrucciones de desecho de residuos. Recuérdeles pedir ayuda si tienen alguna pregunta sobre el desecho de residuos adecuado.

Divida a los estudiantes en grupos y pídales que comiencen con la investigación. Mientras los estudiantes trabajan, enséñeles a usar sus sentidos para capturar las observaciones detalladas. Use preguntas como ¿Qué observaron? ¿Cambiaron las propiedades? De ser así, ¿cómo? ¿Creen que se formó una sustancia nueva? Si así fue, ¿por qué?

Si es necesario, recuerde a los estudiantes cómo determinar el peso de las sustancias. Los estudiantes deben pesar primero el vaso vacío, agregar la sustancia al vaso y pesarlo otra vez. Luego, deben restar el peso del vaso vacío del peso del vaso y la sustancia para encontrar el peso de la sustancia.

Diferenciación

Algunos estudiantes pueden necesitar tiempo adicional para realizar la investigación y registrar sus observaciones en cada estación. Ajuste el tiempo como sea necesario para garantizar que todos los estudiantes tengan la oportunidad de completar las dos estaciones.

Nota para el maestro

Después de que los estudiantes mezclen las sustancias, invítelos a usar su sentido del tacto para observar cualquier cambio en la temperatura de los vasos. Dependiendo de varios factores, el cambio puede ser demasiado leve para detectarlo.

Nota para el maestro

Los estudiantes deben usar este método para pesar a lo largo del resto del módulo. Brinde ayuda según sea necesario, o considere colocar el método en el salón de clase para que los estudiantes lo consulten a lo largo de las lecciones.

Ejemplo de observaciones:

Estación: bicarbonato de sodio y vinagre

Sustancia 1: Bicarbonato de sodio Sustancia 2: Vinagre

▪ Polvo blanco

▪ Sin olor

▪ 3.0 gramos

▪ Líquido transparente

▪ Olor agrio y fuerte

▪ 45.6 gramos

Peso total de las sustancias antes de mezclarlas: 48.6 gramos

Durante la mezcla Después de mezclar

▪ ¡Se formaron muchas burbujas de gas!

▪ Las burbujas se elevaron hasta la parte superior del vaso, y luego no se formaron tantas burbujas.

▪ No podemos ver el bicarbonato de sodio.

▪ Todas las burbujas han desaparecido.

▪ El líquido se ve un poco turbio.

▪ El olor no es tan fuerte como antes.

El peso total de las sustancias después de mezclarlas: 47.2 gramos (disminuyó 1.4 gramos)

Estación: sal de epsom y carbonato de sodio

Sustancia 1: Mezcla de sal de epsom

▪ Líquido transparente

▪ Sin olor

▪ 22.4 gramos

Sustancia 2: Mezcla de carbonato de sodio

▪ Líquido un poco turbio

▪ Sin olor

▪ 22.9 gramos

Peso total de las sustancias antes de mezclarlas: 45.3 gramos

Durante la mezcla

▪ Dondequiera que se mezclaron los dos líquidos, se formó una sustancia blanca.

Después de mezclar

▪ Después de filtrar, quedó un sólido blanco.

▪ Sin olor

Peso total de las sustancias después de mezclarlas: 45.0 gramos (casi lo mismo)

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Nota para el maestro

El peso total de la sal de epsom y el carbonato de sodio después de mezclarlos debe ser similar al peso total antes de mezclarlos porque la mezcla no produce un gas. Sin embargo, el peso total del bicarbonato de sodio y el vinagre después de mezclarlos debe ser menor que el peso total antes de mezclarlos porque la mezcla produce un gas.

Si algunos grupos obtienen resultados diferentes, aproveche esta oportunidad para continuar analizando otras posibles fuentes de error, como

▪ errores cometidos al calcular los pesos antes de mezclarlos, y

▪ derramar algunas pocas gotas de líquido.

Analizar las observaciones  10 minutos

Explique que los científicos deben analizar sus observaciones para comprender mejor los resultados de una investigación. Recuerde a los estudiantes que durante la investigación, buscaron evidencia de que se formaron sustancias nuevas. Para analizar sus observaciones, pida a los grupos que encierren en un círculo o resalten cualquier observación que pueda ser evidencia de la formación de sustancias nuevas.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

Estación: bicarbonato de sodio y vinagre

Sustancia 1: Bicarbonato de sodio Sustancia 2: Vinagre

▪ Polvo blanco

▪ Sin olor

▪ 3.0 gramos

▪ Líquido transparente

▪ Olor agrio y fuerte

▪ 45.6 gramos

Peso total de las sustancias antes de mezclarlas: 48.6 g

Durante la mezcla Después de mezclar

▪ ¡Se formaron muchas burbujas de gas!

▪ Las burbujas se elevaron hasta la parte superior del vaso, y luego no se formaron tantas burbujas.

▪ No podemos ver el bicarbonato de sodio.

▪ Todas las burbujas han desaparecido.

▪ El líquido se ve un poco turbio.

▪ El olor no es muy fuerte.

El peso total de las sustancias después de mezclarlas: 47.2 g (disminuyó 1.4 gramos)

Estación: sal de epsom y carbonato de sodio

Sustancia 1: Mezcla de sal de epsom Sustancia 2: Mezcla de carbonato de sodio

▪ Líquido transparente

▪ Sin olor

▪ 22.4 gramos

▪ Líquido un poco turbio

▪ Sin olor

▪ 22.9 gramos

Peso total de las sustancias antes de mezclarlas: 45.3 gramos

Durante la mezcla Después de mezclar

▪ Dondequiera que se mezclaron los dos líquidos, se formó una sustancia blanca.

▪ Después de filtrar, quedó un sólido blanco.

▪ Sin olor

Peso total de las sustancias después de mezclarlas: 45.0 gramos (casi lo mismo)

Verificación de la comprensión

A medida que los grupos resaltan sus observaciones, busque evidencia de que los estudiantes notan los indicadores de que se formaron sustancias nuevas.

Evidencia

Busque evidencia de que todos los estudiantes notan

▪ cualquier cambio de color, olor, peso total o temperatura; y

▪ la formación de una sustancia en un estado nuevo (p. ej., gas, sólido).

Próximos pasos

Si los estudiantes necesitan ayuda para identificar los indicadores, divida a los estudiantes en grupos pequeños para revisar la investigación. Mientras demuestra cada reacción, represente la recopilación de evidencia resaltando los cambios en las propiedades u otros indicadores de la formación de sustancias nuevas, como la producción de un gas o un sólido.

Pida a los grupos que compartan la evidencia que resaltaron en sus observaciones. Use las respuestas de los estudiantes para agregar indicadores a la lista desarrollada en la Lección 11.

Diferenciación

Hablar y escribir sobre estas observaciones requiere estructuras gramaticales complejas y vocabulario preciso. Los estudiantes que estén aprendiendo inglés y los escritores en desarrollo pueden beneficiarse del andamiaje adicional a través de esquemas de oraciones, como las siguientes:

▪ After we mixed _____ and _____, we noticed _____.

▪ When I observed _____, that made me think that a new substance formed because _____.

Nota para el maestro

Los estudiantes pueden observar un cambio de temperatura durante estas investigaciones. Si los estudiantes notan esto, considere repetir las investigaciones como clase para reunir evidencia que respalde esta observación. Mida y registre la temperatura de las sustancias antes y después de las reacciones. Luego comente que el cambio de temperatura es otro indicador de una reacción química y agréguelo a la lista de indicadores de la clase. En la escuela intermedia, los estudiantes aprenden que esta observación se relaciona a la energía en las reacciones químicas.

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Lista de ejemplo de los indicadores de la clase de la formación de sustancias:

Indicadores de la formación de una sustancia

▪ Cambio de color inesperado

▪ Cambio de olor

▪ Formación de gas

▪ Formación de un sólido

▪ Cambio de peso (debido a la formación de gas)

Comparta el término reacción química con los estudiantes. Explique que una reacción química se produce cuando el calentamiento o la mezcla de sustancias forman una sustancia nueva. Pida a los estudiantes que compartan ejemplos de reacciones químicas que observaron a lo largo del módulo.

Cerrar

5 minutos

Reagrúpense como clase y reflexionen para analizar las limitaciones de la lista de los indicadores de formación de sustancias.

► ¿Hubo momentos en los que observamos estos indicadores, pero no se había formado una sustancia nueva?

▪ Sí, se formó un gas cuando hervimos el agua, pero no era una sustancia nueva. Era vapor de agua, que sigue siendo agua.

▪ El peso del agua cambió cuando la hervimos, pero no era un indicador de que se formó una sustancia nueva. El vapor de agua solo salió al aire.

► ¿Cuál es la mejor manera de determinar si se ha formado una sustancia nueva?

▪ También se tiene que observar las propiedades de las sustancias antes y después de calentarlas o mezclarlas.

▪ Si se formó realmente una sustancia nueva, tendrá algunas propiedades que no se verían con un cambio de estado.

Nota para el maestro

Si es necesario, resalte las reacciones químicas que los estudiantes observaron:

▪ Pan quemado (Lección 11)

▪ Cocinar un huevo (Lección 11)

▪ Mezclar bicarbonato de sodio y vinagre (Lección 15)

▪ Mezclar sal de epsom y carbonato de sodio (Lección 15)

Acuerde que buscar varios indicadores de la formación de sustancia puede ayudar a los estudiantes a detectar la formación de sustancias nuevas.

Luego, explore las siguientes preguntas abiertas sobre la mezcla de bicarbonato de sodio y vinagre.

► ¿Por qué creen que el peso total del bicarbonato de sodio y el vinagre cambió cuando se mezclaron?

▪ Debido a que se formó un gas cuando los mezclamos, y no estaba en el vaso cuando lo pesamos de nuevo.

▪ Debido a que no podemos pesar el gas que se formó. Las burbujas explotaron y el gas se alejó flotando.

► ¿Hay alguna manera de pesar el gas que se forma? Si es así, ¿cómo podríamos hacerlo?

▪ Creo que podríamos atraparlo para que no se escape.

▪ Tendríamos que atraparlo de alguna manera antes de poderlo pesar.

Acuerde que para obtener más información sobre el gas que se forma al mezclar bicarbonato de sodio y vinagre, debe quedar atrapado de alguna manera. Explique que en la siguiente lección, los estudiantes planificarán y llevarán a cabo una investigación para tratar de atrapar el gas.

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Lección 16

Objetivo: medir el peso de las sustancias antes y después de mezclarlas para determinar si ha cambiado el peso total

Iniciar

7 minutos

Comience analizando un modelo que los estudiantes han observado en sus investigaciones a lo largo del módulo.

► En la mayoría de las investigaciones en las que calentamos o mezclamos sustancias, el peso total de las sustancias cambió muy poco o no se cambió. ¿Cuándo hemos notado un cambio más significativo en el peso total?

▪ En realidad, el peso total solo cambió cuando se formó un gas.

▪ El peso total puede ser el mismo, pero todavía no hemos podido atrapar un gas para ver si es verdad.

► Algunos de ustedes sugirieron atrapar el gas que se produjo cuando mezclamos el bicarbonato de sodio y el vinagre. ¿Cómo podríamos usar los materiales que tenemos en el salón de clase para capturar y pesar este gas?

▪ Podríamos poner una bolsa en la parte superior del vaso para atrapar el gas cuando se forma.

▪ Podríamos mezclar el bicarbonato de sodio y el vinagre en la bolsa y cerrarla para atrapar el gas.

Acuerde que la mejor opción sería que los estudiantes mezclen las sustancias dentro de una bolsa para que el gas no escape. Discutan las observaciones que los estudiantes esperan hacer, así como los desafíos que pueden enfrentar durante la investigación. Use esta discusión para crear un plan de investigación de la clase. Consulte el Recurso A de la Lección 16 para ver un ejemplo del plan de investigación para ayudar a guiar la discusión. Pida a los estudiantes que registren el plan de investigación de la clase en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 16).

Agenda

Iniciar (7 minutos)

Aprender (30 minutos)

▪ Investigar el peso de las sustancias (10 minutos)

▪ Analizar los datos (10 minutos)

▪ Mezclar sustancias con cobre (10 minutos)

Cerrar (8 minutos)

Aprender  30 minutos

Investigar el peso de las sustancias  10 minutos

Antes de que los estudiantes comiencen, pídales que registren una predicción en sus Cuadernos de ciencias sobre lo que creen que sucederá al peso total de las sustancias después de combinarlas. Pida a los estudiantes que usen el formato de predicción Si–entonces–porque.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Si se mezclan el bicarbonato de sodio y el vinagre en una bolsa, entonces el peso total permanecerá igual porque el gas quedará atrapado.

▪ Si se mezclan el bicarbonato de sodio y el vinagre, entonces el peso aumentará porque se forma una sustancia nueva.

▪ Si se mezclan el bicarbonato de sodio y el vinagre, entonces el peso disminuirá porque el gas pesará menos que el líquido y el sólido.

Cuando los estudiantes hayan registrado sus predicciones, revise las expectativas de los grupos y de seguridad. Luego, divida a los estudiantes en grupos y permítales realizar la investigación. Pida a los estudiantes que registren los datos reunidos durante la investigación en sus Cuadernos de ciencias.

Nota de seguridad

Esta investigación representa peligros potenciales. Revise estas medidas de seguridad para minimizar los riesgos:

▪ Usa gafas de protección durante la investigación.

▪ No pruebes ni bebas nada usado durante la investigación.

▪ Desecha todas las sustancias adecuadamente.

Recuerde a los estudiantes que pidan ayuda si tienen alguna pregunta sobre cómo desechar las sustancias adecuadamente.

Diferenciación

Los estudiantes que escriben por debajo del nivel de grado pueden beneficiarse de ayuda adicional en forma de un esquema de predicción como el siguiente:

▪ Si se mezclan las sustancias, el peso total (aumentará/disminuirá/ permanecerá igual) porque

Analizar los datos  10 minutos

Cuando todos los grupos hayan completado la investigación, prepare a los estudiantes para que analicen sus datos. Explíqueles que los científicos buscan patrones en los datos cuando desarrollan una explicación, y que parte de este análisis incluye hacer que los patrones sean fáciles de identificar.

Pida a los grupos que usen el espacio en sus Cuadernos de ciencias para desarrollar una gráfica con dos barras. Su gráfica debe comparar el peso total calculado del bicarbonato de sodio y el vinagre antes de mezclarlos con el peso real de la mezcla líquida y el gas en la bolsa al final de la investigación.

A medida que los estudiantes completan sus gráficas, pídales que respondan a la pregunta de reflexión en sus Cuadernos de ciencias.

Verificación de la comprensión

A medida que los estudiantes registran sus respuestas a la pregunta de reflexión, busque una conexión entre sus predicciones y la evidencia que usan en sus respuestas.

Evidencia

Busque evidencia de que todos los estudiantes

▪ hacen referencia a los datos reunidos durante la investigación,

▪ identifican si los datos respaldan o no sus predicciones, e

▪ incluyen razonamiento sobre por qué los datos respaldan o no sus predicciones.

Próximos pasos

Si a los estudiantes se les dificulta evaluar sus predicciones, entonces brinde un esquema de oración para guiarlos a escribir sus explicaciones. Por ejemplo, Mi predicción fue (respaldada/no respaldada) por los datos porque _____.

Luego, pida a los grupos que compartan sus gráficas con la clase. A medida que los grupos comparten, cree una gráfica de barras de la clase en la pizarra blanca para mostrar los datos de cada grupo.

Conexión entre asignaturas: Matemáticas

Los estudiantes deben estar familiarizados con la creación de gráficas de barras a partir de 3.er y 4.° grados. Los estudiantes pueden crear una gráfica de barras a escala para crear un diagrama de cintas para mostrar el peso total calculado del bicarbonato de sodio y el vinagre antes de mezclarlos y otro para mostrar el peso real de la mezcla y el gas. Estos diagramas de cintas se pueden rotar para crear una gráfica de barras.

En Euraka Math de 5.° grado, los estudiantes usan la recta numérica vertical para redondear los decimales. Para ayudar a redondear al gramo más cercano, pida a los estudiantes que usen una recta numérica vertical, aislando la unidad de gramo (60 gramos) y la siguiente unidad de gramo (61 gramos). Luego, identifique la marca intermedia, 60.5 gramos. Esto permite a los estudiantes redondear a la unidad más baja o más alta (CCSS.Contenido de matemáticas.5.NBT.A.4).

Ejemplo de la gráfica de barras de la clase: ►

Comparación del peso total antes y después de mezclar

Antes de mezclar Después de mezclar

Peso total de las sustancias

¿Qué revela la representación gráfica del peso total antes y después de mezclar?

▪ ¡Ahora que hemos atrapado el gas, podemos ver que el peso total permaneció igual!

▪ Aunque se formó una sustancia nueva, el peso total no cambió.

Pida a los estudiantes que piensen en su experiencia pasada con el pan quemado en el salón de clase.

► ¿Qué creen que encontraríamos si pudiéramos comparar el peso del pan antes de quemarlo con el peso total del pan quemado y el gas que se formó?

▪ Creo que el peso total permanecería igual antes y después de quemarlo.

▪ Creo que podríamos agregar el peso del gas al peso del pan quemado y obtener el mismo total, tal como lo hicimos con el bicarbonato de sodio y el vinagre.

Nota para el maestro

Si hay discrepancias en los datos de los estudiantes (p. ej., aumentos o disminuciones significativas en el peso), analice algunas de las posibles causas de estos resultados. Si es necesario, realice una demostración adicional en la clase sobre la investigación para reunir y representar gráficamente los datos.

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Grupo 1 Grupo 2

Grupo 3 Grupo 4Grupo 5Grupo 6

► ¿Qué revelan nuestras investigaciones sobre lo que sucede al peso total de la materia durante el calentamiento, el enfriamiento o la mezcla?

▪ No importa cómo cambian las sustancias, el peso total siempre es el mismo.

▪ Cuando haces una sustancia nueva, el peso total no cambia. Es igual al peso de las cosas que mezclaste o calentaste.

Concluya que en situaciones en las que se calientan, enfrían o mezclan sustancias, el peso total de tales sustancias no cambia, incluso cuando se forma una sustancia nueva. Registre esta idea en una nota adhesiva y agréguela a la tabla de anclaje para la siguiente lección.

Mezclar sustancias con cobre  10 minutos

Use preguntas como las siguientes para ayudar a los estudiantes a asociar su conocimiento sobre la mezcla de sustancias con el cambio de color de la Estatua de la Libertad.

► ¿Cómo podríamos usar lo que hemos aprendido sobre mezclar sustancias para ayudar a explicar los cambios en la Estatua de la Libertad?

▪ Creo que algo podría haberse mezclado con el cobre en una reacción química para hacer que la estatua sea verde.

▪ La estatua cambió de color; ese es un indicador de que se podría haber formado una sustancia nueva. Debemos tratar de mezclar cosas con cobre para ver si podemos crear una sustancia verde.

► ¿Qué tipo de investigación debemos realizar para ver si el cambio de color es el resultado de mezclar sustancias?

▪ Podríamos poner el cobre en agua para ver si se pone verde.

▪ Deberíamos mezclar sustancias diferentes con el cobre y ver si se forma una sustancia nueva.

Acuerde que el siguiente paso debería ser investigar si la mezcla de sustancias puede haber producido el color verde de la Estatua de la Libertad.

Divida a los estudiantes en grupos y distribuya los materiales para la investigación de mezcla de sustancias con el cobre. Revise las expectativas de seguridad, y luego permita a los grupos comenzar a crear su propia pátina verde en una pieza de cobre (consulte los Recursos B y C de la Lección 16).

Profundización

Para una investigación adicional en la que los estudiantes exploren las reacciones químicas al hacer una bolsa térmica con lana de acero, consulte el Recurso D de la Lección 16.

Nota de seguridad

Los maestros deben asegurarse de que haya una ventilación adecuada durante la investigación. Esto puede requerir que se lleve a cabo la investigación en un salón de clase diferente en la escuela. Esta investigación también representa otros peligros potenciales. Revise estas medidas de seguridad para minimizar los riesgos:

▪ Siempre use gafas de protección y guantes mientras trabaja con la pátina (cardenillo) para evitar tener contacto.

▪ No ponga los dedos dentro del tubo de cobre.

A medida que los estudiantes trabajan, camine alrededor para asegurarse que están realizando la investigación de manera segura.

Una vez que se hayan preparado las piezas de cobre, deben dejar en remojo durante al menos una hora y luego dejar secar durante la noche. Explique que en la siguiente lección, los estudiantes verán evidencia de cualquier sustancia nueva que se haya formado.

Cerrar 8 minutos

Repase el modelo de anclaje y recuerde a los estudiantes que ya encontraron evidencia de que todas las sustancias se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver. Pida a los estudiantes que trabajen en parejas y distribuya una bolsa de fichas de bingo a cada pareja de estudiantes. Pida a las parejas que usen las fichas de bingo y su modelo de partículas de la materia para explicar cómo se forman sustancias nuevas durante una reacción química.

A medida que los estudiantes manipulan las fichas de bingo para representar la formación de sustancias nuevas, esté atento a evidencia de que los estudiantes muestran comprensión de que las partículas se deben reorganizar para crear algo nuevo. Elija a uno o dos estudiantes para que compartan sus modelos con la clase. A medida que los estudiantes comparten, use las siguientes preguntas para dirigir la conversación.

► ¿Por qué tenemos que mezclar primero todas nuestras fichas? ¿Qué representa?

▪ Cuando mezclamos sustancias, sus partículas se mezclan.

Para diferenciar este modelo de los modelos anteriores de sal disuelta en agua de los estudiantes, sugiera que apilen dos fichas de colores diferentes. Pida a los estudiantes que imagen que estas fichas apiladas representan una partícula nueva.

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Nota para el maestro

Si los estudiantes no crean modelos en los que se mezclan las partículas para representar una sustancia nueva, deténgalos y presente este modelo.

En el Módulo 2, los estudiantes continuarán explorando cómo se puede usar el modelo de materia para explicar cómo se forman sustancias nuevas.

► ¿Muestra bien nuestro modelo cómo se forman las sustancias nuevas? ¿Por qué sí o por qué no?

▪ Es un buen modelo porque muestra que las partículas se juntan para crear algo nuevo.

▪ Este modelo también muestra que las partículas no hacen lo mismo que hicieron cuando disolvimos la sal en el agua.

► ¿Cuáles son algunas limitaciones de nuestro modelo?

▪ No podemos ver las partículas en la vida real porque son demasiado pequeñas para verlas, así que no sabemos si las partículas se apilan o hacen algo más.

▪ No creo que crear una sustancia nueva sea exactamente igual que colocar una ficha encima de otra. Creo que podría ser más como hacer un nuevo color de ficha de bingo.

Reconozca que, al igual que los otros modelos, el modelo de las fichas de bingo tiene limitaciones. Explique que los estudiantes tendrán la oportunidad de mejorar su modelo de formación de sustancias nuevas en módulos y niveles posteriores a medida que exploren más a fondo la naturaleza de la materia.

Tarea opcional

Los estudiantes identifican y registran los ejemplos de reacciones químicas de su vida cotidiana, usando como evidencia sus observaciones de las propiedades y los indicadores.

Lección 17

Objetivo: aplicar los conocimientos sobre las sustancias para explicar los cambios que sufrió la Estatua de la Libertad

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (30 minutos)

▪ Actualizar la tabla de anclaje (5 minutos)

▪ Revisar el modelo de anclaje (15 minutos)

▪ Verificación conceptual (10 minutos)

Cerrar (10 minutos)

5 minutos

Pida a los estudiantes que se vuelvan a integrar a sus grupos de la investigación de cobre de la lección anterior. Devuelva las piezas de cobre a cada grupo e invite a los estudiantes usen la rutina de Pensar–trabajar en parejas–compartir lo que observan antes de compartir con la clase.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ ¡Algunas de las piezas de cobre cambiaron a verde, al igual que la Estatua de la Libertad!

▪ Hay una sustancia verde sobre nuestro cobre. Lo rascamos a través de la bolsa y se cayó un poco.

► ¿Se formó una sustancia nueva cuando se mezcló el cobre, la sal y el vinagre? ¿Qué evidencia te hace creer eso?

▪ Sí, porque esta sustancia verde tiene propiedades diferentes de las sustancias que mezclamos.

▪ Sí, el color cambió definitivamente y podemos ver una sustancia completamente nueva sobre el cobre.

Explique que la sustancia que los estudiantes observaron sobre el cobre y la Estatua de la Libertad se llama cardenillo, que se forma en ciertos metales cuando se mezclan con otras sustancias de su entorno.

Nota para el maestro

Si los estudiantes tienen curiosidad sobre la función que desempeñó el vinagre en la producción de cardenillo, explique que, si bien no hay vinagre alrededor de la estatua, aceleró la reacción química para desarrollar el cardenillo más rápido que si se formara en condiciones naturales.

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► ¿Cómo ayuda esto a explicar cómo se volvió verde la Estatua de la Libertad?

▪ Ahora sabemos que la sustancia verde se formó de la mezcla. El cobre se mezcló con otras sustancias a su alrededor para formar una sustancia nueva.

▪ El cobre debe haber reaccionado con las sustancias alrededor de la estatua para formar una sustancia llamada cardenillo.

Pida a los estudiantes que reflexionen sobre su éxito al recrear el cardenillo encontrado en la Estatua de la Libertad y pídales que hagan sus actualizaciones finales a la tabla y al modelo de anclaje.

Aprender

30 minutos

Actualizar la tabla de anclaje 5 minutos

Dirija la atención de los estudiantes a la tabla de anclaje. Lea en voz alta la nota adhesiva creada durante la Lección 16 y regístrela en la tabla de anclaje. Agregue mezclar como otro medio para crear sustancias nuevas.

Ejemplo de tabla de anclaje:

Materia

Propiedades de los materiales

• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.

Tipos de materia

• El aire se compone de diferentes gases.

• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.

• Los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver y que se mueven para llenar el espacio de su recipiente.

• Los líquidos y los sólidos también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver. Los líquidos toman la forma de su recipiente, mientras que los sólidos mantienen su forma.

Sustancias cambiantes

• Cuando la materia cambia de estado (sólido, líquido o gaseoso) como resultado del calentamiento o enfriamiento, o parece desaparecer cuando se disuelve, sigue siendo la misma sustancia.

• En una mezcla, las sustancias mantienen sus propiedades y no se forman sustancias nuevas.

• El calentamiento y la mezcla de sustancias pueden conducir a la formación de sustancias nuevas que se pueden identificar por sus propiedades nuevas.

• Cuando las sustancias se calientan, enfrían o mezclan, el peso total de las sustancias no cambia, incluso cuando se forma una sustancia nueva.

Revisar el modelo de anclaje  15 minutos

Lea los primeros dos párrafos de la página 22 de Statue of Liberty: A Tale of Two Countries (La Estatua de la Libertad: un cuento de dos países) de Elizabeth Mann (2011).

► ¿Qué sustancias en el sistema pudieron haber reaccionado con el cobre para crear el cardenillo?

▪ Creo que el vapor de agua alrededor de la Estatua de la Libertad es una de las sustancias que se mezcló con el cobre.

▪ Creo que la sal del océano también es parte de esto, ya que tuvimos que usar sal cuando creamos nuestro propio cardenillo.

▪ Creo que un gas en el aire podría haber reaccionado con el cobre y formar el cardenillo.

Acuerde que aunque es difícil decir con exactitud qué sustancias se mezclaron con el cobre para crear el cardenillo, los estudiantes tienen suficiente evidencia para razonar que el cobre reaccionó a sustancias en el medio ambiente. Use esta discusión para actualizar el modelo de anclaje.

Profundización

Pida a los estudiantes que desarrollen planes de investigación que puedan usar para probar cada una de estas variables para ver cómo una o más pueden explicar más a fondo cómo se formó el cardenillo en la Estatua de la Libertad.

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Ejemplo

El exterior de la Estatua de la Libertad era de un color café cobre brillante en 1886. Aprendimos que el cobre cambió de café a verde en aproximadamente 30 años. Esta sustancia verde es una sustancia nueva llamada cardenillo, que se formó cuando el cobre reaccionó a otras sustancias alrededor de la estatua. El interior de la Estatua de la Libertad es de hierro, pero no estamos seguros si el hierro también cambió. El aire alrededor de la estatua se compone de diferentes partículas de gas (incluyendo el vapor de agua) que se mueven y colisionan con objetos. Los sólidos (cobre, granito y hierro) y el líquido (agua) en y alrededor de la estatua también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver.

Verificación conceptual  10 minutos

Lea el siguiente escenario a los estudiantes y pídales que registren su respuesta en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 17).

Diferenciación

Para que todos los estudiantes tengan acceso a este texto, considere proyectarlo o registrarlo en la pizarra blanca para que lo puedan leer. Luego, los estudiantes pueden consultar el escenario mientras trabajan.

► Un estudiante recibe dos sustancias diferentes. El estudiante registra las siguientes observaciones.

Sustancia Propiedades de las sustancias Peso del líquido

X Líquido rojo, olor agrio

Y Polvo blanco, sin olor

40 gramos

5 gramos

► El estudiante predice que observará un peso total de 45 gramos después de mezclar las sustancias. El estudiante mezcla las sustancias y observa que se empiezan a formar burbujas. También observa que el color del líquido cambia de rojo a morado. Después que deja de burbujear, el estudiante pesa los líquidos mezclados y registra un peso total de 42 gramos.

► Explica por qué la predicción del estudiante no estuvo respaldada por la evidencia de la investigación. Respalda tu explicación con la evidencia de las observaciones del estudiante.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ El estudiante registró observaciones de que se formaron burbujas, lo que me dice que se formó un gas. También observó un cambio de color, el cual es otro indicador de una reacción química. Si el estudiante hubiera diseñado la investigación para atrapar el gas, el peso no habría cambiado.

▪ La predicción del estudiante no estuvo respaldada porque los dos líquidos reaccionaron y crearon un gas. Sé esto porque sus observaciones describieron la formación de burbujas y un cambio de color. Como no se atrapó el gas, el peso total disminuyó.

Verificación conceptual

A medida que los estudiantes responden, busque evidencia de que puedan explicar el cambio observado en el peso total.

Evidencia

Busque evidencia de que todos los estudiantes

▪ indican que se debe haber formado una sustancia nueva (un gas),

▪ identifican los múltiples indicadores de que ocurrió una reacción química (p. ej., cambio de color, formación de un gas), y

▪ explican que la disminución en el peso total resultó del gas que sale del vaso de precipitado durante la reacción.

Próximos pasos

Si los estudiantes no atribuyen la disminución en el peso total a la formación de un gas, entonces reúnase con ellos en pequeños grupos para analizar. Pídales que consideren qué podría cambiar si el gas se atrapa y pesa. Use su experiencia con el bicarbonato de sodio y el vinagre para explicar cómo la formación de gas puede llevar a un cambio en el peso total.

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Cerrar  10

minutos

Pida a los estudiantes que repasen los fenómenos que generaron y compartieron al principio del módulo y luego haga las siguientes preguntas.

► ¿Cómo ha cambiado su reflexión sobre estos fenómenos?

▪ El cambio de color en los metales, como en joyas o monedas, es probablemente un indicador de la formación de sustancias nuevas.

▪ Es posible que la oxidación sea una sustancia nueva, como el cardenillo.

► ¿Cómo creen que están relacionados estos fenómenos?

▪ Muchos de estos fenómenos son metales que cambian con el tiempo. Es posible que se estén mezclando con otras sustancias a su alrededor, como el cobre en la Estatua de la Libertad.

▪ Algunos de los metales de los que hablamos se encuentran afuera y algunos adentro. Tal vez se están mezclado con sustancias diferentes.

Luego, repase la página 22 de Statue of Liberty: A Tale of Two Countries (La Estatua de la Libertad: un cuento de dos países). Vuelva a leer el segundo párrafo y luego muestre a los estudiantes la fotografía del esqueleto de la estatua de la página 27. Pida a los estudiantes que consideren lo que podría haberle sucedido al hierro dentro de la Estatua de la Libertad.

► ¿Cómo podría haber cambiado con el tiempo el hierro dentro de la Estatua de la Libertad?

▪ Podría haberse oxidado, lo cual sería muy malo porque el libro decía que el óxido eventualmente destruye el hierro.

▪ No podemos estar seguros, pero se podría haber oxidado. Tal vez hay fotografías de cómo se ve el hierro en la actualidad.

Acuerde que la información sobre el óxido en el libro es una preocupación porque el óxido podría afectar la estructura de la estatua. Ofrezca encontrar más información sobre el esqueleto de la Estatua de la Libertad para explorar en la próxima lección.

Lecciones 18–22 Prevención de la oxidación Preparar

En las lecciones anteriores, los estudiantes aprendieron sobre la naturaleza particulada de la materia y cómo el calentamiento, el enfriamiento y la mezcla pueden cambiar las sustancias. En las Lecciones 18 a 22, los estudiantes imaginan, planifican y crean múltiples soluciones (SEP.6) para aplicar su conocimiento sobre cómo mezclar puede formar sustancias nuevas para la prevención de la oxidación en el hierro. Los estudiantes monitorean los cambios en las propiedades del hierro (CC.7) a lo largo de múltiples lecciones y usan esos datos para mejorar sus diseños (ETS1.C). A lo largo del proceso, los estudiantes comparten y reflexionan sobre sus soluciones con sus compañeros (ETS1.B) y, finalmente, presentan sus hallazgos a la clase en la Lección 21. En la Lección 22, los estudiantes aprenden cómo los ingenieros modernos ayudaron a restaurar la estructura interna de la Estatua de la Libertad para prevenir la oxidación futura.

Aprendizaje del estudiante

Enunciado del conocimiento por adquirir

Las propiedades de las sustancias se pueden aplicar para resolver problemas de ingeniería.

Aplicación de conceptos Tarea Desafío de ingeniería

¿Cómo podemos aplicar nuestros conocimientos sobre las sustancias para resolver un problema?

Objetivos

▪ Lecciones 18–22: aplicar el proceso de diseño de ingeniería para diseñar y probar soluciones que eviten que el hierro se oxide

Estándares abordados

3–5-ETS1-3 Planificar y llevar a cabo pruebas controladas en las que se controlan las variables y se consideran los puntos de falla para identificar los aspectos de un modelo o prototipo que se pueden mejorar (Demostración)

5-PS1-4 Conducir una investigación para determinar si la mezcla de dos o más sustancias da lugar a sustancias nuevas (Demostración)

Prácticas de ciencia e ingeniería Ideas básicas de la disciplina Conceptos interdisciplinarios

SEP.3: Planificar y llevar a cabo investigaciones

▪ Planificar y realizar una investigación de forma colaborativa para producir datos que sienten las bases para la evidencia mediante pruebas controladas, en las cuales se controlan las variables y se considera la cantidad de pruebas

SEP.6: Construir explicaciones y diseñar soluciones

▪ Crear y comparar múltiples posibles soluciones a un problema evaluando en qué medida cada una cumple con los criterios y las limitaciones para el diseño de la solución

ETS1.B: Desarrollar posibles soluciones

▪ A menudo, las pruebas se diseñan para identificar los puntos de falla o los problemas que sugieren los elementos del diseño que se deben mejorar.

EST1.C: Optimizar la solución

▪ Se deben probar diferentes soluciones para determinar cuál de ellas resuelve mejor el problema considerando los criterios y las limitaciones.

PS1.B: Reacciones químicas

▪ Cuando se mezclan dos o más sustancias diferentes, se puede formar una sustancia nueva con propiedades diferentes.

CC.2: Causa y efecto

▪ Se identifican y prueban regularmente las relaciones de causa y efecto, y se utilizan para explicar los cambios.

CC.7: Estabilidad y cambio

▪ El cambio se mide en términos de diferencias a lo largo del tiempo y puede ocurrir a diferentes velocidades.

Materiales

Estudiante Cuaderno de ciencias (Guías de actividad A y C de la Lección 18)

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 18)

Materiales para la observación (por grupo): clavo de hierro, vaso de plástico transparente de 9 onzas lleno de agua

Desafío de ingeniería (por grupo): 4 clavos de hierro, 4 vasos de plástico transparente de 9 onzas llenos de agua

Acceso a: pintura blanca (sin látex), cera para automóviles, aceite de coco, pegamento blanco, barniz de uñas transparente, grasa de motor, vasos y cucharas de plástico y cualquier artículo que traigan de casa y que el maestro apruebe.

Cuaderno de ciencias (Guía de actividad de la Lección 21)

Maestro Fotografía de una lámpara de bronce restaurada: http://phdsci.link/1185

Proceso de diseño de ingeniería (Recurso A de la Lección 18)

Cuadro en blanco del proceso de diseño de ingeniería (Recurso B de la Lección 18)

“Statue of Liberty Will Be Closed for Restoration in 1984 for as Long as a Year” (La Estatua de la Libertad estará cerrada por restauración en 1984 por un año) (New York Times 1982): http://phdsci.link/1184

Control del desafío de ingeniería: clavo de hierro, vaso de plástico transparente de 9 onzas lleno de agua

“Engineers Fix Original Defects in the Statue” (Ingenieros reparan defectos originales de la estatua) (Sims 1985): http://phdsci.link/1186

Lección 18 Lección 19 Lección 20 Lección 21 Lección 22

Tabla de anclaje, modelo de anclaje ●

Preparación Preparar el video “Conserving Bronze: The Lamp with Erotes from Vani” (Conservando el bronce: la lámpara con los Erotes de Vani) (J. Paul Getty Trust 2009) para comenzar en 0:22: http://phdsci.link/1183 ●

Lección 18

Objetivo: aplicar el proceso de diseño de ingeniería para diseñar y probar soluciones que eviten que el hierro se oxide

Iniciar

5 minutos

Para comenzar, presente la Pregunta del fenómeno, ¿Cómo podemos aplicar nuestro conocimiento sobre las sustancias para resolver problemas? Muestre a los estudiantes la siguiente fotografía de una lámpara de bronce restaurada (http://phdsci.link/1185) y mencione que la lámpara tiene más de 2,000 años.

Explique a los estudiantes que aprenderán cómo un equipo de expertos usó el proceso de diseño de ingeniería y su conocimiento sobre las sustancias para restaurar una lámpara similar.

Aprender

30 minutos

Comentar sobre el proceso de diseño de ingeniería

20 minutos

Pida a los estudiantes que ubiquen la imagen del proceso de diseño de ingeniería en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad A de la Lección 18). Hay disponible una copia como Recurso A de la Lección 18 que se puede proyectar para los estudiantes que podrían beneficiarse de eso. Recuerde a los estudiantes que el proceso de diseño de ingeniería es un proceso iterativo que insta a los ingenieros a que repasen las etapas anteriores para desarrollar mejores soluciones a los problemas. Agregue que, a menudo, los ingenieros y los científicos trabajan juntos para diseñar soluciones nuevas y mejorar las soluciones existentes.

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (30 minutos)

▪ Comentar sobre el proceso de diseño de ingeniería (20 minutos)

▪ Preguntar sobre un problema de ingeniería (10 minutos)

Cerrar (10 minutos)

Nota para el maestro

En esta lección, los estudiante vieron un video para observar cómo las personas pueden aplicar el proceso de diseño de ingeniería en un contexto nuevo. Este video muestra a los científicos trabajando para restaurar una antigua lámpara de bronce que representa a Erotes, dioses griegos asociados a el amor. En esta representación de Erotes, las figuras están desnudas, lo que se puede considerar contenido sensible. Para omitir este contenido, considere usar un enfoque alterno, como uno de los siguientes:

▪ Reproduzca el video “Conserving Bronze: The Lamp with Erotes from Vani” (Conservando el bronce: la lámpara con los Erotes de Vani) (J. Paul Getty Trust 2009) de 0:22 a 0:56 para presentar los problemas que el equipo de restauración enfrentó. Luego, reproduzca el video de 1:32 a 2:30 y de 2:40 a 2:50 para aprender sobre el proceso de restauración.

▪ Explore un ejemplo diferente del proceso de diseño de ingeniería al reproducir este video alternativo, Conservation: The Wolsey Angels. (Conservación: los ángeles de Wolsey) (Museo Victoria y Albert 2017): http://phdsci.link/1242. Este enfoque requiere de una sección alternativa Iniciar de la lección. Los estudiantes también pueden necesitar respaldo para inferir cómo el equipo de conservación de los ángeles de Wolsey aplicó el proceso de diseño de ingeniería.

Explique que los estudiantes verán un video cuando se está restaurando la lámpara de bronce. Pida a los estudiantes que usen el espacio en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 18) para tomar notas mientras ven el video. Pídales que se enfoquen en el proceso que el equipo desarrolla para restaurar la lámpara. Los estudiantes deben usar el video y sus propias conclusiones para registrar los ejemplos de cada etapa del proceso de diseño de ingeniería.

Nota para el maestro

Los estudiantes pueden necesitar ayuda para identificar los ejemplos para las etapas Planifica y Comparte. Para ayudar a los estudiantes a describir estas etapas en sus notas, pídales que comenten cómo los conservadores podrían haber desarrollado su plan para tener diferentes expertos trabajando en la restauración de partes de la lámpara usando técnicas diferentes. Se necesitará hacer lo mismo para la etapa Comparte. Pida a los estudiantes que imaginen maneras que podrían ser útiles para que estos conservadores compartan su proceso con otros expertos.

Reproduzca el video “Conserving Bronze: The Lamp with Erotes from Vani” (Conservando el bronce: la lámpara con los Erotes de Vani) (http://phdsci.link/1183) de 0:22 a 2:50. Mientras el video se reproduce, busque evidencia de que los estudiantes pueden encontrar ejemplos del proceso de diseño de ingeniería en acción. Si los estudiantes tienen dificultades, vuelva a reproducir el video de 0:22 a 2:50, deténgalo en momentos clave para comentar cómo el trabajo de los conservadores ejemplifica ciertas etapas del proceso.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

Pregunta Imagina Planifica

El problema era que la lámpara estaba cubierta de óxido. Querían quitar el óxido (criterio) sin dañar la lámpara (limitaciones).

Usaron una máquina de rayos X y probaron raspar una parte de la lámpara para planificar cómo eliminar el óxido.

No vimos esto en el video, pero deben haber planificado cómo limpiar cada parte y reunir los materiales y las máquinas que necesitaban.

Crea Mejora Comparte

Trabajaron como un equipo para limpiar todas las diferentes partes de la lámpara. Las diferentes partes necesitaban herramientas diferentes.

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Cuando una parte de la lámpara no se podía limpiar con la máquina de abrasión, la rasparon con un escalpelo.

No vimos esto en el video, pero podrían haber comentado su plan con otros conservadores para compartir lo que aprendieron.

Conexión entre asignaturas: Matemáticas

Analice cómo la red de resolución de problemas en la ciencia está relacionada con cómo los seres humanos resuelven otros problemas. Recuerde a los estudiantes los procesos que usan en la clase de matemáticas, como el proceso Leer–dibujar–escribir (LDE) de Eureka Math. Si bien parece que el LDE es un proceso lineal, los estudiantes, a menudo, se mueven entre Leer y Dibujar o entre Dibujar y Escribir varias veces mientras trabajan; al igual que los ingenieros se mueven entre las etapas del proceso de diseño de ingeniería.

Señale las conexiones entre las etapas del proceso de diseño de ingeniería y la resolución de problemas que hacen los estudiantes en la clase de matemáticas. Por ejemplo, en matemáticas de 5.° grado, los estudiantes repasan la razonabilidad de sus respuestas usando estrategias de evaluación, de la misma manera que los ingenieros en la etapa Mejorar pueden verificar sus soluciones (CCSS. Contenido de matemáticas.5.NF.A.2). Si la respuesta precisa no es razonable y no coincide con la respuesta estimada, los estudiantes regresan a sus dibujos y lo vuelven a intentar.

Proyecte el cuadro en blanco del proceso de diseño de ingeniería (Recurso B de la Lección 18). Pida a los estudiantes que compartan los ejemplos que encontraron en cada etapa y colóquelos en el cuadro usando notas adhesivas. Trabaje junto con los estudiantes para imaginar cómo el equipo de conservadores puede haber implementado etapas que eran menos evidentes en el video, como Planificar y Compartir.

Verificación de la comprensión

A medida que los estudiantes comparten sus elecciones y razonamiento, evalúe su comprensión de las etapas del proceso de diseño de ingeniería mientras reflexionaban sobre la restauración de la lámpara.

Evidencia

Busque evidencia de que todos los estudiantes

▪ pueden explicar la conexión entre las etapas del proceso de diseño de ingeniería y la restauración de la lámpara, y

▪ pueden identificar claramente el problema que los conservadores estaban tratando de resolver.

Próximos pasos

Si los estudiantes tienen dificultades para encontrar un ejemplo de una etapa del proceso de diseño de ingeniería, reproduzca el video para un grupo pequeño. Detenga el video en puntos diferentes y trabaje en grupo para comentar cualquier etapa que necesite un ejemplo. Use la muestra de los ejemplos anteriores de los estudiantes como una guía.

Preguntar sobre un problema de ingeniería  10 minutos

Recuerde a los estudiantes los comentarios al final de la Lección 17 sobre el óxido, que eventualmente puede destruir el hierro, dentro de la Estatua de la Libertad. Presente el artículo “Statue of Liberty Will Be Closed for Restoration in 1984 for as Long as a Year” (La Estatua de la Libertad estará cerrada por restauración en 1984 por un año) (New York Times 1982) para brindar información adicional sobre este fenómeno (http://phdsci.link/1184).

Lea los primeros tres párrafos del artículo en voz alta y luego trabaje con los estudiantes para establecer el problema para el desafío de ingeniería.

► ¿Por qué es tan débil el interior de la estatua?

▪ El artículo dice que el interior está oxidado.

▪ El hierro en el interior de la estatua está todo oxidado.

► ¿Qué sabemos sobre cómo se forma el óxido?

▪ Sucede porque el hierro reacciona con el aire y la humedad.

Se raspó con el escalpelo.

Se eliminó la corrosión alrededor de la bisagra.

Intención de evitar daños en la lámpara Necesidad de eliminar el óxido de la lámpara

Se colocaron figuras en la lámpara.

Se retiraron las puntas de lanzas.

La lámpara se inspeccionó y se sometió a rayos X para descubrir el grado de corrosión.

Se limpió con un palo de madera, cepillos, hisopos de algodón y escalpelos.

Se eliminó la corrosión de la lámpara.

Pruebas de limpieza

Se colaboró con otros museos para estudiar y conservar la lámpara.

Se compartieron las técnicas con otros conservadores. Se expuso el artefacto en un museo.

Luego, trabaje con la clase para establecer criterios y limitaciones para las soluciones al problema. Pida a los estudiantes que registren el problema, los criterios y las limitaciones en la sección de Pregunta de sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad C de la Lección 18). Use las siguientes preguntas para guiar la discusión.

► ¿Qué necesita hacer nuestra solución?

► ¿Qué límites hay en nuestra solución? ¿Cómo podemos estar seguros de que es una solución segura?

Ejemplo del problema, los criterios y las limitaciones:

Problema: el óxido se forma en el hierro dentro de la Estatua de la Libertad porque el hierro reacciona con el aire y la humedad.

Criterios Limitaciones

Nuestra solución debe

▪ evitar que el hierro reaccione con el aire y la humedad y

▪ prevenir la oxidación por mucho tiempo.

Cerrar

10 minutos

Nuestra solución debe

▪ usar materiales que sean fáciles de probar en el salón de clase y

▪ que sean seguros de usar, ya que la gente visita la estatua.

Recuerde a los estudiantes que, a lo largo del módulo, han usado modelos para representar diferentes condiciones que fueron difíciles de replicar en el salón de clase. Por ejemplo, usaron fichas de bingo para representar partículas, y dibujaron puntos en sus modelos para representar el vapor de agua. Explique que los estudiantes necesitarán un modelo para representar el hierro dentro de la estatua a fin de que puedan probar sus soluciones y hacer mejoras.

Divida a los estudiantes en grupos para el desafío de ingeniería. Distribuya un clavo de hierro y un vaso de agua a cada grupo, y pida a los estudiantes que registren sus observaciones de las propiedades de cada material en sus Cuadernos de ciencias. Explique que los grupos colocarán los clavos de hierro en agua para acelerar el proceso de oxidación; así como usaron vinagre para acelerar el proceso

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de formación de cardenillo en sus piezas de cobre. Tenga en cuenta que cada grupo tendrá la oportunidad de planificar y probar dos soluciones diferentes usando dos clavos diferentes sumergidos en agua.

► ¿Cómo sabremos si se formó óxido cuando probemos nuestras soluciones?

▪ Veremos que se formará una sustancia nueva con propiedades diferentes.

▪ Podríamos ver un indicador de que se formó una sustancia nueva. El color puede cambiar o puede formarse un gas.

Invite a los estudiantes a que empiecen a compartir las soluciones potenciales con sus grupos. Los estudiantes deben registrar estas ideas iniciales en la sección Imagina en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad C de la Lección 18). Explique que los estudiantes podrán explorar varios tipos de materiales provistos en la siguiente lección, y también pueden elegir traer materiales de casa. Recuérdeles que el maestro debe aprobar cualquier material traído de la casa al inicio de la siguiente lección.

Tarea opcional

Los estudiantes comentan el desafío de ingeniería con los integrantes de su familia después de la escuela. Los estudiantes deben explicar el problema y compartir las soluciones potenciales con sus grupos en la siguiente lección.

Nota para el maestro

Muchos clavos están galvanizados o hechos de acero inoxidable para prevenir la formación de óxido. Esta investigación requiere de clavos que no estén galvanizados, que se oxidan rápidamente al exponerlos al agua.

Lección 19

Objetivo: aplicar el proceso de diseño de ingeniería para diseñar y probar soluciones que eviten que el hierro se oxide

Agenda

Iniciar (10 minutos)

Aprender (30 minutos)

▪ Planificar soluciones (15 minutos)

▪ Crear y probar soluciones (15 minutos)

Cerrar (5 minutos)

Para comenzar, muestre a los estudiantes algunos materiales, tales como pintura blanca, cera para automóviles, aceite de coco, pegamento blanco, barniz de uñas transparente y grasa para motor, a los que tendrán acceso cuando prueben las soluciones. Explique que estos materiales estarán disponibles para cada grupo, además de los materiales que los estudiantes traigan de casa. Reúna los materiales donde estén fácilmente disponibles para los estudiantes. Para cada material, proporcione vasos y cucharas de plástico que los estudiantes puedan usar para recolectar una muestra. Para el barniz de uñas, los estudiantes pueden usar la brocha que viene incluida. Considere proporcionar varios frascos de barniz para que los diferentes grupos puedan usarlos simultáneamente.

Nota para el maestro

Muchos grupos cubrirán el clavo con una sola sustancia (p. ej., un clavo cubierto con barniz de uñas, otro clavo cubierto con cera). Sin embargo, algunos grupos podrían querer explorar combinaciones de sustancias. Es importante instruir a los estudiantes a medida que imaginan y planifican soluciones para que puedan identificar qué aspectos de sus soluciones son exitosas y cuáles necesitan volver a pensar. Por ejemplo, si un grupo prueba el barniz de uñas mezclado con pintura, los integrantes del grupo no podrán determinar qué material hizo que su solución fuera eficaz o ineficaz. En este punto del proceso de diseño, pida a los grupos que se concentren en soluciones con una variable. Explique que los estudiantes tendrán la oportunidad de explorar soluciones con múltiples variables durante la etapa Mejorar del proceso de diseño de ingeniería.

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Pida a cada grupo que se junte y comente ideas nuevas para las soluciones y registre su reflexión en la sección Imagina de sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad C de la Lección 18). Visite cada grupo y escuche las ideas de los estudiantes a medida que las comparten. Tome nota de algunas soluciones que serán factibles para las pruebas en el salón de clase y otras que no lo serán.

Aprender

30 minutos

Planificar soluciones

15 minutos

Pida a los estudiantes que trabajen con sus grupos para planificar dos soluciones a investigar. Los estudiantes deben decidir qué materiales necesitarán y cómo llevarán a cabo la prueba, y luego deben registrar esta información en la sección Planifica de sus Cuadernos de ciencias. Recuerde a los estudiantes que todos los grupos tendrán la oportunidad de probar dos soluciones diferentes en dos clavos diferentes.

Cuando cada grupo haya desarrollado un plan para probar dos soluciones, pida a los estudiantes que reúnan los materiales que necesitarán para la prueba. Antes de la prueba, revise las expectativas para el trabajo en grupo y las reglas de seguridad.

Nota de seguridad

Se deben seguir las siguientes medidas de seguridad a lo largo del desafío de ingeniería. Considere exhibirlas en el salón de clase para que los estudiantes las consulten a lo largo del desafío de ingeniería.

▪ Ten cuidado cuando uses los clavos para evitar lesiones.

▪ Usa las gafas de protección y los guantes cuando trabajes con las sustancias.

▪ No pruebes ni bebas nada mientras trabajas con sustancias.

▪ Siempre usa la técnica de arrastrar el aire para oler sustancias.

▪ Avisa de inmediato al maestro si se produce algún derrame.

Recuerde a los estudiantes que pidan ayuda si tienen alguna pregunta sobre cómo desechar las sustancias adecuadamente.

Nota para el maestro

Si los estudiantes completaron la tarea opcional de la lección anterior, pídales que compartan ideas para buscar soluciones con sus grupos.

Crear y probar soluciones  15 minutos

Pida a todos los grupos que usen este momento para implementar sus planes y preparar los clavos para la prueba y, si fuera necesario, que dejen que el clavo se seque después de aplicarle una sustancia.

A medida que los grupos esperan que sus soluciones se sequen, pida a los estudiantes que observen y registren las propiedades de los materiales que usaron en la sección Crea de sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad C de la Lección 18).

Cuando todos los grupos hayan implementado sus dos soluciones y los clavos se hayan secado, pídales a los grupos que coloquen cada clavo en un vaso de agua para remojarlos durante la noche. Recuerde a los estudiantes que etiqueten sus vasos para que puedan realizar un seguimiento acerca de cómo actúa de cada solución.

Cerrar 5 minutos

Pida a los grupos que escriban una predicción en la sección Planificar de sus Cuadernos de ciencias de cómo cada una de sus soluciones afectará la oxidación del clavo.

Explique que los grupos probarán los efectos de sus soluciones en el clavo, pero necesitarán una manera de comparar sus resultados con un clavo que no esté protegido. Explique que los científicos siempre realizan una muestra de un experimento sin presentar variables—lo que se denomina control—para poder ver exactamente qué efecto tuvieron sus soluciones; si es que hubo algún efecto.

► ¿Cómo podemos establecer un control para nuestras pruebas?

▪ Podríamos poner un clavo en el agua sin protegerlo.

Coloque un clavo sin recubrimiento en un vaso de agua por separado para que los estudiantes puedan comparar sus resultados con el control. Rotule este vaso Control.

Énfasis en las prácticas de ciencia e ingeniería

Al planificar y llevar a cabo investigaciones (SEP.3), se espera que los estudiantes comiencen a desarrollar y usar controles de forma independiente en la escuela intermedia. Aproveche esta oportunidad para exponer a los estudiantes al concepto de usar un control para medir los resultados durante una investigación.

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Lección 20

Objetivo: aplicar el proceso de diseño de ingeniería para diseñar y probar soluciones que eviten que el hierro se oxide

Iniciar

10 minutos

Pida a los grupos que recojan sus vasos y retiren con cuidado los clavos. Pida a los estudiantes que observen los clavos y sus propiedades, y que registren sus observaciones en la sección Crear de sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad C de la Lección 18). Pida a los estudiantes que comparen las propiedades de sus clavos antes y después de la prueba.

Aprender

30 minutos

Reflexionar sobre los resultados del diseño

5 minutos

Pida a los grupos que compartan los resultados de sus pruebas con la clase.

► ¿Alguna de sus soluciones evitó la oxidación?

▪ Usamos pegamento para cubrir nuestro clavo, pero no funcionó muy bien. Algunas partes no tienen óxido, pero la mayor parte del clavo sí.

▪ Cubrimos uno de nuestros clavos con grasa para motor. Solo había una cantidad pequeña de óxido en la parte superior del clavo.

Agenda

Iniciar (10 minutos)

Aprender (30 minutos)

▪ Reflexionar sobre los resultados del diseño (5 minutos)

▪ Mejorar soluciones (25 minutos)

Cerrar (5 minutos)

► ¿Cómo se comparó tu predicción con los resultados de la prueba?

▪ Mi predicción no fue correcta. Creí que la grasa para motor evitaría la oxidación, pero había óxido en el clavo.

Luego, muestre a los estudiantes el clavo del control y pídales que compartan lo que observan.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ El clavo que no protegimos con algo está completamente cubierto de óxido.

Analice la importancia del control. Explique que esto proporciona evidencia de que el hierro necesita un recubrimiento para evitar que reaccione con el agua y se cree una sustancia nueva: el óxido. Tenga en cuenta que ahora los estudiantes tienen un poco de evidencia adicional que pueden usar para mejorar sus diseños.

Mejorar soluciones  25 minutos

Explique que los estudiantes tendrán la oportunidad de mejorar sus diseños usando el espacio en la sección Mejorar en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad C de la Lección 18). Pida a los estudiantes que usen lo que aprendieron en sus propias investigaciones y lo que vieron en los resultados de otros grupos para desarrollar un plan mejorado. Cada grupo tendrá una segunda oportunidad para probar dos soluciones en dos clavos diferentes. Explique que los grupos también pueden optar por investigar hasta dos sustancias en un clavo.

Nota para el maestro

Los grupos pueden optar por crear mezclas de dos sustancias, colocar dos sustancias una encima de la otra o usar múltiples capas de una sola sustancia. Pida a los estudiantes que registren los detalles específicos, como la cantidad que usaron de cada sustancia. Si los estudiantes eligen aplicar capas de sustancias, entonces podrían necesitar más tiempo para permitir que la primera capa se seque.

Pida a todos los grupos que usen sus planes revisados para preparar sus clavos.

Mientras los grupos esperan que sus soluciones se sequen, pida a los estudiantes que observen y registren las propiedades de los materiales que usaron en la sección Mejora de sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad C de la Lección 18).

Nota para el maestro

Si los grupos tienen dificultades para desarrollar ideas de diseño mejoradas, proporcione una lista de sustancias o combinaciones de sustancias que otros grupos no hayan probado. Permita que los grupos evalúen estas opciones y elijan las dos que consideren serían mejor para explorar.

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Cuando todos los grupos hayan implementado sus dos soluciones y los clavos estén secos, pida a los grupos que coloquen cada clavo en un vaso con agua para remojarlos durante la noche. Recuerde a los estudiantes que etiqueten sus vasos para que puedan realizar un seguimiento acerca de cómo actúa de cada solución.

Cerrar 5 minutos

Pida a los estudiantes que escriban una segunda predicción en sus Cuadernos de ciencias de cómo cada una de sus soluciones mejoradas afectará la oxidación del clavo.

Lección 21

Objetivo: aplicar el proceso de diseño de ingeniería para diseñar y probar soluciones que eviten que el hierro se oxide

Iniciar

5 minutos

Pida a los grupos que recojan sus vasos y retiren con cuidado los clavos. Pida a los estudiantes que observen los clavos y sus propiedades, y que registren sus observaciones en la sección Compartir de sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad C de la Lección 18). Pida a los estudiantes que comparen las propiedades de sus clavos antes y después de la prueba para determinar cuál de las soluciones fue más efectiva.

Aprender

38 minutos

Prepararse para compartir las soluciones

25 minutos

Explique que los científicos e ingenieros presentan su trabajo de varias maneras, como en discursos, presentaciones visuales, videos, sitios web y artículos publicados. Trabaje con los estudiantes para determinar qué formas y métodos de presentación funcionarán mejor considerando el tiempo y los recursos disponibles en el salón de clase.

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (38 minutos)

▪ Prepararse para compartir las soluciones (25 minutos)

▪ Compartir las soluciones (13 minutos)

Cerrar (2 minutos)

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Presente a los estudiantes los Criterios para evaluar el desafío de ingeniería en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 21) y analice las preguntas de los estudiantes sobre los criterios. Conceda tiempo a los estudiantes para planificar sus presentaciones, crear cualquier ayuda visual y registrar observaciones en la sección Comparte de sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad C de la Lección 18). Pida a los estudiantes que determinen cómo cada integrante del grupo participará en la presentación. Tenga en cuenta que algunos grupos presentarán en la Lección 21 y algunos presentarán en la Lección 22.

Compartir las soluciones  13

minutos

Reúna a la clase para escuchar a los grupos que presentan hoy. Pida a los estudiantes que consideren los criterios para evaluar en sus Cuadernos de ciencias a medida que escuchan.

Después de cada presentación, los estudiantes deben escribir retroalimentación para el grupo en notas adhesivas o en media hoja de papel, respondiendo a este enunciado. Publique el enunciado en la pizarra para que los estudiantes lo consulten después de cada presentación.

► Teniendo en cuenta los criterios para evaluar, identifica una fortaleza y una idea para mejorar la presentación de este grupo.

Recopile la retroalimentación de la clase entre la presentación de cada grupo y mantenga la retroalimentación organizada por grupo. Los estudiantes reflexionan sobre la retroalimentación de su grupo después de que terminan todas las presentaciones en la Lección 22.

Cerrar

2 minutos

Recuerde a los estudiantes que en la siguiente lección, los grupos restantes presentarán sus soluciones a la clase.

Nota para el maestro

A medida que los estudiantes reflexionen sobre sus diseños y preparen sus soluciones, pídales que consulten los criterios y las limitaciones para el desafío. Recuérdeles que compartan cómo su solución abordó estos aspectos del proceso de diseño de ingeniería.

Diferenciación

Algunos estudiantes pueden beneficiarse de tiempo y ayuda adicionales mientras se preparan para su presentación. Si es necesario, conceda a los estudiantes tiempo adicional para ensayar cada parte de su presentación antes de compartirla con la clase.

Lección 22

Objetivo: aplicar el proceso de diseño de ingeniería para diseñar y probar soluciones que eviten que el hierro se oxide

Iniciar

5 minutos

Conceda tiempo a los grupos restantes para prepararse para sus presentaciones.

Aprender

35 minutos

Compartir las soluciones

25 minutos

Reúna a la clase para escuchar las presentaciones restantes. Recuerde a los estudiantes que consideren los criterios para evaluar en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad de la Lección 21) a medida que escuchan las presentaciones.

Después de cada presentación, los estudiantes deben escribir retroalimentación para el grupo en notas adhesivas o en media hoja de papel, respondiendo a este enunciado.

► Teniendo en cuenta los criterios para evaluar, identifica una fortaleza y una idea para mejorar la presentación de este grupo.

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (35 minutos)

▪ Compartir las soluciones (25 minutos)

▪ Reflexionar sobre ingeniería (10 minutos)

Cerrar (5 minutos)

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Continúe recopilando la retroalimentación de la clase entre la presentación de cada grupo. Después de que todos los grupos hayan presentado, distribuya la retroalimentación compilada a cada grupo para que reflexionen. Conceda tiempo a los estudiantes para revisar la retroalimentación y hacer preguntas antes de entregarla.

Luego, pida a los estudiantes que imaginen cómo los ingenieros que trabajaron en la restauración de la Estatua de la Libertad pudieron haber resuelto el problema del interior oxidado.

Reflexionar sobre ingeniería  10 minutos

Presentar el artículo “Engineers Fix Original Defects in the Statue” (Ingenieros reparan defectos originales en la estatua) (http://phdsci.link/1186) (Sims 1985). Lea la sección titulada Corrosion of Iron Skeleton (Corrosión del esqueleto de hierro), párrafos 13 a 15. Después de la lectura, dirija la atención de los estudiantes al párrafo 15, en el cual se explica que esas partes de la estructura se reemplazaron con acero inoxidable. Vuelva a leer la sección y explique que el acero inoxidable también está hecho con hierro, pero es una mezcla de metales resistentes a la oxidación por un periodo de tiempo mucho más largo. Continúe leyendo y explique que el Teflon™ es un material útil que se puede usar para evitar que el cobre y el hierro entren en contacto, así como los estudiantes usaron materiales diferentes para evitar que el clavo entrara en contacto con el agua.

Cerrar

5 minutos

Vuelva a revisar la Pregunta del fenómeno ¿Cómo podemos aplicar nuestros conocimientos sobre las sustancias para resolver un problema? Analice las reflexiones de los estudiantes sobre este proceso. Haga preguntas como las siguientes para guiar la discusión, consultando la tabla y el modelo de anclaje según sea necesario.

► ¿Cómo aplicaron su conocimiento de la mezcla de sustancias para resolver un problema?

▪ Teníamos que hacer algo que aún no habíamos hecho. Teníamos que evitar que las sustancias se mezclaran.

▪ Teníamos que evitar mezclar para que no se formara una sustancia nueva. Teníamos que hacer una capa que evitara que el hierro entrara en contacto con el agua.

Profundización

Algunos estudiantes se pueden preguntar sobre otras aplicaciones de recubrimiento de hierro para evitar que reaccione con el agua, la humedad y otras sustancias. Invite a estos estudiantes a investigar el mantenimiento del puente Golden Gate y otros puntos de referencia nacionales y compartir sus resultados con la clase.

Nota para el maestro

En la Lección 14, los estudiantes aprendieron que las sustancias en una mezcla conservan sus propiedades originales. Los estudiantes pueden preguntarse por qué el acero inoxidable, una mezcla, ya no forma óxido. Si los estudiantes preguntan, explíqueles que los metales en la mezcla de acero inoxidable reaccionan muy rápido con el aire y el agua para formar un recubrimiento, como el cardenillo que se forma en el cobre. Este cubrimiento protege al metal del aire y el agua, por lo tanto no se pueden formar sustancias nuevas como el óxido. A modo de referencia para los maestros, hay más información disponible en el artículo de Scientific American, “Why Doesn't Stainless Steel Rust?” (¿Por qué el acero inoxidable no se oxida?) (http://phdsci.link/1187) (Free 2001).

► ¿Qué conocimiento de las sustancias y sus propiedades los ayudó a diseñar sus soluciones?

▪ Fue útil saber mucho sobre las propiedades de las sustancias. Sabíamos qué buscar para ver si nuestra solución había funcionado o no.

▪ Ver las propiedades del hierro en el control ayudó porque pudimos ver cómo se vería el óxido si se formara en nuestros clavos.

► ¿Qué patrones observaron en las soluciones que no evitaron la formación de óxido?

▪ El pegamento y jugo de limón se disolvieron en el agua, por lo tanto no protegieron al clavo.

► ¿Qué patrones observaron en las soluciones que evitaron con éxito la formación de óxido?

▪ Las sustancias que se pegaron al clavo y no se mezclaron con el agua crearon una capa para evitar la reacción química.

► ¿En dónde más podrían ser útiles soluciones como estas?

▪ Podrían ser útiles en edificios o estatuas que están hechas con hierro.

▪ Me pregunto si usan sustancias para recubrir estructuras importantes, como puentes.

Revise la cartelera de la pregunta guía y dirija la atención de los estudiantes a cada una de las Preguntas enfocadas. Pida a los estudiantes que expliquen cómo su trabajo a lo largo del módulo los llevó a comprender la Pregunta esencial: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo? Explique que los estudiantes están listos para completar la Evaluación final del módulo como un resumen de sus nuevos conocimientos.

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Lecciones 23–26 La estatua cambiante Preparar

En las Lecciones 23 a 26, los estudiantes sintetizan lo que aprendieron a lo largo del módulo y expresan lo que entendieron sobre la materia en un Debate socrático y una Evaluación final del módulo. En la Lección 23, los estudiantes discuten la Pregunta esencial en un Debate socrático y expresan lo que piensan por escrito. En la Lección 24, repasan brevemente la cartelera de la pregunta guía para analizar su progreso y, a continuación, completan individualmente la Evaluación final del módulo en dos partes. Durante la Evaluación final del módulo, los estudiantes aplican su conocimiento sobre la estructura y propiedades de la materia (PS1.A) y la formación de sustancias nuevas (PS1.B) para elaborar explicaciones (SEP.6) sobre la identidad de las sustancias desconocidas y los cambios de las sustancias (CC.7). En la última lección de este módulo, la Lección 26, los estudiantes reflexionan sobre la evaluación y le echan un vistazo al siguiente módulo.

Aprendizaje del estudiante

Enunciado del conocimiento por adquirir

El calentamiento o la mezcla de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas; se puede explicar este proceso usando un modelo de partículas de la materia.

Aplicación de conceptos Actividades

Debate socrático

Evaluación final del módulo

Pregunta del fenómeno

¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo? (Pregunta esencial)

Objetivos

▪ Lección 23: explicar cómo las propiedades de la materia se pueden usar para identificar sustancias y explicar los cambios que se producen al mezclarlas, calentarlas o enfriarlas (Debate socrático)

▪ Lecciones 24–25: explicar cómo las propiedades de la materia se pueden usar para identificar sustancias y explicar los cambios que se producen al mezclarlas, calentarlas o enfriarlas (Evaluación final del módulo)

▪ Lección 26: explicar cómo las propiedades de la materia se pueden usar para identificar sustancias y explicar los cambios que se producen al mezclarlas, calentarlas o enfriarlas (Reflexión sobre la Evaluación final del módulo)

Estándares abordados

5-PS1-1 Desarrollar un modelo para describir que la materia se compone de partículas tan pequeñas que no se pueden ver (Demostración)

5-PS1-2 Medir y representar gráficamente las cantidades para proporcionar evidencia de que, sin importar el tipo de cambio que ocurra al calentar, enfriar o mezclar sustancias, se conserva el peso total de la materia (Demostración)

5-PS1-3 Hacer observaciones y tomar medidas para identificar los materiales según sus propiedades (Demostración)

5-PS1-4 Conducir una investigación para determinar si la mezcla de dos o más sustancias da lugar a sustancias nuevas (Demostración)

Prácticas de ciencia e ingeniería Ideas básicas de la disciplina Conceptos interdisciplinarios

SEP.2: Desarrollar y utilizar modelos

▪ Desarrollar o utilizar modelos para describir o predecir fenómenos.

SEP.6: Construir explicaciones y diseñar soluciones

▪ Identificar la evidencia que respalda los puntos particulares de una explicación.

▪ Usar evidencia (como medidas, observaciones, patrones) para construir o respaldar una explicación o diseñar la solución a un problema.

PS1.A: Estructura y propiedades de la materia

▪ La materia de cualquier tipo se puede subdividir en partículas que son tan pequeñas que no se pueden ver, pero aún así la materia todavía existe y se puede detectar por otros medios. Un modelo que muestra que los gases se componen de partículas de materia tan pequeñas que no se pueden ver y se mueven libremente en un espacio puede explicar muchas observaciones, incluyendo el inflado y la forma de un globo y los efectos del aire en partículas u objetos más grandes.

▪ La cantidad (peso) de materia se conserva cuando cambia de forma, incluso en transiciones en las que parece desaparecer.

▪ Se pueden usar las medidas de una variedad de propiedades para identificar materiales.

PS1.B: Reacciones químicas

▪ No importa qué reacción o cambio ocurra en las propiedades, el peso total de las sustancias no cambia.

▪ Cuando se mezclan dos o más sustancias diferentes, se puede formar una sustancia nueva con propiedades diferentes.

CC.3: Escala, proporción y cantidad

▪ Los objetos naturales o los fenómenos observables pueden existir durante períodos muy cortos o durante períodos muy largos, y pueden ser desde muy pequeños hasta inmensamente grandes.

▪ Las unidades estándar se usan para medir y describir cantidades físicas, como el peso, el tiempo, la temperatura y el volumen.

CC.5: Energía y materia

▪ La materia se compone de partículas.

CC.7: Estabilidad y cambio

▪ El cambio se mide en términos de diferencias a lo largo del tiempo y puede ocurrir a diferentes velocidades.

Materiales

Estudiante Cuaderno de ciencias (Guías de actividad A, B y C de la Lección 23)

Evaluación final del módulo, Parte I

Evaluación final del módulo, Parte II

Criterios para la corrección de la Evaluación final del módulo, Partes I y II

Ejemplo de las respuestas de la Evaluación final del módulo que cumplen con las expectativas (ejemplo de las respuestas de la Versión del maestro o ejemplo de la clase)

Estaciones de sustancias (6 por clase): 75 g de polvo para hornear en un recipiente de plástico marcado Sustancia misteriosa, 150 ml de jugo de limón (concentrado), 150 ml de agua, probeta, báscula electrónica, 3 mitades de papel negro, vasos de plástico transparente de 3 onzas (por lo menos 2 por estudiante), cucharas de plástico (por lo menos 1 por estudiante), toallas de papel

Preparación Montar las Estaciones de las sustancias para la Evaluación final del módulo, Parte II

Calificar la Evaluación final del módulo y escribir retroalimentaciones individuales

Seleccionar respuestas de las Evaluaciones finales del módulo para compartir con los estudiantes

Preparar elementos visuales para las conexiones de los estudiantes entre los enunciados de los conceptos del módulo y conceptos interdisciplinarios de sistemas (vea los Recursos A y B de la Lección 26)

Lección 23

Objetivo: explicar cómo las propiedades de la materia se pueden usar para identificar sustancias y explicar los cambios que se producen al mezclarlas, calentarlas o enfriarlas (Debate socrático)

Iniciar

7 minutos

Los estudiantes crean un mapa de relaciones para mostrar las conexiones entre el vocabulario clave que aprendieron a lo largo del módulo. Para comenzar el mapa, recortan los términos clave que se encuentran en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad A de la Lección 23). De forma individual, los estudiantes organizan los términos para mostrar las relaciones que hay entre ellos en sus Cuadernos de ciencias. Pueden dibujar flechas u otros símbolos y escribir palabras entre los términos para expresar las relaciones. Una vez que los estudiantes hayan organizado el mapa, pueden pegar los términos en su lugar.

Aprender

33 minutos

Prepararse para el Debate socrático

8 minutos

Indique a los estudiantes que compartirán con sus compañeros lo que entienden de la Pregunta esencial en un Debate socrático. Primero, los estudiantes escriben una respuesta inicial a la Pregunta esencial, ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo? en sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad B de la Lección 23) a modo de Redacción rápida. Cuando los estudiantes terminen, pídales que dibujen una línea debajo de su respuesta. Al final del debate, los estudiantes repasarán esta respuesta para observar cómo cambió lo que piensan.

Agenda

Iniciar (7 minutos)

Aprender (33 minutos)

▪ Prepararse para el Debate socrático (8 minutos)

▪ Participar en el Debate socrático (25 minutos)

Cerrar (5 minutos)

Conexión entre asignaturas: Inglés

Este Debate socrático permite que los estudiantes usen sus habilidades orales y auditivas para expresar y profundizar sus conocimientos sobre el contenido científico. En el Debate socrático, los estudiantes se preparan para tener una conversación colaborativa y académica basada en evidencia y participan de ella. Si desea más información, consulte el recurso de Debate socrático en la Guía de implementación. En esta conversación, los estudiantes deben trabajar para cumplir con las expectativas a nivel de grado en cuanto a la fluidez y la comprensión oral.

Nota para el maestro

En la rutina didáctica Redacción rápida, los estudiantes reflexionan brevemente sobre un tema anotando cualquier idea que se les ocurra. Los maestros pueden usar esta estrategia para evaluar rápidamente la comprensión de los estudiantes. Esta estructura tiene varios beneficios, incluyendo los siguientes:

▪ Flexibilidad: los estudiantes pueden responder tomando notas, viñetas u oraciones completas.

▪ Facilidad de evaluación: el uso de una escritura rápida brinda a los maestros una ventana para evaluar rápida e informalmente la comprensión de los estudiantes sobre un concepto.

Participar en

el

Debate socrático  25 minutos

Si fuera necesario, revise las rutinas y expectativas para participar en el Debate socrático con eficacia, por ejemplo, las guías y los recursos para fomentar la fluidez y la comprensión oral en el salón de clase. Pida a los estudiantes que revisen las estrategias de conversación colaborativa de sus Cuadernos de ciencias (Guía de actividad C de la Lección 23). Explique que este recurso recuerda a los estudiantes las distintas formas de participar en una conversación colaborativa y les brinda esquemas de oraciones para fomentar su participación. Pida a los estudiantes que elijan una o dos estrategias de conversación para usar como un recordatorio visual de las maneras efectivas de contribuir a la discusión y que recorten o encierren en un círculo esas tarjetas como un recordatorio visual.

Recuerde a los estudiantes que, durante el debate, deben incluir el vocabulario científico que aprendieron en el módulo. Los estudiantes pueden consultar su mapa de relaciones de la sección Iniciar de esta lección, la tabla de anclaje, el modelo de anclaje y otros recursos del salón de clase para respaldar la discusión.

Muestre y lea en voz alta la Pregunta esencial para iniciar la conversación: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo?

Los estudiantes analizan la pregunta. En el Debate socrático, los estudiantes se responden directamente entre sí y la maestra participa lo mínimo e indispensable. Los estudiantes pueden recordarse entre sí las normas de la conversación, pueden pedir evidencia y hacer preguntas para profundizar la conversación.

Según sea necesario, interceda brevemente para hacer cumplir las normas de las conversaciones colaborativas. A mitad del debate, considere plantear una o dos preguntas como las siguientes para incentivar conversaciones adicionales:

► ¿Qué fenómenos experimentaron que pueden explicarse utilizando lo que saben sobre la materia y cómo cambia?

► ¿En qué se parecen los cambios en la Estatua de la Libertad a otros cambios que exploramos a lo largo del módulo? ¿En qué se diferencian?

Diferenciación

Antes de que los estudiantes empiecen el Debate socrático, lea los esquemas de oraciones que se les proporciona.

Luego de haber terminado la discusión, pida a los estudiantes que compartan cuáles esquemas de oraciones les resultaron más útiles durante la discusión.

Aprendizaje del inglés

Los estudiantes que estén aprendiendo inglés también pueden beneficiarse de tener a mano un banco de palabras mientras participan del Debate socrático. Incluya palabras y frases como properties, matter, solid, liquid, gas, heat, cool, mix, y substance.

Verificación de la comprensión

Mientras los estudiantes participan del Debate socrático, tome nota sobre su participación, conocimiento sobre el contenido y uso del vocabulario científico. Para supervisar la participación de los estudiantes y el flujo de la conversación, considere escribir el nombre de cada estudiante alrededor del margen de un papel antes de la lección y dibujar líneas entre quienes hablan durante la conversación.

Evidencia

Escuche y busque evidencia de que los estudiantes

▪ comprenden que toda la materia se compone de partículas tan pequeñas que no se pueden ver;

▪ comprenden que las sustancias se pueden identificar por sus propiedades;

▪ comprenden que mezclar, calentar y enfriar puede cambiar las sustancias, pero el peso total de la materia sigue siendo el mismo; y

▪ usan el vocabulario específico como propiedades, sólido, líquido, gas, mezcla y sustancia

Próximos pasos

Si los estudiantes expresan ideas equivocadas sobre la materia y cómo cambia, reúnase con ellos individualmente o en un grupo pequeño antes de la Evaluación final del módulo. Proporcione investigaciones prácticas adicionales sobre los fenómenos relacionados con sus ideas equivocadas y ayude a los estudiantes a elaborar explicaciones de dichos fenómenos utilizando vocabulario específico.

Cerrar

5 minutos

Los estudiantes vuelven a leer la redacción rápida que escribieron al comienzo de la lección. Debajo de la línea, resumen de qué manera el Debate socrático reforzó o cambió lo que piensan. Invite a los estudiantes a compartir ejemplos de cómo se desarrolló su razonamiento durante la discusión.

Explique que en la siguiente lección, los estudiantes aplicarán su conocimiento sobre cómo cambia en una Evaluación final del módulo.

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Lección 24

Objetivo: explicar cómo las propiedades de la materia se pueden usar para identificar sustancias y explicar los cambios que se producen al mezclarlas, calentarlas o enfriarlas (Evaluación final del módulo)

Iniciar

5 minutos

Regrese a la cartelera de la pregunta guía y pida a los estudiantes que compartan reflexiones sobre cómo su conocimiento aumentó desde que aplicaron lo que aprendieron sobre las propiedades de la materia y cómo las sustancias se ven afectadas por el enfriamiento, el calentamiento y la mezcla.

Pida a los estudiantes que compartan las preguntas nuevas que tengan y que puedan conducir a investigaciones futuras.

Aprender

38 minutos

Completar la Parte I de la Evaluación final del módulo

38 minutos

Prepare a los estudiantes para la Evaluación final del módulo y explique que es una forma de demostrar todo el conocimiento que adquirieron a lo largo de se estudio sobre la materia y cómo cambia. Recuerde a los estudiantes que brinden explicaciones detalladas y usen los recursos exhibidos en el salón de clase si fuera necesario.

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (38 minutos)

▪ Completar la Parte I de la Evaluación final del módulo (38 minutos)

Cerrar (2 minutos)

Nota para el maestro Muestre la cartelera de la pregunta guía con la tabla de anclaje y el modelo de anclaje para ayudar a los estudiantes a hacer asociaciones.

Profundización

Los estudiantes pueden investigar estas preguntas de forma independiente en las estaciones de trabajo o como tarea opcional.

Distribuya la Parte I de la Evaluación final del módulo. Lea en voz alta los elementos de la evaluación. Los estudiantes completan la Parte I de la Evaluación final del módulo de manera individual. Si fuera necesario, brinde tiempo adicional para que los estudiantes la terminen.

Cerrar

2 minutos

Indique a los estudiantes que en la próxima lección completarán la Parte II de la Evaluación final del módulo.

Diferenciación

Proporcione una grabación de audio de los elementos de la evaluación para los estudiantes que necesitan apoyo adicional para la lectura.

Nota para el maestro

Prepare la próxima lección por adelantado: monte las estaciones de las sustancias para la Parte II de la Evaluación final del módulo.

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Lección 25

Objetivo: explicar cómo las propiedades de la materia se pueden usar para identificar sustancias y explicar los cambios que se producen al mezclarlas, calentarlas o enfriarlas (Evaluación final del módulo)

Agenda

Iniciar (5 minutos)

Aprender (38 minutos)

▪ Completar la Parte II de la Evaluación final del módulo (38 minutos)

Cerrar (2 minutos)

Iniciar 5 minutos

Explique a los estudiantes que en la Parte II de la Evaluación final del módulo llevarán a cabo una investigación. Los estudiantes deben tener acceso a su trabajo en la Parte I a medida que continúan demostrando su comprensión de la materia y cómo cambia.

Nota de seguridad

Esta investigación representa peligros potenciales. Revise estas medidas de seguridad para minimizar los riesgos:

▪ Usa gafas de protección y guantes durante la investigación.

▪ No pruebes ni bebas nada usado a lo largo de la investigación.

▪ Desecha todas las sustancias adecuadamente.

▪ Recuerde a los estudiantes que pidan ayuda si tienen alguna pregunta sobre el desecho de sustancias adecuado.

Aprender

38 minutos

Completar la Parte II de la Evaluación final del módulo

38 minutos

Familiarice a los estudiantes con las Estaciones de las sustancias y distribuya la Parte II de la Evaluación final del módulo. Lea en voz alta los elementos de la evaluación. Recuerde a los estudiantes que brinden explicaciones detalladas y usen los recursos exhibidos en el salón de clase si fuera necesario. Los estudiantes completan la Parte II de la Evaluación final del módulo de manera individual. Si fuera necesario, brinde tiempo adicional para que los estudiantes la terminen.

Nota para el maestro

Para prepararse para la siguiente lección, revise las respuestas de la Evaluación final del módulo para proporcionar puntuaciones según los criterios para la corrección y retroalimentación aplicable a los estudiantes, en una hoja aparte. (Consulte los criterios para la corrección y el ejemplo de respuestas en la sección de la Evaluación final del módulo de este libro). En la próxima lección, los estudiantes revisan sus propias respuestas de la evaluación y luego la retroalimentación del maestro. También, seleccione una respuesta modelo para compartir con los estudiantes o planifique proporcionar el ejemplo de las respuestas de los estudiantes de la Versión del maestro. Si selecciona las respuestas de los estudiantes, recuerde no dar información de identificación y procure que las respuestas representen a un grupo variado de estudiantes.

Al brindar la retroalimentación, asegúrese de orientar a los estudiantes para que se concentren en áreas específicas de mejora para profundizar su conocimiento sobre los conceptos del módulo. Para aquellos estudiantes que necesiten enseñanza correctiva, ofrezca oportunidades de revisar partes del módulo.

Cerrar

2 minutos

Indique a los estudiantes que en la próxima lección compartirán lo que piensan sobre las preguntas de la Evaluación final del módulo.

Nota para el maestro

En la Parte II de la evaluación, los estudiantes trabajan con polvo para hornear. Aunque el polvo para hornear es una mezcla, los estudiantes carecen de suficiente contexto y evidencia para hacer esta determinación.

Lección 26

Objetivo: explicar cómo las propiedades de la materia se pueden usar para identificar sustancias y explicar los cambios que se producen al mezclarlas, calentarlas o enfriarlas (Reflexión sobre la Evaluación final del módulo)

Iniciar

minutos

Explique a los estudiantes que en esta lección revisarán la Evaluación final del módulo, analizarán las respuestas y luego tendrán la oportunidad de revisarlas. Primero, revisarán los criterios para la corrección de la evaluación y evaluarán sus propias respuestas para comenzar a reflexionar sobre su aprendizaje.

Comparta los criterios para la corrección de la Evaluación final del módulo con los estudiantes y distribuya sus respuestas individuales (sin la retroalimentación del maestro, dentro de lo posible). Los estudiantes reflexionan sobre sus respuestas y registran su propia retroalimentación en una copia de los criterios para la corrección.

Luego, distribuya la retroalimentación escrita del maestro sobre las Evaluaciones finales del módulo de los estudiantes. Los estudiantes revisan la retroalimentación del maestro de forma independiente y escriben en notas adhesivas las preguntas que desean analizar con la clase. Los estudiantes pegan sus preguntas, de forma anónima o con sus nombres. Revise las preguntas de los estudiantes rápidamente a medida que las pegan y planifique cuáles abordar primero.

Agenda

Iniciar (10 minutos)

Aprender (25 minutos)

▪ Reflexionar sobre la Evaluación final del módulo (15 minutos)

▪ Revisar las respuestas de la Evaluación final del módulo (10 minutos)

Cerrar (10 minutos)

Reflexionar sobre la Evaluación final del módulo  15 minutos

Distribuya copias del ejemplo de respuestas que cumplen con las expectativas, una respuesta por elemento de la evaluación. Los estudiantes comparan el ejemplo de las respuestas con los criterios para la corrección y anotan esas respuestas con la evidencia de cada criterio para la corrección que demuestran.

Comente cada elemento de la evaluación y haga preguntas pertinentes que propusieron los estudiantes en el Inicio. Brinde esquemas de oraciones para fomentar la participación de todos los estudiantes en la discusión.

▪ En el ejemplo de la respuesta, observo _____.

▪ Por eso, me pregunto _____.

▪ Me doy cuenta de que _____.

▪ Pensaba que _____. ¿Cómo se relaciona eso con _____?

▪ Agregaría _____ porque _____.

Analice las preguntas de los estudiantes que hayan quedado sin responder. Si fuera necesario, invite a los estudiantes a que revisen sus Cuadernos de ciencias, el modelo de anclaje, la tabla de anclaje y otros recursos para buscar evidencia durante la discusión.

Revisar las respuestas de la Evaluación final del módulo

10 minutos

Los estudiantes revisan sus respuestas de la Evaluación final del módulo con un lápiz o bolígrafo de color diferente y aplican las ideas nuevas de la conversación reflexiva para ampliar sus respuestas.

Cerrar

10 minutos

Muestre los enunciados de los conceptos del módulo (del Recurso A de la Lección 26) uno por uno. Explique que cada oración establece una idea clave asociada con una sección de la tabla de anclaje. Muestre la tabla

Nota para el maestro

Según las guías y rutinas de la escuela y del salón de clase, decida si va a puntuar y a brindar retroalimentación sobre estas respuestas revisadas.

Conexión entre asignaturas: Inglés

Señale la conexión entre estos enunciados y los detalles clave de un texto (CCSS.ELAAlfabetización.RI.5.2). Muestre la siguiente oración como un ejemplo de la “idea principal” del módulo, que se respalda con los detalles clave: el calentamiento o enfriamiento de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas; este proceso se puede explicar usando un modelo de partículas de materia.

Como una alternativa para la lectura de los enunciados de los conceptos del Recurso A de la Lección 26, los estudiantes pueden escribir sus propias oraciones para resumir cada sección de la tabla de anclaje, a modo de práctica.

de anclaje para que los estudiantes la tengan como referencia. Lea en voz alta cada enunciado de los conceptos y pida a los estudiantes que identifiquen la sección de la tabla de anclaje con la que más se relaciona la afirmación. Los estudiantes pueden indicar sus respuestas al señalar la sección relevante de la tabla de anclaje o al escribir el título de esa sección en pizarras blancas individuales.

Ejemplo de las respuestas de los estudiantes:

▪ Propiedades de los materiales: los materiales se pueden identificar según sus propiedades.

▪ Tipos de materia: toda la materia se compone de partículas demasiado pequeñas para poder ver a simple vista. Cuando una sustancia cambia de estado, sigue siendo la misma sustancia.

▪ Cambio de sustancias: la mezcla de sustancias puede provocar la formación de una o más sustancias nuevas. Cuando la materia sufre un cambio, su peso total se conserva (aún cuando se forma una sustancia nueva).

Según sea necesario, los estudiantes deben analizar cada enunciado para entender su significado.

Muestre todos los enunciados de los conceptos del módulo junto con los conceptos interdisciplinarios de los sistemas (Recurso B de la Lección 26). Presente estos conceptos interdisciplinarios como conocimientos que proporcionan un vínculo entre ideas científicas. Refiriéndose al elemento visual, pida a los estudiantes que relacionen cada uno de los conceptos interdisciplinarios con los enunciados relevantes que se muestran. A medida que los estudiantes comentan las siguientes preguntas, indique estas conexiones ya sea al establecer conexiones en los mapas conceptuales de terminología anteriores de los estudiantes o al crear una imagen visual del conocimiento perdurable del módulo. Vea el ejemplo de elemento visual a continuación.

► ¿Cómo se relacionan algunos de estos enunciados con la energía y la materia?

▪ Hemos explorado de qué se compone la materia y ahora sabemos que toda la materia se compone de partículas tan pequeñas que no se pueden ver.

▪ También vimos que agregar o quitar energía cambió las sustancias. Por ejemplo, cuando calentamos agua líquida, comenzó a hervir y se convirtió en un gas.

► ¿Cómo se relacionan algunos de estos enunciados con la estabilidad y el cambio?

▪ Usamos las propiedades de las sustancias para determinar si permanecían estables o cambiaban.

▪ Vimos muchos ejemplos dónde teníamos que determinar si una sustancia permanecía estable o cambiaba. Incluso hubo ejemplos, como disolver sal en agua, donde parecía que una sustancia desaparecía o cambiaba a una sustancia nueva. Pudimos hervir el agua para mostrar que la sal había estado allí todo el tiempo.

Énfasis en los Conceptos interdisciplinarios

Basado en el marco para la Educación de Ciencias para K–12 (NRC 2012, 84–85), PhD Science describe cuatro conceptos interdisciplinarios de sistemas (Sistemas y modelos de sistema, Energía y materia, Estructura y función, y Estabilidad y cambio) y tres naturalezas de los conceptos interdisciplinarios de Ciencias (Patrones; Causa y efecto; y Escala, proporción y cantidad).

Esta lección destaca dos conceptos interdisciplinarios de sistemas porque estos conceptos ayudan a explicar el comportamiento de los sistemas que los estudiantes exploran en este módulo. Se pueden destacar las conexiones con otros conceptos interdisciplinarios a medida que aparecen naturalmente en los comentarios. Para obtener más información sobre cómo PhD Science aborda los Conceptos interdisciplinarios NGSS, consulte la Guía de implementación.

Ejemplo de elemento visual:

Toda la materia se compone de partículas demasiado pequeñas para poder ver a simple vista.

Los materiales se pueden identificar según sus propiedades.

Cuando una sustancia cambia de estado, sigue siendo la misma sustancia.

La mezcla de sustancias puede conducir a la for mación de una o más sustancias nuevas.

Cuando la materia sufre un cambio, su peso total se conserva (aún cuando se for ma una sustancia nueva).

Nota para el maestro

Se puede crear este elemento visual para cada módulo individual o se pueden superponer los enunciados de los conceptos y los conceptos interdisciplinarios del módulo subsiguiente para crear un elemento visual para un año que capture el conocimiento perdurable de todos los módulos. En el ejemplo de elemento visual, los círculos en blanco indican un lugar para agregar los sistemas y los modelos de sistema, y la Estructura y función en los módulos siguientes. El estilo de este elemento visual variará mucho de un salón de clase a otro debido a las preferencias del maestro y al hecho de que el estudiante elabora el elemento visual.

Después de comentar sobre las conexiones, los estudiantes deben continuar reflexionando sobre su aprendizaje y considerar cómo ha aumentado durante el módulo. Haga preguntas como las siguientes y pida a los estudiantes voluntarios que compartan con la clase sus respuestas a cada pregunta:

► ¿Que observaron sobre las conexiones? ¿Por qué son importantes las conexiones entre los conceptos interdisciplinarios y nuestros enunciados de los conceptos del módulo?

► ¿Qué esperan aprender después para profundizar sus conocimientos?

Tarea opcional

Pida a los estudiantes que, junto con sus familias, busquen fenómenos cotidianos que puedan explicar usando el modelo de partículas de la materia. A medida que los estudiantes identifican y explican los diferentes fenómenos a lo largo del año escolar, pídales que compartan los ejemplos con la clase.

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Evaluación final del módulo para los estudiantes, Ejemplo de respuestas y Criterios para la corrección

Fecha:

Nombre:

5.° NIVEL MÓDULO 1

Parte I de la Evaluación final del módulo

Un panadero se da cuenta de que se despegaron las etiquetas de cinco recipientes en su panadería. Recuerda que los recipientes tienen las siguientes sustancias: polvo para hornear, bicarbonato de sodio, ácido cítrico, cremor tártaro y azúcar granulada. Registra lo que recuerda sobre estas sustancias en una tabla.

1.

Cuando se mezcla con jugo de limón

Burbujeante

Burbujeante

Sin reacción

Sin reacción

Sin reacción

Sustancias sin etiquetas

Cuando se mezcla con agua

Efervescente (burbujas pequeñas)

Sin reacción

Sin reacción

Sin reacción

Sin reacción

Textura

Polvo

Polvo

Color

Granos pequeños

Blanco

Blanco

Blanco

Polvo

Blanco

Granos grandes

Blanco

Sustancia

Polvo para hornear

Bicarbonato de sodio

Ácido cítrico

Cremor tártaro

Azúcar granulada

El panadero necesita encontrar el bicarbonato de sodio para hornear galletas.

Usa lo que has aprendido sobre las propiedades de las sustancias para responder las siguientes preguntas. Asegúrate de respaldar tu razonamiento con evidencia de la tabla. a.

¿Cómo puede el panadero eliminar de inmediato una o más de las sustancias sin etiquetas observando sus texturas?

¿Cuáles son las dos investigaciones que debe llevar a cabo el panadero con las sustancias restantes para encontrar el bicarbonato de sodio?

b.

¿Por qué estas investigaciones revelarán cuál sustancia es el bicarbonato de sodio?

c.

Un estudiante tiene un botella de vidrio que contiene una pequeña cantidad de agua con un globo en la parte superior. Después de haber pesado la botella vacía y el globo, el estudiante determina que el peso del agua en la botella es de 76 gramos. Luego coloca la botella en una hornilla. Cuando el agua comienza a hervir, dibuja el siguiente modelo para demostrar lo que observa. A medida que hierve el agua, parece desaparecer má s y más. El globo t ambién aume nt a paula tinamen te de ta maño

2.

Usa lo que haz aprendido a lo largo del módulo para explicar lo que está sucediendo en el modelo del estudiante.

Tiempo a.

Si el agua pesa 76 gramos antes de hervirla, ¿cuánto deberías esperar que pese el agua después de hervirla?

b.

X. menos de 76 gramos Y. 76 gramos

Z. más de 76 gramos Explica tu elección.

Predice lo que el estudiante observará una vez que retire la botella de la hornilla y se empiece a enfriar el agua. Asegúrate de que tu predicción incluye observaciones sobre el globo y el agua en la botella.

c.

Compras una vaso de chocolate caliente que se compone de una mezcla de polvo con agua caliente. Cuando retiras la tapa del vaso, notas gotas pequeñas de líquido dentro de la tapa. Las gotas no se ven como chocolate caliente. Al contrario, se ven transparentes. Lee las siguientes afirmaciones y luego responde las siguientes preguntas.

3.

A: Cuando el polvo se mezcló con agua caliente, se formó una sustancia nueva que flotaba y se pegó en el interior de la tapa.

▪ Afirmación

▪ Afirmación B: Cuando el polvo se mezcló con agua caliente, no se formó ninguna sustancia nueva. La sustancia en el interior de la tapa es agua.

¿Qué afirmación explica mejor las gotas de líquido en el interior de la tapa? Respalda tu afirmación con evidencia de las investigaciones que realizaste en clase.

Estás jugando en el parque y dejas tu balón en el área de juegos para ir por algo de beber. Cuando caminas de regreso al área de juegos, notas un viento ligero.

4.

También notas que tu balón comienza a rodar por el área de juegos sin que nadie la toque.

Usa lo que haz aprendido hasta ahora sobre el aire para desarrollar un modelo que explique cómo se mueve tu balón sin que nadie lo toque.

Fecha:

Nombre:

5.° NIVEL MÓDULO 1

Parte II de la Evaluación final del módulo

Se te pide identificar una de las sustancias en la tabla de Sustancias sin etiquetas de la Parte 1.

Escucha las instrucciones de tu maestro y luego sigue el siguiente procedimiento para investigar la sustancia misteriosa.

1.

Usa una probeta para medir 15 mililitros de jugo de limón. Vierte el jugo de limón en un vaso de plástico transparente.

a.

Usa la báscula electrónica para medir el peso del jugo de limón en tu vaso. Registra el peso del jugo de limón en el siguiente cuadro.

Usa la báscula electrónica y un vaso de plástico limpio para medir 5 gramos de la sustancia misteriosa. Registra el peso real de la sustancia misteriosa en el cuadro.

b.

Completa la columna Peso total en el cuadro.

c.

Peso total (gramos)

Peso (gramos)

Sustancia

Sustancia misteriosa

Jugo de limón

Agrega la sustancia misteriosa al jugo de limón y revuelve con una cuchara de plástico. Registra tus observaciones en el siguiente cuadro. Asegúrate de incluir el peso total nuevo después de mezclar.

d.

Observaciones

¿Resultó en una sustancia nueva la mezcla de la sustancia misteriosa con el jugo de limón? Usa evidencia para respaldar tu afirmación.

2.

¿Cuál es la sustancia misteriosa? Explica cómo lo sabes. Puedes realizar pruebas adicionales con cualquiera de estos materiales: sustancia misteriosa, jugo de limón, agua, papel de color negro, vasos y cucharas de plástico limpios.

3.

Copyright © 2020 Great Minds®

Fecha:

Nombre: Ejemplo

5.° NIVEL MÓDULO 1

Parte I de la Evaluación final del módulo

Un panadero se da cuenta de que se despegaron las etiquetas de cinco recipientes en su panadería. Recuerda que los recipientes tienen las siguientes sustancias: polvo para hornear, bicarbonato de sodio, ácido cítrico, cremor tártaro y azúcar granulada. Registra lo que recuerda sobre estas sustancias en una tabla.

1.

Cuando se mezcla con jugo de limón

Burbujeante

Burbujeante

Sin reacción

Sin reacción

Sin reacción

Sustancias sin etiquetas

Cuando se mezcla con agua

Efervescentes (burbujas pequeñas)

Sin reacción

Sin reacción

Sin reacción

Sin reacción

Textura

Polvo

Polvo

Color

Blanco

Blanco

Sustancia

Granos pequeños

Blanco

Polvo

Blanco

Granos grandes

Blanco

Bicarbonato de sodio

Bicarbonato de sodio

Ácido cítrico

Cremor tártaro

Azúcar granulada

El panadero necesita encontrar el bicarbonato de sodio para hornear galletas.

Usa lo que has aprendido sobre las propiedades de las sustancias para responder las siguientes preguntas. Asegúrate de respaldar tu razonamiento con evidencia de la tabla. a.

¿Cómo puede el panadero eliminar de inmediato una o más de las sustancias sin etiquetas observando sus texturas?

Cualquier sustancia que sea granulada se puede eliminar de inmediato porque el bicarbonato de sodio es en polvo.

¿Cuáles son las dos investigaciones que debe llevar a cabo el panadero en las sustancias restantes para encontrar el bicarbonato de sodio?

b.

Para encontrar el bicarbonato de sodio, el panadero debe mezclar las tres sustancias restantes con agua y ver si alguna de ellas burbujea. Luego debe mezclar las sustancias con jugo de limón para ver si alguna burbujea.

¿Por qué estas investigaciones revelarán cuál sustancia es el bicarbonato de sodio? Estas investigaciones revelarán cuál es el bicarbonato de sodio ya que reacciona con el jugo de limón para formar burbujas, pero no reacciona con agua. El cremor tártaro no reacciona con jugo de limón ni agua, y el polvo para hornear burbujea cuando se mezcla con agua.

c.

Un estudiante tiene un botella de vidrio que contiene una pequeña cantidad de agua con un globo en la parte superior. Después de haber pesado la botella vacía y el globo, el estudiante determina que el peso del agua en la botella es de 76 gramos. Luego coloca la botella en una hornilla. Cuando el agua comienza a hervir, dibuja el siguiente modelo para demostrar lo que observa.

2.

Usa lo que haz aprendido a lo largo del módulo para explicar lo que está sucediendo en el modelo del estudiante.

A medida que hierve el agua, parece desaparecer má s y más. El globo t ambién aume nt a paula tinamen te de ta maño Tiempo a.

A medida que el agua hierve, cambia de un líquido que se puede ver a un gas que no se puede ver (vapor de agua). Como el vapor de agua es un gas, tiene más espacio entre sus partículas que el agua líquida. A medida que llena el globo, el gas hace que el globo se expanda.

Si el agua pesa 76 gramos antes de hervirla, ¿cuánto deberías esperar que pese el agua después de hervirla?

b.

X. menos de 76 gramos Y. 76 gramos

Z. más de 76 gramos

Explica tu elección.

Cuando una sustancia cambia de estado, su peso no cambia. Como los gases tienen peso, 76 gramos de agua líquida se convertirán en 76 gramos de vapor de agua después de la ebullición.

Predice lo que el estudiante observará después de retirar la botella de la hornilla y se empieza a enfriar. Asegúrate de que tu predicción incluye observaciones sobre el globo y el agua en la botella.

c.

Cuando el vapor de agua comienza a enfriarse, se condensará de nuevo en agua líquida.

El globo se hará más pequeño y es probable que el agua líquida regrese a la botella.

Compras una vaso de chocolate caliente que se compone de una mezcla de polvo con agua caliente. Cuando retiras la tapa del vaso, notas gotas pequeñas de líquido dentro de la tapa. Las gotas no se ven como chocolate caliente. Al contrario, se ven transparentes. Lee las siguientes afirmaciones y luego responde las siguientes preguntas.

3.

A: Cuando el polvo se mezcló con agua caliente, se formó una sustancia nueva que flotaba y se pegó en el interior de la tapa.

▪ Afirmación

▪ Afirmación B: Cuando el polvo se mezcló con agua caliente, no se formó ninguna sustancia nueva. La sustancia en el interior de la tapa es agua.

¿Qué afirmación explica mejor las gotas de líquido en el interior de la tapa? Respalda tu afirmación con evidencia de las investigaciones que realizaste en clase.

Afirmación B es la mejor explicación para las gotas de líquido transparente. Observamos que esto sucedió cuando hervimos agua y el vapor de agua se condensó y se pegó a un vidrio de reloj. Hay agua en la mezcla de chocolate caliente, eso explica por qué las gotas son transparentes.

Estás jugando en el parque y dejas tu pelota en los juegos para beber algo. Cuando caminas de regreso a los juegos, notas un viento ligero. También notas que tu pelota comienza a rodar por los juegos sin que nadie la toque.

4.

Usa lo que haz aprendido hasta ahora sobre el aire para desarrollar un modelo que explique cómo se mueve tu pelota sin que nadie la toque. Pa rtículas d e air e

La bola rueda en es t a dir ección.

El vien t o es air e en movimien t o. El air e se compone d e difer en t es tipos d e partículas d e gas que son muy pequeñas par a v er. C uand o muchas partícula s d e air e colisionan con la bola, le tr ansfieren suficien t e ener gía par a ha cer que se muev a en la dir ección en la que sopla el vien to .

Nombre: Ejemplo

Fecha: 5.° NIVEL MÓDULO 1

Parte II de la Evaluación final del módulo Se te pide identificar una de las sustancias en la tabla de Sustancias sin etiquetas de la Parte 1. 1.

Escucha las instrucciones de tu maestro y luego sigue el siguiente procedimiento para investigar la sustancia misteriosa.

Usa una probeta para medir 15 mililitros de jugo de limón. Vierte el jugo de limón en un vaso de plástico transparente. Usa la báscula electrónica para medir el peso del jugo de limón en tu vaso. Registre el peso del jugo de limón en la siguiente tabla.

a.

Usa la báscula electrónica y un vaso de plástico limpio para medir 5 gramos de la sustancia misteriosa. Registra el peso real de la sustancia misteriosa en la tabla.

b.

Completa la columna Peso total en la tabla. Peso (gramos)

Peso total (gramos) Sustancia misteriosa

5.1

20.6 Jugo de limón

15.5

Agrega la sustancia misteriosa al jugo de limón y revuelve con una cuchara de plástico. Registra tus observaciones en la siguiente tabla. Asegúrate de incluir el peso total nuevo después de mezclar.

d.

Observaciones

Cuando mezclé la sustancia con jugo de limón, se formaron burbujas durante mucho tiempo. El olor del jugo de limón tampoco es tan fuerte. El peso total disminuyó a 19.8 gramos.

¿Resultó en una sustancia nueva la mezcla de la sustancia misteriosa con el jugo de limón? Usa evidencia para respaldar tu afirmación. Sí, se formó un gas cuando mezclé la sustancia con el jugo de limón. La formación de gas es un indicador de una reacción química.

2.

¿Cuál es la sustancia misteriosa? Explica cómo lo sabes. Puedes realizar pruebas adicionales con cualquiera de estos materiales: sustancia misteriosa, jugo de limón, agua, papel de color negro, vasos y cucharas de plástico limpios. La sustancia misteriosa es bicarbonato de sodio. Lo sé porque es un polvo blanco que reaccionó con el jugo de limón para formar burbujas, y observé burbujeo cuando lo mezclé con agua. La única sustancia en la tabla de Sustancias sin etiquetas que tiene estas propiedades es el bicarbonato de sodio.

3.

Parte I de los Criterios para la corrección de la Evaluación final del módulo

1a 5-PS1-3

SEP.4

PS1.A

La respuesta del estudiante no es razonable y no proporciona evidencia de respaldo.

El estudiante sugiere eliminar todas las sustancias granosas, pero no proporciona evidencia de respaldo.

El estudiante sugiere eliminar una sola sustancia, pero proporciona algo de evidencia para respaldar esta respuesta.

El estudiante sugiere eliminar todas las sustancias granosas y proporciona algo de evidencia para respaldar esta respuesta.

El estudiante sugiere eliminar todas las sustancias granosas y proporciona suficiente evidencia de respaldo y razonamiento.

El estudiante sugiere eliminar una sola sustancia, pero proporciona suficiente evidencia de respaldo y razonamiento.

SEP.3

PS1.A

La respuesta del estudiante no es razonable o está incompleta, y no proporciona evidencia de respaldo.

El estudiante sugiere probar cualquier sustancia restante mezclándola con jugo de limón y luego por separado con agua, pero no proporciona evidencia de respaldo de la tabla.

El estudiante sugiere probar cualquier sustancia restante mezclándola ya sea con jugo de limón o agua, y proporciona algo de evidencia de la tabla para respaldar esta respuesta.

El estudiante sugiere probar cualquier sustancia restante mezclándola con jugo de limón y luego por separado con agua, y proporciona algo de evidencia de la tabla para respaldar esta respuesta.

El estudiante sugiere probar cualquier sustancia restante mezclándola con jugo de limón y luego por separado con agua, y proporciona suficiente evidencia de respaldo de la tabla.

1b 5-PS1-3

Elementos y estándares abordados

1 Respuesta incorrecta o no razonable sin proporcionar detalles o evidencia

2 Respuesta correcta o razonable sin proporcionar detalles o evidencia

Respuesta incorrecta o no razonable con algún detalle o evidencia proporcionados

1c 5-PS1-3

SEP.3

PS1.A

2a 5-PS1-2

SEP.6

PS1.A

CC.7

La respuesta del estudiante no es razonable y no proporciona evidencia de respaldo.

El estudiante usa algo de evidencia de respaldo de la tabla para explicar por qué las investigaciones sugeridas revelarían el bicarbonato de sodio, pero la explicación contiene inexactitudes.

3 Respuesta correcta o razonable con algún detalle o evidencia proporcionados

4 Respuesta correcta o razonable con suficiente detalle o evidencia proporcionados

Respuesta incorrecta o no razonable con suficiente detalle o evidencia proporcionados

El estudiante usa algo de evidencia de respaldo de la tabla para explicar por qué las investigaciones sugeridas revelarían el bicarbonato de sodio.

El estudiante usa suficiente evidencia de respaldo de la tabla para explicar por qué las investigaciones sugeridas revelarían el bicarbonato de sodio.

La respuesta del estudiante no es razonable o no está relacionada con los cambios de estado.

El estudiante describe que el agua sufre un cambio de estado, pero no proporciona una explicación de por qué el globo se expande.

El estudiante no describe que el agua sufre un cambio de estado, pero proporciona algo de explicación de por qué el globo se expande.

2b 5-PS1-2

SEP.6

PS1.A

CC.7

El estudiante selecciona una respuesta incorrecta y no proporciona ningún razonamiento de respaldo.

Copyright © 2020 Great Minds®

El estudiante selecciona 76 gramos como respuesta, pero no proporciona ningún razonamiento de respaldo.

La respuesta del estudiante es incorrecta, pero proporciona algo de razonamiento de respaldo.

El estudiante describe con algún detalle que el agua sufre un cambio de estado y proporciona una explicación razonable de por qué el globo se expande.

El estudiante describe con suficiente detalle que el agua sufre un cambio de estado y proporciona algo de explicación de por qué el globo se expande.

El estudiante selecciona 76 gramos como respuesta y proporciona algo de razonamiento de respaldo.

El estudiante describe con suficiente detalle que el agua sufre un cambio de estado y usa el modelo de las partículas de la materia para explicar por qué el globo se expande.

El estudiante selecciona 76 gramos como respuesta y proporciona suficiente razonamiento de respaldo.

2c

SEP.6

PS1.A

CC.7

La predicción del estudiante no es razonable o no está relacionada con los cambios de estado.

El estudiante predice con algún detalle que el vapor de agua se condensará en agua líquida, pero no indica que el globo disminuirá en tamaño.

El estudiante predice con algún detalle que el vapor de agua se condensará en agua líquida y que el globo disminuirá en tamaño.

El estudiante predice con suficiente detalle que el vapor de agua se condensará en agua líquida y que el globo disminuirá en tamaño.

El estudiante predice que el globo disminuirá en tamaño, pero no indica que el vapor de agua se condensará en agua líquida.

3 5-PS1-4

SEP.6

PS1.B

CC.5

El estudiante selecciona la Afirmación A y no proporciona ninguna evidencia de respaldo de investigaciones anteriores.

El estudiante selecciona la Afirmación B, pero no proporciona ninguna evidencia de respaldo de investigaciones anteriores.

El estudiante selecciona la Afirmación A, pero proporciona algo de evidencia para respaldar esta respuesta.

El estudiante predice con suficiente detalle que el vapor de agua se condensará en agua líquida, pero no indica que el globo disminuirá en tamaño.

El estudiante selecciona la Afirmación B y proporciona algo de evidencia de respaldo de investigaciones anteriores.

El estudiante selecciona la Afirmación B y proporciona suficiente evidencia de respaldo de investigaciones anteriores.

PS1.A

CC.3

El modelo del estudiante no explica el movimiento de la bola o está incompleto.

El modelo del estudiante representa el viento o las partículas de aire, pero no explica el movimiento de la bola.

El modelo del estudiante representa el viento o las partículas de aire, pero el modelo no es preciso.

El modelo del estudiante representa el rol del viento provocando que la bola se mueva, pero no representa las partículas de aire.

El modelo del estudiante representa el rol de las partículas de aire en provocar que la bola se mueva, pero el modelo tiene algunas inexactitudes u omisiones.

El modelo del estudiante representa clara y exactamente el rol de las partículas de aire provocando que la bola se mueva.

5-PS1-2

4 5-PS1-1 SEP.2

Parte II de los Criterios para la corrección de la Evaluación final del módulo

El estudiante registra pesos medidos y observaciones inexactos o no razonables.

El estudiante registra algunos pesos medidos u observaciones inexactos, y no proporciona un nuevo peso total razonable de las sustancias combinadas.

El estudiante registra pesos medidos exactos y observaciones detalladas, pero no proporciona un nuevo peso total razonable de las sustancias combinadas.

El estudiante registra pesos medidos exactos y observaciones detalladas, y proporciona un nuevo peso total razonable de las sustancias combinadas.

El estudiante registra en su mayoría pesos medidos u observaciones inexactos, pero proporciona un nuevo peso total razonable de las sustancias combinadas.

El estudiante registra algunos pesos medidos u observaciones inexactos, pero proporciona un nuevo peso total razonable de las sustancias combinadas.

2

5-PS1-4

SEP.7

PS1.B

CC.2

El estudiante afirma que no se formó ninguna sustancia nueva.

El estudiante afirma que mezclar la sustancia misteriosa con jugo de limón formó una nueva sustancia, pero no proporciona ninguna evidencia para respaldar esta afirmación.

El estudiante afirma que mezclar la sustancia misteriosa con jugo de limón formó una nueva sustancia y proporciona algo de evidencia para respaldar esta afirmación.

El estudiante afirma que mezclar la sustancia misteriosa con jugo de limón formó una nueva sustancia y proporciona suficiente evidencia de respaldo, incluyendo la disminución del peso total, la formación de gases y un cambio en el olor (opcional).

Elementos y estándares abordados

1 Respuesta incorrecta o no razonable sin proporcionar detalles o evidencia

2 Respuesta correcta o razonable sin proporcionar detalles o evidencia

Respuesta incorrecta o no razonable con algún detalle o evidencia proporcionados

SEP.4

PS1.A

El estudiante no identifica la sustancia misteriosa como polvo para hornear y no proporciona ninguna evidencia de respaldo.

El estudiante identifica la sustancia misteriosa como polvo para hornear, pero no proporciona ninguna evidencia de respaldo.

El estudiante no identifica la sustancia misteriosa como polvo para hornear, pero proporciona algo de evidencia para respaldar esta respuesta.

3 Respuesta correcta o razonable con algún detalle o evidencia proporcionados

Respuesta incorrecta o no razonable con suficiente detalle o evidencia proporcionados

El estudiante identifica la sustancia misteriosa como polvo para hornear y proporciona algo de evidencia para respaldar esta respuesta.

Respuesta correcta o razonable con suficiente detalle o evidencia proporcionados

El estudiante identifica la sustancia misteriosa como polvo para hornear y proporciona suficiente evidencia de respaldo y razonamiento.

3 5-PS1-3

Apéndice A Recursos del módulo

Contenido

Contrato de seguridad del estudiante

Cuestionario de seguridad

Recurso A de la Lección 1: Imágenes de la Estatua de la Libertad

Recurso B de la Lección 1: Tarjetas con imágenes de objetos de metal

Recurso C de la Lección 1: Dibujos de la Estatua de la Libertad para los modelos

Recurso de la Lección 2: Preparación de la pátina de cobre

Recurso de la Lección 5: Instrucciones de montaje y procedimientos para la demostración del equilibrio de bolas

Recurso de la Lección 7: Instrucciones de montaje y procedimientos para la demostración del olor

Recurso de la Lección 11: Fotografías de una lata de soda y huevos

Recurso A de la Lección 15: Instrucciones de montaje de las estaciones de interacción de las sustancias

Recurso B de la Lección 15: Hojas de procedimientos de las estaciones de interacción de las sustancias

Recurso A de la Lección 16: Ejemplo de plan de investigación sobre el peso de las sustancias

Recurso B de la Lección 16: Instrucciones de montaje de la investigación sobre la mezcla de las sustancias con el cobre

Recurso C de la Lección 16: Hoja de procedimientos de la investigación sobre la mezcla de las sustancias con el cobre

Recurso D de la Lección 16: Profundización: bolsas térmicas con lana de acero

Recurso A de la Lección 18: Proceso de diseño de ingeniería

Recurso B de la Lección 18: Cuadro del proceso de diseño de ingeniería en blanco

Recurso A de la Lección 26: Enunciados de los conceptos del módulo

Recurso B de la Lección 26: Conceptos interdisciplinarios de sistemas

Contrato de seguridad del estudiante

, soy un estudiante de 5.º nivel y este año

Yo,

deseo llevar a cabo investigaciones científicas siguiendo las reglas de seguridad.

Reglas de seguridad

Leeré, escucharé y seguiré todas las instrucciones y los procedimientos de seguridad para cada investigación científica.

Usaré las gafas de protección como lo indica mi maestra.

Usaré todos los materiales de ciencias de manera cuidadosa y respetuosa, y siempre los usaré para los fines previstos. Me aseguraré de limpiar y desechar los materiales como lo indica mi maestra. Me lavaré las manos con jabón y agua después de cada investigación.

Nunca comeré o beberé mientras realizo una investigación científica.

Mantendré todos los materiales de ciencias alejados de la boca, nariz y ojos.

Le comunicaré de inmediato a la maestra si me lesiono, si otro estudiante está lesionado o si alguno de los materiales se rompe durante la investigación. Me aseguraré de entender el plan para la investigación científica antes de participar.

Mi firma a continuación significa que he leído y acepto seguir las reglas de seguridad enumeradas. Entiendo que se me puede impedir participar en un experimento científico si no sigo estas reglas.

Firma del padre o la madre

Firma del estudiante

Fecha:

Fecha:

Cuestionario de seguridad

Nombre:

1. ¿Cuándo es aceptable no seguir las instrucciones de seguridad que dio mi maestro?

a. Cuando un integrante de mi grupo dice que está bien

b. Cuando todos los integrantes de mi grupo deciden que está bien

c. Cuando la actividad de ciencias no requiere gafas de protección

d. Nunca

2. Las gafas de protección ayudan a proteger nuestros ojos porque

a. impiden que los materiales entren en los ojos.

b. impiden que las salpicaduras de líquidos entren en los ojos.

c. impiden que los objetos filosos lastimen accidentalmente los ojos.

d. garantizan todas las anteriores.

3. Justo después de cada actividad de ciencias debo

a. regresar a mi lugar y leer.

b. limpiar los materiales como lo indicó mi maestro y lavarme las manos.

c. copiar los datos que registró otro integrante de mi grupo.

d. barrer el piso.

4. Le debo avisar de inmediato a mi maestro si

a. los datos recopilados no tienen sentido.

b. alguien de mi grupo se comporta mal.

c. alguien de mi grupo está lesionado.

d. tengo una pregunta.

5. Durante una actividad de ciencias no debo

a. comer alimentos ni beber agua.

b. hacer preguntas.

c. colaborar con otros integrantes del grupo.

d. seguir las instrucciones de seguridad.

6. Antes de realizar una investigación científica, siempre debo

a. usar un termómetro para saber la temperatura del exterior.

b. observar si hay cambios durante la investigación.

c. comprender el plan para realizar la investigación.

d. registrar los datos de la investigación.

de la

RECURSO DE LA LECCIÓN 2

Preparación de la pátina de cobre

Comience a preparar las muestras de cobre patinado por lo menos un día antes de la Lección

2. A lo largo de la preparación, trabaje en un área bien ventilada, y use gafas de protección y guantes desechables para evitar el contacto con la patina (cardenillo).

Materiales: 2 a 4 pedazos de tubo de cobre (22 mm de diámetro, aprox. 5 cm de largo), papel de lija, 100 g (aprox. 6 cucharadas) de sal de mar, 240 ml (aprox. 1 taza) de vinagre blanco, taza de plástico transparente de 9 onzas, cuchara de plástico, bolsa de plástico con cierre (por pieza de cobre), plato de papel, pinzas

Preparación

1. Agregue 100 g de sal marina y 240 ml de vinagre blanco al vaso de plástico. Revuelva la sal hasta que se disuelva.

2. Lije el exterior de las piezas de cobre para exponer el cobre puro.

3. Coloque las piezas de cobre en la solución de vinagre y sal. Remoje por lo menos 1 hora.

4. Retire las piezas de cobre de la solución con unas pinzas y transfiéralas a un plato de papel, pero no las seque.

5. Extienda una cucharada de la solución de vinagre y sal sobre cada pieza de cobre. Deje que las piezas de cobre se sequen durante la noche.

6. Cuando la pátina se haya formado y secado, coloque cada pieza de cobre en una bolsa de plástico con cierre para que los estudiantes puedan manejarla sin hacer contacto directo con la pátina.

5

RECURSO DE LA LECCIÓN

Instrucciones de montaje y procedimientos para la demostración del equilibrio de bolas

Siga las siguientes instrucciones para montar la demostración del equilibrio de bolas antes de que comience la lección.

Montaje

Materiales: balanza de plástico, 2 bolas de goma de 5 pulgadas de diámetro, una bomba manual con manguera y boquilla

Preparación

1. Desinfle las bolas completamente para eliminar la mayor cantidad de aire posible.

2. Marque una bola con la letra A y la otra con la letra B utilizando letreros o notas adhesivas.

3. Bombee aire 20 veces a cada bola para que la cantidad inicial de aire sea la misma en cada bola.

4. Coloque las bolas en la balanza cuidadosamente para asegurarse de que estén equilibradas (ver a continuación). Evite que los recipientes que descansan sobre la balanza se muevan, ya que esto puede influir en el resultado de la investigación.

Procedimiento

1. Retire la bola A de la balanza y bombee aire 30 veces más.

2. Vuelva a colocar la bola A en la balanza. Asegúrese de que los recipientes descansen uniformemente a cada lado de la balanza y permita que las bolas se asienten en su lugar. La bola A hará que la balanza se incline porque pesa más que la bola B (ver a continuación).

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DE LA LECCIÓN 7

Instrucciones

de montaje y procedimientos para la demostración del olor

Siga las siguientes instrucciones para montar la demostración del olor antes de que comience la lección.

Si es necesario, realice el montaje en otro salón de clase para evitar que se introduzca el olor en el salón de clase antes de tiempo.

Montaje

Materiales: aceite de menta, vaso de precipitado, envoltorio plástico, hornilla (o microondas)

Preparación

1. Coloque 10 gotas de aceite de menta en un vaso de precipitado.

2. Caliente el aceite de menta en una hornilla hasta que el olor se intensifique (o en el horno de microondas por 30 segundos). Calentar el aceite ayuda a que el olor se extienda por todo el salón de clase.

3. Apague la hornilla y coloque el envoltorio de plástico sobre el vaso de precipitado para atrapar el gas antes de que comience la clase.

Procedimiento

Retire el envoltorio de plástico cuando comience la demostración del olor.

15

RECURSO A DE LA LECCIÓN

Instrucciones de montaje de las estaciones de interacción de las sustancias

Siga las siguientes instrucciones para montar las estaciones de interacción de sustancias antes de la lección.

Para clases más grandes, monte más de una para cada estación. Debido a que pueden ocurrir derrames u otros accidentes, considere tener materiales adicionales disponibles en cada estación.

Estación de bicarbonato de sodio y vinagre

Materiales: 50 g de bicarbonato de sodio, 500 ml de vinagre blanco, 2 vasos de plástico transparentes de 9 onzas, probeta, cuchara de plástico, báscula electrónica, hoja de procedimientos de la estación de bicarbonato de sodio y vinagre (consultar el Recurso B de la Lección 15)

Preparación: coloque todos los materiales en la estación.

Estación de sal de epsom y carbonato de sodio

Materiales: 2 recipientes de plástico de 8 onzas o más grandes con tapones de rosca (como botellas de bebidas lavadas), 20 g de sal de epsom, 20 g de carbonato de sodio (conocido en el mercado como amplificador de detergente), 400 ml de agua, 3 vasos de plástico transparentes de 9 onzas, probeta, toallas de papel, banda elástica, báscula electrónica, hoja de procedimientos de la estación de sal de epsom y carbonato de sodio (consulte el Recurso B de la Lección 15)

Preparación

1. Prepare la solución de sal de epsom al agregar 20 g de sal de epsom y 200 ml de agua en un recipiente de plástico. Revuelva hasta que se disuelva por completo la sal de epsom. Marque Mezcla de sal de epsom

2. Prepare la solución de carbonato de sodio al agregar 20 g de carbonato de sodio y 200 ml de agua en un segundo recipiente de plástico. Revuelva hasta que se disuelva por completo el carbonato de sodio. Marque Mezcla de carbonato de sodio

3. Marque un vaso de plástico con un 1 y un segundo vaso de plástico con un 2

4. Coloque en la estación la solución de sal de epsom, la solución de carbonato de sodio, los vasos de plástico marcados, un vaso de plástico adicional, vaso de precipitado, toallas de papel, banda elástica, báscula electrónica y la hoja de procedimientos de la estación de sal de epsom y carbonato de sodio.

RECURSO B DE LA LECCIÓN 15

Hojas de procedimientos de las estaciones de interacción de las sustancias

Estas hojas proporcionan a los estudiantes instrucciones para cada estación. Recorte y muestre la hoja de procedimientos correspondiente en cada estación.

Estación de bicarbonato de sodio y vinagre

1. Asegúrate de que la báscula electrónica marque 0 gramos. Coloca un vaso de plástico limpio en la báscula y registra su peso en tu Cuaderno de ciencias.

2. Usa una cuchara para agregar 3 gramos de bicarbonato de sodio al vaso. Encuentra y registra el peso real del bicarbonato de sodio. Coloca el vaso a un lado.

3. Usa la probeta para medir 45 mililitros de vinagre.

4. Coloca un segundo vaso limpio en la báscula y registra su peso. Luego, vierte los 45 mililitros de vinagre en este vaso. Encuentra y registra el peso del vinagre. Coloca el vaso a un lado.

5. Descubre el peso total de las dos sustancias. Registra este peso.

6. Observa al bicarbonato de sodio y al vinagre. Registra sus propiedades.

7. Vierte el vinagre dentro del bicarbonato de sodio, pero no lo revuelvas. Registra lo que observas durante y después de mezclar.

8. Agita suavemente el vaso durante 20 segundos y luego usa la báscula para medir el peso total de las sustancias en el vaso. Encuentra y registra el peso de la mezcla.

9. Limpia y vuelve a montar tu estación. El desperdicio líquido se puede verter de forma segura en el fregadero. Después de verterlo, deja correr agua limpia durante 10 segundos.

Estación de sal de epsom y carbonato de sodio

1. Asegúrate de que la báscula electrónica marque 0 gramos. Coloca el vaso de plástico transparente marcado con el 1 en la báscula y registra su peso en tu Cuaderno de ciencias.

2. Usa la probeta para medir 20 mililitros de la mezcla de sal de epsom. Vierte la mezcla en el vaso 1 y luego enjuaga la probeta con agua limpia. Encuentra y registra el peso de la mezcla de sal de epsom.

3. Coloca el vaso de plástico transparente marcado con el 2 en la báscula y registra su peso.

4. Usa la probeta para medir 20 mililitros de la mezcla de carbonato de sodio. Vierte la mezcla en el vaso 2 y luego enjuaga la probeta con agua limpia. Encuentra y registra el peso de la mezcla de carbonato de sodio.

5. Encuentra el peso total de las dos sustancias. Registra este peso.

6. Observa las mezclas de sal de epsom y carbonato de sodio. Registra sus propiedades.

7. Agrega varias gotas de la sustancia del vaso 1 a la sustancia del vaso 2, pero no revuelvas. Registra lo que observas. Luego, vierte el resto de la sustancia del vaso 1 al vaso 2. Registra cualquier observación adicional.

8. Usa la báscula para medir el peso total de las sustancias en el vaso. Encuentra y registra el peso de la mezcla.

9. Coloca una toalla de papel sobre un vaso de plástico limpio y asegúralo con una banda elástica. Lentamente vierte el contenido del vaso 2 a través de la toalla de papel para filtrarlo. Registra lo que observas.

10. Limpia y vuelve a montar tu estación. Coloca el desperdicio sólido en la basura. El desperdicio líquido se puede verter de forma segura en el fregadero. Después de verterlo, deja correr agua limpia durante 10 segundos.

RECURSO A DE LA LECCIÓN 16

Ejemplo de plan de investigación sobre el peso de las sustancias

Esta muestra de plan de investigación se puede usar como referencia cuando se desarrolle el plan de investigación de la clase. Guíe a los estudiantes a sugerir cantidades apropiadas de bicarbonato de sodio y vinagre para crear suficiente gas para observar cómo se infla la bolsa, pero no lo suficiente como para romper el sello. Considere tener

materiales adicionales suficientes a la mano para volver a hacer la investigación en caso de que los estudiantes liberen el gas de la bolsa accidentalmente antes de poder pesarlo.

Materiales (por grupo): 4 g de bicarbonato de sodio, 60 ml de vinagre blanco, bolsa de plástico con cierre de un cuarto de galón, 2 vasos de plástico transparentes de 3 onzas, probeta, cuchara de plástico, báscula electrónica

Procedimiento

1. Asegúrate de que la báscula electrónica marque 0 gramos. Coloca un vaso de plástico limpio en la báscula y registra su peso.

2. Usa una cuchara para agregar 4 gramos de bicarbonato de sodio en el vaso. Descubre y registra el peso del bicarbonato de sodio y luego viértelo en la bolsa de plástico.

3. Usa la probeta para medir 60 mililitros de vinagre. Coloca un segundo vaso de plástico transparente en la báscula y registra su peso. Luego vierte los 60 mililitros de vinagre en este vaso. Encuentra y registra el peso del vinagre.

4. Encuentra el peso total de las dos sustancias. Registra este peso.

5. Coloca con cuidado el vaso con el vinagre dentro de la bolsa, asegúrate de que esté de pie. Elimina la mayor cantidad de aire posible de la bolsa sin inclinar el vaso y luego sella la bolsa.

6. Coloca con cuidado la bolsa en la báscula. Resta el peso total del bicarbonato de sodio y del vinagre para encontrar el peso del vaso y de la bolsa. Registra este peso.

7. Retira la bolsa de la báscula y luego voltea el vaso para mezclar el vinagre y el bicarbonato de sodio. Agita suavemente el contenido de la bolsa durante 20 segundos para ayudar a mezclar las sustancias.

8. Coloca la bolsa en la báscula y registra el nuevo peso total. Resta el peso del vaso y de la bolsa para encontrar el peso de las sustancias en la bolsa. Registra este peso.

RECURSO B DE LA LECCIÓN 16

Instrucciones

de montaje de la investigación sobre la mezcla de las sustancias con el cobre

Siga las siguientes instrucciones para guiar a los estudiantes a explorar la formación de pátina (cardenillo) en el cobre.

Materiales (por grupo): pedazo de tubo de cobre (22 mm de diámetro, aprox. 5 cm de largo), papel de lija, 50 g (aprox. 3 cucharadas) de sal marina, 120 ml (aprox. ¹ ² taza) de vinagre blanco, 2 vasos de plástico transparente de 9 onzas, cuchara de plástico, bolsa de plástico con cierre, mezcla de sustancias con hoja de procedimientos de cobre (Recurso C de la Lección 16)

Materiales (por clase): pinzas

Preparación

1. Agregar la sal en un vaso de plástico y el vinagre en otro vaso

2. Distribuir los materiales a los grupos

Nota: los maestros deben completar los últimos tres pasos mostrados en la hoja de procedimientos e instrucciones de la investigación sobre la mezcla de las sustancias con cobre, pidiendo a los estudiantes que observen a medida que se realizan estos pasos.

RECURSO C DE LA LECCIÓN 16

Hoja de procedimientos de la investigación sobre la mezcla de las sustancias con el cobre

Esta hoja le da a los estudiantes instrucciones para la investigación. Recorte y distribuya la hoja de procedimientos a cada grupo. Investigación sobre la mezcla de sustancias con el cobre

1. Agrega 50 gramos de sal marina al vaso que contiene 120 mililitros de vinagre blanco (estos ya se han medido). Usa la cuchara para revolver hasta que se disuelva la sal. Puede quedar algo de sal en el fondo del vaso.

2. Usa el papel de lija para rascar el exterior de la pieza de cobre. Esto expondrá el cobre puro.

3. Coloca el pedazo de cobre en la mezcla de vinagre y sal. Remoja por lo menos 1 hora. Tu maestro completará los siguientes pasos, pero se le pedirá a tu grupo que observe el pedazo de cobre antes de colocarlo en la bolsa de plástico.

4. Retira el pedazo de cobre de la mezcla con las pinzas y transfiérelo a un plato de papel, pero no lo seques.

5. Extiende con una cuchara la mezcla de vinagre y sal sobre el pedazo de cobre y permite que se seque durante la noche.

6. Cuando el pedazo de cobre se ha secado, colócalo en una bolsa de plástico con cierre.

RECURSO D DE LA LECCIÓN 16

Profundización: bolsas térmicas con lana de acero

Para profundizar la comprensión de los estudiantes de cómo la mezcla puede llevar a la formación de sustancias nuevas, use el siguiente procedimiento para hacer bolsas térmicas con lana de acero. Esta reacción llevará a la formación de óxido y producirá un cambio notable en la temperatura. Al analizar los resultados de esta investigación, pida a los estudiantes que usen su compresión sobre el calentamiento, enfriamiento y mezcla para explicar sus observaciones.

Materiales: almohadilla de lana de acero grado 0000, 2 almohadillas cuadradas (2" por 2") o redondas de algodón, 3 g de sal marina, 15 ml de peróxido de hidrógeno de 3%, 3 g de carbón activado, bolsa de plástico con cierre, probeta

Nota: los pasos enumerados debajo de Preparación se pueden realizar antes o durante la clase con los estudiantes. Los pasos enumerados debajo de las Instrucciones se deben realizar durante la clase con los estudiantes.

Preparación

1. Coloque una almohadilla cuadrada (2" por 2") o redonda de algodón en una superficie plana.

2. Mida un trozo de lana de acero de 3 g. Dé forma de bol a la lana de acero y luego colóquela sobre la almohadilla de algodón.

3. Agregue 3 g de sal marina en el centro del bol de lana de acero.

4. Agregue 3 g de carbón activado en el centro del bol de lana de acero.

5. Coloque la otra almohadilla de algodón encima del bol de lana de acero, apretando las capas como un sándwich.

6. Coloque los materiales combinados en una bolsa de plástico con cierre. Instrucciones

7. Agregue 15 ml de peróxido de hidrógeno de 3% en la bolsa y séllala, retira la mayor cantidad de aire posible.

8. Amase suavemente los materiales a través de la bolsa. La bolsa y su contenido comenzarán a calentarse.

9. Después de que se haya producido la reacción, abra la bolsa para investigar los cambios en la lana de acero.

RECURSO A DE LA LECCIÓN 18

Proceso de diseño de ingeniería

Junta los materiales

Cr ea un diseño detallad o

Planific a

Identifica los criterios y la s limitaciones

Pregunta

De fi ne el pr oblema Inv estiga

Imagina

Comparte soluciones Esc oge una solución

Construye un pr ototip o

Crea

Prueba y ev alúa

Rediseña

Mejor a

Recibe v alor aciones

Comparte

Enunciados de los conceptos del módulo

Los materiales se pueden identificar según sus propiedades.

Toda la materia se compone de partículas demasiado pequeñas para poder ver a simple vista.

una sustancia cambia de estado, sigue siendo la misma sustancia.

Mezclar sustancias puede dar lugar a la formación de una o más sustancias nuevas.

Cuando la materia sufre un cambio, su peso total se conserva (aún cuando se forma una sustancia nueva).

Conceptos interdisciplinarios de sistemas

Sistemas y modelos de sistema

ApéndiceB Progresión del módulo Apéndice B Narrativa per content del módulo

Fenómeno de anclaje: Cambios en la apariencia de la Estatua de la Libertad

Pregunta esencial: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo?

Resumen conceptual

El calentamiento o la mezcla de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas; este proceso se puede explicar usando un modelo de partículas de la materia

1. Los materiales se pueden identificar según sus propiedades

2. Toda la materia se compone de partículas demasiado pequeñas para poder ver a simple vista

3. Cuando una sustancia cambia de estado, sigue siendo la misma sustancia

4. La mezcla de sustancias puede conducir a la formación de una o más sustancias nuevas

5. Cuando la materia sufre un cambio, su peso total se conserva (aún cuando se forma una sustancia nueva)

Expectativas de desempeño según los NGSS

5-PS1 La materia y sus interacciones

5-PS1-1 Desarrollar un modelo para describir que la materia se compone de partículas tan pequeñas que no se pueden ver

5-PS1-2 Medir y representar gráficamente las cantidades para proporcionar evidencia de que, sin importar el tipo de cambio que ocurra al calentar, enfriar o mezclar sustancias, se conserva el peso total de la materia

5-PS1-3 Hacer observaciones y tomar medidas para identificar los materiales según sus propiedades

5-PS1-4 Conducir una investigación para determinar si la mezcla de dos o más sustancias da lugar a sustancias nuevas

3–5-ETS1 Diseño de ingeniería

3–5-ETS1-3 Planificar y llevar a cabo pruebas controladas en las que se controlan las variables y se consideran los puntos de falla para identificar los aspectos de un modelo o prototipo que se pueden mejorar

Concepto 1: Propiedades de la materia (Lecciones 1–8)

Pregunta enfocada: ¿Cómo describimos los distintos materiales?

Lecciones 1–2

Pregunta del fenómeno: ¿Qué cambios sufrió la Estatua de la Libertad?

Fenómeno: Cambios en la apariencia de la Estatua de la Libertad Énfasis en la integración de las tres dimensiones: los estudiantes hacen preguntas (SEP.1) y desarrollan un modelo inicial (SEP.2) basado en los cambios observados (CC.7) en la Estatua de la Libertad y resuelven qué provoca que algunos materiales cambien en apariencia (PS1.A, PS1.B).

Enunciado del conocimiento por adquirir: Con el paso del tiempo, algunos materiales parecen permanecer estables mientras que otros materiales parecen cambiar.

Preguntarse:* nuestro maestro nos muestra imágenes de la Estatua de la Libertad en diferentes momentos. Observamos que cuando se construyó la estatua, era de color café, pero en la actualidad se ve verde. Nos preguntamos por qué y cómo cambió de color. Leímos sobre los materiales que se usaron para construir la Estatua de la Libertad y descubrimos que la estatua se compone de cobre y hierro, y su base es de granito. Examinamos las imágenes varios materiales y notamos diferentes cambios de color, a veces a rojo o verde o a un tono mucho más oscuro.

Organizar: creamos modelos iniciales de lo que creemos que causó que el color de la Estatua de la Libertad cambie de café a verde. Trabajamos juntos para desarrollar un modelo de anclaje para explicar los cambios en la Estatua de la Libertad.

El exterior de la Estatua de la Libertad era de un color café cobre brillante en 1886. Aprendimos que el cobre cambió de café a verde en aproximadamente 30 años. Nos preguntamos qué sucedió durante ese tiempo para que el color cambiara. El interior de la Estatua de la Libertad es de hierro, pero no estamos seguros si el hierro también cambió.

*Los títulos morados indican la etapa relevante del contenido dentro del ciclo de aprendizaje del contenido. Consulte la Guía de implementación para obtener más información sobre el ciclo de aprendizaje del contenido.

Cambios de la Estatua de la Libertad

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Compartimos fenómenos relacionados y desarrollamos una cartelera de la pregunta guía para dar seguimiento a nuestras preguntas sobre cómo y por qué la Estatua de la Libertad cambió con el paso del tiempo.

Pregunta esencial: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo?

¿Cómo describimos los distintos materiales?

¿Cómo afectan a las sustancias los cambios de temperatura?

¿Qué sucede cuando se mezclan sustancias?

¿Por qué se volvió verde el cobre?

¿Cambió de color el hierro en el interior de la estatua?

Fenómenos asociados:

¿Por qué no cambió de color el granito?

¿Hizo el sol que la estatua cambiara de color?

¿Qué le sucede al metal cuando hace calor?

¿Qué le sucede al metal cuando se moja?

¿Afectó la contaminación a la estatua?

¿Qué le sucede al metal cuando hace frío?

Oxidación en el metal Monedas con residuos Joyas cambiaque n de color

Próximos pasos: a lo largo de un debate en clase, determinamos que el mejor lugar para comenzar a responder la Pregunta esencial es con la pregunta ¿Cómo describimos los distintos materiales?

Lecciones 3–4

Pregunta del fenómeno: ¿Qué hace que un material sea diferente de otro?

Fenómeno: Propiedades de los materiales

Énfasis en la integración de las tres dimensiones: los estudiantes observan, miden y analizan (SEP.5) las propiedades de distintos materiales (PS1.A) para describir varios componentes de un sistema complejo (CC.4)

Enunciado del conocimiento por adquirir: Las propiedades de la materia se pueden observar y medir, para luego usarlas con el fin de identificar diferentes materiales.

Descubrir: Nuestro maestro nos da muestras de los tres materiales que se usaron en la construcción de la Estatua de la Libertad: cobre, hierro y granito. Describimos las características de cada material, y mientras trabajamos, comparamos nuestras respuestas en un cuadro comparativo. Determinamos que cada material tiene propiedades diferentes. Creamos una lista para dar seguimiento a las propiedades, como color, textura, dureza y respuesta a fuerzas magnéticas que podamos usar para identificar los distintos materiales.

Luego, nuestro maestro nos da tres vasos de líquido claro: agua salada, agua fresca y un líquido misterioso. Observamos estas sustancias, y nuestra maestra explica que una sustancia es un tipo de material que es igual en todas partes. Determinamos que podemos identificar los líquidos examinando las propiedades de olor, sabor y dureza. Las agregamos a nuestra lista de propiedades de los materiales.

Concluir: usamos lo que hemos descubierto hasta ahora para desarrollar una tabla de anclaje para registrar nuestra nueva comprensión sobre las propiedades de los materiales.

Materia

Propiedades de los materiales

• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.

Revisamos nuestras explicaciones del modelo de anclaje para reflexionar sobre nuestra comprensión de que cada material que se usó para construir la Estatua de la Libertad tiene propiedades diferentes.

El exterior de la Estatua de la Libertad era de un color café cobre brillante en 1886. Aprendimos que el cobre cambió de café a verde en aproximadamente 30 años. Debido a que tiene propiedades diferentes, creemos que es un material nuevo. Nos preguntamos qué sucedió durante ese tiempo para que el color cambiara. El interior de la Estatua de la Libertad es de hierro, pero no estamos seguros si el hierro también cambió.

Preguntarse: nuestro maestro nos muestra un video en vivo de la Estatua de la Libertad y nos pide que consideremos si hemos incluido todos los componentes del sistema en nuestro modelo de anclaje. Observamos que no incluimos el aire en nuestro modelo de anclaje. Hicimos preguntas nuevas y las agregamos a nuestra pizarra de la pregunta guía.

Próximos pasos: determinamos que nuestro próximo paso sería descubrir ¿Qué es el aire?

Lecciones 5–6

Pregunta del fenómeno: ¿Qué es el aire?

Fenómeno: Naturaleza del aire Énfasis en la integración de las tres dimensiones: los estudiantes usan sus observaciones como evidencia para concluir que el aire es materia que se compone de partículas tan pequeñas que no se pueden ver (PS1.A) y desarrollan un modelo (SEP.2) para describir la naturaleza particulada del aire (CC.5).

Enunciado del conocimiento por adquirir: Las propiedades y el comportamiento del aire demuestran que los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver.

Preguntarse: recordamos las banderas ondeándose en el fondo del video en vivo de la Estatua de la Libertad y las banderas que parecen moverse en la imagen de inauguración de la Estatua de la Libertad. Notamos que en ambos casos, las banderas se extienden horizontalmente.

Organizar: en el salón de clase, recreamos el movimiento de las banderas en el video y la imagen, y creamos un modelo inicial explicando cómo el aire hace que las banderas se muevan. Compartimos nuestro razonamiento inicial para responder la pregunta, ¿Qué es el aire? creando afirmaciones y cuadro de evidencia.

Descubrir: para determinar si nuestro razonamiento inicial es correcto y crear evidencia adicional, decidimos realizar investigaciones. Nuestro maestro nos muestra una balanza sosteniendo dos bolas idénticas. De acuerdo con la balanza, las bolas tienen el mismo peso. Agregamos aire a una bola y notamos que la bola con aire agregado es ahora más pesada que la otra.

Concluir: razonamos que el aire es otro tipo de materia, gas, que se puede pesar aunque no se pueda ver. Actualizamos nuestra tabla de anclaje.

Materia

Propiedades de los materiales

• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.

Tipos de materia

• El aire está compuesto de un tipo de materia llamada gas.

• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.

Organizar: desarrollamos modelos para aclarar nuestro razonamiento sobre las afirmaciones y el cuadro de evidencia. Usamos estos modelos para representar la materia que compone al aire.

Descubrir: para probar nuestros modelos, colocamos una sola burbuja de plástico de burbujas en una jeringa. Presionamos y tiramos del émbolo de la jeringa para explorar cómo interactúa el aire en la jeringa con la burbuja. Determinamos que a medida que el volumen de la jeringa aumenta, el tamaño de la burbuja aumenta, y observamos que sucede lo opuesto cuando el volumen de la jeringa disminuye.

Concluir: hicimos un modelo de la clase sobre lo que sucede dentro de la jeringa para explicar los cambios en la burbuja y el razonamiento de que el único modelo que explica este comportamiento muestra al aire como pedazos de materia pequeños con espacio entre ellos. Usamos el término partícula para describir cada pedazo de materia pequeño que compone al aire.

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El aire en la jeringa se expandió (ocupó más espacio) cuando halamos del 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.

Próximos pasos: necesitamos continuar explorando las propiedades y el comportamiento del aire para mejorar nuestros modelos.

Lecciones 7–8

Pregunta del fenómeno: ¿Cómo podemos mejorar nuestro modelo de aire?

Fenómeno: Comportamiento de los gases Énfasis en la integración de las tres dimensiones: los estudiantes exploran las propiedades de los gases (PS1.A) y mejoran sus modelos (SEP.2) para mostrar que el aire es una mezcla de distintas partículas de gas (CC.5)

Enunciado del conocimiento por adquirir: El aire se compone de diferentes partículas de gas que se mueven libremente en el espacio que ocupan y colisionan entre sí y con otros objetos.

Descubrir: a medida que continuamos investigando las propiedades y el comportamiento del aire, nuestra maestra nos muestra un vaso de precipitado sellado. Después de que nuestro maestro retira el sello, observamos que un olor se extiende lentamente por todo el salón de clase. Representamos lo que notamos cuando el olor se extiende por todo el salón de clase creando un modelo de tres partes.

Cuando la maestra abrió el vaso de precipitado: Después de 1 minuto: Después de 3 minutos:

Cuando el maestro abrió el vaso de precipitado, la mayoría de las partículas de olor todavía estaban dentro del vaso de precipitado. Después de 1 minuto, las partículas de olor llegaron a la primera fila de estudiantes. Después de 3 minutos, las partículas de olor se esparcieron en todo el salón de clase y todos pudieron olerlas. Las partículas de olor se deben haber movido porque se pudieron esparcir por todo el salón de clase. Pudimos identificar que la sustancia nueva porque olía diferente al aire (tenía un olor).

Usamos canicas para representar cómo se mueven las partículas de gas en el aire. Determinamos que las partículas se mueven en líneas rectas a menos que choquen con algo.

Concluir: usamos esta información para actualizar nuestros modelos de la bandera demostrando el comportamiento de las partículas de gas. Luego, actualizamos nuestra tabla de anclaje para reflexionar sobre nuestro conocimiento nuevo de los distintos tipos de gases.

Materia

Propiedades de los materiales

• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.

Tipos de materia

• El aire se compone de diferentes gases

• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.

• Los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver y se mueven para llenar el espacio de su recipiente.

Revisamos nuestro modelo de anclaje para demostrar que las distintas partículas de gas se mueven en el aire alrededor de la Estatua de la Libertad y pueden rebotar en la estatua.

El exterior de la Estatua de la Libertad era de un color café cobre brillante en 1886. Aprendimos que el cobre cambió de café a verde en aproximadamente 30 años. Debido a que tiene propiedades diferentes, creemos que es un material nuevo. Nos preguntamos qué sucedió durante ese tiempo para que el color cambiara. El interior de la Estatua de la Libertad es de hierro, pero no estamos seguros si el hierro también cambió. El aire alrededor de la estatua se compone de diferentes partículas de gas que se mueven y colisionan con objetos.

Aplicar: completamos la Verificación conceptual explicando cómo podemos oler lo que hay de almuerzo en la cafetería de la escuela antes de que lo veamos.

Próximos pasos: revisamos la cartelera de la pregunta guía para determinar que nuestro próximo paso debería ser investigar si un cambio en la temperatura podría haber provocado un cambio en la apariencia de la Estatua de la Libertad.

Concepto 2: Calentamiento y enfriamiento de sustancias (Lecciones 9–12)

Pregunta enfocada: ¿Cómo afectan a las sustancias los cambios de temperatura?

Lecciones 9–10

Pregunta del fenómeno: ¿Qué sucede cuando se calientan o se enfrían sustancias?

Fenómeno: Cambios de estado Énfasis en la integración de las tres dimensiones: los estudiantes exploran la relación (CC.2) entre el estado de una de sustancia y su energía. Luego, los estudiantes extienden el modelo de las partículas (SEP.2) a líquidos y sólidos (PS1.A) para explicar cómo el agua puede cambiar de estado sin dejar de ser la misma sustancia (CC.7)

Enunciado de conocimiento por adquirir: Cuando la materia cambia de estado como resultado del calentamiento o enfriamiento, sigue siendo la misma sustancia.

Preguntarse: pasamos por la clase los cubos de cobre, hierro y granito y nos preguntamos cómo los cambios de temperatura afectan las sustancias. Para empezar a investigar cómo el calentamiento y enfriamiento afectan a las sustancias, decidimos explorar una sustancia familiar y segura: el agua.

Descubrir: nuestra maestra hirvió agua usando una hornilla, y observamos la sustancia a lo largo del proceso. Dejamos que el agua se enfriara y notamos una disminución en su volumen. Por lo tanto, podemos determinar por qué el volumen puede haber disminuido, nuestro maestro coloca un vidrio de reloj sobre el vaso de precipitado. Observamos que se formaron gotas de agua en el vidrio de reloj. Usamos esta evidencia para razonar que la ebullición hace que el agua se convierta en un gas que luego se enfría y se convierte en líquido nuevamente en un proceso llamado condensación. Comentamos qué pasaría si cambiamos agua líquida a hielo congelándola. Nuestra maestra nos da varios cubos de hielo para observarlos, y vemos cómo se derrite el hielo y registramos nuestras observaciones.

Concluir: después de comentar nuestros resultados y datos, determinamos que cuando la materia cambia de estado, sigue siendo la misma sustancia. También usamos nuestras observaciones para desarrollar un modelo de la clase para representar el vapor de agua (gaseoso), agua (líquido) y hielo (sólido) con partículas. Agregamos nuestra comprensión nueva a la tabla de anclaje.

Materia

Propiedades de los materiales

• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.

Tipos de materia

• El aire se compone de diferentes gases.

• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.

• Los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver y se mueven para llenar el espacio de su recipiente.

• Los líquidos y los sólidos también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver. Los líquidos toman la forma de su recipiente, mientras que los sólidos mantienen su forma.

Sustancias cambiantes

• Cuando la materia cambia de estado (sólido, líquido o gaseoso) como resultado del calentamiento o enfriamiento, sigue siendo la misma sustancia.

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Para aplicar nuestro conocimiento de la Estatua de la Libertad, mejoramos nuestro modelo de anclaje basado en nuestros modelos de líquidos y sólidos.

El exterior de la Estatua de la Libertad era de un color café cobre brillante en 1886. Aprendimos que el cobre cambió de café a verde en aproximadamente 30 años. Debido a que tiene propiedades diferentes, creemos que es un material nuevo. Nos preguntamos qué sucedió durante ese tiempo para que el color cambiara. El interior de la Estatua de la Libertad es de hierro, pero no estamos seguros si el hierro también cambió. El aire alrededor de la estatua se compone de diferentes partículas de gas (incluyendo el vapor de agua) que se mueven y colisionan con objetos. Los sólidos (cobre, hierro y granito) y el líquido (agua) en el sistema de la estatua también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver.

Próximos pasos: compartimos nuestras preguntas y reflexiones sobre el calentamiento y enfriamiento y las agregamos a la pizarra de la pregunta guía. Decidimos investigar si el calentamiento y enfriamiento pueden formar una sustancia nueva.

Cambios de la Estatua de la Libertad

Lecciones 11–12

Pregunta del fenómeno: ¿Cuándo producen el calentamiento o el enfriamiento una sustancia nueva?

Fenómeno: Calentamiento y enfriamiento de sustancias

Énfasis en la integración de las tres dimensiones: los estudiantes comparan las propiedades (PS1.A) de las sustancias antes y después del calentamiento o enfriamiento (CC.7) para concluir que las sustancias nuevas se han formado como resultado del calentamiento (SEP.6)

Enunciado del conocimiento por adquirir: El calentamiento de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas con propiedades diferentes.

Descubrir: para explorar si un cambio de temperatura puede formar una sustancia nueva, nuestro maestro nos da un pedazo de pan a temperatura ambiente y un pedazo de pan que congeló en el congelador. Determinamos que enfriar el pan no produjo una sustancia nueva porque todavía tiene muchas de las mismas propiedades como el pedazo de pan a temperatura ambiente. Nuestra maestra calienta un pedazo de pan en una hornilla. Observamos cambios en el color y la textura del pan, y podemos notar un olor nuevo (gas) en el salón de clase.

Concluir: basándonos en esta evidencia, desarrollamos una afirmación de que se ha formado una sustancia nueva al calentar el pan. Como clase, compartimos nuestra evidencia para crear una tabla enumerando las observaciones que nos hacen creer que se ha formado una sustancia nueva.

Aplicar: usamos esta tabla y aplicamos nuestro conocimiento a dos escenarios, una lata de soda del refrigerador con gotas de agua en su exterior y un huevo frito en un sartén. Trabajamos en grupos para determinar si los escenarios muestran la formación de una sustancia nueva, proporcionando evidencia que respalde nuestras conclusiones.

Descubrir: revisamos los cubos de cobre, granito y hierro para determinar si el calentamiento o enfriamiento puede hacer que cambien. Observamos tres conjuntos de cubos: uno se dejó a temperatura ambiente, uno se congeló en el congelador durante la noche y otro se calentó con una lámpara de calor. Después de examinar cada conjunto de cubos, razonamos que calentar y enfriar estos materiales no formó ninguna sustancia nueva.

Concluir: revisamos la explicación de nuestro modelo de anclaje de la Estatua de la Libertad para observar que es poco probable que se produzca una sustancia nueva debido al cambio de temperatura. También agregamos nuestro conocimiento de cómo cambian las sustancias a nuestra tabla de anclaje.

El exterior de la Estatua de la Libertad era de un color café cobre brillante en 1886. Aprendimos que el cobre cambió de café a verde en aproximadamente 30 años. Debido a que tiene propiedades diferentes, creemos que es un material nuevo. No podemos estar seguros, pero después de la prueba de calentamiento y enfriamiento, no creemos que se haya formado un material nuevo debido al cambio de temperatura. El interior de la Estatua de la Libertad es de hierro, pero no estamos seguros si el hierro también cambió. El aire alrededor de la estatua se compone de diferentes partículas de gas (incluyendo el vapor de agua) que se mueven y colisionan con objetos. Los sólidos (cobre, granito y hierro) y el líquido (agua) en y alrededor de la estatua también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver.

Materia

Propiedades de los materiales

• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.

Tipos de materia

• El aire se compone de diferentes gases.

• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.

• Los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver y se mueven para llenar el espacio de su recipiente.

• Los líquidos y los sólidos también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver. Los líquidos toman la forma de su recipiente, mientras que los sólidos mantienen su forma.

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Sustancias cambiantes

• Cuando la materia cambia de estado (sólido, líquido o gaseoso) como resultado del calentamiento o enfriamiento, sigue siendo la misma sustancia.

• El calentamiento de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas que se pueden identificar por sus propiedades nuevas.

Aplicar: completamos la Verificación conceptual para demostrar cómo determinaríamos si se ha formado una sustancia nueva de un cambio de temperatura. Desarrollamos un plan de investigación y describimos la evidencia que brindaría nuestra investigación.

Próximos pasos: revisamos la cartelera de la pregunta guía y determinamos que necesitamos investigar la pregunta ¿Qué sucede cuando se mezclan sustancias?

Concepto 3: Mezcla de sustancias (Lecciones 13–17)

Pregunta enfocada: ¿Qué sucede cuando se mezclan sustancias?

Lecciones 13–14

Pregunta del fenómeno: ¿Cómo se ven afectadas las sustancias al mezclarlas?

Fenómeno: Mezcla de sustancias Énfasis en la integración de las tres dimensiones: los estudiantes desarrollan un modelo (SEP.2) basado en la naturaleza particulada de la materia (CC.5) para explicar cómo la sal disuelta en agua puede seguir siendo la misma sustancia (PS1.A), incluso cuando parece que desapareció.

Enunciado del conocimiento por adquirir: Una mezcla es una combinación de sustancias que mantienen sus propiedades al mezclarlas.

Preguntarse: nos preguntamos si mezclar dos o más sustancias puede explicar los cambios que observamos en la Estatua de la Libertad. Acordamos que necesitamos tratar de mezclar sustancias para comprender mejor cómo se forman sustancias nuevas.

Organizar: para responder la pregunta, ¿Cómo se ven afectadas las sustancias al mezclarlas?, hacemos diferentes mezclas de agua, aceite, sal y pimienta. Hacemos observaciones de cada sustancia, incluyendo su peso antes de mezclarlas. Después de mezclarlas, registramos nuestras observaciones y volvemos a pesar las mezclas para ver si hay alguna diferencia en el peso.

Descubrir: después de analizar nuestras observaciones, notamos que la suma del peso de cada sustancia antes de mezclarla es igual al peso de la mezcla. También notamos que en la mayoría de las mezclas, podemos ver ambas sustancias y las propiedades de cada una sigue siendo igual, indicando que no se han formado sustancias nuevas. Cuando observamos la sal y el agua, notamos que la sal desaparece cuando se mezcla con agua, pero el peso total sigue siendo el mismo. Acordamos que necesitamos más evidencia para determinar si la mezcla contiene una sustancia nueva, así que desarrollamos un plan de investigación para hervir el agua y ver si la sal todavía está en el vaso de precipitado.

Descubrir: hervimos la mezcla de sal y agua, anotamos nuestras observaciones a medida que el agua líquida cambia a vapor de agua. Después de que el agua hierve por completo, notamos que la sustancia que queda en el vaso de precipitado tiene las propiedades de la sal que agregamos al agua al comienzo de la investigación.

Concluir: acordamos que aunque una sustancia puede desaparecer cuando se disuelve en agua, no se forma ninguna sustancia nueva. Con esta información nueva, usamos nuestro conocimiento de las partículas para crear un modelo de tres partes para representar la mezcla de sal y agua.

Antes

de mezclar Después de mezclarDespués de hervir

Partículas de aguaPartículas de sal

Definimos una mezcla como una combinación de dos o más sustancias que mantienen sus propiedades cuando se mezclan. Usamos esta información nueva sobre las mezclas para actualizar nuestra tabla de anclaje.

Materia

Propiedades de los materiales

• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.

Tipos de materia

• El aire se compone de diferentes gases.

• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.

• Los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver y se mueven para llenar el espacio de su recipiente.

• Los líquidos y los sólidos también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver. Los líquidos toman la forma de su recipiente, mientras que los sólidos mantienen su forma.

Sustancias cambiantes

• Cuando la materia cambia de estado (sólido, líquido o gaseoso) como resultado del calentamiento o enfriamiento, o parece desaparecer cuando se disuelve, sigue siendo la misma sustancia.

• En una mezcla, las sustancias mantienen sus propiedades y no se forman sustancias nuevas.

• El calentamiento de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas que se pueden identificar por sus propiedades nuevas.

Próximos pasos: como clase, todavía creemos que es posible formar una sustancia nueva mezclando las sustancias. Queremos saber la respuesta a la pregunta ¿Cuándo produce una mezcla una sustancia nueva?

Lecciones 15–17

Pregunta del fenómeno: ¿Cuándo produce una mezcla una sustancia nueva?

Fenómeno: Formación de sustancias nuevas Énfasis en la integración de las tres dimensiones: los estudiantes representan gráficamente los datos (SEP.5) sobre el peso (CC.3) para explicar que cuándo se mezclan las sustancias, el peso total no cambia, incluso cuando se forma una nueva sustancia (PS1.A, PS1.B)

Enunciado del conocimiento por adquirir: algunas sustancias, al mezclarlas, producen una reacción para formar sustancias nuevas pero se mantiene el peso total de la materia.

Descubrir: para explorar la pregunta, estuvimos en dos estaciones y mezclamos sustancias, sal de epsom con carbonato de sodio y bicarbonato de sodio con vinagre. Registramos las observaciones de cada sustancia antes y después de mezclarlas. Observamos que al mezclar la sal de epsom y el carbonato de sodio se forma un sólido. Mezclar el bicarbonato de sodio y el vinagre forma burbujas. También observamos que el peso total de la sal de epsom y el carbonato de sodio sigue siendo el mismo, pero el peso total del bicarbonato de sodio y el vinagre disminuye.

Decidimos continuar investigando la combinación de bicarbonato de sodio y vinagre recopilando y pesando el gas que se forma. Mezclamos las sustancias en una bolsa con cierre. Después, dejamos que ocurriera la reacción química, registramos el peso del líquido y el del gas atrapado en la bolsa. Desarrollamos una gráfica para comparar los pesos antes y después de mezclar las sustancias. Determinamos que en cualquier situación en la que las sustancias se calientan, enfrían o mezclan, el peso total de las sustancias no cambia, incluso cuando se forma una sustancia nueva.

Concluir: usamos fichas de bingo y nuestro modelo de partículas para explicar cómo se forman sustancia nuevas al mezclarlas. Observamos que las partículas se deben reorganizar para crear algo nuevo.

Descubrir: como el exterior de la Estatua de la Libertad es de cobre, decidimos investigar si al mezclar sustancias puede dar lugar a cambios en el cobre. Después de cubrir piezas de tubos de cobre con vinagre y sal y exponer las piezas al aire, observamos la formación de una sustancia nueva que se parece a la sustancia que notamos en las imágenes de la Estatua de la Libertad. Nuestra maestra explica que la sustancia en el revestimiento de cobre de la Estatua de la Libertad se llama cardenillo, que se forma en ciertos metales cuando interactúan con otras sustancias en sus entornos.

Concluir: resumimos nuestros descubrimientos y revisamos nuestra tabla de anclaje para demostrar que mezclar es un medio para formar sustancias nuevas y que el peso total no cambia cuando se calientan, enfrían o mezclan las sustancias.

Materia

Propiedades de los materiales

• Los materiales tienen propiedades diferentes que nos permiten diferenciar un material de otro.

Tipos de materia

• El aire se compone de diferentes gases.

• Un gas se puede pesar como otros tipos de materia (sólidos y líquidos), incluso cuando no se puede ver.

• Los gases se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver y se mueven para llenar el espacio de su recipiente.

• Los líquidos y los sólidos también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver. Los líquidos toman la forma de su recipiente, mientras que los sólidos mantienen su forma.

Sustancias cambiantes

• Cuando la materia cambia de estado (sólido, líquido o gaseoso) como resultado del calentamiento o enfriamiento, o parece desaparecer cuando se disuelve, sigue siendo la misma sustancia.

• En una mezcla, las sustancias mantienen sus propiedades y no se forman sustancias nuevas.

• El calentamiento y la mezcla de sustancias pueden conducir a la formación de sustancias nuevas que se pueden identificar por sus propiedades nuevas.

• Cuando las sustancias se calientan, enfrían o mezclan, el peso total de las sustancias no cambia, incluso cuando se forma una sustancia nueva.

Después de volver a leer la página 22 de Statue of Liberty: A Tale of Two Countries (La Estatua de la Libertad: un cuento de dos países) (Mann 2011), hacemos las revisiones finales a nuestro modelo de anclaje.

Cambios de la Estatua de la Libertad

El exterior de la Estatua de la Libertad era de un color café cobre brillante en 1886. Aprendimos que el cobre cambió de café a verde en aproximadamente 30 años. Esta sustancia verde es una sustancia nueva llamada cardenillo, que se formó cuando el cobre reaccionó a otras sustancias alrededor de la estatua. El interior de la Estatua de la Libertad es de hierro, pero no estamos seguros si el hierro también cambió. El aire alrededor de la estatua se compone de diferentes partículas de gas (incluyendo el vapor de agua) que se mueven y colisionan con objetos. Los sólidos (cobre, granito y hierro) y el líquido (agua) en y alrededor de la estatua también se componen de partículas tan pequeñas que no se pueden ver.

Aplicar: cuando completamos una Verificación conceptual donde analizamos los datos de una investigación y evaluamos una afirmación. Volvemos a revisar el fenómeno que los estudiantes elaboraron al comienzo del módulo para determinar cómo ha cambiado nuestro razonamiento.

Próximos pasos: volvimos a revisar los materiales que se usaron para construir la Estatua de la Libertad. Aprendimos de Statue of Liberty: A Tale of Two Countries (La Estatua de la Libertad: un cuento de dos países) que la formación de óxido puede destruir el hierro con el paso del tiempo. Queremos saber si esto es lo que le ha pasado al esqueleto de hierro dentro de la estatua.

Aplicación de los conceptos (Lecciones 18–26): Desafío de ingeniería, Debate socrático, Evaluación final del módulo

Pregunta esencial: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo?

Lecciones 18–22 (Desafío de ingeniería)

Pregunta del fenómeno: ¿Cómo podemos aplicar nuestros conocimienstos sobre las sustancias para resolver un problema?

Fenómeno: Prevención de la oxidación

Énfasis en la integración de las tres dimensiones: los estudiantes planifican y prueban soluciones (SEP.6) para prevenir la formación de óxido en el hierro. A lo largo de múltiples lecciones, los estudiantes realizan un seguimiento de los cambios en las propiedades del hierro (CC.7) y usan estos datos para mejorar sus diseños (ETS1.C) antes de compartir y reflexionar sobre sus soluciones con sus compañeros (ETS1.B)

Enunciado del conocimiento por adquirir: las propiedades de las sustancias se pueden aplicar para resolver problemas de ingeniería.

Organizar: para actualizar nuestra comprensión del proceso de diseño de ingeniería, nuestro maestro nos muestra un video de la restauración de una antigua lámpara de bronce. Mientras vemos el video, registramos ejemplos del proceso de diseño de ingenieria en acción.

Aplicar: nuestra maestra nos muestra un artículo del periódico de 1982 sobre la restauración de la Estatua de la Libertad (New York Times). Leímos que el esqueleto de hierro de la estatua se oxidó y se volvió inestable. Determinamos que necesitamos encontrar el mejor revestimiento para evitar que se forme óxido en el hierro. A medida que desarrollamos un plan en nuestros grupos, reflexionamos sobre los criterios, las limitaciones y las sustancias que tenemos disponibles. Nuestro maestro nos proporciona varias sustancias para que las probemos, y traemos otras de casa. Cubrimos los clavos de hierro con las sustancias que creemos que funcionarán mejor para evitar la oxidación y dejar que los clavos se remojen durante la noche en agua. Luego, examinamos la cantidad de óxido en cada clavo. Determinamos que ninguna de las sustancias evita por completo la formación de óxido, un criterio para nuestro diseño. Nos preguntamos si debemos usar una combinación de sustancias para evitar la oxidación. Trabajamos en grupos para desarrollar soluciones mejoradas.

Probamos nuestras soluciones mejoradas y dejamos remojando en agua los clavos durante toda la noche. Examinamos nuestros clavos otra vez para determinar si alguna de nuestras combinaciones de sustancias evitó la oxidación. Compartimos nuestras soluciones y proporcionamos retroalimentación a otros grupos.

Próximos pasos: estamos listos para demostrar lo que hemos aprendido a lo largo del módulo en un Debate socrático y una Evaluación final del módulo.

Lecciones 23–26 (Debate socrático, Evaluación final del módulo, Reflexión sobre la evaluación final del módulo)

Pregunta del fenómeno: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo? (Pregunta esencial)

Fenómeno: La estatua cambiante Énfasis en la integración de las tres dimensiones: los estudiantes aplican su conocimiento de la estructura y propiedades de la materia (PS1.A) y la formación de sustancias nuevas (PS1.B) para elaborar explicaciones (SEP.6) sobre los cambios de las sustancias (CC.7).

Enunciado del conocimiento por adquirir: El calentamiento o la mezcla de sustancias puede conducir a la formación de sustancias nuevas; se puede explicar este proceso usando un modelo de partículas de la materia.

Concluir: como clase, participamos en un Debate socrático y comentamos nuestra Pregunta esencial: ¿Qué hizo que la Estatua de la Libertad cambiara con el paso del tiempo? Usamos la cartelera de la pregunta guía, la tabla de anclaje y el modelo de anclaje para ayudarnos a responder esta pregunta.

Aplicar: mostramos nuestra comprensión de cómo la interacción de distintas sustancias puede formar sustancias nuevas en la Evaluación final del módulo. Reflexionamos sobre la evaluación y nuestro aprendizaje a lo largo del módulo.

Próximos pasos: comentamos cualquier pregunta restante sobre la materia y cómo cambia, así como ideas sobre el rol que tienen las reacciones químicas en nuestra vida cotidiana.

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Appendix C Module Glossary Apéndice C Glosario del módulo

Apéndice D

Vocabulario específico, vocabulario académico general y cognados en inglés

Tipo

Vocabulario clave del módulo (Nivel dos o tres)

Ebullición

Reacción química

Condensación

Disolución

Palabra(s)

Ninguno

Ninguno

Condensation

Dissolving

Ninguno Gas

Mezcla

Partícula

Estado

Sustancia

Mixture

Particle

State

Substance

Cognado en inglés

Tipo

Vocabulario específico (Nivel tres)

Palabra(s)

Evaporación Evaporation

Congelación Freezing

Gramo Gram

Materia Matter

Fusión Ninguno

Olor

Odor

Propiedades Properties

Restauración Restoration

Oxidación Ninguno

Temperatura Temperature

Volumen Volume

vapor de agua

Vocabulario académico general (Nivel dos)

Water vapor

Combinar Combine

Componente Component

Limitación Constraint

Contraer Contract

Criterios Criteria

Expandir Expand

Investigación Investigation

Limitación Limitation

Patrón Pattern

Prevenir Prevent

Prototipo Prototype

Prueba Trial

Cognado en inglés

Bibliografía

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Créditos

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Common Core State Standards for English Language Arts & Literacy in History/ Social Studies, Science, and Technical Subjects © Copyright 2010 National Governors Association Center for Best Practices and Council of Chief State School Officers. All rights reserved.

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Next Generation Science Standards: For States, By States © Copyright 2013 National Academy of Sciences. All rights reserved.

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Agradecimientos

Personal de Great Minds

Los siguientes escritores, editores, revisores y personal de apoyo contribuyeron al desarrollo de este currículo:

Kelly Alsup, Peggy Archambault, Brian Aycock, Robin Blackshire, David Blair, Thomas Brasdefer, Sharon Buckby, Adrienne Burgess, Adam Cardais, Lauren Chapalee, Christina Cooper, Jessica Dahl, Laurie Delgatto-Whitten, Jill Diniz, Soudea Forbes, Sarah Francis, Liz Gabbard, Laurie Gonsoulin, Pamela Goodner, Margaret Goodner, Kristen Gray, Nathan Hall, Libby Howard, Daniel Hoyt, Ben Hutchins, Anne Ireland, Rebecca Johnson, Mary Jones, Andrew Krepp, Chloe Lewelling, Scott Loper, Crystal Love, Maya Marquez, Siena Mazero, Stacie McClintock, Cindy Medici, Patricia Mickelberry, Lynne Munson, Marya Myers, Mary-Lise Nazaire, Tamara Otto, Sarah Oyler, Meagan Palamara, Andy Peterson, Eden Plantz, Judy Plazyk, Brianna Reilly, Kristen Riedel, Neela Roy, Kim Rudolph, Michelle Schaut, Amy Schoon, Colleen Sheeron, Aaron Shields, Rachel Stack, Isaac Stauffer, Leigh Sterten, Annie Tete, Melissa Thomson, Nicole Vick, Amanda Vitello, Todd Ware, Samuel Weyand, Amy Wierzbicki, Nicole Williams, Erin Wilson y Cat Zarate

Colegas y colaboradores

Agradecemos a todos los educadores, escritores y expertos en la materia que hicieron posible este programa.

Cindy Abel, Nina Barcelli, Emily Beaver, Ranell Blue, Andrew Chen, Jason Crean, Arthur Eisenkraft, Lily Eisermann, Carolyn Findler, Jill Henry, Fran Hess, Mandy Hockenbrock, Brenna Leveille, Fred Myers, Jim O’Malley, Kristin Rademaker, Vicki Saxton, Stephanie Schoembs, Ed Six, Mike Taglienti, Juliana Texley, Elizabeth Thompson, Kelsey Toomey, Meg Van Dyke y Jason Zimba

Colaboradores del programa piloto

Los siguientes colaboradores contribuyeron con ideas y consejos invaluables para PhD Science:

▪ Champlain Elementary • Burlington, VT

▪ Country Heights Elementary • Owensboro, KY

▪ Edison Elementary • Morton Grove, IL

▪ Foothill Knolls STEM Academy • Upland, CA

▪ FT Burns Elementary • Owensboro, KY

▪ Harrelson School • Puryear, TN

▪ Henry School • Henry, TN

▪ Irene King Elementary • Romeoville, IL

▪ Jamie McGee Elementary • Bolingbrook, IL

▪ JI Watson Elementary • Iowa, LA

▪ Lakewood Elementary School • Paris, TN

▪ Oak View Elementary • Bolingbrook, IL

▪ Propel Montour • Pittsburgh, PA

▪ Propel Pitcairn • Pitcairn, PA

▪ RC Hill Elementary • Romeoville, IL

▪ STEM3 Academy • North Hollywood, CA

▪ Taylor Park School • Freeport, IL

▪ TH Watkins Elementary • Lake Charles, LA