Proyecto: “Mezclas y soluciones” Ciencias Naturales Silvina Julia Ruiz
SECUENCIA DIDÁCTICA
MEZCLAS Y SOLUCIONES
DOCENTE: SILVINA JULIA RUIZ 1
Proyecto: “Mezclas y soluciones” Ciencias Naturales Silvina Julia Ruiz
Proyecto: “Mezclas y Soluciones” Área: Ciencias Naturales Ciclo: Segundo Grado: 6° Duración del proyecto: 4 clases de 80´cada una Contenido: Mezclas y soluciones. Eje estructurante: “Soluciones”
Marco Referencial El desarrollo de este proyecto, se basará fundamentalmente en el estudio de las soluciones líquidas, con la idea es que los alumnos puedan ir caracterizando la relación entre soluto y solvente y las interacciones que se producen entre ellos, siguiendo la propuesta del Diseño Curricular, que propone explorar y comparar una diversidad de mezclas, y reconocer algunos criterios que permitan distinguir unas de otras. 2
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Se tenderá a promover que “los alumnos se formen en actitudes de búsqueda activa de explicaciones y de respeto por las explicaciones fundamentadas.”1 A medida que los niños avanzan en este proyecto se incluyen términos como “suspensión” y “emulsión” es necesario señalar que sólo tiene por objeto acercar a los alumnos a una amplia variedad de mezclas, asimismo, el Diseño Curricular hace referencia a este punto, y no se indica en él un estudio exhaustivo de las mismas. En el presente proyecto se busca: Avanzar con el estudio de las interacciones de los materiales entre sí, poniendo énfasis en la 1
Diseño Curricular para la escuela primaria. 2° Ciclo EGB. Tomo 1 – Ciencias Sociales. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. 3
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descripción de las características de una diversidad de mezclas. Favorecer acercamiento a la actividad experimental como un modo particular de conocer en Ciencias Naturales.
En cuanto a los propósitos del área, serán trabajados en este proyecto: Proponer a los alumnos actividades experimentales que incluyan la formulación de preguntas, la anticipación de resultados, la discusión de las variables involucradas, la manipulación instrumental, la observación, la utilización de registros y la discusión de resultados. Instaurar un ambiente de trabajo cooperativo en el cual todos los alumnos se sientan convocados a intervenir, expresar sus ideas, discutirlas y confrontarlas. 4
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Conceptualizar: sabiendo que es un proceso de diferenciación, enriquecimiento y jerarquización y no una operación automática. Promover instancias de intercambio y discusión de ideas, procedimientos y resultados en todas aquellas situaciones en que sea pertinente.
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Desarrollo del Proyecto Objetivo integrador: El objetivo fundamental que se tiene en cuenta a lo largo de toda esta experiencia es que los niños puedan experimentar con distintos tipos de mezclas con el fin de comprender que las soluciones son un tipo de mezcla particular en la que no se pueden distinguir sus componentes, como resultado de esto se espera que puedan diferenciar las soluciones de otros tipos de mezclas. Para alcanzar este objetivo se ofrecerá una variedad de situaciones de enseñanza entre las que se incluyen experiencias que tienen como objetivo lograr que los alumnos comprendan conceptos complejos tales como soluciones concentradas, diluidas y saturadas. Para que los alumnos puedan volcar los conocimientos adquiridos se les requerirá la 6
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construcción de una red conceptual que incluya la totalidad de los conceptos aprendidos a lo largo de todo el proyecto.
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Secuencia de contenidos: Clase
Objetivo específico N° 1 Que los alumnos: Exploren distintos tipos de mezclas. Establezcan comparaciones según sus características observables (homogeneidad, transparencia) y por los métodos que se utilizan para separar los componentes.
Contenido Mezclas homogéneas y heterogéneas Métodos de separación Red conceptual
Actividad Mezclas homogéneas y heterogéneas Realización de la experiencia: “Mezcla de materiales sólidos y líquidos” Registro de datos Puesta en común Elaboración de una red conceptual
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N° 2 Que los alumnos: Diferencien las soluciones de otros tipos de mezclas. Identifiquen los componentes de una solución.
Concepto de solución. Componentes de una solución: soluto y solvente Tipos de soluciones: concentradas, diluidas y saturadas.
Consignas de trabajo Realización de la experiencia: “Soluciones” Conceptualización: Solución Registro de datos Resolución de un cuestionario
N° 3 Que los alumnos: Reconozcan diferentes tipos de soluciones de acuerdo a su concentración.
Tipos de soluciones: concentradas, diluidas y saturadas. Soluciones acuosas El agua:
Consignas de trabajo Realización de la experiencia: “Soluciones concentradas, diluidas y saturadas”
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solvente universal
Conceptualización: Tipos de soluciones Registro de datos Resolución de una actividad Elaboración de una red conceptual que abarque todos los conceptos aprendidos. Registro en carpetas
N° 4 Que los alumnos: Registren la información que extraen de sus observaciones en las experiencias.
Mezclas y soluciones Red Conceptual
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Desarrollo de las clases
Clase N°1 Objetivos específicos: Exploren distintos tipos de mezclas. Establezcan comparaciones según sus características observables (homogeneidad, transparencia) y por los métodos que se utilizan para separar los componentes.
Contenidos: Mezclas homogéneas y heterogéneas Métodos de separación
Actividades: Inicio: Mezclas homogéneas y heterogéneas. Ver síntesis conceptual (Pág. 67) Instrucciones para realizar la experiencia: se les dará a los alumnos las indicaciones necesarias 11
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para comenzar a trabajar, al no disponer la escuela de laboratorio, se trabajará en el aula, por lo tanto se deberán tener en cuenta las limitaciones que esto implica (falta de elementos necesarios, falta de espacio, etc.) y la necesidad de ajustarnos a las normas de trabajo. A cada alumno se le entregará una hoja de registro donde deberán anotar las conclusiones de sus experiencias. Desarrollo: Experiencia N°1: “Mezcla de materiales sólidos y líquidos” Los alumnos se dividirán en grupos Se les entregará: una hoja de registro tres vasos o frascos limpios, transparentes y enumerados telgopor (desmenuzado)
arena sal gruesa azúcar una cuchara varilla
o 12
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Se les pedirá que: 1) Coloquen en ellos una cucharada grande de cada material, del siguiente modo: en el frasco Nº 1, sal gruesa y telgopor; en el Nº 2, telgopor y piedritas; en el Nº 3, azúcar y arena; en el Nº 4, sal gruesa y telgopor. 2) Mezclen con la varilla de vidrio y observen las mezclas. 3) Agreguen 100 ml de agua a cada vaso, revuelvan con la varilla y observen. Elaboración de un cuadro de doble entrada (Anexo 1) Se dispondrá de una mesa con los siguientes elementos: coladores y tamices de distintos tamaños, pinzas, filtros de tela y de papel, cucharas, espumaderas, etc. (Teniendo en cuenta que cada grupo pueda tener al menos dos elementos) 13
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Se les pedirá diseñen algunos métodos para separar los materiales, utilizando los elementos de la mesa. Como son mezclas de tres sustancias, será necesario que aclaren qué método separa cada sustancia (Ejemplo: Con los coladores pudimos separar el telgopor y las piedritas del agua.) Cierre: Puesta en común: Con el resto de sus compañeros y, entre todos, elaboraremos una red conceptual que muestre qué métodos de separación utilizaron para las distintas mezclas. Si en algún caso les quedó una mezcla sin separar, ¿A qué se debe? ¿Cuál es la dificultad? ¿Qué creen que sucedió en ese caso con los materiales que usaron? (Anexo N° 2) Ver síntesis conceptual (Pág. 68)
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Recursos didácticos: Frascos transparentes numerados Agua Sal gruesa Telgopor (desmenuzado) Arena Azúcar
Tamices Coladores Filtro de tela y papel Pinzas Espumaderas Fotocopias Cucharas o varillas
Clase N°2 Objetivos específicos: Que los alumnos identifiquen los componentes de una solución.
Contenidos: Concepto de solución. Componentes de una solución: soluto y solvente
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Tipos de soluciones: concentradas, diluidas y saturadas.
Actividades: Inicio: Instrucciones para realizar la experiencia: se les dará a los alumnos las indicaciones necesarias para comenzar a trabajar Desarrollo: Experiencia N°2: “Soluciones” Los alumnos se dividirán en grupos Se les entregará una hoja de registro, tres vasos o frascos limpios, transparentes y enumerados con agua. Se les pedirá que agreguen en cada uno dos cucharaditas de sal (no colmadas) y agiten. 16
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La docente irá guiando la actividad con preguntas tales como: ¿Qué aspecto tiene la mezcla (color, textura, homogeneidad, etc.)? ¿Tiene que ver con el aspecto de los materiales por separado? ¿Se distinguen los dos materiales mezclados? Si la dejan descansar un rato, ¿los materiales se separan?
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Este tipo de mezcla en la que los componentes
no pueden distinguirse y en la que, luego de un rato, los materiales no se separan, se llama
solución.
En las soluciones, uno de los componentes disuelve
a
otro.
En
la
solución
que
preparamos, el agua es solvente de la sal, es decir, tiene la propiedad de disolverla.
La sal es soluto respecto del agua; es decir, se disuelve en ella.
Algunos solutos son más solubles en agua que otros. Algunos solutos que son poco solubles en agua son solubles en otros solventes.
Realizada esta primera parte de la experiencia se arribará al concepto de solución
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Luego se les pedirá que en los vasos Nº 2 y Nº 3, agreguen otras dos cucharaditas de sal y agiten cada vez. La docente seguirá orientando la experiencia a través de preguntas: Si se agrega más sal, ¿el agua la seguirá disolviendo todo el tiempo? ¿Por qué? En el vaso Nº 3, agreguen otros 100 ml de agua. ¿Qué sucede? ¿Qué sucederá si agregan otros 100 ml más?
Elaboración de un cuadro de doble entrada (Anexo 1) Se utiliza el mismo que la experiencia N° 1 Cierre: Una vez concluida la experiencia, se registrarán las respuestas de forma escrita (Anexo 3) 19
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Recursos didácticos:
Frascos transparentes enumerados Agua Sal Fotocopias
Clase N°3 Objetivos específicos: Reconozcan diferentes tipos de soluciones de acuerdo a su concentración.
Contenidos: Tipos de soluciones: concentradas, diluidas y saturadas.
Actividades: Inicio: Instrucciones para realizar la experiencia: se les dará a los alumnos las indicaciones necesarias para comenzar a trabajar. 20
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Se reparten los materiales necesarios para la experiencia. Desarrollo: Experiencia N°3: “Distintas soluciones” Se les entregará una hoja de registro, tres vasos plásticos con agua. Se comenzará preparando entre todos, en vasitos de plástico transparente, jugos de fruta de distintas concentraciones. Para ello necesitaremos algunos sobrecitos de polvo para preparar jugo, preferiblemente de color intenso. Se les pedirá que agreguen al vaso N°1 una cucharadita de jugo en polvo, lo agiten y observen que es lo que sucede. Luego deberán ir realizando este procedimiento (agregando jugo en polvo) varias veces, es decir, se agrega una cucharadita de jugo en polvo, se 21
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agita, se observa y se vuelve a repetir el procedimiento. (Solución concentrada) La docente irá guiando la actividad con preguntas tales como: ¿Cuánta será la máxima cantidad de cucharaditas de jugo que podrá colocar en la solución antes que dejen de disolverse? Tienen que tener en cuenta este dato para cuando trabajemos con el tubo N°3
La idea de esta actividad es que la solución se concentre, pero se deberá ir contabilizando la cantidad de cucharaditas que se agregan a fin de descubrir qué cantidad es la necesaria para que la solución se convierta en una solución saturada, es decir, la cantidad máxima de cucharaditas de jugo que pueden disolverse en esa cantidad de agua. 22
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Con el vaso N°2 se hará en sentido inverso, se colocará solo una cucharita de jugo en polvo y luego se agregará más agua, de a pequeñas cantidades hasta llenar la capacidad del tubo. (Solución diluida) ¿Cuáles son los dos componentes que estamos utilizando en esta solución?
Solución acuosa: Se llama así a aquellas soluciones en las que el agua es uno de sus componentes. Como el agua forma una gran diversidad de soluciones, se la conoce como solvente universal. Al vaso N°3, se le agregará la cantidad de cucharaditas necesarias que se puedan disolver en esa cantidad de agua (es decir, la cantidad 23
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que contabilizaron cuando realizaron el tubo N°1) (Solución saturada)
En el caso de esta solución, como la sustancia que se disolvió en agua es jugo en polvo, se dice que es una solución de sólido disuelto en líquido, como el caso de el agua con sal o el agua azucarada, también hay soluciones de líquido disuelto en líquido como por ejemplo agua con alcohol.
¿Cuál jugo tendrá más gusto? ¿Cuál jugo tendrá más sabor a fruta? ¿Qué pasa con el color a medida que agregamos más polvo en igual cantidad de agua? ¿Cómo explican la relación entre el color del jugo y la cantidad de polvo agregado? ¿Qué pasa si al vaso que tiene el líquido de color intenso le agregamos agua? 24
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¿Qué pasa si al vaso que tiene el líquido de color más débil le agregamos más polvo?
Puesta en común de los distintos grupos: deberán exponer que es lo que pasó con los distintos vasos, a medida que lo vayan contando se conceptualizará los distintos tipos de soluciones Ver síntesis conceptual (Pág. 69)
Vaso N°1: Solución concentrada Son las que presentan gran cantidad de soluto disuelto, pero que aún no ha llegado a saturarse. Vaso N°2: Solución diluida Son aquellas que presentan una mínima cantidad de soluto disuelto. Las soluciones Vaso N°3: Solución saturada Son aquellas que presentan la máxima cantidad de soluto que puede disolverse en esa cantidad de solvente. 25
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Los alumnos registrarán lo observado durante la experiencia en un cuadro. (Anexo 4) Cierre: Resolución de algunas de las preguntas que surgieron durante la experiencia:
¿Qué pasó con el color a medida que agregamos más polvo en igual cantidad de agua? ¿Cómo explican la relación entre el color del jugo y la cantidad de polvo agregado? ¿Qué pasó cuando al vaso que tiene el líquido de color intenso le agregamos agua? ¿Qué pasó cuando al vaso que tiene el líquido de color más débil le agregamos más polvo?
Registro en carpetas Recursos didácticos:
Vasos plásticos Cucharitas 26
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Agua Jugo en polvo Fotocopias
Clase N°4 Objetivos específicos: Que los alumnos registren la información que extraen de sus observaciones en las experiencias y puedan afianzarlas a través de una red conceptual
Contenidos: Mezclas y soluciones
Actividades: Inicio: Resolución de una pequeña actividad que los alumnos irán confeccionando (Anexo 5)
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Desarrollo: Elaboración de una red conceptual sobre los sistemas homogéneos, heterogéneos, y las soluciones. Se pretende que los alumnos relacionen esa información con las experiencias realizadas y elaboraren una red conceptual que sintetice y represente los conceptos, incluyendo como ejemplos las mezclas que hicieron. (Anexo 6) Cierre: Registro en carpetas Recursos didácticos:
Fotocopias
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Síntesis Conceptual
Silvina Julia Ruiz
Las Mezclas Sobre la diversidad de sistemas materiales que existen se han realizado clasificaciones que permiten diferenciarlos en dos grandes grupos: mezclas y sustancias. Los materiales que utilizamos en la vida diaria son, generalmente, mezclas. Son ejemplos de mezclas, los líquidos limpiadores que contienen, entre otros componentes, agua y amoníaco. La mina de lápiz también es una mezcla, formada por grafito y arcilla. Los lápices que se suelen llamar suaves o blandos son los que contienen más grafito. El aire es una mezcla de gases Existe una gran variedad de mezclas. Una primera clasificación se puede realizar en función 29
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del aspecto observable. Aquellas en las que se aprecian sus componentes y presentan dos o más partes que no tienen los mismos valores de las propiedades intensivas se denominan mezclas heterogéneas, están formadas por dos o más fases. Aquellas en las que los componentes no se pueden distinguir a simple vista, ni con el ultramicroscopio y presentan los mismos valores para las propiedades intensivas en todas sus partes, se llaman mezclas homogéneas o soluciones (disoluciones), están formadas por una sola fase. Se denomina fase a cada porción o parte homogénea de un sistema, su composición es constante. Tanto en los hogares como en los laboratorios se utilizan, frecuentemente, las soluciones líquidas. Éstas son transparentes, pueden ser incoloras, como el agua potable, o coloreadas, como la tintura de yodo; las partículas que las constituyen pueden ser átomos, moléculas, iones; es por esto que los componentes de una solución no se 30
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pueden separar por filtración, ya que el diámetro de los poros de un filtro es mayor que el de los iones o moléculas que constituyen a un sistema homogéneo. El agua, una sustancia, está formada por moléculas de agua. El agua azucarada, una solución, contiene moléculas de agua y moléculas de azúcar. Mezclas homogéneas: Es la unión de una sustancia pura en proporción variable, donde ninguna de ellas pierde sus propiedades originales y que se pueden separar por métodos físicos o químicos. A simple vista no se pueden ver sus componentes. Se conocen como disoluciones. Las disoluciones están constituidas por un soluto y un solvente, el primero se encuentra en menor proporción y el segundo en mayor proporción. Las mezclas homogéneas están formadas por una sola fase, es decir, no se pueden distinguir 31
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las partes, ni aún con la ayuda de un microscopio electrónico ordinario, presenta la misma composición en cualquiera de sus partes. Ejemplos son la salmuera, el aire que es una mezcla gaseosa compuesta principalmente por Nitrógeno, Oxígeno, Argón, Vapor de Agua, y Dióxido de Carbono, en ésta mezcla no se distinguen límites de separación entre una sustancia y otra. Mezclas heterogéneas: Son mezclas con una composición no uniforme, está formada por dos o más fases físicamente distintas y distribuidas en forma desigual. Las partes de una composición heterogénea pueden ser separadas mecánicamente unas de otras. Algunos ejemplos incluyen a las ensaladas, arena, sal mezclada con arena, y el suelo. La separación de mezclas
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En un estado natural de las sustancias generalmente forman mezclas. Existen métodos para separar los componentes que las forman por lo cual se debe tomar en cuenta el estado natural de la mezcla y de sus componentes. Existe gran cantidad de sustancias químicas que, para identificarlas, se separan en sistemas homogéneos sencillos para conocer su utilización y composición, utilizan procesos que reciben el nombre de Análisis Químicos. Hay varios métodos para separar los componentes de una mezcla. Algunos de ellos son los siguientes:
Decantación. Filtración. Destilación. Cristalización. Magnetismo. 33
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Cromatografía. Evaporación. Centrifugación. Soluciones y Sustancias Muy pocos de los materiales que se encuentran en la vida diaria son sustancias puras; la mayoría de ellos son mezclas. Muchas de estas mezclas son homogéneas, se trata de las soluciones (también denominadas disoluciones). El aire es una solución, mezcla homogénea de varias sustancias en estado gaseoso. El latón es una solución sólida de cinc en cobre. Las aguas de los océanos son soluciones de muchas sustancias en agua. Toda sustancia está caracterizada por un conjunto de propiedades intensivas y que son las que permiten identificarla. En una solución al componente que está presente en mayor proporción se lo suele llamar solvente, 34
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y a los otros componentes solutos. Si uno de los componentes es el agua, se dice que el agua es el solvente. Las soluciones que más se utilizan en la vida diaria son las soluciones acuosas, es decir, aquellas en las que el agua es uno de sus componentes. Es en medio acuoso que se llevan a cabo reacciones en el cuerpo humano y en el de otros organismos vivos. Tanto el solvente como el soluto, pueden estar en cualquiera de los tres estados de agregación. Las soluciones diluidas son aquellas que presentan una mínima cantidad de soluto disuelto. Las soluciones concentradas son las que presentan gran cantidad de soluto disuelto, pero que aún no ha llegado a saturarse.
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Las soluciones saturadas son aquellas que presentan la máxima cantidad de soluto que puede disolverse en esa cantidad de solvente.
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Anexo N° 1: Frasco N°1
Frasco N°2
Frasco N°3
Aspecto de la mezcla (color, textura, etc.) ¿Se distinguen los materiales mezclados? ¿Se observa separación de los materiales?
Observaciones
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Anexo N° 2: Mezcla
Método para separar los materiales
Utensillos para separar los materiales
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Anexo N° 3:
Cuando mezclamos los materiales ¿pudimos distinguir los dos materiales mezclados? ¿En algún momento los materiales se separaron? ¿Qué pasó cuando agregamos más sal a los frascos 2 y 3? ¿Por qué? ¿Qué pasó cuando agregamos más agua al frasco 3? ¿Qué pueden decir de la relación entre cantidad de solvente y soluto en una solución?
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Anexo N° 4: Vaso N°1
Vaso N°2
Vaso N°3
Cantidad de cucharaditas de jugo en polvo
¿Qué se observa?
¿Cómo se llama esta solución?
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Anexo N° 5: Ensalada de tomate, lechuga y cebolla Mezcla homogénea Café con leche Solución acuosa Agua de mar Mezcla heterogénea Agua con sal
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Anexo N° 6:
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Material Bibliográfico Para el docente:
Diseño Curricular para la escuela primaria. 2° Ciclo EGB. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Nap 6 Segundo Ciclo EGB; Serie cuadernos para el aula. Ministerio de Educación. Colección Para seguir aprendiendo. Material para alumnos Área de Ciencias Naturales EGB 2 Ministerio de Educación Síntesis de Contenidos Disciplinares. Tecno Taller de Arte, Educación, Ciencia y Cultura. Área Ciencias Naturales. Profesora Mónica Gianni.
Para el alumno: Manual 6 Buenos Aires, Santillana, 2008 43