En esta propuesta se abordarán contenidos conceptuales y modos de conocer del Bloque Materiales. Entre los primeros se incluyen contenidos vinculados a los materiales sólidos y líquidos, cómo reconocer su diversidad y sus diferencias. En cuanto a los modos de conocer se incluye la observación, la exploración, la organización y el registro de la información, la comunicación de resultados y la elaboración de generalizaciones sencillas.

En el primer ciclo se propone estudiar algunas propiedades de los materiales. Las niñas y los niños ya  tienen variadas representaciones sobre los mismos, resultado de sus interacciones con diferentes objetos desde muy temprana edad. Esta propuesta pretende ampliar y complejizar este conocimiento, a su vez, introducir algunas clasificaciones. 

De este modo, se presentan algunas orientaciones para primer año que acompañan la propuesta de enseñanza sobre los materiales. A su vez se comparten algunas consideraciones didáctico-disciplinares sobre conceptos abordados en la propuesta y orientaciones específicas para la implementación de las actividades en el aula. 

La propuesta se acompaña del archivo “Imágenes para proyectar" disponible en el apartado de Materiales complementarios, e incluye algunas de las imágenes del material para estudiantes de manera que puedan proyectarse en el aula.

Hoja de ruta

La propuesta se divide en seis secciones en las que se incluyen actividades:

1. ¿De qué están hechos los objetos?
2. Clasificando materiales según su origen
3. Los materiales sólidos
4. Las propiedades de los sólidos y sus usos
5. Los materiales líquidos
6. Sólidos granulados y polvos

1. ¿De qué están hechos los objetos?

Consideraciones didáctico-disciplinares

En este primer acercamiento a los materiales se trabajará en la diferenciación entre material y objeto; ya que en el lenguaje cotidiano suele ser usual que estos términos se utilicen de forma indistinta. 

Repaso de algunas definiciones.

El estudio de los materiales toma como referencia lo que en Química y Fisicoquímica se denomina el estudio de la materia. En estas disciplinas las propiedades de los materiales se explican en términos de átomos, moléculas o iones, es decir, a partir de estructuras e interacciones submicroscópicas.

En el Nivel Primario se propone el estudio de los materiales en un nivel macroscópico (perceptible) desde un enfoque descriptivo; dejando el estudio de la materia a nivel submicroscópico y explicativo para el Nivel Secundario.

En primer año no interesa arribar a una definición de objeto y material, se aborda esta diferenciación porque se van a estudiar las propiedades de los materiales y no de los objetos. La Química y la Fisicoquímica estudian las propiedades que son independientes de las características particulares de los objetos; por ejemplo, para el caso del cobre, el interés está centrado en las propiedades de este material más allá de que esté formando parte de un cable, un monumento o una sartén (objetos).

Otros términos que pueden crear confusión son el de sustancia y elementos. En el lenguaje cotidiano suele ser habitual que se utilice el término sustancia para referirse a materiales como el vidrio, la madera, el aire o incluso el vinagre. Ninguno de los ejemplos mencionados son, para la Química, sustancias. 

Es importante reparar en la especificidad del lenguaje científico. En el Nivel Primario no se espera que se aborden los conceptos de sustancia ni de elemento, sino que se propone el estudio de los materiales. Por esto, en el trabajo diario en el aula se recomienda  llamar a “las cosas por su nombre”, es decir, aceite, madera, plástico, agua, etc. Ahora bien, cuando se trate de llegar a alguna generalización, el término a utilizar será materiales. 

Algunas consideraciones para el desarrollo de las actividades

En la Sección 1 se espera que las niñas y los niños puedan diferenciar el concepto de material del de objeto. En la primera consigna se propone listar “cosas” que pueden encontrar en espacios conocidos como una plaza. Se emplea el término “cosa” por ser más utilizado en el lenguaje cotidiano, en tanto la noción de objeto se introducirá más adelante. 

En la imagen de una plaza, las niñas y los niños, suelen mencionar que hay bancos de madera y bancos de metal, diversos juegos de plástico y de metal; y es probable que no reparen en las mesas y los bancos de cemento. En algunos casos, pueden llegar a nombrar el piso hecho de ladrillos, e incluso las luminarias. Si llegan a mencionar a los árboles, se les aclara que por ahora, solo se incluyen las “cosas” y no los seres vivos. 

Otra posibilidad, es que describan las “cosas” que encuentran en algún espacio de la escuela como el patio o incluso el aula. Para la elección del espacio es importante que haya objetos construidos con diversos materiales y que algunos de ellos sean de origen natural como la madera.

Se sugiere que registren y organicen las respuestas en un cuadro de dos columnas en el pizarrón o en un afiche. En un primer momento se invita a que listen las “cosas” que encuentran y luego que nombren de qué están hechas. 

Una vez que hayan listado suficientes materiales, se lee el texto informativo que explica la diferencia entre objeto y material. Antes de la lectura, se sugiere advertir que en ciencias naturales se utilizan términos específicos cuyo uso difiere del cotidiano. La nueva información ayudará a aclarar algunas diferencias entre dos términos de uso corriente. Al finalizar la lectura, se recomienda volver sobre el cuadro para colocar en la primera fila de cada columna el término “científico”.

Con las imágenes de  las cucharas y las sillas del material para estudiantes, es importante enfatizar lo que en cada foto hay en común (objeto), así como en la diversidad de materiales con que cada objeto está construido. Si fuera posible, se recomienda llevar los objetos y mostrarlos en vez de utilizar las fotos.

En cuanto a los materiales, se espera que los nombren como madera, plástico y metal. Si bien el metal no es un material, sino una “familia” de materiales; en este primer acercamiento se pretende que puedan nombrar algunos ya conocidos. En el material para estudiantes, tanto la silla que aparece en la tercera imagen, como la mesa del cuadro, el material es hierro.

Para finalizar, se propone que completen un cuadro de forma individual. Una vez completado, se invita a que den más ejemplos para arribar a una conclusión en forma grupal. En la puesta en común se espera que puedan formular una conclusión cercana a:

2. Clasificando materiales según su origen

Consideraciones didáctico-disciplinares

La transformación y producción de materiales es parte de la historia de la humanidad. Se pueden  mencionar algunos ejemplos como la selección de arcillas para la alfarería;  el uso de fibras para la confección de prendas tejidas a partir de plantas (como el algodón) o de animales (como ovejas, llamas y alpacas); la selección de tintes naturales a partir de minerales, animales o vegetales; la extracción de minerales para producir metales, etc. Así, a lo largo de la historia se han desarrollado infinidad de materiales como el vidrio, el papel, el acero y los plásticos. 

En el primer ciclo, se propone abordar una primera clasificación de los materiales en naturales y artificiales, tomando como criterio de clasificación su origen. Son materiales naturales los que se usan sin mayores modificaciones (en cuanto a su estructura química) respecto de cómo se los encuentra en los sistemas naturales. Si bien una silla de madera es un objeto construido por seres humanos; se dice que el material (madera) es de origen natural porque proviene de los árboles y para fabricar muebles solo se le da forma a partir de diferentes técnicas.

Diferenciar entre materiales naturales y artificiales puede generar confusiones porque en la actualidad el término natural se suele utilizar como sinónimo de saludable por las estrategias de marketing. Entonces, es común que en los envases y publicidades se refiera a yogures “naturales” o galletitas “naturales”. Es importante tener en cuenta esta dificultad y aclarar la diferencia entre el uso del término natural en el lenguaje cotidiano y el que se le da aquí. En este punto, es necesario recordar que, en las clases de ciencias naturales, es importante reparar en el uso que se le da a los términos.

La propuesta está acompañada de una presentación que relaciona los materiales con las principales materias primas a partir de las que se obtienen. La idea no es profundizar en el proceso productivo ni que las niñas y los niños recuerden toda la información presentada, sino solo dar algunos ejemplos de materiales naturales y artificiales. Hablar de “origen” de los materiales, puede crear confusiones en tanto con origen no se refiere a un lugar sino al material a partir del que se producen, es decir, el “material de origen”. Si bien en los procesos productivos se utiliza el término materia prima, por ser primer año se decide no introducir un nuevo concepto.

En la presentación se incluye el origen de algunos materiales naturales partiendo del supuesto de que es posible que, sobre todo en los espacios urbanos, a algunos de ellos no los conozcan. Por ejemplo los hilados naturales como el algodón, el lino, la lana o la seda, ya que la mayoría de los hilados que se encuentran cotidianamente en las prendas suelen tener algún porcentaje de derivados del petróleo como nylon, poliéster, poliamida o elastano. Algo parecido puede suceder con el corcho. Muchos de los corchos que se encuentran en los envases de bebidas suelen fabricarse a partir de derivados del petróleo o incluso de bioplásticos*. 

A partir de los datos de la presentación, se espera que puedan reconocer que con las técnicas y tecnologías se transforman las materias primas (como el petróleo, el agua, los minerales y la madera) provenientes de la corteza terrestre, el mar y la atmósfera. Como el planeta es casi cerrado en materia, todo lo que nos rodea, proviene directa o indirectamente de algún sistema natural. Por ejemplo, en el caso de un material artificial, como los polímeros sintéticos, la materia prima principal suele ser derivados del petróleo, que es un material natural.

En educación ambiental se considera el análisis del ciclo de vida (ACV) de los bienes de consumo; que incluye no solo todo el proceso productivo (la extracción de las materias primas, el proceso de diseño y fabricación y el uso) sino también la gestión del residuo al final de su vida útil. Pensar en el ciclo de vida de los materiales invita a reparar en que la producción de los materiales requiere de la extracción de grandes cantidades de materias primas de los sistemas naturales. Así, cada vez que se tira un objeto a la basura, se desecha no solo las materias primas con las cuales se fabricó sino también el agua, la energía y los materiales utilizados durante el proceso productivo. Esta es una de las razones por las que se considera importante separar los residuos, ya que así no sólo se revalorizan los materiales recuperables y se disminuye la cantidad de residuos que van a disposición final, sino que también se reduce la presión a los ecosistemas para extraer materias primas. Aunque no es la finalidad de la propuesta ahondar en estas cuestiones, se considera relevante introducir tempranamente la clasificación natural/artificial porque, de esta manera, tendrán mayor sentido las propuestas de educación ambiental cuando se aborde el problema de los Residuos Sólidos Urbanos (RSU).

En cuanto a los metales, suele ser muy común asumir que todos son materiales naturales. Por esto, se eligen dos metales que no se encuentran como tales en la corteza terrestre, el aluminio y el hierro. 

Como se explica en el recuadro del material para estudiantes, solamente unos pocos metales se pueden encontrar en su forma metálica en la naturaleza; en estos dos casos la idea es dar dos ejemplos de metales que se obtienen a partir de procesos metalúrgicos aún cuando no se nombren como tales. 

En el caso del hierro, es importante destacar que muchos de los materiales que se suele decir que son de hierro son, en realidad, de acero. En esta propuesta, no hace falta hacer esta diferenciación que se podrá abordar más adelante. 

Dependiendo de la localidad, es posible que algún museo cuente con meteoritos de la región llamada Campo del Cielo, en la provincia del Chaco. Se menciona ya que en estos meteoritos metálicos (sideritas), el componente mayoritario es hierro y en este caso se podría decir que su origen es natural. 

Si bien los materiales artificiales suelen subdividirse en manufacturados y sintéticos, la clasificación natural/artificial es una buena aproximación para el primer año. En segundo ciclo se podrá volver a esta clasificación para ampliarla e incluso articular con propuestas de enseñanza del área de ciencias sociales que incluyan el estudio del proceso productivo de materiales como el vidrio, el papel o el plástico. 

Orientaciones para el desarrollo de las actividades

La finalidad de las actividades del Sección 2, es que las niñas y los niños puedan interrogarse de dónde provienen algunos materiales y conocer el origen de algunos de los que forman parte de los objetos de uso cotidiano. De ser posible, se sugiere visitar algún taller de cerámica, vidrio o madera. Mientras se comparte la presentación, se puede brindar diversos materiales para observar y explorar. Como los materiales elegidos dependen de la disponibilidad de cada docente y escuela, se propone que solamente elijan de la presentación, los materiales que tengan disponibles  para observar y explorar. A medida que interactúan con los materiales, la o el docente puede preguntar si saben de dónde vienen e ir compartiendo las imágenes de la presentación. 

• Lista de materiales naturales sugeridos: trozo de algodón, corcho, sal gruesa, cuero, algunas rocas o minerales, arena, lana de oveja, llama o alpaca. También se pueden incluir algunas partes de seres vivos como frutos, semillas, caparazones, trozos de madera, etc. 
• Lista de materiales artificiales sugeridos: aluminio (puede ser papel aluminio o un trozo de lata), trozos de diversos plásticos, cerámica, papel o cartón, telas e hilados artificiales.

La información se puede sistematizar en un cuadro en el pizarrón. Es importante que puedan clasificar los materiales en naturales y artificiales a partir de conocer de qué materias primas se obtienen. Puede ser un buen momento para realizar un intercambio sobre si conocen esos materiales, si los utilizan o en qué se podrían utilizar, por qué preferirán algunos en vez de otros (por ejemplo, el caso del reemplazo de los hilados sintéticos por los hilados naturales), y buscar en el aula y la escuela en qué objetos se encuentran estos materiales. En el caso de los plásticos, se puede proponer leer las etiquetas de distintos objetos como ropa, mochilas y cartucheras para reconocer que están hechos de plásticos. Si algunos materiales no fueron incluidos en la presentación, puede ser una buena oportunidad para recurrir a otras fuentes de información. 

Para considerar la dimensión histórica de la producción e invención de materiales, se incluye una reflexión sobre los materiales con los que se construían los objetos antes del uso masivo de los plásticos. En el caso de las imágenes de las planchas (que se observan en el material para estudiantes), las más antiguas están construidas con hierro y madera, mientras que en las más nuevas toda la carcasa es de plástico. En el caso de la tercera y cuarta imagen de plancha, el plástico del mango es baquelita que fue uno de los primeros polímeros sintéticos. Las dos primeras planchas se utilizaban con carbón, y se siguen utilizando en lugares en que no hay luz eléctrica.

También puede ser interesante consultar con sus familias sobre el uso de los plásticos en el pasado para reconocer qué otros materiales se utilizaban para construir los objetos de uso cotidiano hace 50 o 60 años. En este punto, reparar que, si bien su uso se ha generalizado, los materiales que se agrupan con el nombre de plásticos no siempre existieron, sino que son materiales relativamente “nuevos”. Estos materiales, si bien se deterioran, nunca se descomponen totalmente y la mayoría no son biodegradables, por lo que se terminan acumulando y generan distintos tipos de problemas ambientales. Por esto, en la actualidad se están desarrollando materiales alternativos, como los bioplásticos. No es la finalidad profundizar sobre los plásticos como un problema ambiental, sino que se espera acercar la idea de que los materiales que cada sociedad produce cambian con el tiempo. La transformación y producción de materiales es parte de la historia de la humanidad. Así, se espera que construyan la idea de que existen diversidad de materiales naturales y otros producidos por los seres humanos, que las distintas sociedades y culturas han utilizado, algunos desde tiempos remotos y otros más recientes, para satisfacer alguna necesidad. 

3. Los materiales sólidos

Consideraciones didáctico-disciplinares

El objetivo de estas actividades es que las niñas y los niños puedan acercarse a la idea de que existe una diversidad de materiales sólidos e identificar algunas propiedades y características de estos materiales y relacionarlas con sus usos más habituales. En las actividades, la o el docente presenta diversos materiales y organiza situaciones de enseñanza en las que las y los estudiantes tengan distintas oportunidades para observar, explorar, describir, comparar y realizar registros escritos sencillos. Además, se propone la lectura de textos sobre algunas de las propiedades de los materiales analizados para ampliar la información e ir incorporando, de manera paulatina, nuevos términos.

El eje unidad/diversidad es uno de los ejes estructurantes de la enseñanza de las ciencias naturales en el Nivel Primario. Preguntarse por la unidad supone reconocer qué característica tiene en común un grupo determinado, y qué es lo que lo diferencia de otro. En los materiales sólidos, el criterio fisicoquímico a nivel macroscópico que los agrupa en una misma categoría, es el poseer forma definida. Entonces, si bien todos los sólidos tienen forma propia, se puede encontrar una diversidad de sólidos en cuanto a sus características y propiedades. En primer año no se espera llegar a una definición de propiedad. Este concepto es un modo de reconocer que existe diversidad de materiales sólidos que pueden reconocerse a través de las diferentes propiedades que poseen (diversidad), siendo una manera de acercarse a la idea de lo que tienen en común (unidad). 

En el caso de la unidad, es común que las niñas y los niños asocien a los sólidos con materiales duros, rígidos o tenaces. Decir que los sólidos mantienen su forma, no quiere decir que ésta no se pueda modificar sino que, se mantendrá estable a menos que se ejerza una acción externa. La idea de que todos los materiales utilizados son sólidos y que éstos tienen en común poseer forma definida, no surgirá de manera espontánea ni mediante la exploración de los materiales por lo que es necesario aportar nueva información.

En edades tempranas, la idea de sólido está muy ligada a sólidos rígidos, duros y pesados. En el lenguaje cotidiano se suele decir “esta mesa es sólida” o “esta construcción es sólida” haciendo referencia a la tenacidad (la dureza o tenacidad es una propiedad del material y no de objetos como mesas o casas). 

Es conveniente prestar atención a algunos términos usados en el lenguaje coloquial con un significado diferente del utilizado desde la perspectiva científica. Por ejemplo, suele confundirse la resistencia a la deformación de un material con su dureza. También las niñas y los niños pueden decir que los materiales duros son los que no se rompen. 

Estas actividades brindan, a través de la exploración de distintos materiales, la oportunidad describir algunas de sus propiedades. Por esto, es importante destinar un tiempo a que las niñas y los niños exploren los materiales y prueben doblar, estirar, trozar, arrojar al piso e incluso aplastarlos. La exploración, a diferencia de la observación, implica una secuencia de manipulaciones de los materiales con alguna finalidad de manera que permite obtener información sobre las características y propiedades de los materiales. Estas características no se obtienen simplemente observando, sino que suponen realizar algún tipo de acción. Sin embargo, no es solo mediante la acción que se construye conocimiento, sino que resulta central ayudar a articular el lenguaje, el pensamiento y las acciones. Por esto, es importante que la o el docente invite a que las niñas y los niños realicen anticipaciones de algunas acciones futuras, prueben y luego sistematicen y organicen la información obtenida. 

Por último, se incluye una actividad para estudiar la dureza ya que las niñas y los niños suelen reconocer como sólidos solo a los materiales duros o incluso afirmar que “el metal es más sólido que la plastilina”. 

Si bien hay diversas formas de medir la dureza, la mayoría consiste en utilizar un indentador. Esto es, un dispositivo con forma de cuña o aguja que trata de penetrar el material. Por ejemplo, si se quiere comparar la dureza del jabón con la del vidrio, se puede utilizar un lápiz como indentador. Mientras que el lápiz penetra sin dificultad, la plastilina no puede rayar al vidrio. La conclusión es que el vidrio es más duro que el grafito del lápiz y a su vez es más duro que el jabón. Así, con esta simple experiencia es posible armar una escala cualitativa de mayor a menor dureza: vidrio, grafito, plastilina. 

En el caso de la segunda actividad, se organiza la experiencia de modo simplificado, definiendo materiales a ser rayados y materiales que se van a utilizar para rayar (“rayadores”). Así, el material más blando será el que pueda ser rayado por todos los “rayadores” y el más duro el que no pueda ser rayado por ninguno. Esta experiencia es una buena oportunidad para discutir algunas condiciones para que las conclusiones sean comparables entre los grupos y, así, generalizables. 

El nivel de conceptualización esperado, es que puedan concluir que los materiales sólidos pueden ser muy diversos (tienen diferentes propiedades y características), pero todos tienen en común poseer forma definida. Además, que puedan expresar las propiedades y características con sus palabras para que, de manera paulatina, puedan irse apropiando de algunos términos específicos.

Orientaciones para el desarrollo de las actividades

La actividad comienza con la lectura de un texto breve, a partir de lo cual se espera que  nombren algunos materiales y algunas de sus propiedades: se parten (como las galletitas) o se rompen (como el vidrio).

Luego, se ofrece una colección de materiales en estado sólido entre los que se incluyen algunos rígidos (como la madera, la cerámica o el hierro) y otros flexibles (como algodón o papel aluminio). Para enfatizar que se estudian las propiedades de los materiales y no de los objetos, se sugiere que los materiales estén cortados en trozos de tamaños similares.

En grupos de cuatro integrantes, se les entrega el mismo conjunto de materiales o diferentes conjuntos. La selección de los materiales resulta crucial en este tipo de actividades. La variedad debe ser suficiente como para que puedan estudiar cierta diversidad de propiedades y características, pero también la colección de materiales debe ser acotada para que tengan tiempo de explorar con detenimiento y sistematizar la información en el cuadro. Se recomienda que sean conjuntos de entre cuatro y cinco materiales. Como los conjuntos de materiales seleccionados dependerán de las posibilidades de cada docente y de cada escuela, se decidió dejar vacía la primera columna del cuadro del material para estudiantes para que sea completada con los materiales disponibles.

Si bien en el texto que introduce la sección se hace referencia a la fragilidad, se tomó la decisión de no incluir ningún material que sea frágil para que puedan explorar libremente y sin riesgos.  Se puede, durante la puesta en común, presentar materiales como vidrio o cerámica para que observen o exploren con mucho cuidado. 

• Lista de materiales sugeridos: trozo de tela o algodón, lija, cerámica, plástico, plastilina, lata de aluminio, jabón, papel o cartón, bandita elástica cortada, elástico o alguna tela elástica, esponja, vela, goma de borrar, clavo, alambre o tornillo de acero.

Algunos conjuntos de materiales para estudiar diversidad de propiedades

Madera Plástico (polietileno de baja densidad*) Bandita elástica Alumino (lata)

Caparazón de caracol Tela Plastilina Algodón

Plástico (polietileno de alta densidad*) Papel aluminio Elastico Goma de borrar

Cuenta o gemas de vidrio Cartón Jabón Esponja

Piedra  Tornillo Tela elástica Tergopol Lija

* En el caso del polietileno de baja densidad se puede utilizar un trozo de bolsa y en el caso del polietileno de alta densidad se puede utilizar un trozo de algún cubierto o vaso descartable.

Es importante que noten que en todos los grupos hay solo un material rígido y el resto de los materiales se pueden doblar, estirar, trozar y tienen diversas texturas. Se recomienda seleccionar solamente entre dos y tres conjuntos para que la puesta en común no sea tan larga. 

En el cuadro se deja una columna en blanco en caso de que surjan propiedades o características que no se hayan contemplado, como el color o incluso que el aluminio se siente “frío” al tacto. Luego de la puesta en común, aclarar que todos los materiales son sólidos, y así preguntar que tendrán en común esta diversidad de materiales.

En el texto informativo del material para estudiantes se presenta el nombre de algunas propiedades y se define la propiedad común a todos los sólidos. Es importante volver a explorar los materiales para ofrecer diferentes oportunidades que ejemplifiquen qué significa que tengan forma propia y para que incorporen, paulatinamente, las denominaciones técnicas que identifican las propiedades y características estudiadas. Por ejemplo, si dicen que la madera no se puede doblar, se puede preguntar ¿quiere decir que es un material rígido? como forma de apelar al uso del término y no tanto a su definición.

Se incluye una actividad cuya finalidad es armar una escala cualitativa de dureza. Recordar que las y los estudiantes suelen usar sólido como sinónimo de duro y rígido o incluso asumir que hay grados de solidez en tanto hay materiales “más sólidos” que otros. 

Se solicita que anticipen una escala de dureza de distintos materiales. Una vez registradas las anticipaciones en el pizarrón, se les entregan los materiales para que los puedan rayar. Una vez que hayan obtenido información empírica, estarán en condiciones de armar una escala cualitativa de dureza y revisar sus anticipaciones. Cuando vuelvan a sus respuestas iniciales es importante que puedan reparar si confundían rigidez con dureza y hacer las aclaraciones pertinentes.

Se dice que es una escala cualitativa porque no se asigna un valor absoluto, sino un orden relativo: del “más” duro al “menos” duro. El material más duro será el que no pueda ser rayado, el menos duro será el que pueda ser rayado con todos los materiales. 

En este caso hay dos grupos de materiales: los que van a ser rayados y los que se van a utilizar para rayar (a los que se denomina “rayadores”). Cada grupo va a probar la capacidad de rayar de un material “rayador”. 

Para poder obtener una conclusión comparable entre los grupos y, por lo tanto, generalizable se tendrán que considerar algunas cuestiones:

- Se dirá que un material raya a otro cuando se logra formar una estría. En el caso del lápiz, no alcanza con que deje una marca, sino que debe dejar una estría.

- Todos los materiales “rayadores” tienen que tener una punta similar. 

• Listado de rayadores sugeridos: fósforo (madera), clavo o tornillo o punta de compás (hierro), cucharita de helado (plástico) y lápiz (grafito). Cómo es posible que no se haya nombrado este material, será importante aclarar que los lápices son objetos construidos con madera y grafito. También se puede mostrar (o incluso utilizar) una mina de compás o alguna mina gruesa.

- La capacidad de hacer una estría no solo depende de los materiales, sino de la fuerza aplicada. 

Entonces, antes de realizar la experiencia, tendrán que discutir cómo definir que todos los grupos realicen una fuerza similar. Por ejemplo, en el caso presentado se discutió qué pasaba si se apretaba mucho o poco y se llegó al acuerdo de hacer “la misma fuerza” que cuando se escribe.

Para finalizar, se propone discutir grupalmente qué materiales se pueden elegir para construir una mesa y cuáles no. En este punto no sólo es importante la elección del material, sino las razones de la elección. Se sugiere plantear preguntas como: ¿para qué se usa la mesa? ¿Qué materiales se pueden usar? ¿Cuáles no? ¿Qué propiedades tienen que tener los materiales para que la mesa se pueda usar? También se pueden dar contraejemplos, como “¿se puede usar cartón? ¿por qué sí/no?”. Durante el intercambio es importante que se invite a fundamentar en qué propiedad/es se basan para elegir esos materiales (considerar como frágil, rígido, rugoso, blando, duro, etc.).

Se espera que concluyan que si bien todos los materiales sólidos poseen forma definida, pueden tener diversas propiedades. La dureza, el brillo, la rigidez, entre otros, los hacen más adecuados para determinados fines; así, las propiedades y características de los materiales los hacen más apropiados para determinados usos.

4. Las propiedades de los sólidos y sus usos

Consideraciones didáctico-disciplinares

Estas actividades ponen en jugo algunos cambios que pueden experimentar los materiales sólidos por la acción del agua, el viento o el sol. El nivel de conceptualización esperado es que si bien los sólidos poseen forma propia, agentes como el agua pueden provocar el deterioro de algunas de sus propiedades, de su apariencia o incluso de ambas. Así, en agua algunos materiales se oxidan, otros se ablandan y desarman, y otros no se modifican. Este último es el caso de los plásticos ya que las mismas propiedades que los hacen tan útiles, como su durabilidad y resistencia a la degradación, también causan que sea casi imposible que se descompongan por completo en la naturaleza. Por esto, la mayoría de los artículos de plástico nunca desaparecen por completo; simplemente se reducen a pedazos cada vez más pequeños. 

En estas actividades, se focalizará en el cambio de las propiedades de los materiales sólidos por acción del agua. Se elige el agua porque da la oportunidad de incorporar otra propiedad, la impermeabilidad. Las niñas y los niños suelen decir que algo es impermeable si no se moja. Ahora bien, será importante discutir a qué se hace referencia con mojar ya que suele ser usual decir que los platos están “mojados” siendo que el vidrio es un material impermeable, para lo que tendremos que relacionar la noción de mojar con la de absorción de agua: los materiales que absorben agua son permeables.

Vale aclarar que la capacidad de mojar no es propia del líquido ni del material sólido, sino de la interacción entre éstos; así se podría decir que un material “es mojado” por otro. Por ejemplo, el mercurio es líquido a temperatura ambiente y no tiene la capacidad de mojar ningún material, y el agua no moja el teflón. En este sentido, no es que “el agua moja” sino que el agua solo moja a algunos materiales.

En primer grado, se propone comparar la capacidad de los diversos materiales para absorber o no agua y así clasificarlos en permeables o impermeables. Por último, se espera que reconozcan las características y propiedades de los materiales que determinan su posibilidad de uso para construir determinados objetos.

Orientaciones para el desarrollo de las actividades

En la siguiente imagen se observa lo que se recogió en un paseo por la playa donde se reconocen los siguientes materiales y objetos:

En algunos casos no se puede reconocer el objeto del que proviene el material. Por ejemplo, en los fragmentos de plástico rojos, el desgaste causó que se partiera en pedacitos cuando se quiso  levantar. En otros casos como las latas, la pelota y el broche los objetos son reconocibles. Aquí, se puede volver a lo aprendido en la Sección 1 sobre la diferencia entre objeto y material; sobre todo en los casos en que se reconoce el material sin saber de qué objeto proviene.

Esta situación invita a discutir qué pudo haber causado que los materiales se encuentren en ese estado, qué propiedades se modificaron y cómo. Siendo que se pueden, incluso, mostrar latas oxidadas y sin oxidar para que puedan reconocer cómo cambian las propiedades de los materiales pasando de una superficie lisa y brillante a una opaca y rugosa; por la oxidación el material pierde tenacidad y se desarma, etc.

Posteriormente se sugiere realizar una experiencia para reconocer al agua como agente de cambio. Antes de realizar la experiencia es importante que discutan cómo se puede estudiar la acción del agua sobre los materiales. Las niñas y los niños pueden decir que, como los materiales fueron encontrados en la playa, la acción es la del agua salada; por lo que se puede proponer agregar una o dos cucharaditas de sal al agua que se utilice.

La experiencia se puede dividir en tres momentos. Antes de realizar la experiencia es importante anticipar algunos resultados. No sólo explicitar qué se espera que suceda sino también cómo se van a interpretar los resultados (¿en base a qué se dirá que algo ha cambiado?). De este modo, es importante realizar algunas anticipaciones prediciendo algunos cambios y, sobre todo, cuándo se diga que “algo” cambia, siendo que lo que interesa es el cambio en las propiedades de los materiales por acción del agua. 

Preguntas orientadoras para el debate:

• ¿Qué queremos conocer con esta experiencia?
• ¿Qué esperan que suceda con cada material? ¿En qué se basan para afirmar eso?
• ¿Qué esperan observar si algún material se degrada o desgasta? ¿Cómo se reconoce qué algo se está degradando? 

Destinar tiempo a que exploren los materiales antes de sumergirlos en agua para comparar y registrar algunas de sus propiedades y características. Es una buena oportunidad para utilizar términos específicos. Una vez sumergidos en agua, es importante registrar los cambios observados. En este caso, notarán que hay materiales impermeables y permeables aún cuando no los llamen así. Se sugiere volver a registrar cambios en las muestras a los 5 y 10 días. 

• Materiales sugeridos: trozo de lata de conserva*, lata de aluminio, cartón o papel, tetrabrick, sachet, plástico de botella o yogurt. Es importante que los materiales elegidos sean algunos de los que se utilizan como contenedores de alimentos y bebidas.

*En el caso de la hojalata de las latas de conserva, éstas se obtienen recubriendo láminas muy finas de acero con una capa de estaño sumado a una capa de barniz. La función de la capa de estaño es, justamente, proteger al acero frente a la oxidación (corrosión).

Se sugiere utilizar frascos de vidrio para la experiencia ya que, además de ser transparentes, permite reflexionar sobre la estabilidad de los vidrios frente a la acción del agua, el aire y el sol e incluso discutir los cuidados necesarios durante su manipulación. 

A los 10 días, es importante reflexionar sobre la tendencia al desgaste como una propiedad de los distintos materiales utilizados y relacionarlos con el uso que se le da.  En el caso del hierro, seguramente se lleguen a observar cambios. A los 5 días (sobretodo si se utiliza agua salada) se observará la aparición de un sólido de color rojo que es el óxido de hierro. La oxidación se produce por la acción del oxígeno del aire cuya acción es favorecida en ambientes húmedos. La presencia de sal acelera el proceso. En el caso del aluminio, es muy probable que no lleguen a observar demasiados cambios así como en el caso de los plásticos. 

Los resultados de la experiencia llevan a concluir que, a la intemperie, hay materiales que se deterioran fácilmente y sus propiedades se modifican y otros no. Incluso se puede reparar en que el hierro se suele pintar, justamente para evitar que se oxide por la acción del aire y el agua. 

En la puesta en común se espera que puedan formular una conclusión cercana a:

En las fotos de las botellas del material para estudiantes interesa que relacionen las propiedades de los materiales con el uso que se le da a los objetos. En las respuestas de la elección de la botella, se espera que mencionen distintos motivos, desde el gusto, el precio y hasta algunas propiedades como que no se abolla, no se rompe o que conserva el agua fresca durante mucho tiempo. Es importante resaltar que los materiales si bien se eligen de acuerdo a las propiedades en relación con su uso, también entran aspectos más subjetivos como el gusto o incluso el precio; siendo que el estudio desde las ciencias naturales se ocupa de las propiedades “más objetivas” de los materiales. Se puede acordar que el material de la botella debe ser rígido e impermeable y, de ser posible, térmico (propiedad que no se aborda en esta propuesta, pero puede surgir) para mantener el agua fresca. Sin embargo, algunas personas pueden preferir la botella azul y otras la verde. Esta última es una elección subjetiva según el gusto de cada persona. 

Enriquecer la información con otros ejemplos de objetos que haya en el aula como mochilas, cartucheras, zapatillas, etc.; plantear preguntas como: ¿para qué se usa el objeto? ¿Qué materiales se pueden usar? ¿Cuáles no? ¿Qué propiedades deben tener los materiales de acuerdo al uso? También se pueden dar contraejemplos, como ¿una mochila podrá ser de metal o papel? ¿por qué sí/no?. 

En estas actividades se incorporaron dos “nuevas” propiedades, la resistencia al desgaste y la impermeabilidad, además de haber introducido la preferencia subjetiva de algunas cualidades como el color. Se incluyó la tendencia al desgaste porque para diseñar objetos no solo se consideran las propiedades mecánicas sino que también es central considerar los procesos de degradación de los materiales con el tiempo que reducen su vida útil. Así, una de las propiedades valoradas del oro, frente a aleaciones de coloración similares, es que éste permanece inalterable con el paso del tiempo en contacto con la piel. 

5. Los materiales líquidos

Consideraciones didáctico-disciplinares

En estas actividades resulta central diferenciar a los sólidos respecto de los líquidos en cuanto a su capacidad de fluir. Mediante la exploración, se pretende que puedan reconocer que los fluidos se desplazan con facilidad utilizando palabras como que se derraman, se pueden desbordar, gotean, salpican, se pueden verter, pueden inundar o chorrean. Todas estas expresiones cotidianas aluden a la capacidad de los líquidos de fluir. Los líquidos no tienen forma propia porque fluyen. De manera análoga, los sólidos tienen forma propia porque no fluyen.

Esta propuesta se centrará en las diferencias entre los materiales sólidos y líquidos. Los sólidos poseen forma definida y permanente ya que no fluyen. Por ejemplo, un cubito de hielo, una barrita de azufre o una bolita de naftalina no fluyen, tienen forma y volumen propio. En el caso de la arena (y los polvos) cada granito de arena cumple con estas características, pero un “puñado” de arena no. Se propone trabajar con los sólidos granulados y los polvos en la actividad 3.

Los líquidos, en cambio, presentan una superficie límite, pero no poseen forma definida; adoptan la forma del recipiente que los contiene y pueden fluir. Por ejemplo, el agua puede fluir por una manguera. A la resistencia de los líquidos a fluir se la llama viscosidad. Si un líquido fluye con mayor dificultad, se dice que es más viscoso. Por ejemplo, el aceite es más viscoso que el agua. Se propone trabajar con los sólidos granulados y los polvos en la actividad VI. 

Como ya se mencionó anteriormente, en edades tempranas la idea de sólido aparece muy ligada a los sólidos rígidos, duros y pesados. Mientras que también suelen considerar que todos los líquidos están hechos de agua o incluso que líquido es sinónimo de agua. Tomando el agua como referencia de los líquidos, las niñas y los niños suelen decir que los líquidos más viscosos son “menos líquidos”, justamente porque fluyen más lento que el agua. Por esto, se propone que las y los docentes pongan a disposición una amplia variedad de materiales sólidos y líquidos para que (las niñas y los niños) exploren al realizar las actividades. Considerando el eje unidad/diversidad, es interesante que puedan reconocer que más allá de la diversidad de propiedades de los líquidos, lo que tienen en común todos los líquidos es su capacidad de fluir.

Si bien los sólidos tienen forma propia, el criterio para diferenciar entre un líquido y un sólido es su capacidad o no de fluir. Entre los sólidos y los líquidos hay un gran número de materiales, la materia blanda, con un comportamiento intermedio como es el caso de los geles. Buena parte de estos materiales blandos se encuentran de forma natural en la biosfera, constituyendo la mayor parte de tejidos y estructuras de los seres vivos. Esto se abordará en el punto 3 de la Sección 6 del material para estudiantes.

Se suele decir que los líquidos no tienen forma propia, sin embargo los líquidos no siempre adoptan la forma del recipiente que los contiene. Por ejemplo, al echar poco aceite en la sartén se observará  que el fondo no se cubre totalmente y cuando llueve caen gotas de agua. La forma de los líquidos está relacionada con las interacciones entre la superficie de los líquidos y el medio que lo rodea. Este fenómeno se conoce como tensión superficial y se explica por las fuerzas de cohesión (capacidad de mantenerse juntas) de las partículas que conforman el líquido. Así, la forma casi esférica que adoptan las gotitas de agua se debe a su tensión superficial. Si bien en primer grado no se propone abordar este concepto, se tomó la decisión de incluirlo en la sección ¿sabías que ...? de la propuesta para estudiantes para poder reparar en la propiedad de los líquidos de formar gotas.

Si se coloca una gota de líquido sobre un material poroso como el papel o una tela, se observará que la gota se extiende mojando el material. La capacidad de mojar de los líquidos es un fenómeno de superficie y, como se adelantó, depende de la interacción entre materiales. Cuando las fuerzas de adhesión, como en el caso del agua y el papel o la tela, son mayores que las fuerzas de cohesión entre las partículas del líquido, éste tenderá a extenderse por toda la superficie. Como la capacidad de mojar es un fenómeno que depende de la interacción entre materiales, se decidió no incluirlo como una propiedad de los líquidos; sino que se incluyó a la impermeabilidad frente al agua como una propiedad de  los materiales sólidos en la sección 4.

Orientaciones para el desarrollo de las actividades

En esta sección, se espera que reconozcan que hay diversidad de líquidos con diferentes propiedades y características como el color, la resistencia a fluir, la capacidad de salpicar. Los líquidos con menor viscosidad, “salpican” más tal como se puede ver en en la imagen. Sin embargo, todos tienen en común que fluyen. 

Imagen tomada de Wikimedia Commons

En las imágenes proporcionadas en el material para estudiantes  se espera que identifiquen no sólo una diversidad de líquidos, sino también algunas de sus propiedades. En algunas de ellas es importante que puedan reconocer la necesidad del uso de contenedores para que los líquidos no se derramen.

Además, se incluye un arroyo de llanura, habitual en la provincia de Buenos Aires, ya que en estos arroyos es fácil percibir que el agua se desplaza e incluso pueden arrastrar algunos sólidos. Una característica del agua es ser un excelente disolvente. Si bien no se aborda esta propiedad ya que tiene más sentido vincularla con las mezclas, en algunas ocasiones ha sucedido que digan que el agua se “puede ensuciar” o incluso que se contamina. 

En la siguiente actividad, se propone explorar entre uno y dos materiales sólidos no rígidos y entre tres y cuatro materiales líquidos diversos. En todas las actividades es recomendable que los líquidos se presenten en recipientes transparentes bien tapados y rotulados. Es conveniente que sean variados, por ejemplo: de colores, incoloros, opacos, transparentes, muy viscosos (como el aceite, la glicerina o el shampoo). 

• Materiales sólidos sugeridos: trozo de tela o algodón, plastilina, papel aluminio, papel o cartón, goma de borrar, etc. 
• Materiales líquidos sugeridos: agua, aceite de cocina, aceite para auto o lubricantes, shampoo o detergente líquido, glicerina, vaselina líquida, productos de limpieza, vinagre, alcohol, plasticola, glucosa líquida, silicona, kerosene, etc.

Si no se consiguen líquidos viscosos como la glicerina o la vaselina líquida, se puede preparar un almíbar y teñirlo con colorante alimenticio. El líquido rojo de la foto que se presenta más abajo es almíbar. En el caso del aceite, se puede utilizar aceite usado y filtrado.

Se recomienda no utilizar miel ya que la de abejas suele solidificar a baja temperatura. Muchas mieles “líquidas” que se encuentran en los mercados tienen, en general, un alto contenido de jarabe de maíz que es líquido a temperatura ambiente. 

En la puesta en común, es importante volver a reparar en el uso de contenedores para los materiales líquidos así como en que la interfaz líquido-agua siempre presenta una superficie plana. Una vez que hayan explorado los materiales y registrado algunas propiedades y características, se puede explicar que se van a formar dos grupos de materiales. En este punto, será importante aclarar que agrupar implica dividir en grupos estableciendo un criterio, para esto se pueden dar ejemplos de criterios como ser hincha de un club de fútbol o tener gustos similares de comidas o actividades. Así, es posible formar grupos entre las personas con gustos comunes o entre los materiales a partir de propiedades comunes. En este caso, se propone armar dos grupos, el de los materiales que se pueden derramar y los que no se pueden derramar.

Es probable que el término fluir sea una palabra nueva por lo que necesitará de múltiples aproximaciones para su conceptualización. Para esto, la o el docente puede llevar jeringas, goteros y diversos recipientes para reconocer a qué se llama fluir y no quede solo en el orden de lo declarativo sino que se pueda construir el concepto a partir de la experiencia. Los líquidos se derraman, inundan, gotean, chorrean, se escurren, se pueden trasvasar, etc. porque fluyen. Así, en la puesta en común, se espera que reconozcan que todos los líquidos fluyen. La información se puede organizar en un cuadro en el pizarrón como el siguiente:

Material	¿Fluye?		Material sólido	Material líquido
	SI	NO

Suele ser común que las niñas y los niños digan que “al calentarse se hace más líquido”. Si bien no se va a calentar aceite en el aula, interesa que puedan reparar que todos los líquidos fluyen, por lo tanto todos son igualmente líquidos, solo que lo hacen de distinta manera; los líquidos más viscosos fluyen con más dificultad.

En esta actividad, se propone utilizar los mismos recipientes de la actividad anterior y reconocer cuál líquido se vuelca antes completamente. En la imagen se muestra un conjunto de líquidos posible de ser utilizado junto con un ejemplo de recipiente cerrado y transparente. Como se puede observar es importante que los recipientes estén rotulados.

Los líquidos no tienen forma propia, sin embargo pueden formar gotas. Se incluye este debate en la sección ¿sabías que ...? del material para estudiantes en tanto se considera importante reconocer los límites de las propias afirmaciones y simplificaciones. A su vez, se considera que estas reflexiones pueden ser una buena oportunidad para discutir a qué se hace referencia con “adopta la forma del recipiente” ya que esto dependerá de la cantidad de líquido respecto del recipiente. Nuevamente, se puede proponer explorar el comportamiento del agua con una jeringa sin aguja o con goteros. Luego de acordar los cuidados necesarios, se recomienda  dejar a las y los estudiantes probar hacer gotas, llenar goteros y jeringas, vaciarlos, etc. 

6. Sólidos granulados y polvos

Consideraciones didáctico-disciplinares

En estas actividades se propone continuar con la diferenciación entre los materiales sólidos y líquidos en cuanto a su capacidad de fluir. El caso de los sólidos granulados y polvos puede dar lugar a confusiones por lo que se decide estudiarlo de manera separada. Cuando los cuerpos sólidos son muy pequeños y se encuentran juntos, como en la harina, la arena y el talco, su comportamiento parece asemejarse al de los líquidos en cuanto parecen “adoptar la forma del recipiente”. Para dirimir esta cuestión, se intentará dar variadas oportunidades de exploración y observación para que puedan reconocer que los sólidos granulados y polvos están formados por una “colección de granos” sólidos de tamaño muy pequeño y que cada uno tiene forma definida.

En este punto, interesan las discusiones que se pueden dar en el aula para decidir si son sólidos o líquidos. Estos debates serán una buena oportunidad de evaluar el nivel de conceptualización alcanzado así como también repasar algunos de los conceptos abordados en las actividades anteriores. En este sentido, no interesa tanto que digan si son sólidos o líquidos sino los argumentos que esgrimen para realizar una u otra afirmación. 

En el punto 3 del material para estudiantes, se propone introducir la discusión sobre si la gelatina o el alcohol en gel, cuyo uso se ha extendido, son sólidos o líquidos. Estos materiales conservan comportamientos intermedios entre los sólidos y los líquidos en tanto si bien mantienen su forma también pueden fluir lentamente. Como se explicó, muchos de los materiales que se encuentran de forma natural en la biosfera, son de este tipo en tanto constituyen la mayor parte de tejidos y estructuras de los seres vivos. Nuevamente, no es la idea llegar a una definición de gel sino solamente invitar, a través de las preguntas, a dedicar un tiempo para establecer si el alcohol en gel o la gelatina es un material sólido o líquido como forma de repasar muchos de los conceptos abordados durante las clases anteriores.

Consideraciones para el desarrollo de las actividades

En la primera actividad, se propone explorar materiales líquidos, sólidos granulados y polvos. En la imagen se muestra un posible conjunto de materiales a ser utilizado junto con un ejemplo de recipiente cerrado y transparente. Como se puede observar, es importante que los recipientes estén rotulados.

• Materiales sólidos sugeridos: arena, talco, cemento, arcilla, cal, azúcar, sal fina y gruesa, etc.
• Materiales líquidos sugeridos: agua, aceite de cocina, shampoo o detergente líquido, glicerina, etc.

Para esta actividad, se recomienda que primero se presenten los materiales en recipientes transparentes bien tapados. Se sugieren estos líquidos porque se los puede manipular sin mayores riesgos (siempre aclarando que no se debe llevar nada a la boca) así pueden probar derramar los materiales en platos para poder reconocer la diferencia de comportamiento de los líquidos (que se mueven como “un todo”, en bloque) y los polvos o sólidos granulados en que se pueden definir los granitos. De ser posible, se puede incluir una actividad de observación con lupas. En todos estos casos, será central establecer antes los cuidados a tener en cuenta así como tener a mano material para secar si algo se llegara a derramar por fuera de los platos.

Como forma de acercarse a la idea de que los materiales granulados son materiales sólidos convertidos en granos o polvos, se puede probar aplastar una tiza. Para finalizar, se propone volver a los criterios de clasificación de los materiales en líquidos y sólidos.

Referencias bibliográficas

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• Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología de la Nación (2006) Ciencias Naturales. Tercer Año. Serie Cuadernos para el aula. Buenos Aires: MECyT.
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