Para acercar a las chicas y los chicos al estudio de los materiales y su interacción con el calor, proponemos recuperar las experiencias que tienen sobre este fenómeno, problematizar las ideas que tienen construidas y tomarlas como punto de partida para profundizar y sistematizar los conocimientos en torno a cómo interactúan los diferentes materiales con el calor.

Esperamos que las alumnas y los alumnos logren comprender que para conocer el estado térmico de los materiales es necesario saber utilizar instrumentos de medición de la temperatura. Reconozcan similitudes y diferencias entre distintos tipos de termómetros, establezcan relaciones entre sus partes, los materiales de fabricación y el uso que le damos las personas. Proponemos también que construyan ideas acerca de que en interacción con el calor los materiales pueden cambiar su estado de agregación, y que estos cambios son reversibles por aumento o disminución de la temperatura.

A continuación, les compartimos algunas orientaciones en torno al trabajo experimental, que cobra protagonismo en el recorrido de actividades propuesto acerca de los materiales y su interacción con el calor. 

Nos parece central pensar que el abordaje de estos contenidos conlleva la enseñanza de unos modos de conocer particulares: la formulación de anticipaciones, el registro de las observaciones en tablas y cuadros comparativos, el análisis de los resultados, la elaboración de esquemas, la discusión y el intercambio de ideas, el diseño de experimentos con control de variables, la organización con otras y otros para realizar una tarea, por mencionar algunos ejemplos. Asimismo, es clave enmarcar dichas actividades experimentales dentro de un itinerario con un propósito compartido, de modo de brindar múltiples y variadas situaciones de enseñanza, que se complementen y propicien un aprendizaje progresivo y gradual. Es importante aclarar que no es propósito de la escuela primaria conceptualizar la noción de calor dada su complejidad.

Resulta importante señalar que la propuesta de enseñanza cobrará sentido en la medida en que sea enriquecida y resignificada a partir de la contextualización para cada realidad grupal e institucional.

Orientaciones didácticas para la implementación de las actividades

ACTIVIDAD 1 

Para dar inicio a la propuesta e instalar el interés por conocer acerca de los materiales y su interacción con el calor, proponemos generar un espacio de intercambio a propósito de una situación problemática que permita comunicar las ideas que las alumnas y los alumnos presentan, y al mismo tiempo se formulen nuevas preguntas. Los registros de las ideas iniciales y las nuevas preguntas podrán agruparse según puntos de vista similares para ser registradas y estar disponibles para las próximas actividades. 

En este sentido, no esperamos que las respuestas sean válidas o al menos, no en su totalidad, lo que esperamos es que el grupo se interese, reconozca que hay saberes que les permiten abordar la situación pero no resolverla completamente. Les compartimos este video para el caso que les resulte útil: Estudiar la naturaleza, 2021

ACTIVIDAD 2 

En esta actividad se propone llevar adelante una situación de exploración de distintos termómetros. Entendemos que en la actividad 1 las alumnas y los alumnos podrán coincidir en la necesidad de conocer sobre los termómetros como instrumentos de medición de la temperatura. Durante esta situación se espera que reconozcan que los termómetros ambientales, clínicos y de laboratorio tienen partes comunes como la presencia de un bulbo, una escala, el capilar y la sustancia termométrica. Al mismo tiempo que identifiquen las diferencias que hay entre estos instrumentos y las relacionen con los usos específicos que se les da. Por ejemplo, que observen y comparen cuáles son los valores máximos y mínimos en las escalas. Reconozcan que la escala de los termómetros clínicos es más precisa ya que entre un grado y otro hay décimas de grado.

Con el propósito de organizar y disponer de la información en futuras actividades se propone que las alumnas y los alumnos registren sus observaciones en una ficha. Allí quedará registro de las comparaciones entre los tipos de termómetros en cuanto a sus partes y se registrará información en relación a los usos y al funcionamiento. También es esperable que se generen nuevas inquietudes que podrán contestar a partir de la lectura del texto que sigue o de las experiencias a continuación.

En el caso de no contar con alguno de los instrumentos  la maestra o el maestro podrá ofrecer imágenes como fuente de información. Organizar la clase en pequeños grupos; entregar una colección que muestre los distintos termómetros y sus partes aumentadas para una mejor observación de las mismas. Durante esta situación se podrá orientar la observación para identificar similitudes y diferencias en las partes que muestran las imágenes. 

El texto puede ser leído de manera individual para luego ser comentado colectivamente.

ACTIVIDAD 3 

Para aprender a usar los termómetros y conocer más sobre su funcionamiento, se propone realizar un experimento y a partir de la información que proporciona, establecer algunas relaciones entre los tipos de termómetros, su funcionamiento y su uso específico.

Previo a la realización de la experiencia la maestra o el maestro deberá preparar recipientes con agua, y asegurar que en cada uno el agua se encuentre aproximadamente a 40°C y 37°C (el agua no debe superar los 42°C para no dañar los termómetros clínicos). El dato de la temperatura no será conocido por las alumnas y los alumnos hasta realizar la medición. En esta experiencia se deberá comenzar por tomar la temperatura del recipiente que se encuentra a 40°C, por este motivo es importante que este recipiente sea rotulado como recipiente A, de modo que sea notable que para el caso del termómetro clínico, la marca alcanzada (40°C) no variará aunque la temperatura del agua en otro recipiente sea menor. Es importante comentar que para esta experiencia no es necesario explicitar a las alumnas y los alumnos que tienen que agitar los termómetros clínicos entre una medición y la otra. Esperamos que a partir de la realización de las mediciones y los registros se generen intercambios donde se ponga de manifiesto la diferencia en los datos que aporta cada instrumento cuando mide una misma muestra de agua o cuando exponen ambos instrumentos a la temperatura del ambiente.

Para resolver este nuevo interrogante las alumnas y los alumnos podrán volver a leer el texto de la actividad anterior o revisar las fichas realizadas. Es esperable que recuperen la información referida a la zona de estrangulamiento y asocien esta característica del termómetro clínico a las diferencias observadas; y con el uso cotidiano que le damos las personas a este instrumento. Finalmente podrán llegar a la conclusión de que con el termómetro clínico sólo lograron conocer la temperatura del recipiente A, y al colocarlo en el recipiente B, la presencia del estrangulamiento impidió que la altura de la sustancia termométrica disminuya dentro del capilar. Reconocerán que sólo el termómetro de laboratorio permitió conocer la temperatura del agua de ambos recipientes. Es en este momento cuando se podrá explicitar que para medir la temperatura del recipiente B con el termómetro clínico era necesario agitarlo, acción que solemos hacer en nuestras casas cuando lo usamos.

En caso de no disponer de los instrumentos de medición, termómetro de laboratorio y termómetro clínico, para realizar las mediciones, les proponemos llevar adelante una situación de observación y análisis de la experiencia a través de un video. El mismo puede ser observado, en una primera instancia, de manera colectiva para abordar el sentido de la experiencia y que las alumnas y los alumnos se apropien del propósito con el que fue realizada. Luego la maestra o el maestro tendrá que organizar la clase en los equipos, y repartirles una breve consigna que permita analizar, discutir y construir algunas ideas a propósito de esta observación. El foco del análisis en los equipos de trabajo estará centrado en reconocer los resultados e intercambiar ideas sobre los mismos para pensar a qué pueden deberse estas diferencias.

Compartimos la grabación de la experiencia para poder llevar adelante dicha situación de enseñanza:

Comparación termómetro de laboratorio y termómetro clínico (Ariela Grünfeld, 2023).

Luego de compartir los intercambios que se dieron en los diferentes equipos, se propone una relectura del texto de la actividad 2, esta vez con el sentido de tener en cuenta la información para interpretar los resultados de la experiencia. 

Se espera que las alumnas y los alumnos concluyan que el termómetro clínico no realizó la medición del recipiente B ya que el estrangulamiento del capilar impidió que la columna de la sustancia termométrica descendiera. Es por esto, que para que eso ocurra, es necesario agitar los termómetros clínicos (no digitales).

ACTIVIDAD 4 

En el inicio de esta actividad se espera que las alumnas y los alumnos discutan e intercambien sobre una situación que involucra cuatro cambios de estado de los materiales: evaporación, solidificación, fusión y condensación. Durante esta situación de intercambio la maestra o el maestro deberá propiciar un espacio para analizar cada uno de estos cambios. No se espera que se comenten ideas del todo válidas sino que circulen explicaciones, argumentos y preguntas nuevas. En un segundo momento, a propósito de conocer sobre los cambios de estado, proponemos leer un texto con información que permitirá reinterpretar las situaciones anteriores, responder las preguntas iniciales y modificar las respuestas dadas.

ACTIVIDAD 5 

Hasta la actividad 5, la secuencia de actividades permitió abordar contenidos relacionados con la transferencia de calor entre los materiales. A partir de esta actividad, por medio de nuevas discusiones, proponemos una aproximación a los cambios de estado de los materiales. Nuevamente, partiendo de los saberes y experiencias que las chicas y los chicos de estas edades tienen acerca de los cambios de estado, y anticipando que probablemente no se hayan detenido a reflexionar acerca de los mismos.

Como ya comentamos, no es esperable para la escuela primaria conceptualizar acerca de la noción de calor. Lo que nos parece importante es que puedan acercarse a la idea de que los cambios de estado ocurren cuando se les agrega (se calientan) o cuando se les quita calor (se enfrían) los materiales y que es posible reconocer estos cambios porque las características de los materiales (color, olor, sabor, otras propiedades) no se modifican sino que sólo cambian sus formas o sus estados. En la siguiente actividad, les proponemos modelizar algunos de estos cambios de estado. Esa experiencia requiere que previamente hayan nombrado y explicado los cambios de estado del agua, para que puedan reconocer cuáles son observables durante el estudio.

ACTIVIDAD 6 

Se espera que a lo largo del primer ciclo las chicas y los chicos hayan tenido oportunidad de conocer una diversidad de materiales líquidos y sólidos y de caracterizar cada uno de los estados de agregación. Será importante recuperar estas ideas antes de abordar el estudio de los cambios de estado. Algunas de las generalizaciones que podrían retomar son: 

• Los materiales en estado sólido tienen forma propia, en cambio los materiales líquidos no tienen forma propia, se desparraman o adoptan la forma del recipiente que los contiene.
• Los materiales sólidos pueden tener distintas texturas, olores, colores, algunos son opacos, transparentes o translúcidos y tienen distinta dureza y flexibilidad. 
• Los  materiales líquidos también tienen diferentes olores, colores y pueden ser opacos, transparentes o translúcidos. Además, los líquidos tienen viscosidad, fluyen de diferentes formas. 
• Con relación al estado gaseoso, reconocer que se trata de materiales que ocupan espacio, y a diferencia de los materiales en los otros estados, se pueden comprimir. 

La intención de esta actividad experimental es que las alumnas y los alumnos reconozcan los diferentes cambios de estado que pueden ocurrir en un mismo material, en este caso, el agua. Para ello se propone el armado de un dispositivo previamente probado por la o el docente.

Algunas preguntas que pueden orientar la observación podrían ser del estilo de: ¿Qué pasó con los cubitos de hielo? ¿Por qué piensan que pasó eso? ¿Por qué les parece que se empaña el interior del recipiente 1? ¿Por qué está mojado, si al principio estaba seco? ¿Qué piensan que le pasa al agua caliente? Y en el recipiente 2, ¿pasa lo mismo?  O bien para guiar el análisis de los resultados: ¿Piensan que pasaría lo mismo si el dispositivo estuviera sin tapar con papel film? ¿Por qué sí/no?

Algunas ideas a las que podrán arribar a partir de la interpretación de las observaciones realizadas:

• Los cubitos de hielo se derritieron o se fundieron, es decir que el agua en estado sólido cambió de estado sólido a estado líquido. Esto ocurrió por acción del calor del agua del recipiente 2, que a su vez, calentó el aire del interior del recipiente 1, que fue lo que calentó los hielos. 
• El agua del recipiente 2 en parte se evaporó, cambió de estado líquido a estado gaseoso. 
• El vapor de agua del aire encerrado en el recipiente, se condensó cuando chocó con el papel film que estaba a menor temperatura por los hielos. Eso hizo que se condense el vapor de agua y cambie de estado gaseoso a estado líquido.

Considerando todo esto, nos parece importante explicitar la necesidad de haber abordado los cambios de estado del agua en la actividad 5, antes de realizar esta actividad.

ACTIVIDADES DE CIERRE E INTEGRACIÓN 

Finalmente, para terminar la propuesta, como actividades de cierre proponemos el planteo de situaciones problemas cuya resolución implique poner en juego las ideas que se fueron construyendo en las distintas actividades, orientando la recuperación de la información disponible en los distintos formatos. 

Para terminar te proponemos resolver los siguientes problemas, podés ayudarte con las respuestas que elaboraste en las actividades anteriores, con la información de los textos y con los resultados de las experiencias.