Fenmenos y procesos que ocurren en el universo

rea Ciencias Naturales

Fundamentacin

Para lograr el inters y creatividad de los estudiantes es necesario poner en juego las habilidades que poseen y generar escenarios que los ponga en contacto con preguntas e ideas sobre el mundo que los rodea, con una concepcin de ciencia entendida como actividad humana de construccin social. Desde esta perspectiva, podemos acercamos al anlisis de las relaciones existentes entre la forma de conocer de los alumnos, la produccin de conocimiento cientfico y el modo de ensear ciencias construyendo modelos mentales, en este caso, a partir de procesos de indagacin (Galagovsky, 2008).

Por lo tanto, esta propuesta didctica est orientada hacia el desarrollo de la indagacin sobre los fenmenos naturales a partir de la realizacin e interpretacin de experimentos que involucren la observacin dirigida hacia la elaboracin de hiptesis, la recoleccin de datos, el registro y la construccin de tablas de valores, la construccin de grficos y el anlisis de datos, la discusin de resultados y la construccin personal y grupal de conclusiones. Por lo tanto, es importante el acercamiento de los docentes a los modos de produccin de la actividad cientfica con el fin de que sus propuestas de enseanza logren acercar el conocimiento del estudiante a los modelos mentales que genera la actividad cientfica.

De este modo, asumimos que el conocimiento cientfico se construye socialmente, y los cientficos apelan a mltiples recursos simblicos, lingsticos, fsicos y sociales que forman parte de la prctica de su comunidad para efectuar y justificar afirmaciones. As se promueve una alfabetizacin cientfica que deber considerar la contextualizacin de los saberes, la comprensin de fenmenos a partir de su experimentacin, la modelizacin de teoras que permitan la argumentacin de ideas. Adems se debe proponer estrategias de enseanza orientadas al desarrollo de destrezas comunicativas en relacin con las Nuevas Tecnologas y la reflexin sistemtica sobre los procesos experimentales analizados con el fin de responder a las inquietudes de los estudiantes, con un propuesta que relacione una mirada interdisciplinaria de las ciencias naturales con sus intereses, con sus problemticas reales, con su cotidianidad.

Es importante considerar que el laboratorio no puede ser el nico espacio destinado a la experimentacin, tambin se pueden realizar salidas de campo, visitas a laboratorios industriales o municipales, experimentos sencillos en el aula, entre otras.

Entendemos que el aprender a hacer facilita al estudiante a asumir un rol activo, situndose en la accin y la realizacin. Por tanto, implica tomar decisiones, elaborar juicios de valor y emprender iniciativas. Entendiendo que para explorar, elaborar hiptesis, contrastar, concluir es imprescindible comprender, en este caso a partir de la experimentacin y la indagacin con el fin de construir el saber haciendo ciencia escolar.

La apuesta didctica es aprovechar las ventajas evidentes en el uso de experimentos y de trabajos prcticos, a saber:

la motivacin que los trabajos prcticos aportan a los estudiantes

el inters de razonar sobre lo concreto del caso particular del experimento, ms que sobre lo abstracto en las clases de aula y en las sesiones habituales de ejercicios

la posibilidad de visualizar los objetos y eventos que la ciencia conceptualiza y explica

la validacin e interpretacin de modelos y analogas propias de las diferentes lgicas de cada una de las ciencias naturales

A modo de sntesis, presentamos la siguiente propuesta didctica centrada en la idea de que el estudiante no solo aprende ciencia, sino que aprende el modo en que se hace ciencias.

Eje:

La mirada cientfica acordada para estudiar los fenmenos y procesos que ocurren en el universo.

Propsitos:

Propiciar que los estudiantes reconozcan las caractersticas de las ciencias de la naturaleza, su lenguaje propio, su metodologa, relacin con la sociedad y avances cientficos-tecnolgicos.

Contribuir al desarrollo de actitudes de curiosidad, exploracin y bsqueda sistemtica de explicaciones a hechos y fenmenos naturales.

Propiciar situaciones para que los estudiantes desarrollen habilidades en el manejo de instrumentos sencillos en la interpretacin y discusin de los datos obtenidos incorporando una actitud de trabajo experimental.

Juguemos a ser cientficos

(1 ao)

Contenidos

La identificacin de sistemas materiales en la vida cotidiana y en la naturaleza.

El reconocimiento de los distintos tipos de mezclas.

Actividades

PROPUESTA 1

Es importante que el docente asuma un juego de roles, en el cual los estudiantes indagarn diferentes sistemas materiales con el fin de jugar a ser cientficos. En este juego, desarrollarn habilidades y conceptos orientados a diferenciar sistemas materiales presentes en su vida cotidiana.

Se entregar a cada equipo las siguientes sustancias, con el fin que armen diferentes sistemas materiales de no ms de dos sustancias en cada tubo de ensayos:

agua

alcohol

sal de mesa

arena

aceite

Una vez que armaron los sistemas se sugiere agitar los tubos y esperar un breve tiempo.

Qu observaron?

Los cientficos suelen registrar lo que observan en sus libretas de campo, con el fin de analizar posteriormente los resultados. Por eso les proponemos completar el siguiente cuadro:

Materiales utilizados

Tubo 1

Tubo 2

Tubo 3

Tubo 3

Qu sustancias utilizaste en cada tubo?

Qu observan?

Cuntas sustancias hay presentes?

Qu pudo haber sucedido con las sustancias que no se ven?

Cuntas fases hay?

Qu tipo de sistema material es cada uno?

Se les ocurre otra manera de registrar los resultados que obtuvieron?

Con el fin de dar cierre a la clase, se sugiere una puesta en comn en la que cada equipo presente sus resultados. La intervencin docente estar orientada a enriquecer los aportes dados por los estudiantes con el fin de conceptualizar los diferentes tipos de sistemas materiales, mezclas y disoluciones.

Link de descarga: http://www.educ.ar/sitios/educar/recursos/ver?id=20074

Para ello, sugerimos que la puesta en comn se trabaje a partir del desarrollo de las siguientes preguntas:

Qu conclusiones puedes sacar?

Todos los sistemas materiales son iguales?

Cmo los puedes diferenciar?

Qu te pareci la idea de jugar a ser cientfico? te parece que ellos trabajan de esa manera? Por qu?

PROPUESTA 2 Sustancias puras o mezclas?

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Para qu sirve conocer las propiedades intensivas de los materiales? La densidad, el color y el brillo, nos permiten establecer cul es su composicin. Ms especficamente, conociendo las propiedades intensivas podemos saber si el material est formado por una sustancia pura o una mezcla de sustancias. Cmo es esto?

Las sustancias puras estn constituidas por partculas iguales, tienen una composicin definida y no pueden separarse por medios fsicos. Adems, y esto es muy importante para identificarlas, en las sustancias puras las propiedades intensivas permanecen constantes si se mantienen las condiciones de presin y temperatura.

En la naturaleza, sin embargo, es difcil encontrar materiales formados por una sola sustancia. Por lo general, se encuentran mezclas, que resultan de la reunin de dos o ms sustancias que permanecen en contacto pero no se combinan entre s. Adems pueden ser separadas por algn mtodo fsico. Por ejemplo, si tens una mezcla de arena y alfileres, stos pueden ser capturados con un imn y listo, ya separaste la mezcla.

Preparaste alguna vez un jugo artificial de naranja? El procedimiento es muy sencillo: llens una jarra con agua y colocs el slido en polvo contenido en el sobre. Despus de un rato de revolver, el agua se tie de color naranja y el slido desaparece. Ya est listo el jugo! Qu ocurri? La palabra clave es disolver. El polvo se disolvi en el agua y se form una mezcla donde no se pueden distinguirse sus componentes. Este tipo de mezcla se conocen con el nombre de sistemas homogneos. Con mayor precisin todava, se llaman soluciones. Tienen las siguientes caractersticas:

Los componentes estn integrados en una sola fase.

Los componentes pueden volver a separarse por algn mtodo.

El componente que se encuentra en mayor proporcin se llama solvente (en el jugo es el agua).

El componente que se encuentra en menor proporcin se llama soluto (en el jugo es el slido en polvo).

El soluto y el solvente pueden ser slidos lquidos o gases.

Las propiedades intensivas de una solucin son iguales en cualquier lugar.

Existen otras mezclas cuyos componentes estn integrados, pero pueden distinguirse a simple vista, como el polvo en el aire, o a lo sumo con un microscopio, como las gotitas de grasa en la leche. Se trata de los sistemas heterogneos. Sus caractersticas son:

Se diferencian dos o ms fases, es decir, porciones en las cuales los valores de las propiedades intensivas resultan constantes. Por ejemplo, en el sistema aceite/agua cada fase tiene una densidad caracterstica.

Las propiedades intensivas varan segn el lugar de la mezcla donde se realice la medicin. Por ejemplo, en el sistema arroz/lentejas el color cambia segn la fase que analicemos.

Los componentes pueden separarse por algn mtodo.

Completamos el siguiente cuadro en la pizarra.

Experimentos

Sistema

Es una solucin?

Agua y alcohol

Agua y azcar

Agua y sal

Agua y vinagre blanco

Agua arena

Agua y aceite

Qu solvente tienen en comn los experimentos anteriores?

Juguemos a ser cientficos

(2 ao)

Contenidos

La diferenciacin de mezclas homogneas y sustancias puras mediante la utilizacin de dispositivos experimentales y con fundamentos tericos.

La identificacin de los componentes de una solucin y ejemplificacin de soluciones considerando el estado de agregacin de los mismos.

Actividades

PROPUESTA MOMENTO 1

La clase puede comenzar con preguntas orientadoras hacia la importancia del agua en nuestras vidas. Las respuestas de los estudiantes se pueden registrar y a su vez orientarlas para llegar a la conclusin de la importancia del agua por su gran poder disolvente. Por tal motivo, al agua se la denomina SOLVENTE UNIVERSAL. Otros utilizados con frecuencia son el alcohol, la nafta, el cloroformo, la bencina entre otros. Estos se utilizan para disolver algunas sustancias que el agua no puede como ocurre con el aceite, las grasas, pinturas sintticas, barnices, entre otros. Pero quin disuelve a quin?

Para poder investigarlo les proponemos a cada equipo de estudiantes que analicen las siguientes muestras, colocadas en varios tubos de ensayos:

Tubo 1: Alcohol y agua destilada

Tubo 2: Acetona y agua destilada

Tubo 3: Aceite y agua destilada (agitar y dejar descansar unos minutos)

Tubo 4: Azcar y agua destilada (agitar fuertemente).

Tubo 5: sal y agua destilada (agitar fuertemente)

Materiales utilizados

Alcohol y agua destilada

Acetona y agua destilada

Aceite y agua destilada

Azcar y agua destilada

Sal y agua destilada

Se form una solucin?

Cul es el solvente?

Cul es el soluto?

Cuntas fases hay?

Qu tipo de sistema material es cada uno?

Al tiempo que los estudiantes observan los resultados, y completan el cuadro, el docente podr ir ampliando los criterios de observacin ordenndolos en conceptos: solucin, solvente, soluto, fases, sistemas homogneos y heterogneos.

http://escritorioalumnos.educ.ar/datos/recursos/infografias/homogeneos/index.htm

Con el fin de conceptualizar lo experimentado, se sugiere una puesta en comn en la que los estudiantes comentarn sus registros y ser el momento oportuno para que el docente ample conceptualmente las respuestas dadas por los jvenes.

Se propone trabajar las siguientes preguntas orientadoras de la puesta en comn:

a- En qu tubos se forman soluciones? Por qu son soluciones?

b- Cul es el solvente y cul es el soluto? Por qu?

c- Cules son las sustancias solubles en agua? Y las insolubles?

d- Qu tipo de sistemas materiales se formaron? Por qu?

PROPUESTA MOMENTO 2

Retomando el concepto de solucin trabajado en la clase anterior, se propone a los estudiantes realizar tres mezclas de agua con jugo en polvo para preparar (tang, clight, etc). Se trabajar con 30 ml de agua en cada vaso de precipitados y se agregar una pizca de jugo en polvo en el primer vaso, media cucharadita de jugo para preparar en el segundo vaso y una cucharadita de jugo para preparar en el tercer vaso.

Los estudiantes completarn el cuadro a partir de los resultados obtenidos en sus experimentos.

Color

olor

sabor

Sedimento si/no

Vaso 1

Vaso 2

Vaso 3

Con el fin de clasificar las soluciones en diluidas o concentradas, se pueden realizar las siguientes preguntas:

Qu observan en cada vaso?

Cules son las diferencias?

A qu se debe la diferencia si poseen las mismas sustancias?

Se propone a los estudiantes socializar las respuestas. Con el fin de enriquecer sus aportes, el docente ampliar sus respuestas orientndolos hacia la conceptualizacin de soluto y solvente. Debemos tener en cuenta las distintas caractersticas de los jugos: uno de ellos est muy suave, el segundo tienen un sabor muy bueno y el tercero est muy fuerte. Esto se debe a la cantidad de soluto agregado. Para el caso del tercer vaso de jugo, su sabor y color estn muy fuertes, debido a que el agua no es suficiente para disolver todo el jugo. Decimos entonces que el agua est saturada. Para los vasos 1 y 2 el agua es suficiente para disolver el jugo colocado, en este caso decimos que el agua se encuentra no saturada. El solvente (agua), es suficiente para disolver el jugo en polvo (soluto), y si hay poca cantidad de soluto la llamaremos solucin diluida (vaso 1). Si hay ms cantidad de soluto disuelto, podremos considerarla concentrada (vaso 2).

A modo de cierre de esta clase se propone completar el siguiente cuadro.

SOLUCIONES:

SOLVENTE:

SOLUTO:..

Juguemos a ser cientficos

(3 ao)

Contenidos

La utilizacin de expresiones matemticas para definir la concentracin de una solucin en las distintas unidades fsicas de concentracin y su aplicacin en clculos sencillos.

Actividades

CLASE 1 Porqu mi jugo tiene menos color que el tuyo? Silos dos colocamos un sobre.

Composicin de una solucin (Cantidad de soluto en una solucin).

La docente a pedido a sus alumnos que traigan envases de botellas de agua mineral de distintas marcas. Ahora pide a los alumnos que lean las etiquetas dnde figura su composicin. La docente va anotando los datos en la pizarra. Una vez analizada todas las botellas de diferentes marcas. Se observa que tambin existen diversas unidades de medida para indicar la concentracin.

Para que los alumnos se interioricen un poco ms sobre la importancia de la composicin de las soluciones, la docente explica haciendo uso de material de multimedia.

http://www.educ.ar/sitios/educar/recursos/ver?id=20108

http://www.educ.ar/recursos/ver?rec_id=40761

ACTIVIDADES

La docente explicar cada uno de las distintas unidades: % m/m, % m/v, % v/v, moralidad (M), molalidad (m) y normalidad (N). Para un mejor ejemplo ahora se trabajar en el pizarrn con los datos de las botellas y se realizar una comparacin de las concentraciones de minerales, expresando todas las concentraciones en la misma unidad. Los alumnos anotarn todos los ejemplos en la carpeta. (Se deja aclarado que este tema puede volver a generar un encuentro parecido por la cantidad de frmulas a tener en cuenta, para dichos clculos) no entiendo

Ahora jueguen con el simulador de concentracin de soluciones. Observen como varia la concentracin al modificar la cantidad de cualquier componente de la solucin.

https://phet.colorado.edu/es/simulation/concentration

Busquen en tablas nutricionales los requerimientos diarios de cada mineral.

Qu marca de agua responde mejor a los requerimientos nutricionales del hombre?

Sabiendo que los mdicos aconsejan a los pacientes con presin sangunea ms alta que lo normal consumir la menor cantidad posible de sodio, Cul ser el agua ms conveniente para estos pacientes?

Clase 2 Preparacin de soluciones y medicin de densidad

En el laboratorio las soluciones pueden prepararse a partir de un soluto slido o a partir de una solucin ms concentrada por dilucin.

Miren el video Preparacin de disoluciones. Prcticas de Qumica. Ahora ustedes van a preparar algunas soluciones y verificarn la densidad resultante.

Preparando soluciones

Materiales

Alcohol fino.

Agua (destilada o desionizada, si fuera posible).

Sal (cloruro de sodio).

Probetas o frascos medidores.

Balanza.

Matraces o frascos de volumen conocido de 100 ml.

Un vaso de 100200 ml.

Papel.

Procedimiento

1. Midan 76,8 ml de alcohol fino con una probeta o recipiente medidor.

2. Pesen el frasco o matraz en la balanza.

3. Coloquen el alcohol en el matraz o frasco, y agreguen agua destilada hasta 100 ml.

4. Pesen la solucin preparada descontando el peso del frasco.

5. Calculen la densidad de la solucin. Esta deber ser de aproximadamente 0,87 g/ml.

6. Pesen en un papel 12 g de sal y disulvanlos en un vaso con un poco de agua destilada.

7. Pesen un segundo frasco o matraz en la balanza.

8. Transfieran la sal disuelta al matraz y agreguen agua destilada hasta 100 ml.

9. Pesen la solucin preparada descontando el peso del frasco.

10. Calculen la densidad de la solucin. Esta deber ser de aproximadamente 1,09 g/ml.

Nota: reserven ambas soluciones para la actividad siguiente.

Expresin de la concentracin en otras unidades

Dependiendo del uso que se les d a las soluciones que se preparen, o a diversos requisitos reglamentarios, como en el caso de los alimentos y las bebidas, puede resultar necesario expresar la concentracin de una solucin en diferentes unidades.

Revisen en etiquetas de bebidas comerciales qu unidades se emplean para describir la concentracin de sus componentes.

a. Seleccionen la concentracin de alguna de ellas y transfrmenla a otra de las unidades de concentracin detalladas en la introduccin (clase 1 y simulador)

b. Tambin pueden explorar algunos programas sencillos para hacer estas conversiones y practicar con ellos, por ejemplo, pueden visitar la siguiente pgina:

Procesos de disolucin en el laboratorio. http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/Usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/applets/disoluciones-1/disoluciones-mb.htm

c. Para comprobar si han comprendido correctamente el procedimiento de convertir unidades de concentracin, calculen la masa molar del alcohol (C2H5OH) y de la sal (NaCl) empleados anteriormente (pueden ayudarse con el programa EQTabla de sus equipos porttiles), y rescriban las concentraciones en trminos de su molaridad.

Link de descarga https://phet.colorado.edu/es/simulation/molarity

ACTIVIDADES EXTRA:

Lean en casa la etiqueta de alcohol y la de un vinagre e indiquen la composicin de cada uno. Qu masa de cido actico est contenida en 200ml del vinagre elegido, segn la informacin de la etiqueta?

Indiquen la alternativa correcta y justifiquen su respuesta:

Jos disuelve una cuchara de azcar en 100 ml de agua. Toms disuelve una cuchara de azcar en 50 ml de agua. Sofa disuelve dos cucharas de azcar en 200 ml de agua.

1. Sofa prepar la solucin ms dulce.

2. Las soluciones de Jos y Toms tienen la misma composicin.

3. La solucin de Toms es la ms concentrada.

4. La solucin que prepar Sofa es ms dulce que la que prepar Toms.

Se preparan tres vasos con agua salada, de la siguiente forma: el vaso 1 contiene 2 gr de sal y 50 ml de agua, el vaso 2 contiene 6 gr de sal y 1000ml de agua, y el vaso 3 contiene 8 gr de sal y 200 ml de agua.

1. El vaso 1 contiene 52 ml de solucin.

2. El vaso 1 y 3 tienen soluciones de distinta composicin.

3. El vaso 2 es el que contiene el agua ms salada.

4. El vaso 1 es el que contiene el agua menos salada.