Este documento presenta un experimento sobre objetos que flotan y se hunden realizado por estudiantes de educación superior. El experimento buscó que los estudiantes formularan hipótesis, probaran qué objetos flotan y se hunden, consultaran información científica, y diseñaran una lección sobre el tema para niños. El documento también incluye información científica relevante sobre la flotación y la densidad.

1. Tema: “Objetos que flotan y objetos que se hunden” Materia: Práctica Docente en la Educación Superior. Alumnas: Itzel Alicia Pedroza Pasillas. Claudia Isela Cervantes Jiménez. Martha Elsa Delgado. Sayr Sandoval Robles. Asesora: Profra. Maria Guadalupe Padilla Romo. Agosto 2011

2. PROPÓSITO: Obtener a partir de la experimentación de actividades pedagógicas; herramientas prácticas y conceptuales para impulsar el proceso de aprendizaje.

3. Exploración y Conocimiento del Mundo “Objetos que flotan y objetos que se hunden”

4. I. Experimento: “Objetos que flotan y objetos que se hunden” COMPETENCIAS Elabora inferencias y predicciones a partir de lo que sabe y supone del medio natural, y de lo que hace conocerlo. Formula explicaciones acerca de los fenómenos naturales que puede observar, y de las características de los seres vivos y de los elementos del medio.

5. Materiales corcho piedra piedra pomex esponja algodón papel aluminio lámina de aluminio tapa-roscas hojas de papel bolsa de plástico pluma de ave plumón de acuarela bandeja con agua

6. Actividades: 1. Organizar equipos de 5 integrantes. Cada equipo tendrá el material a la vista 2. Elaborar hipótesis: a) Plantear preguntas: ¿Qué objetos creen que flotarán? ¿Qué objetos creen que se hundirán? b) Hacer una lista de los objetos que creen que flotan y los que se hunden y escribir por qué Nota: Importante que haya discusión y que como equipo logren elaborar explicaciones, para lo que es necesario argumentar sobre las distintas ideas que surjan.

7. c) Registrar las hipótesis d) Experimentar con el material: ¿Cuáles objetos flotan? ¿cuáles se hunden? Comprobar las hipótesis iniciales (confirmar, eliminar, ajustar, reelaborar, etcétera). Intentar que los objetos que floten se hundan y los que se hundan floten. ¿Cómo hacer que todos los objetos floten? Reelaborar hipótesis (si es necesario) Nota: Durante el desarrollo de la experimentación es necesario intervenir para que en los equipos se elabore una explicación del fenómeno y no quedarse en afirmaciones como por ejemplo, que flotan o se hunden dependiendo del peso y el tipo de material. También el uso de ejemplos permite avanzar en esto; al poner piedras grandes y chicas, el papel aluminio y la lámina de aluminio en el agua ¿se confirma la explicación que exponen? Si fuese así, entonces ¿por qué los barcos grandes o cargueros no se hunden? ¿Por qué las piedras grandes y pequeñas se hunden?

9. Identificar la cercanía de las hipótesis formuladas con los planteamientos científicosNota: Es importante que la información que se maneje sea comprensible para quien la usa y para quien va dirigida.

10. II Análisis didáctico 3. En grupo dar respuesta a las siguientes preguntas: ¿A qué actividades intelectuales les obligó cada pregunta? ¿Qué hicieron durante el experimento? ¿Qué otras preguntas surgieron? ¿Qué capacidades se propicia que movilicen los alumnoscuando participan en una actividad de este tipo? Registro de la información en hojas de rotafolio. Después se volverá a ella.

12. Pistas para la intervención.

14. Actividades (planteamiento del problema a resolver, de preguntas a responder; organización del grupo, instrucciones generales, preguntas que no pueden faltar (para hacer que surjan explicaciones de los alumnos), preguntas para la intervención (que favorezcan que los alumnos confronten sus hipótesis).

15. Materiales (que no pueden faltar/permitan problematizar). Nota:Alguna lectura relacionada con el tema puede ser pertinente en este momento, para pensar la situación didáctica que se trabajará con los alumnos en relación al tipo de problemas que se pueden plantear, las instrucciones, las preguntas que no pueden faltar y las que se refieren a la intervención.

16. 6. Aplicar la situación didáctica en un grupo . III Puesta en práctica y reflexión sobre la práctica.

18. Lo que hicieron y dijeron los alumnos (¿qué le llamó la atención de lo que hicieron los alumnos durante la experimentación? ¿Qué les sorprendía? ¿Qué exclamaciones hicieron? ¿Qué explicaciones elaboraron? ¿Funcionaron las previsiones que tomó en cuenta para garantizar la participación de todos los alumnos?

20. Información Científica Los cuerpos cuya densidad relativa es menor que la unidad, flotan en el agua. Esto nos lleva al importante concepto llamado flotación, que trata sobre el principio fundamental de Arquímedes. Cuando un cuerpo se sumerge total o parcialmente en un fluido, una cierta porción del fluido es desplazado. Teniendo en cuenta la presión que el fluido ejerce sobre el cuerpo, se infiere que el efecto neto de las fuerzas de presión es una fuerza resultante apuntando verticalmente hacia arriba, la cual tiende, en forma parcial, a neutralizar a la fuerza de gravedad, también vertical, pero apuntando hacia abajo. La fuerza ascendente se llama fuerza de empuje o fuerza de flotación y puede demostrarse que su magnitud es exactamente igual al peso del fluido desplazado. Por tanto, si el peso de un cuerpo es menor que el del fluido que desplaza al sumergirse, el cuerpo debe flotar en el fluido y hundirse si es más pesado que el mismo volumen del líquido donde está sumergido. El principio de Arquímedes es un enunciado de esta conclusión, del todo comprobada, que dice que todo cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido, está sometido a una fuerza igual al peso del fluido desalojado.

21. La explicación del por qué flotan los barcos es posible de comprender si, en un primer momento, se conoce el concepto de “densidad”. La densidad es una propiedad física de toda la materia, y se refiere al nivel de compacidad de las sustancias. En otras palabras, la densidad hace alusión al grado en que las partículas individuales de la materia se encuentran unidas o separadas. De tal modo que mientras más unidas se encuentren estas partículas, entonces más densa será la sustancia. En segundo lugar, es necesario conocer otra propiedad física, el concepto de “ligereza”. Todos hemos notado que al sumergirnos en una piscina nos sentimos más livianos, y además, que hay algunos objetos que tienen la habilidad de flotar. Esta habilidad de flotar en un fluido se denomina “fuerza ligera” y se encuentra estrechamente relacionada al concepto recién mencionado de la densidad.

22. Esta relación entre la fuerza ligera y la densidad se hace patente al sumergir objetos en algún fluido, como por ejemplo, en agua. Si el objeto sumergido en agua es menos denso que este fluido, entonces flotará. Por el contrario, es más denso que el agua o el fluido en el que está sumergido, entonces se hundirá. A modo de ejemplo es útil considerar un objeto de madera. La madera es menos densa que el agua, por eso puede flotar, mientras que un trozo de fierro, al ser más denso se hunde. Comienza a entenderse entonces la relación de todos estos conceptos con la pregunta del por qué flotan los barcos. Si bien existen barcos fabricados tanto en madera como en acero, se los ha construido también en otros materiales que podrían ser todavía mucho más densos que el agua. Sin embargo, existe otra sustancia que hasta el momento no se ha considerado, el aire. Los grandes barcos, independientemente del material del que se encuentren fabricados contienen enormes espacios llenos de aire, sustancia que resulta ser menos densa que el agua, permitiendo así que esta gran construcción se mantenga a flote. En otras palabras, debido a estos grandes espacios de aire, la densidad total de los barcos resulta ser menos que la del agua, permitiendo a los barcos desplazarse tranquilamente sobre la superficie del agua.

24. El sostén que la barca recibe del agua se denomina empuje de flotación, y equivale al peso del agua desplazado por la embarcación.

25. Evidentemente, cuanto mayor sea la cantidad de agua desalojada por la barca, tanto mayor será el empuje que reciba.

26. Si el empuje es igual o mayor al peso de la embarcación, ésta flotará.

27. Por tanto, para flotar, la barca deberá desplazar gran cantidad de agua: de aquí que sean construidas tan anchas y huecas. Si fuesen estrechas, con objeto de ser más pequeñas a pesar de tener el mismo peso, desplazarían poco agua y, por tanto, se hundirían al no recibir el empuje necesario.

28. El principio de Arquímedes define esta fuerza.

29. Desde otra perspectiva, equivalente, se puede también decir que los barcos u otros objetos flotan debido a que la masa de agua desplazada es mayor que la masa del objeto en cuestión, este principio lo descubrió Arquímedes, un antiguo griego. Si se da el caso contrario, el objeto se hunde. Estos principios, combinados con la forma adecuada del casco del barco, le dan a los buques estabilidad para desplazarse por las aguas.

31. Puede parecer que sí, pero necesitamos precisar la pregunta: ¿Qué pesa más, un kg de hierro o un kg de paja? Naturalmente pesan lo mismo; pero el kg de paja ocupa mucho más volumen.

32. Para comparar necesitamos una referencia común, por ejemplo, el volumen. Ahora sí podemos decir que 1 metro cúbico de hierro pesa más que 1 metro cúbico de paja.

33. Si comparamos el peso del barco completo con el peso de 1 volumen de agua que fuera igual al del barco (o sea, como si el barco, todo él, se hubiera convertido en agua), veríamos que el barco pesa menos. ¿Cómo es posible? Pues la respuesta está en que, además de los materiales del barco que pueden pesar menos que el agua, el barco, tiene grandes estancias vacías (llenas de aire, y el aire pesa menos que el agua) y eso hace que, en total, el barco pese menos que el mismo volumen de agua.

34. ¿Qué queremos decir con ciencia en los primeros años? La ciencia puede contribuir de muchas maneras al currículum de los primeros años. Algunas metas de la ciencia para los niños pequeños son: Construir y favorecer ideas e intereses en los niños. Incrementar la comprensión de los niños sobre su medio ambiente físico y biológico o identificar su lugar en él. Promover la conciencia del papel que tiene la ciencia en la vida cotidiana. Ayudar a los niños en sus interacciones con el mundo; por ejemplo, en relación con la salud y la seguridad, hacer que las cosas funcionen o cuidar a los seres vivos. Estimular un pensamiento crítico, el respeto a las evidencias y el interés por el medio ambiente. Desarrollar actitudes y acercamientos positivos para aprender, y apoyar a los alumnos para que aprendan a aprender. Proveer una base para un aprendizaje futuro de las ciencias. Estos objetivos reflejan principios importantes en la práctica de los primeros años, construyen sobre las habilidades de los pequeños, desarrollan actitudes y aproximaciones positivas hacia el aprendizaje y proveen una educación benéfica y relevante para los niños en su vida presente.

35. Actitudes en la ciencia Las actitudes y las cualidades personales juegan un papel vitan en el aprendizaje. Comenzar bien depende de promover actitudes positivas y de confianza hacia la ciencia y de promover actitudes científicas tales como curiosidad, flexibilidad, respeto por la evidencia, reflexión crítica, sensibilidad por el ambiente vivo y no vivo. La curiosidad es un elemento clave para aprender. Es vital que las preguntas de los alumnos se tomen seriamente y que ellos sientan motivación para realizar preguntas al observar que los adultos adoptan una actitud de investigación hacia el mundo que les rodea. Es muy importante para aprender ciencia estar preparados para cambiar ideas y aproximaciones, observar críticamente la evidencia y aprender de los errores. Muchas experiencias de la ciencia proporcionan oportunidades a los niños para aprender respecto a las cosas vivas y no vivas y a considerar los efectos de sus acciones sobre el medio ambiente. La ciencia también provee oportunidades valiosas para desarrollar actitudes y cualidades personales orientadas a aprender a lo largo del currículum, tales como cooperación, perseverancia y voluntad para realizar preguntas.

36. Construir sobre las ideas de los alumnos… Para conocer las ideas de los niños es importante explorar a través de la discusión, las preguntas, la observación de sus dibujos y de sus acciones, así como alentarlos a hacer esas ideas explícitas… Después se pueden planear actividades para ampliar y desafiar las ideas de los niños e impulsarlos a reflexionar sobre lo que aprendieron…

37. Desarrollo de habilidades y procesos… Es necesaria una gama de actividades para asegurar el desarrollo de las habilidades y los procesos en toda su amplitud. El desarrollo de habilidades y procesos de los alumnos se puede impulsar de varias formas: Registrando y valorando las preguntas de los niños –antes, durante y después de las actividades. A menudo las preguntas de los niños emergen mientras están ocupados en alguna actividad. Planear investigaciones con los alumnos -¿cómo podemos averiguar? ¿Pueden pensar en otra manera de hacer esto? ¿Qué debemos usar? Alentando los pronósticos y las explicaciones de los alumnos -¿Qué crees que pasará? ¿Qué pasaría si cambiamos…? ¿Por qué crees que está pasando esto…? Dedicar tiempo a hablar sobre los hallazgos -¿Qué notaste? ¿Era eso lo que esperabas? ¿Puedes ver una secuencia que se repite? Utilizar diferentes formas de registrar las actividades según se requiera –dibujos, carteles, fotografías, realizar libros, etcétera-, e involucrar a los alumnos en la toma de decisiones acerca de la forma y del contenido de los registros.

38. La ciencia de los niños … Hoy al alumno le faltan no tanto las informaciones y las nociones (la televisión le hace llegar muchísimas y a través de la fascinación de las imágenes y de las secuencias) sino las experiencias. A este alumno sin experiencias la escuela, a partir de los tres años, empieza a explicarle nociones complejas, porque son abstractas, lejanas, fuera del alcance de sus manos y que lo obligan a actividades repetitivas y estúpidas. Son las nociones, de las diversas disciplinas, que le serán propuestas de nuevo en la escuela elemental (la primaria), después en la escuela media (la secundaria), después en la superior (el bachillerato) y, si continúa, algunas las encontrará de nuevo en la universidad. En todas las ocasiones tendrá la clara sensación de que aquellas nociones las conoce ya, y sólo más tarde se dará cuenta (pero no siempre y no todos) de que no las domina en absoluto. Por seguir en el campo de las ciencias naturales le parecerá que los reinos de la naturaleza, las clases zoológicas, las especies de las plantas, la fotosíntesis clorofiliana, la ósmosis, la evolución, etcétera son conceptos simples conocidos desde que era niño. De mayor, si continúa estudiando, pronto se dará cuenta del grave engaño: haber conocido como simples las cosas complejas.

39. A este niño la escuela, desde la escuela infantil, antes que las nociones, debe garantizarle las experiencias, experiencias sobre las que sucesivamente se podrán fundamentar los saberes, los conocimientos, las habilidades. En el campo de las ciencias la escuela deberá permitir al niño el contacto con la naturaleza y con los objetos biológicos, hoy de hecho prohibido, impedido, vedado por el desarrollo inhumano de la ciudad. A partir de estas experiencias el niño aprenderá a observar-escuchar, a formular las primeras hipótesis, a contrastarlas con las de los otros, a arriesgarse a las primeras teorías, a reconocerlas superadas, etcétera.

40. Los niños … también a menudo los niños piensan que no saben y que tendrán que esperar la explicación del maestro para empezar a conocer algo. Uno de los trabajos más delicados e importantes será el de poner a los niños en disposición de darse cuenta de sus competencias, de sus habilidades, de sus conocimientos. Gran parte del trabajo hecho en sus actividades preescolares, en casa, en los juegos, es desconocido también por el niño porque raramente ha sido sometido a verificación, discutido con otras personas, valorado en su eficacia. El niño se ha hecho mayor y ha desarrollado la mayor parte de sus potencialidades sin darse cuenta (así como tampoco se habían dado cuenta los adultos que lo rodeaban). El maestro tiene que ser capaz de ayudar a cada niño a reconocerse competente.

41. Dar la palabra a los niños Esto significa, en efecto, dar la palabra a los niños. No se trata de volver a proponer banales comportamientos asamblearios, a hacer preguntas colectivas a las que los más rápidos, los más inteligentes responden antes que nadie levantando la mano. Se trata, más bien, de poner a cada uno en situación de decir lo que piensa de cada cosa que se discute, en la certeza de que cada uno piensa algo y de que vale la pena que todos lo sepan. La palabra se convierte no tanto en un derecho cuanto en un deber: el grupo necesita las aportaciones de todos sus miembros. El maestro tendrá que ayudar a cada niño a reconocer que él también tiene algo que decir y que vale la pena comunicarlo a los demás porque contribuirá a construir un pensamiento nuevo, que no es de uno sino de todos, colectivo, y es más rico y más significativo que el producido por el mejor de todos ellos. Para que esto sea posible hacen falta dos condiciones: que en la escuela se traten temas sobre los que los niños sean competentes y con los que, para poder trabajar sobre ellos, se puedan usar lenguajes distintos, de manera que cada uno pueda encontrar el suyo. De alguna manera se debe permitir que los temas del trabajo escolar sean traídos por los alumnos, que entren a la escuela con ellos…

42. Fuente: Curso de Formación y Actualización Profesional para el personal Docente. Volumen II. Páginas 31-32 IEA. Reunión de equipo ampliado. Experimentación pedagógica: una estrategia para el aprendizaje profesional. Noviembre 11 2009 SEP. Programa de Educación Preescolar. Campo formativo Exploración y Conocimiento del Mundo. Tonucci, Francesco. La reforma de la escuela infantil. Cuadernos. Biblioteca para la actualización del maestro. Vega, Silvia. “La flotación”. Tomado de SEP, Conocimiento del medio natural y social II, Programa y materiales de apoyo para el estudio, Licenciatura en Educación Preescolar.