Para acercar a las chicas y a los chicos al estudio de los materiales y su interacción con el calor, proponemos recuperar las experiencias que ellas y ellos 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 chicas y los chicos puedan reconocer que la interacción de los materiales con el calor y la electricidad, es una propiedad de cada material y que la relacionen con el uso que le damos a los objetos que se fabrican con esos materiales. No obstante, no es propósito de la escuela primaria conceptualizar la noción de calor ni de electricidad dada su complejidad.

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 y la electricidad. 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.

Nos parece importante señalar que esta 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

El propósito de esta actividad es favorecer la explicitación de las ideas que las chicas y los chicos tienen acerca de los materiales y la relación que existe entre las propiedades de los materiales y los usos que les damos a los objetos que se fabrican con ellos.

En ese sentido, algunas respuestas esperables podrían ser:  

• Manuel eligió los vasos de plástico porque no se rompen.
• Manuel prefería no usar los vasos de metal para no quemarse.
• Se fabrican vasos con distintos materiales para que sean más lindos y divertidos.

No será este el momento de realizar correcciones ni revisiones. Esta instancia es un buen momento para registrar los saberes iniciales y dejar planteados interrogantes, sobre los que podrán volver en diferentes momentos del recorrido. 

Lean la siguiente situación y compartan sus ideas en grupos:

Sí tuvieran que elegir los vasos para la merienda, ¿cuáles elegirían? ¿Qué tendrían en cuenta en la elección? ¿Qué habrá tenido en cuenta Manuel para elegir sólo vasos de plástico? ¿Por qué piensan que se fabrican vasos con materiales tan distintos?

ACTIVIDAD 2 

En esta actividad la finalidad es avanzar en el establecimiento de relaciones entre las propiedades de los materiales con los que se fabrican los objetos y los usos que les damos las personas. Para esto, proponemos la lectura de un texto centrado en la propiedad de los materiales de conducir el calor.

En un primer momento, previo a la lectura del texto, se plantea una nueva situación que problematiza acerca de los materiales de los objetos que se usan para calentar líquidos, análoga a la de la actividad 1. Es esperable que algunos interrogantes puedan ser respondidos y que algunos no o al menos, no en forma completa. Por ejemplo: ¿Qué propiedades habrán tenido en cuenta las personas que fabricaron las cucharas? También esperamos que haya más de una respuesta para algunas preguntas como por ejemplo: ¿Se podrían fabricar con otros materiales? ¿Con cuáles? O en algunas preguntas, la maestra o el maestro podrá propiciar el debate de ideas, como en: ¿Cuál de las dos cucharas les parece más adecuada para revolver la leche que se está calentando en el recipiente? ¿Por qué?

De este modo, los interrogantes que no puedan ser respondidos en forma completa o las controversias que se susciten a partir de este problema, son las que proveen el sentido de realizar la lectura del texto a continuación.

En la fabricación de los objetos que utilizamos a diario se usan distintos materiales, y para decidir con cuáles materiales producirlos, se tienen en cuenta sus propiedades y el uso que se le dará a cada objeto. 

Por ejemplo, observen la siguiente imagen del jarrito con la cuchara sobre una hornalla. Para revolver la leche del jarrito en un caso usaron una cuchara de metal y en otro caso, usaron una cuchara que tiene la mitad de metal y la mitad de madera. 

Para pensar y anotar: 

¿Por qué les parece que las personas que fabricaron las cucharas las hicieron con esos materiales?

¿Qué propiedades habrán tenido en cuenta?

¿Se podrían fabricar con otros materiales? ¿Con cuáles? ¿Les parece que hay alguna relación entre esas características y los usos que se les dan a las cucharas? ¿Cuál de las dos cucharas les parece más adecuada para revolver la leche que se está calentando en el recipiente? ¿Por qué?

Para seguir pensando sobre los materiales y el calor, les proponemos la lectura del siguiente texto. 

A partir de la lectura compartida del texto, se podrán retomar las preguntas del primer momento de esta actividad y reflexionar acerca de si modificarían o completarían las respuestas que pensaron inicialmente. También esta resulta una buena instancia para retomar las ideas de la actividad 1. 

Por último, se podrá plantear un nuevo problema en el cual poner en juego lo aprendido hasta el momento acerca de los materiales buenos y malos conductores del calor.

En esta oportunidad se espera que las chicas y los chicos respondan por ejemplo: 

• El mate cocido se enfrió en el vaso de Eva porque el metal es buen conductor del calor y dejó pasar el calor. 
• El mate cocido en el vaso de Juana no se enfrió porque no era de metal.
• El vaso de plástico no dejó pasar el calor como el vaso de metal.

ACTIVIDAD 3 

Esta actividad tiene como propósito que las alumnas y los alumnos profundicen en el estudio acerca de la capacidad que tienen los diferentes materiales de conducir el calor y por otro lado, que aprendan algunos aspectos centrales del trabajo experimental. 

Nos parece relevante resaltar que este experimento mantiene una continuidad con las actividades anteriores, no es un experimento aislado, sino que provee información acerca de cómo se comportan los materiales con los que se hacen las cucharas, en relación a la conducción del calor. De modo de compartir este objetivo con las chicas y los chicos, podrían plantear algo así como: “ahora vamos a hacer una actividad para comparar experimentalmente cómo conducen el calor las cucharas de diferentes materiales”.

Les proponemos el uso de un dispositivo en el que la fuente de calor es el agua a 40°C aproximadamente. Si bien el diseño del dispositivo y el control de las variables es realizado por parte de la o del docente, resulta importante analizar estos aspectos con las y los estudiantes, en función de los objetivos planteados y sobre todo, porque es parte de la enseñanza acerca de los procedimientos experimentales. 

Teniendo en cuenta todo esto, a continuación les compartimos algunas intervenciones docentes posibles para realizar antes del experimento y para analizar los resultado obtenidos:

• Será necesario analizar primero que la fuente del calor es el agua a 40°C y que el calor se puede transferir a través de la cucharita, desde el extremo donde quedó sumergida en el agua, hasta el otro extremo donde se colocó un poco de manteca con el botón. 
• Además, será clave explicitar el objetivo de realizar la experiencia: “queremos averiguar cuál de estas cucharitas puede conducir mejor el calor, para eso vamos a usar un dispositivo que hay que armar así…” “¿Cómo nos vamos a dar cuenta cuál es la cucharita en la que se conduce mejor el calor? ¿Qué tendremos que observar?”  Se espera que en esta instancia comenten que el calor primero llega a través de la cucharita a la manteca y de la manteca se conduce al botón. En los casos en que los materiales de la cucharita conduzcan mejor o más rápido el calor, la manteca se va a fundir y el botón se terminará despegando. Es entonces, la caída de los botones será lo que permite “visualizar” la conducción del calor desde el agua hacia el otro extremo de las cucharas.
• Para pensar las anticipaciones posibles se podrá preguntar: ¿Cuál de los botones piensan que se va a despegar primero? ¿El de la cucharita de plástico, el de la cucharita de madera, el de la cucharita que es mitad de madera y mitad de metal? ¿Por qué? Podrían realizar un primer intercambio acerca de esto con el grupo total y luego, podrán responder en los grupos de trabajo a las preguntas planteadas con la misma intención: ¿Qué resultados esperan obtener? ¿Qué botón piensan que se va a despegar primero de la cuchara? ¿Por qué?
• Algunos interrogantes están formulados con la idea de analizar la importancia de controlar las variables: “¿Por qué les parece que es necesario que las cucharas tengan tamaños similares pero que sean de materiales diferentes? ¿Por qué les parece que es necesario que los botones sean del mismo tamaño y material?” Es necesario comentar que si las cucharas fueran todas de materiales y tamaños diferentes, no será posible interpretar los resultados de manera de comparar si los botones se cayeron antes porque la cuchara era más corta que las otras o porque el material de esa cuchara conduce más rápido el calor que el material de las otras cucharas. Para poder comparar cómo interactúan los materiales de las cucharitas con el calor, habrá que fijar todas las otras variables (tamaño y forma de la cucharita; material, tamaño y forma de los botones), es decir, que lo único diferente sea el material de las cucharitas.
• Para interpretar los resultados observados se podrá plantear: ¿Tendrá algo que ver si los materiales de las cucharitas son buenos o malos conductores del calor con el orden en que se despegaron los botones? ¿Cuál les parece que puede ser esa relación?

Teniendo en cuenta todas estas consideraciones, podemos subrayar la importancia de haber abordado con las alumnas y los alumnos algunos contenidos acerca de la conducción del calor antes de realizar el experimento de la actividad 3.

Compartimos el siguiente video que puede resultar útil en relación a la experiencia que se propone en esta actividad: Estudiar la naturaleza, 2022

Después de realizar la actividad experimental, es central analizar los resultados obtenidos y propiciar el establecimiento de relaciones entre estas observaciones experimentales y las ideas que pensaron en las clases anteriores.

En esta instancia, se propone una nueva lectura con la intención de sistematizar las ideas sobre la conducción del calor. Por medio del análisis de diferentes ejemplos, pueden reflexionar acerca de lo que sucede cuando los materiales que se encuentran a diferente temperatura interactúan entre sí, es decir, algunos ganan calor y algunos pierden calor. Luego de la lectura del texto podrán retomar los resultados del experimento para poner en juego el concepto de conducción del calor, con preguntas como las que siguen:

Esperamos que puedan arribar a algunas ideas como: “la cucharita de metal condujo el calor más rápido que las otras cucharitas porque el primer botón que se cayó es el de esa cucharita”, “el plástico transmite más lento el calor que el metal porque el botón de la cucharita de plástico se cayó después que el de la cucharita de metal”, “la madera es un material que no es buen conductor del calor”.

ACTIVIDAD 4 

Nos parece importante comentar que si bien tanto en la actividad 3 como en la 4 se proponen situaciones de experimentación, es recomendable realizar ambas y en ese orden, primero la 3 y luego la 4. Por un lado, porque en la actividad de las cucharitas el análisis está centrado en comparar cómo se conduce el calor a través de diferentes materiales. En cambio, en la actividad de los hielos, el acento está puesto en reconocer que los materiales aislantes impiden o retardan la conducción del calor. Y por otro lado, porque en este segundo caso, el intercambio del calor se realiza entre los hielos y el aire que los rodea, es decir, que el calor se conduce desde el aire que rodea a los hielos. Esto implica el reconocimiento por parte de las chicas y los chicos de la presencia de un material que no se ve, que es el aire y que al igual que otros materiales, intercambia calor cuando está en contacto con los objetos. 

Del mismo modo que en la actividad 3 es importante destinar un tiempo para pensar el dispositivo experimental, elaborar anticipaciones y dejarlas registradas; en esta actividad sugerimos organizar las instancias para ello. En este sentido, sería bueno formular preguntas análogas a las planteadas en la actividad anterior. Por ejemplo: ¿Qué resultados esperan obtener? ¿Qué cubito de hielo piensan que se va a derretir más rápido? ¿Por qué? ¿Por qué les parece que es necesario que los platos sean del mismo tamaño y material? O bien para la situación posterior a la experiencia: ¿Tendrá algo que ver si el algodón o la lana son materiales buenos o malos conductores del calor con los resultados que observamos? ¿Cuál les parece que puede ser esa relación? ¿Cuál es el material que entrega calor? ¿Qué material es el que recibe calor? ¿Les parece que el algodón y la lana son buenos conductores del calor? ¿Qué material es el que aisla mejor el calor que se transfiere entre estos dos materiales? ¿Cómo nos podemos dar cuenta? ¿Cuál les parece que es una explicación posible para los resultados que obtuvieron? 

ACTIVIDAD 5 

En esta actividad se espera que las alumnas y los alumnos profundicen en el estudio acerca de la capacidad que tienen los diferentes materiales de conducir la electricidad. Hasta este momento, la propuesta viene haciendo foco en las interacciones de los materiales con el calor. Con esta actividad queremos generar situaciones que permitan a las alumnas y los alumnos preguntarse si los mismos materiales que son buenos conductores (o aislantes) del calor serán también buenos conductores (o aislantes) de la electricidad. No es propósito de la actividad construir ideas sobre el calor o la electricidad como fenómenos en sí mismos, sino conocer sobre los materiales y su interacción con ambos fenómenos. En este sentido la continuidad de la propuesta está dada por seguir conociendo sobre cómo interactúan los materiales con distintos fenómenos, cómo son sus propiedades, si son aislantes o conductores de la electricidad, identificar y continuar construyendo la unidad. Esto permitirá en próximas actividades, acercarse a los agrupamientos por familias y relacionar las propiedades y el uso de los materiales en la fabricación de objetos.

En el inicio de la actividad, la maestra o el maestro puede intervenir estableciendo estos puentes con las actividades anteriores, explicitando y recuperando lo construido hasta el momento “sabemos que hay materiales que conducen o aíslan el calor; ¿que sucederá cuando interactúan con la electricidad? ¿Se comportarán de la misma manera? ¿Los aislantes del calor también aíslan la electricidad?” Las alumnas y los alumnos tendrán que realizar anticipaciones que luego contrastarán con las observaciones de la exploración. Por este motivo proponemos el registro tanto de las anticipaciones como de la información obtenida para favorecer esa comparación y posteriormente la formulación de generalizaciones.

Para contrastar estas anticipaciones, se propone el armado de un circuito eléctrico, un dispositivo que podemos armar con 1 o 2 cables de 10 cm aproximadamente, una lamparita, y una pila; podemos sumar un portalamparita y un portapilas aunque no son necesarios. Este dispositivo se usará entonces para reconocer si el material conduce o no la electricidad desde las baterías hasta la lamparita haciendo que la misma se encienda. Las alumnas y los alumnos tendrán que ir intercalando entre los cables los materiales con los que ya vienen trabajando y observar qué sucede con la lamparita.

Si bien en la actividad proponemos un trabajo pautado en relación con la construcción del circuito eléctrico, esta instancia puede ser llevada adelante de manera más libre, permitiendo que sean las alumnas y los alumnos quienes propongan formas de organizar esos objetos para que el dispositivo funcione. En ocasiones, tienen experiencias y saberes construidos en torno a los circuitos eléctricos. 

Si la maestra o el maestro opta por esta dinámica, nos parece importante que se generen instancias en las que las alumnas y los alumnos tengan que primero anticipar, por ejemplo, a partir de un esquema, cómo organizará los cables, la pila y la lamparita; luego armar el dispositivo y observar si funciona. Esto puede ser llevado adelante tantas veces como sea necesario y poner en diálogo las distintas ideas que se presenten en la clase. De esta manera estamos pensando en una contrastación de una idea y no en una cuestión azarosa. 

Niño explorando una posible forma de unir los objetos; une la pila al cable y luego este último a la lamparita. La lamparita no se enciende.

Dos niñas conectan la pila al cable, el cable a la lamparita y esta última a la pila. El circuito está cerrado, la energía circula entre los componentes, la lamparita se enciende.

No se espera que las alumnas y los alumnos descubran cómo funciona el circuito sino que construyan ideas sobre su funcionamiento y las pongan a prueba.

Compartimos el siguiente video que puede resultar útil en relación a la experiencia que se propone en esta actividad: Estudiar la naturaleza, 2022

Finalmente, en esta actividad se propone la lectura de tablas a partir de las cuales se reconozca que los materiales que mejor conducen el calor son también los que mejor conducen la electricidad; o que los aislantes térmicos son también aislantes eléctricos. Durante esta situación las alumnas y los alumnos, con la intervención de la maestra o el maestro, pueden aprender a leer datos organizados en tablas,  identificar que hay un orden en el que están organizados los materiales, reconocer cuál es ese criterio de organización y establecer relaciones entre estos datos y los resultados de la experiencia que anteriormente realizaron. De esta manera, en la situación se propone seguir construyendo la unidad favoreciendo la posibilidad de pensar agrupamientos según la lectura de estos datos. Se espera que propongan nombrar a los grupos como “metales”, “plásticos”, es probable que mencionen “maderas” y que tengan inquietudes sobre cómo agrupar o qué nombre poner al resto de los materiales; las mismas inquietudes se retomarán al momento de leer un texto en la próxima actividad.

ACTIVIDAD 6 

Durante esta actividad se espera que las alumnas y los alumnos establezcan relaciones entre el uso que les damos a los objetos y las propiedades de los materiales con los que son fabricados. 

Posteriormente, se propone instalar una situación de lectura con el propósito de conocer sobre las distintas familias de materiales, reconociendo las propiedades comunes a todos los materiales de un mismo grupo. En esta situación  las alumnas y los alumnos pueden estar organizados en grupos de manera tal que cada uno tenga la tarea de leer sobre una familia en particular; al finalizar la lectura los distintos grupos tendrán que intercambiar sobre las propiedades de la familia que acaban de leer. Al mismo tiempo la información obtenida del texto permitirá volver a las tablas de la Actividad 5 para revisar algunas respuestas y realizar nuevas interpretaciones, por ejemplo, que los materiales que son aislantes o conductores térmicos y de la electricidad son de la misma familia. 

ACTIVIDAD 7 

Para dar cierre a la propuesta presentamos una serie de situaciones con el objetivo de que las alumnas y los alumnos pongan en juego las ideas construidas. Es esperable que en las respuestas que se formulen, se establezcan relaciones entre la función del objeto en cuestión y las propiedades del material con el que se fabrica.