1. INTRODUCCIÓN.
El profesorado de Ed. Primaria debe ser consciente de la necesidad de abarcar en esta etapa los aprendizajes partiendo de sus experiencias.
La nueva Ley Orgánica 8/2013, de 9 de diciembre, para la Mejora de la Calidad Educativa (LOMCE) pretende dar la vuelta a estos resultados, y si bien se le da la importancia que se merece a los contenidos conceptuales, se quiere primar también los procedimientos, sobre todo en áreas como el Ciencias de la Naturaleza, y más concretamente en el tema que nos ocupa: los fenómenos físicos y los cambios químicos. La trama conceptual de este tema parte del concepto de materia como elemento integrante del universo.
En el Real Decreto 126/2014, de 28 de Febrero, Currículo Básico Educación Primaria, y dentro del área de Ciencias de la Naturaleza, contempla los contenidos referentes a los cambios físicos y químicos dentro del bloque de contenidos: “Materia y energía”.
En la Ley Orgánica 8/2013, de 9 de diciembre, para la Mejora de la Calidad Educativa (LOMCE), en su artículo 17, se establece un objetivo vinculado con esta área que los alumnos al finalizar esta etapa debe de haber adquirido: h) Conocer y valorar su entorno natural, social y cultural, así como las posibilidades de acción y cuidado del mismo.
2. EL APRENDIZAJE DE LOS FENÓMENOS FÍSICOS Y LOS CAMBIOS QUÍMICOS.
La noción de medio a la que se refiere el área de Ciencias de la Naturaleza alude no sólo a los fenómenos que forman el escenario de la existencia humana, sino también a las interacciones de los seres humanos con ese conjunto de fenómenos.
La INTERVENCIÓN EDUCATIVA debe partir del conocimiento que el niño/a tiene de la realidad, tanto para ajustarse de forma realista a su nivel de desarrollo como para conocer diferencias individuales y actuar en consecuencia. El profesor deberá ayudar al alumnado a modificar sus esquemas de conocimientos previos. Por otra parte, hay que apuntar que el acercamiento a la realidad deberá hacerse de la actividad tanto manipulativa como reflexiva de los alumnos/as.
El medio es una realidad compleja, en el que son necesario varias disciplinas para poder explicarlo y comprenderlo en toda su amplitud. Por ello, se necesita un tratamiento globalizador. El objetivo final será procurar que el alumnado sea capa de planificar y realizar sencillas investigaciones y saber comunicar los resultados.
3. PLANIFICACIÓN Y REALIZACIÓN DE EXPERIENCIAS PARA EL ESTUDIO DE PROPIEDADES, CARACTERÍSTICAS Y COMPORTAMIENTO DE LA MATERIA Y LA ENERGÍA.
3.1. La materia. Propiedades.
Denominamos MATERIA a todo aquello que podemos percibir con nuestros sentidos. Gómez (2006) apunta que materia es “todo aquello que constituye y forma el universo, siendo sus características o propiedades comunes la masa y el volumen”.
A una PORCIÓN DE MATERIA delimitada por unas fronteras definida le llamamos CUERPO. Aunque todos los cuerpos están formados por materia, ésta no es igual, pues hay distintas clases de materia. A cada una de estas clases se le llama SUSTANCIA (agua, vidrio, madera, pintura, etc). Las sustancias se distinguen gracias a sus propiedades. Estas PROPIEDADES pueden ser de dos tipos:
A) PROPIEDADES GENERALES o EXTENSIVAS: Son aquellas que posee todos los tipos de materia, nos referimos a la Masa y el volumen.
● MASA: Según Gómez (2006) es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Ésta se expresa habitualmente, EN EL Sistema Internacional, en gramos o kilogramos. Para mediar la masa de un cuerpo utilizamos la balanza.
● VOLUMEN: Según Gómez (2006) es la gran cantidad de espacio que ocupa un cuerpo. Así, el volumen del líquido que puede contener un cuerpo se denomina CAPACIDAD. La unidad de medida habitual es el LITRO. En el Sistema Internacional sería el metro cúbico, equivalente a 1000 litros. Para medir el volumen de un líquido se emplean distintos recipientes, como probetas, buretas, etc.
El volumen de un sólido o es tan fácil de medir. Si se trata de un sólido regular su volumen puede calcularse a partir de sus medidas (ancho, alto y profundidad). Si se trata de un cuerpo irregular, la medición se hace de forma indirecta, midiendo el líquido derramado del recipiente al introducir el sólido cuyo volumen queremos conocer.
B) PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS o ESPECÍFICAS: Son aquellas que nos permite distinguir un tipo de materia de otro, como el color, sabor, dureza, densidad, brillo, punto de fusión y de ebullición, etc. Entre ellas, las más importante son:
●LA DENSIDAD: Es la propiedad que nos permite mediar la ligereza o pesadez de una sustancia. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado nos perecerá. La densidad se define como el cociente de la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. La fórmula más utilizada para calcular la densidad es: D= 1kg/11 = 1000 gr/1dm = 1000 gr/1000 cc = 1gr/cc
La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará sobre otra si su densidad s menor.
● LOS PUNTOS DE FUSIÓN Y DE EBULLICIÓN: Hablar de estas propiedades implica hacer referencia a los conceptos de CALOR Y TEMPERATURA. Esta última es una magnitud física que nos permite definir el estado de una sustancia. Cuando se pone en contacto dos sustancias a distinta temperatura, evolucionan de forma que el cuerpo a mayor temperatura la disminuye y el que tenía menor temperatura la aumenta hasta que la final los dos tienen la misma temperatura. Decimos que la sustancia a mayor temperatura “ha cedido calor” a la sustancia que tenía menor temperatura. Esto se produce gracias a la energía interna que posee cada cuerpo. Por ello, definimos CALOR como el paso de energía interna de una sustancia a otra debido al cambio de temperatura. La temperatura a la una sustancia cambia de líquido a gas se llama PUNTO DE EBULLICIÓN. Por otra parte, cuando la sustancia pasa del estado sólido al estado líquido recibe el nombre de PUNTO DE FUSIÓN.
La temperatura puede medirse con tres medidas:
1. LA ESCALA CENTÍGRADA: Conocida también como escala CELSIUS. En esta escala, el agua hierve a 100º C y se congela a 0ºC. Es la más usada en España.
2. LA ESCALA FAHRENHEIT: Empleada en todos los países anglófonos. En esta escala el agua hierve a 212 ºF y se congela a 32ºF. Decir que 1ºC es un intervalo de temperatura más amplio que 1º F.
3. LA ESCALA EN KELVIN: A finales del siglo XIX Kelvin descubrió que la más baja temperatura que puede existir es de -273ºC. entonces propuso que – 273ºC fuera el cero de una nueva escala de temperatura: la escala absoluta. Así, no podría haber temperaturas negativas. El agua hierve a 373 k y se congela a 273 k. Mide la misma diferencia de temperatura 1ºC que 1K.
● SOLUBILIDAD: Para hablar de solubilidad tenernos que aclara el concepto de DISOLUCIÓN, definido como el sistema material homogéneo de composición variable, donde no se suele distinguir sus componentes, llamándose DISOLVENTE al componente de mayor proporción y SOLUTO al de menor medida. Si se puede distinguir sus componentes, y estos conservan sus propiedades, estaríamos hablando de la MEZCLA. A la cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de disolvente se le llama CONCENTRACIÓN. Si la cantidad de soluto es poca decimos que es DILUIDA. Si echamos más soluto, la disolución de llama CONCENTRADA. Si echamos y no logramos disolver todo el soluto decimos que está SATURADA. La concentración de esa disolución saturada es la SOLUBILIDAD de dicho soluto.
3.2. Los estados de agregación.
La materia se presente en tres formas distintas de agregación o estados: Sólido, líquido y gaseoso.
El estado de agregación de una sustancia depende de la temperatura a la que ésta se encuentre. Las temperaturas son las que cambia de estado a las sustancias. La materia se puede presentar como:
1. SÓLIDO: Los cuerpos poseen forma definida y un volumen propio. Se caracterizan por su rigidez, y por no poder fluir. Las partículas que lo componen mantienen prácticamente fijas las distancias que la separan. Ejemplo: el Hielo. Las partículas que constituyen el sólido pueden ser moléculas, átomos o iones. Si las partículas son ÁTOMOS, se trata de un SÓLIDO ATÓMICO, en el que los átomos están unidos por enlaces covalentes, es decir, enlaces fuertes que tienen que estar en una posición fija, siendo por ello sólidos muy duros que tienen un punto de ebullición elevado. Ejemplo: el diamante. Si las partículas son moléculas, se trata de un SÓLIDO MOLECULAR. Las moléculas se unen entre sí por fuerzas, siendo débiles y poco dirigidas, por lo que los sólidos moleculares son blandos y tienen punto de ebullición bajo. Si las partículas son iones se pueden originar dos tipos de sólidos:
–Sólidos iónicos: Formados por iones positivos y negativos alternos que se atraen. Esta atracción es fuerte por lo que los sólidos son duros, pero frágiles y no conducen a la electricidad. Ejemplo: La sal.
– Sólidos metálicos: Formado por iones positivos rodeados de electrones. Son duros y tenaces, y además buenos conductores de la electricidad. Ejemplo: el cobre.
2. LÍQUIDO: Los cuerpos se adaptan a la forma de los recipientes que los contienen, por lo que pueden fluir. No obstante, poseen volumen propio. En un líquido, las fuerzas intermoleculares son lo bastante intensas como para impedir que las partículas se separen, pero no tienen el suficiente poder para mantenerlas fijas.
3. GASES: Los cuerpos no poseen ni forma ni volumen propio, por lo que ocupan totalmente el recipiente que los contienen. Las fuerzas intermoleculares son muy débiles, por lo que sus moléculas no se unen la una con la otra, sino que se encuentran separadas, moviéndose al azar. Ejemplo: el vapor de agua.
En relación a los CAMBIOS DE ESTADOS, cuando calentamos un SÓLIDO llega un momento en que las fuerzas moleculares no pueden mantener fijas a las moléculas. El sólido se convierte en LÍQUIDO (fusión). Al continuar calentando, las fuerzas intermoleculares ya son incapaces de mantener juntas las moléculas, por lo que se convierte en GAS (ebullición). En cambio, si en GAS, al llegar al punto de ebullición, empieza a convertirse en LÍQUIDO (Condensación). La temperatura continúa bajando hasta alcanzar el punto de fusión, que es cuando el LÍQUIDO se convierte en SÓLIDO (Solidificación)
Algunos sólidos no se funden, sino que se calientan directamente, conocido como SUBLIMACIÓN. Cuando se enfría el gas obtenido pasando directamente al Sólido, se conoce como CONDENSACIÓN A SÓLIDO.
3.3. Concepto de energía. Fuentes.
Según Gómez (2006) la ENERGÍA es la capacidad que tienen los cuerpos para cambiar o para producir cambios. Esta energía se puede manifestar de varias formas:
– Asociada a movimiento de cuerpos (ENERGÍA MECÁNICA)
– En forma de calor (ENERGÍA CALORÍFICA)
-En forma de luz (ENERGÍA LUMINOSA)
– Con procesos nucleares (ENERGÍA NUCLEAR)
La materia a partir de los cuales podemos obtener energía se denomina fuentes de energía. Estas fuentes se clasifican en RENOVABLES Y NO RENOVABLES.
● FUENTES RENOVABLES: Son aquellas que se renuevan y no se agotan, y que por tanto debíamos utilizarlas, disminuyendo los efectos de contaminación ambiental. Ejemplos:
-Energía hidráulica.
– Energía solar
-Energía eólica.
– Energía geotérmica.
– Energía bioquímica.
● FUENTES NO RENOVABLES: Son aquellas que como consecuencia de su uso y consumo se agotan. Su uso genera productos que contaminan el medio ambiente. Ejemplos: Gas natural, petróleo, carbón y uranio.
Por otro lado, se distinguen entre:
● PRIMARIAS: Si proceden de fuentes naturales y pueden ser usadas directamente.
● SECUNDARIAS: Si se obtienen a partir de la transformación de fuentes naturales.
También se pueden clasificar en:
● CONVENCIONALES: Son las que más se usan. Ejemplo. Petróleo.
● NO CONVENCIONALES: Son las de uso generalizado. Ejemplo. Solar.
En la actualidad las mayores fuentes de energía consumidas, son las no renovables. Diversos organismos han apuntado medidas para paliar en parte el problema:
● Reducción de centrales nucleares.
● Incorporación de fuentes energéticas.
● Eliminar riesgos agresivos en la capa de ozono.
● Controlar el consumo de combustible.
● Optimizar el consumo energético.
3.4. Planificación y realización de experiencias.
El diseño de una unidad didáctica que trabaje estos contenidos debe tener las siguientes características:
● Ser un diseño abierto, haciendo un análisis de las posibilidades que ofrece la unidad.
● Ser un díselo a contextualizar, en función de las peculiaridades del aula.
● Ser un diseño a experimentar, caracterizada por la fundamentación y justificación de criterios empleados.
● Ser un diseño sistémico, en el que objetivos, contenidos, actividades, etc, esté interrelacionado.
Algunas orientaciones generales para la intervención del profesorado son:
● Partir de los que los alumnos conocen.
● Utilizar problemas adecuados a la edad de los niños.
● Trabajar con informaciones diversas.
● Crear un ambiente adecuado.
4. CONCLUSIÓN.
El currículo del área de Ciencias de la Naturaleza plantea desarrollar en el alumnado de esta etapa capacidades intelectuales, así como dotarles de conocimientos, habilidades y actitudes para comprender mejor la sociedad y el mundo en el que vive.
La etapa de la Ed. Primaria, es un contexto idóneo para la experiencia. Son tantas las posibilidades que la física y química ofrecen, que debemos aprovechar las experiencias del alumnado, que además de contribuir a la consecución de la competencia del conocimiento e interacción con el mundo físico, permita que el niño acceda la sociedad actual con madurez y responsabilidad.
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
5.1. R. Legal.
– Ley Orgánica 8/2013, de 9 de diciembre, para la Mejora de la Calidad Educativa (LOMCE).
– Real Decreto 126 – 2014, De 28 de Febrero, Currículo Básico Educación Primaria
DECRETO 105/2014, do 4 de setembro, polo que se establece o currículo da educación primaria na Comunidade Autónoma de Galicia.
Orde do 9 do xuño do 2016 pola que se regula a avaliación na educación primaria na Comunidade Autónoma de Galicia
5.2. R. Bibliográfica.
– Gómez, R. (2006). Ciencias de la Naturaleza y Conocimiento del Medio. Madrid. Anaya.
– Galindo, R.; Ramírez, S; Rodríguez, J. M. (1995). Ciencias de la Naturaleza en la Ed. Primaria. Koniné. Toledo.