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Experimentos circenses para primaria

Traducido por Marta Caruda Martinez de Castilla


Imagen cortesía de Bristol ChemLabS

¡Atrápelos jóvenes! Alex Griffin, Tim Harrison y Dudley Shallcross de la Universidad de Bristol, Reino Unido, demuestran la importancia de hacer la ciencia interesante para los niños y más jóvenes. ¡Y no saben la diversión que puede llegar a ser!

Alex está en su último año de Doctorado en Química….

“La tensión está a tope: ni siquiera he acabado el proyecto del laboratorio y todavía necesito más tiempo. Tengo que escribir una tesis de un millón de páginas y el dinero también se está acabando. ` ¿Cómo puede combatir esta tensión?' - oigo preguntar- Pues bien, intento distraerme”.

No se trata de una nueva técnica de relajación, sino que Bristol ChemLabSw1 es un programa organizado por el Departamento de Química de la Universidad de Bristol que consiste en hacer llegar la ciencia, y especialmente la química, a las masas. Querríamos disipar algunos falsos mitos sobre la ciencia, como que ésta es aburrida, un taladro, y peligrosa y/o dañina. Queremos también demostrar al público lo que realmente llevamos a cabo. Una de las cosas que hacemos es visitar las escuelas primarias.

Comenzamos cargando todo el material, incluyendo los globos rellenos de hidrógeno y de helio, en el gran coche del afortunado Tim Harrison. Al llegar a la escuela, desempaquetamos y nos apoderamos del pasillo de la escuela para realizar una demostración muy completa. Los niños (de 4 a 11 años) se arriman, observando maravillados y entusiasmados. Una vez sentados, a las filas de delante se les proporcionan gafas de protección – más bien por causar efecto que por la propia necesidad - Tim continúa su tarea. Pone a prueba a los alumnos preguntándoles qué gases contiene el aire. Entonces él les deja atónitos con los experimentos de nitrógeno líquido, les deja pasmados con las coloridas pociones, les hace reír con una cascada de burbujas (gracias a Dios por el detergente) y finaliza el espectáculo estallando globos de hidrógeno con una llama. ¡Por supuesto que la audiencia participa en esta asombrosa demostración! La audiencia vitorea cuando el globo de hidrógeno revienta y abuchea cuando el de helio produce una pequeñita explosión. La emoción se ha calmado de momento y es entonces cuando recogemos, mientras Tim contesta a las preguntas que le hacen los niños y el resto del personal de la escuela. Todavía tenemos tiempo para una taza de té y luego continuaremos con el espectáculo….

Para dos clases de niños de 9 a 11 años, tenemos una serie de tres experimentos que irán rotando para que todos los niños tengan la ocasión de hacer los tres. Visto a los niños con batas blancas de laboratorio de su talla, gafas de protección y guantes desechables (¡les encantan!) y una vez en su grupo, disuelven cintas de magnesio en diferentes concentraciones de ácido clorhídrico. Miden el tiempo que tarda el metal en disolverse, después recogen el gas, lo queman y al estallar hace 'pop'. Los otros experimentos consisten en hacer un polímero de color - también conocido como limo - y en la reacción del reloj de yodo (véase abajo). Los profesores tampoco se libran de esto: les vestimos con batas blancas de laboratorio y se apuntan a todos los experimentos. Me sorprende ver a los niños tan seguros de sí mismos y tan inquisitivos: a veces tengo que pensármelo dos veces antes de contestar a algunas de sus preguntas.

Estas sesiones consisten en pasárselo bien y al mismo tiempo aprender algo de química, pero también hacemos competiciones. ¡El equipo que consiga la mayor exactitud en el experimento del reloj de yodo gana una tabla periódica de Bristol ChemLabs, una alfombrilla para el ratón del ordenador o una taza!

Agotados pero aún con energía, recogemos todo, conducimos de vuelta a la universidad y descargamos. ¡Qué manera de relajarse!”


Imagen cortesía de Bristol ChemLabS

Vínculo entre escuela primaria-universidad: ¿una situación en la que ambos ganan?

Hay pocas razones por las cuales los talleres de química o de ciencias no puedan hacerse para las escuelas de primaria, siempre y cuando la ayuda financiera y la pericia estén disponibles. En muchos países, las escuelas primarias tienen fuertes vínculos con sistemas educativos superiores o escuelas secundarias locales. Debería ser posible para las escuelas de obtener una ayuda financiera para comprar material o para pagar a expertos en la materiaw2. El material necesario para realizar estos talleres está apuntado en la lista que viene en la caja.


Imagen cortesía de Bristol ChemLabS

Los departamentos de ciencia de la universidad tienen recursos que las escuelas primarias podrían utilizar, con una mínima adaptación. Creemos que esta idea aporta unas ventajas enormes para ambos, aunque suponga una gran inversión financiera o de tiempo para conseguir este vínculo entre la universidad y algunas escuelas primarias locales. Los científicos graduados, e incluso académicos, tienen la oportunidad de idear y de ofrecer actividades para atraer la ciencia al público. Se introducen nuevos recursos en las escuelas primarias y también representantes de la química que ofrecerán muchas ventajas, tanto a los profesores como a los alumnos. De hecho, según nuestra experiencia puede haber incluso una ventaja en tres sentidos, en el caso de que las escuelas secundarias reciban la ayuda que ofrece el taller para los alumnos de primaria, se utilizaría una parte del personal de la universidad y su material, así también implicando varios estudiantes de grado superior en ciencias.

“Después los alumnos se pasan horas hablando sobre la demostración que más les ha gustado (generalmente es la espuma líquida de jabón que asciende). Estuvieron muy animados y sobrecogidos por lo que presenciaron. Incluso aquellos más jóvenes que lloraron [debido a una pequeña pretendida explosión] dijeron que estuvo fantástico.”

“[Tim] hizo algunos experimentos con dióxido de carbono y nitrógeno líquido, huevos, flores, guantes, tubos de goma, etc., que han conseguido cambiar a 240 niños en media hora, incluyendo a todos aquellos que se lo tenían demasiado creído como para querer aprender algo. Estamos ahora cambiando el plan de estudios para incluir más actividades como éstas. Las escuelas lo necesitan, porque fue maravilloso ver a los niños tan emocionados.”
Dos profesores

“No sabía que los gases pudiesen congelar.”
“Realmente quiero ser científico cuando sea mayor.”
Alumnos de tercer curso (7-8 años)

“Esperaba verles asombrados por los bonitos colores, los humeantes termos y las estrepitosas explosiones que Tim creó en el pasillo, pero fue su reacción a los experimentos que tuvieron lugar en la clase lo que más me impresionó. A pesar de su obvio entusiasmo, su comportamiento fue ejemplar y fueron un verdadero crédito para la escuela. Es más, al final de la sesión de 30 minutos, ¡cada pareja de mi grupo fue capaz de predecir al segundo una complicada reacción del reloj! ¡Desde el punto de vista de los alumnos, triunfamos en hacer la ciencia “guay”!”
Estudiante licenciado en química, después de ayudar por primera vez en un taller de primaria

Material necesario

El material que ofrece Bristol ChemLabS para los talleres de las escuelas primarias incluye:

  • 60 batas blancas de laboratorio (talla de niño, y para adultos talla M y L)
  • 50 pares de gafas de protección, talla de adulto y de niño
  • 400 pares de guantes de plástico desechables de diferentes tamaños
  • Cubiletes de plástico, probetas, varillas para remover
  • 250 vasos de plástico desechables
  • Cronómetros
  • Bayetas para limpiar y secar
  • Tubos de ensayo con sus respectivos soportes
  • Mechero Bunsen móvil (combustible de butano) y cerillas
  • Muchos rollos de papel de cocina
  • Bolsas grandes de basura
  • Hervidor o jarra eléctrica
  • Botellas de agua para lavar los ojos

Los instrumentos, las cajas para almacenar, los productos químicos, y otros materiales utilizados para la experiencia del día cuestan alrededor de UK £4000, incluyendo el equipo utilizado por la mañana durante la presentación a toda la escuela.

Detalles prácticos para los talleres de química

La clase (con un lavabo) se transforma rápidamente en un laboratorio temporal. Aunque existen varios experimentos, los más populares son aquellos diseñados para incrementar la destreza midiendo e investigando y para aumentar la conciencia de la seguridad. Éstos están descritos más abajo.

Muchos profesores de escuelas de secundaria reconocerán los experimentos, pero el propósito de desarrollarlos en las escuelas de primaria no es para obtener una redacción escrita. Quizás lo hagan después con sus profesores, pero el punto principal es demostrar a los niños lo emocionante y divertida que puede llegar a ser la ciencia.

Nota: Todo producto químico requiere una evaluación de riesgo, realizada por aquellos que hagan la demostración del experimento y se debe tener en cuenta las condiciones en las que tiene lugar la demostración. Los profesores de primaria que no tengan suficiente conocimiento en química pueden obtener esta información de sus compañeros de las escuelas de secundaria.

Investigando las propiedades del limo y el polimorfo

El limo se forma mezclando bórax y acetato de polivinilo (PVA), mezcla a la que se añade unas gotas de colorante alimenticio. Variando las proporciones de bórax se consigue un cambio en las propiedades físicas del limo. Este experimento (algo “asqueroso”) es muy popular entre los niños.

El polimorfo es un termoplástico que se puede moldear en una temperatura relativamente baja, 62°C.

Material

Para dos clases de 35 alumnos que trabajen en pareja se necesitan 3 l de la solución de PVA y 2 l de la solución del bórax.

Para hacer 1 l de la solución de PVA:

  1. Tomar 40 g de acetato de polivinilo y añadir agua hasta que el volumen total sea de 1 L.
  2. Remover a una temperatura de 40° a 90°C en agua (durante 1 hora). Para acelerar el proceso, cubra el vaso de precipitados con papel de aluminio para así conservar mejor el calor.

Para hacer 1 l de la solución de bórax del 4%:

  1. Tomar 40 g del bórax y añadir agua hasta que el volumen total sea de 1 L.
  2. Remover.

Nota: El bórax, también llamado borato de sodio o tetraborato del sodio, es utilizado muy a menudo en detergentes, suavizantes de agua, jabones y desinfectantes.

El polimorfo se puede comprar en la Universidad de Middlesex, UKw3, por unos €30/kg. Distribuya 4-5 g por alumno (en tubos individuales).

Modo

Los alumnos deben:

  1. Verter las soluciones de PVA de un grosor de 1 centímetro en un vaso de precipitados de plástico desechable (normalmente está marcado con una línea en los vasos de precipitados que utilizamos: la solución de PVA es demasiado viscosa como para utilizar una probeta).
  2. Opcional: añadir 3-5 gotas de colorante alimenticio y remover.
  3. Agregar el volumen de bórax previamente medido con precisión y remover. Inicialmente, decir a cada pareja de alumnos de utilizar un volumen fijo de bórax - entre 4 y 10 ml.
  4. Utilizando los guantes, sacar el limo con una cuchara e investigar sus propiedades táctiles estirándolo.

Muestre a los alumnos el polimorfo termoplástico. Viene en forma de gránulos transparentes que, cuando están en contacto con agua caliente (superior a 62°C), se pueden moldear para dar formas divertidas, como peces, pájaros o - para el menos imaginativo - bolas. Las bolas hechas de este material botan de forma diferente dependiendo de si el polímero sigue caliente o si ha formado enlaces para dar la versión coloreada.

El experimento del reloj de yodo

Con este experimento, los niños investigan la disolución y aprenden a medir volúmenes con precisión para conseguir que la reacción química cambie de color al cabo de 30 segundos exactos. Realizamos este experimento en forma de competición, así es más emocionante.

En el experimento se utilizan dos soluciones, llamadas disolución A y disolución B (véase abajo). Así no hay confusión con los nombres de los compuestos químicos utilizados. Los estudiantes tienen tres pequeños vasos de precipitados medio llenos con la solución A, la solución B y agua (W); y las probetas marcadas con sus correspondientes etiquetas para evitar contaminación.

Material

Para dos clases de 35 alumnos, se necesitarán 4 l de cada disolución.

Para preparar 4 l de la disolución A, mezclar los siguientes compuestos químicos y añadir agua hasta que el volumen total sea de 4l:

  • 0.2 g de almidón
  • 30ml de ácido etanoico (acido acético glaciar)
  • 4.1 g de etanoato sódico (acetato)
  • 50 g de potasio de yodo
  • 9.4 g de tiosulfato sódico

Para preparar 4 l de la solución B, tomar 200ml (30%, también representado como 100 Vol) de peróxido de hidrógeno y añadir agua hasta que el volumen total sea de 4 l.

Modo

Asegurarse de que cada pareja de alumnos tenga el material adecuado y sepa utilizar un cronómetro, después muéstreles la reacción sin diluir. Mezcle 15 ml de la solución A y solución B. La mezcla se pondrá negra después de un par de segundos.

Comente el efecto que pueda causar el hecho de agregar agua a la mezcla. Utilice los términos `menos concentrado' y `más diluído' en la explicación, para dar a los alumnos una idea de lo que está sucediendo. Dé todas las instrucciones verbalmente para maximizar el tiempo que dura el experimento.

Proponga a los niños un reto, en el que deben conseguir que la mezcla se vuelva de color negro en un tiempo determinado – un tiempo fijo entre los 30 y 60 segundos. Dé a cada pareja un período de tiempo diferente para alcanzar su objetivo.

Aunque el experimento no sea una prueba muy justa, ya que el volumen y la concentración de la mezcla varían, entusiasma a los alumnos, se entrenan a medir con exactitud, y les enseña a investigar y a trabajar en equipo. Si acaso, se podría ofrecer una recompensa a la mejor pareja.

Se puede hacer más complicado para los estudiantes de las escuelas de secundaria, por ejemplo insistiendo en que la solución B deba estar diluida de tal forma que el volumen utilizado de B sea siempre el mismo, lo cual lo hace científicamente mas apropiado.

Después del experimento, vierta cuidadosamente la solución de yodo que se haya formado por el lavabo y lávela. Limpie y reutilice los vasos de precipitados. Si no tiene lavabo, utilice un cubo (que contenga cristales de tiosulfato de sodio para que reaccione con el yodo) y vierta los residuos por el váter.

Dilución ácida

Los alumnos gozan investigando la reacción que se produce al diluir un ácido con magnesio, especialmente porque recogen el hidrógeno que más tarde quemarán, resultando en una ruidosa explosión.

Material

  • Corte una cinta de magnesio en tiras de 2 centímetros. Cada estudiante necesitará 5 pedazos.
  • Aproximadamente 2 l de cada una de las cuatro concentraciones de ácido clorhídrico (HCl), véase abajo.
Tabla 1: Concentraciones de ácido clorhídrico

Concentración aproximada (molar, M)

Volumen 11 M de ácido clorhídrico (ml)

Volumen de agua (l)

2.0

364

2

1.5

273

2

1.0

182

2

0.5

91

2

Modo

Los alumnos deben:

  1. Medir 10 ml de una de las soluciones ácidas y ponerla en un tubo hirviendo.
  2. Agregar un pedazo de magnesio, poner en marcha el cronómetro y pararlo cuando se acabe el burbujeo.
  3. Tabular los resultados y convertir los tiempos en segundos.
  4. Al final de la sesión, utilizar el quinto pedazo de magnesio y atrapar el hidrógeno liberado en forma de gas en un segundo tubo hirviendo, después utilizar una vara de madera para quemar el gas con toda seguridad.
  5. Comparar los resultados de su experimento con la explosión de los globos de hidrógeno realizada en el pasillo de la escuela.

Cuando se realiza un experimento, un científico experto demuestra a los alumnos cómo quemar el gas y les vigila con atención mientras que ellos mismos lo hacen.

Referencias en la web

w1 – Para más información sobre Bristol ChemLabS, véase: www.chemlabs.bristol.ac.uk

w2 – Una lista de las principales fuentes en ayudas financieras para actividades escolares en el Reino Unido puede ser descargada de la página web de Bristol ChemLabS: www.chemlabs.bristol.ac.uk/outreach/resources/

Nota del editor: Si conoce alguna otra lista similar sobre ayudas financieras aplicadas a otros países europeos, envíe la página web por email a: editor@scienceinschool.org y nosotros nos ocuparemos de incluirla en la página web de Science in School.

w3 - página web de Middlesex University Teaching Resources: www.mutr.co.uk

Recursos

Algunas de las actividades que ofrece Bristol ChemLabS para las escuelas de secundaria están descritas en:

Harrison T, Shallcross D (2006) Perfume chemistry, sexual attraction and exploding balloons: university activities for school. Science in School 3: 48-51. www.scienceinschool.org/2006/issue3/perfume

Reseña

Este artículo describe las visitas de los estudiantes de la universidad a las escuelas de primaria para hacer experimentos químicos, motivando a los alumnos, inspirándoles interés por la química, y provocando asombro y emoción.

Hay descripciones detalladas sobre los experimentos, que podrían ser utilizadas incluso por aquellos profesores con poca experiencia en el campo de la química o sin acceso a un laboratorio. Yo si duda haré el experimento del reloj de yodo con mis alumnos de química.
Sølve Tegnér Stenmark, Noruega

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