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Estados de agregación y cambios de fase. JUEGOS, TRABAJOS PRÁCTICOS Y DEMOSTRACIONESJUEGOS, TRABAJOS PRÁCTICOS Y DEMOSTRACIONES María Josefina Becerril.

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1 Estados de agregación y cambios de fase

2 JUEGOS, TRABAJOS PRÁCTICOS Y DEMOSTRACIONESJUEGOS, TRABAJOS PRÁCTICOS Y DEMOSTRACIONES María Josefina Becerril Téllez Girón, Teresa Elizabeth Delgado Herrera, Susana Alicia Flores Almazán, José Martín Panting Magaña Curso de 4 horas, marzo de 2004.

3 Estados de agregación y cambios de fase El presente, forma parte del curso de formación de profesores de la escuela secundaria y se encuentra integrado en el tema: II. LA QUÍMICA DESDE EL PUNTO DE VISTA MACROSCÓPICO.

4 Estados de agregación y cambios de fase. JUEGOS, TRABAJOS PRÁCTICOS Y DEMOSTRACIONES María Josefina Becerril Téllez Girón, Teresa Delgado Herrera, Susana Flores Almazán, José Martín Panting Magaña Curso de 4 horas, marzo de 2004.

5 Estados de agregación Sólidos Forma definida Volumen definido No compresibles Partículas ordenadas, con movimiento de vibración. Líquidos Volumen definido Forma del recipiente que lo contiene No compresible Las partículas se deslizan entre sí libremente. Gases Forma y volumen del recipiente que lo contiene Muy compresible Movimiento muy libre.

6 Introducción La enseñanza de la ciencia ha sido objeto de estudio durante los últimos 30 años y mediante las investigaciones educativas realizadas se ha encontrado que existen diversos factores que influyen en el aprendizaje de los estudiantes. Esto dio origen a distintas líneas de investigación; una de ellas dirigida al estudio de las ideas previas de los estudiantes.

7 Objetivos Reflexionar sobre la importancia de las ideas previas en el aprendizaje de conceptos científicos, en particular de los estados de agregación y cambios de fase. Esperamos que entre todos los docentes presentes se enriquezca nuestra propuesta inicial de secuencia didáctica y llevemos a nuestras aulas el producto del trabajo de este curso.

8 Las ideas previas Las ideas previas de los estudiantes representan un obstáculo en la enseñanza de la ciencia, por eso en la actualidad es una de las principales líneas de investigación educativa tanto por la importancia que tiene para comprender la forma en que se realiza el aprendizaje como por su aplicación inmediata en las clases (Hierrezuelo, 1989).

9 Nuestro trabajo se enfocó al reconocimiento de las ideas previas reportadas en la bibliografía acerca de los estados de agregación y cambios de fase. De su discusión y análisis, pretendimos desarrollar una serie de actividades como juegos, experiencias y demostraciones que presentaremos en el curso.

10 Cabe mencionar que las ideas previas son construcciones conceptuales de los estudiantes que constituyen los elementos centrales desde los cuales interpretan y dan significado a los contenidos científicos y a los procesos naturales que perciben.

11 Éstas interpretaciones son construidas debido a la interacción que el sujeto ha tenido con las fenómenos naturales, la sociedad o lo expuesto en la escuela y los medios de comunicación.

12 En la actualidad se considera que el estudio de los ideas previas permitirá mejorar la enseñanza de la ciencia debido a que si los profesores conocemos las ideas previas de los estudiantes en los temas que impartimos:

13 1.Podemos diseñar estrategias adecuadas para lograr un aprendizaje correcto de los conocimientos científicos Trabajar en la reformulación de programas de estudio que las consideren.

14 3.Participar en la formación de profesores Elaborar materiales didácticos y textos más adecuados.

15 IDEAS PREVIAS Estados de agregación Generales: Los estudiantes reconocen los estados sólido y líquido, pero tienen dificultades para reconocer el estado gaseoso. Los estudiantes creen que cuando una sustancia cambia de estado, cambia también su masa.

16 Cuando piensan en términos microscópicos, asocian propiedades macroscópicas a las partículas individuales Las moléculas se expanden al calentarlas.

17 Las moléculas de agua líquida pesan menos que las de agua sólida.

18 En sólidos: Los estudiantes asocian que cuando hay cambio de un sólido grande a polvo hay pérdida de masa.

19 En líquidos: Los estudiantes piensan que los líquidos corren y derraman por lo que incluyen a los polvos dentro de su clasificación.

20 Los estudiantes piensan que todos los líquidos están hechos de agua o contienen agua.

21 También creen que los líquidos tienen menos peso que la forma sólida y más que los gases. Consideran además que no se conserva el volumen cuando se colocan en recipientes de diferente forma.

22 En gases: Los estudiantes piensan que el aire es bueno para respirar y para la vida, pero consideran que el gas es venenoso. Los estudiantes consideran que los gases no tienen masa ni peso.

23 Microscópicamente no reconocen que el gas está formado por partículas, lo consideran una sustancia continua. Los estudiantes no se dan cuenta de que el aire y otros gases son materia. Ellos dicen que el aire existe, pero lo consideran como algo abstracto, algo que sólo se piensa.

24 Posibles soluciones Los estudiantes requieren la experiencia de clasificar diferentes materiales sólidos, líquidos y gases tales como: cera, chocolate, tela, polvos, aire dentro de un globo, humo de cerillo dentro de un vaso transparente, agua, aceite, alcohol, disolventes orgánicos.

25 Realizar experiencias donde mezclen líquidos y se den cuenta que no son miscibles en agua puede ayudar para reconocer que no todos los líquidos están hechos o contienen agua. Realizar experiencias o demostraciones para que observen el estado gaseoso.

26 Necesitan realizar muchas experiencias para reconocer los estados físicos de la materia, calentar agua puede ayudar, pero también ayuda que calienten otras sustancias como chocolate, cera, etc.

27 Es necesario distinguir la compresibilidad del cambio de forma. Utilizar plastilina cambiando su forma y ver que el volumen no cambia puede ayudar. Los estudiantes tienen que observar los gases, la experiencia de gases en recipientes de diferente forma dan la evidencia de que los gases no tienen forma propia ni volumen fijo.

28 La experiencia de la jeringa y la compresión de líquidos en comparación de los gases resulta útil.

29 Utilizar una bolsa e introducir aire que permite levantar un libro puede ayudar para reconocer que los gases también tienen masa.

30 Cambios de fase Fusión y congelación Muchos estudiantes no distinguen entre fusión y disolución porque creen que fusión es un proceso gradual similar a disolver. Ellos no reconocen que la fusión ocurre a una temperatura particular, y que la temperatura de congelación también permanece constante.

31 Los estudiantes consideran que hay pérdida de masa cuando un sólido cambia a líquido.

32 Posibles acciones: Una acción inicial consiste en distinguir entre fusión y disolución, colocar café en un vaso con agua y al mismo tiempo fundir hielo en un vaso los ayudará a reconocer que en la disolución se involucran dos sustancias, mientras que la fusión es de una sola sustancia y se involucra energía en forma de calor.

33 Requieren reconocer que el calor es una transferencia de energía que ocurre de una temperatura mayor a una temperatura menor. Para esto sirve colocar en una mesa hielo y fundirlo tomando la temperatura del medio ambiente y contrastando con la temperatura de fusión del hielo.

34 Los estudiantes requieren muchas experiencias para observar los cambios de estado de diferentes sustancias. Es de utilidad que lean el termómetro cuando funden hielo, cera y chocolate. Al leerlo contradicen sus ideas previas. Y todavía es mejor si realizan las gráficas.

35 Recomendación Se puede realizar la experiencia dividiendo al grupo en equipos de tres o cuatro estudiantes, pedirles que realicen la fusión y vaporización de una sola sustancia y luego en el pizarrón coloquen una tabla con sus resultados, de esa manera observarán que la temperatura en la que se realiza el cambio de fase es la misma en la misma sustancia.

36 Evaporación y Condensación Los niños pequeños creen que cuando una superficie húmeda se seca, el agua desaparece, ellos aceptan eso y no ofrecen explicación. De 8 a 10 años comienzan a pensar en la conservación de la sustancia sugiriendo que se va a algún lado.

37 Pocos estudiantes de secundaria entienden que una sustancia pura tiene un punto de ebullición específico.

38 Muchos estudiantes de secundaria conocen que el vapor de agua puede cambiar a agua, pero pocos aplican este conocimiento para explicar la aparición de agua en una superficie de vidrio frío.

39 Posibles acciones: Calentar agua hasta la ebullición utilizando una fuente de energía permite a los estudiantes reconocer que hay una transferencia de energía en forma de calor al líquido.

40 Los alumnos necesitan reconocer que la condensación y la evaporación ocurren a una temperatura determinada.

41 ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA: Observación e interacción con materiales. Resulta útil trabajar con sólidos de diferentes características: Ladrillos, madera, metal pulido, piedra, espejo, vidrio, corcho, arroz, esponja, harina, lana, detergente en polvo, barro, azúcar, sal, masa, plastilina, arena, talco etc. Líquidos con cualidades comunes como la forma cambiante, capacidad de formar gotas, capacidad de mojar... Leche, agua, aceite, zumo, vinagre, alcohol, miel, detergente líquido, champú... Materiales para poner de manifiesto la presencia de gases: El aire, sprays, balones, globos, abanicos. Acciones que los estudiantes realicen: Abanicar, soplar, inflar globos y balones.

42 RECOMENDACIONES Es conveniente DEDICAR TIEMPO a analizar los límites confusos en la división entre sólidos granulados y pulvurentos y los líquidos. Acciones como cambiar de recipientes a líquidos y sólidos en polvo, comparar aspectos diferenciales y comunes, observar detenidamente con una lupa los pequeños cristalitos de sal y azúcar y ver que en los líquidos esas partículas no se aprecian pueden ayudar a esta diferenciación

43 Ejercicio: piensa en sustancias que conozcas, y haz una tabla o añade ejemplos al cuadro siguiente Clasificación de materiales según su estado SólidoLíquidoGaseoso Madera, masa de pan, hielo, sal Agua, gasolina, miel, aceite. Aire, vapor de agua, gas.

44 Incluir instrumentos específicos como: Pesar sólidos, líquidos y gases con una balanza, dedicando especial atención a la toma de conciencia de que los gases pesan. Con este fin se puede pesar un globo o un balón inflado y vacío respectivamente. Determinar volúmenes de sólidos regulares e irregulares. Determinar densidad. Medir temperaturas utilizando adecuadamente el termómetro.

45 Bibliografía (libros) Caamaño, A. (2003). La enseñamza y el aprendizaje de la Química en Jiménez Aleixandre MP (coord) Enseñar Ciencias. Cap. 9, pp España, Ed. Grao. Driver, R., Guesne, E., y Tiberghien, A. (1989). Ideas cinetíficas en la Infancia y la Adolescencia. Madrid, España. MEC/Morata. Driver, R., Squires, A., Rushworth, P. and Wood-Robinson. (1994). Making Sense of Secondary Science. Support Materials for Teachers. London by Routledge, pp Flores F. (2000). La enseñanza de las ciencias. Su investigación y sus enfoques. Ethos Educativo. 24, pp Flores F., Gallegos L. (1993). Consideraciones sobre la estructura de las teorías científicas y la enseñanza de la ciencia. Perfiles Educativos. No. 62, pp Hierrezuelo, J. Y Montero A. (1989). La ciencia de los alumnos. México, Fantanara, 2002, (1a ed.). Odetti, H., Falicoff, C., Contini, L. y Húmpola, P. (2001). Aprendizaje universitario: análisis sobre calor y temperatura en los cambios de estado. Educación Química 12 (1). Prieto, T., Blanco, A y González, F. (2000). La materia y los materiales. Didáctica de las Ciencias Experimentales. DCE. Madrid: Síntesis Educación.

46 Bibliografía (Internet) The Proceedings of From Misconceptions to Constructed Understanding – The Fourth International Misconceptions Seminar Cornell University, Ithaca, NY, USA (1993) Beyond appearances: Students misconceptions about basic chemical ideas por Vanessa Baker (2000) Página de Ideas Previas, coordinada por Fernando Flores, Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico, UNAM (2002) Crucigrama interactivo: Buscador:


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