Traducido por Alberto Peña

Imagen cortesía de Hedwig Storch; procedencia: Wikimedia Commons

La enseñanza de la ciencia en la escuela primaria puede ser todo un desafío. Astrid Kaiser y Marlene Rau hablan de un valiosa fuente de materiales online en tres idiomas y destacan algunas actividades sobre el aceite y el agua.

Lanzada en 2002, por Astrid Kaiser de la Universidad de Oldenburg, Alemania, la página web LeSa21^w1 ofrece una variedad de experimentos, recursos e informaciones básicas para las clases de ciencia y humanidades (Conocimiento del Medio) para la escuela primaria. Los materiales disponibles, tanto para el profesorado como para sus alumnos, cubren una gran variedad de temas (actualmente 93), incluyendo “El ojo”. “bicicletas”, la primavera”, “salud y enfermedad”, “chicos y chicas”, “planetas, la Luna y las estrellas”, “la electricidad”, “al agua” y muchos otros. Estos materiales están desarrollados fundamentalmente por estudiantes universitarios de magisterio en prácticas.

Disponibles en inglés, alemán y español, la sección “Learning” (aprendizaje) es útil tanto para profesores como para alumnos, e incluye experimentos, historias, poemas, dibujos, recomendaciones de libros y enlaces a páginas web relacionadas con los temas.

Las páginas para profesores (solo en alemán) contienen información, pistas didácticas, lecturas y enlaces a páginas web con informaciones básicas y otros recursos sobre cada uno de los temas. Los alumnos de las seis escuelas involucradas en el proyecto contribuyen al resto de la secciones en alemán. Allí, comparten sus propias experiencias y discuten una selección de temas en un foro online.

Imagen cortesía de LeSa21

Más abajo se muestran algunas actividades del proyecto LeSa21, que podrían ser la base para una unidad didáctica sobre agua y aceite, adecuada para alumnos de ultimos cursos de educación primaria. Los experimentos y otros materiales sobre los temas pueden encontrarse en la página web de LeSa21^w1.

El jabón tiene poderes mágicos – Tensión superficial

Este experimento introduce la noción de tension superficial.

Materiales Dos boles con agua Pimienta molida Un alfiler Una cuchara (no importa el tamaño) Jabón líquido o detergente líquido

Materiales Imagen cortesía de LeSa21

Proceso

1. Llenar los dos boles con agua, hasta la mitad.


2. Espolvorear la pimienta en el agua del primer bol. Observar atentamente al mismo tiempo.


3. Dejar que el alfiler flote en el segundo bol.


4. Añadir una gota de jabón a cada uno de los boles.


5. ¿Qué sucede? Dibujar lo que se observa.

¿Qué sucede?

Inicialmente tanto la pimienta como el alfiler flotan. Una razón es que ambos son muy livianos; la otra es que el agua tienen una delgada e invisible “piel” en su superficie. Las cosas más livianas no rompen esa piel, sino que son sustentadas por ella (algunos animales, por ejemplo los zapateros, pueden incluso caminar sobre ella (ver la imagen superior). Esta fina piel está causada por la tension superficial.

Al añadir la gota de jabón, la pimienta probablemente se aleja de ella hundiéndose poco a poco, El alfiler debería hundirse inmediatamente.

¿Por qué pasa esto? El jabón rompe esa fina piel del agua (puede decirse que el jabón reduce la tension superficial). A medida que la piel desaparece, no hay nada que mantenga a la pimienta y al alfiler en la superficie del agua, por lo que se hunden. Aunque pueda parecer lo contrario, la pimienta y el alfiler no se repelen, la tension del resto del agua (donde el jabón aún no llegado) aleja a la pimienta del jabón.

El jabón tiene poderes mágicos – mezclando aceite y agua

Materiales

Dos vasos Agua Colorante alimentario o tinta Una cuchara (no importar el tamaño) Aceite Jabón o detergente líquidos

Materiales Imagen cortesía de LeSa21

Proceso

1. Llenar los vasos con agua hasta la mitad.


2. Añadir un poco de colorante o tinte a uno de los vasos, mezclar con la cuchara. Esperar unos minutos hasta que el agua esté en calma.


3. Añadir una cucharada de aceite en cada uno de los vasos y observar lo que pasa.


4. Añadir 1-2 gotas de jabón en cada vaso, mezlar con la cuchara.


5. ¿Qué crees que pasará? Observar cuidadosamente y dibujar lo que se observe.

¿Qué sucede?

El agua y el aceite normalmente no se mezclan bien. La razón es que las moléculas de agua pueden formar puentes de hidrógeno entre sí y con moléculas hidrofílicas (“amigas del agua”), pero no con las hidrofóbicas (“enemigas del agua”) como las del aceite. Además, el aceite es más liviano y tiene una menor densidad, por lo que si se intenta mezclarlos, la capa de aceite permanecerá sobre la de agua. Si se añade jabón y se remueve durante unos minutos, al aceite y el agua pueden ser mezclados. Si se espera lo suficiente el aceite y el agua se separarán. ¿Por qué? El jabón contiene ingredientes especiales llamados surfactantes, que reducen la tension superficial del agua y facilitan que el aceite y el agua se mezclen. Esto convierte al jabón en un magnífico agente limpiador: no solo las manchas solubles en agua, sino, además, las manchas de aceite pueden disolverse en el agua. Las moléculas surfactantes tienen dos terminaciones diferentes, como se muestra en el diagrama (izquierda). Un extremo (la cabeza) es hidrofílica, el otro extremo (la cola) es hidrofóbica. El jabón contiene muchas moléculas surfactantes, y cada una se engancha por un lado al agua y por el otro al aceite, que es lo que hace que el agua y el aceite se mezclen, y también a las manchas de aceite. Al cabo de un rato, el aceite y el agua se separan de nuevo, porque las uniones entre las moléculas de agua son más estables que las que se dan entre las moleculas de surfactantes y las de aceite o agua.

Surfactantes Gota de aceite estabilizada con surfactante Imágenes cortesía de Nicola Graf

Vertido de petróleo

En abril de 2010 una explosion en la plataforma petrolífera Deepwater Horizon en el Golfo de México produjo un catastrófico vertido de petróleo. Según la prensa, se estima el vertido entre 5000 y 100.000 barriles de petróleo diarios durante varios meses, que acabó alcanzando las costas del sur de EE.UU. Los intentos de retirar el petróleo incluyeron su incineración y el uso de agentes aglutinantes químicos y mecánicos.

Barcos intentando apagar las llamas en la plataforma petrolífera Deepwater Horizon el 21 de abril de 2010 Imagen cortesía de US Coast Guard; procedenci: Wikimedia Commons

Accidentes similares han ocurrido también en Europa: en agosto de 2002, el petrolero Prestige se vio envuelto en un accidente hundiéndose cerca de las costas españolas. Cerca de 63.000 toneladas de petróleo fueron vertidas al mar y cientos de klómetros de la costa norte de España y Francia sufrieron la contaminación. Muchos animales murieron: se contabilizaron más de de 18.000 aves contaminadas. Muchos voluntarios ayudaron a limpiar las playas, y barcos especiales intentaron parar el aumento de la superficie de la manchas de petróleo. Veamos lo que hace el petróleo a las plumas de la saves y cómo podemos extraerlo del agua.

Materials

• Several big glasses or china bowls
• Agua
• Aceite vegetal
• Plumas
• Una cuchara
• Un filtro de café, de papel
• Una pajita
• Palillos de madera
• Serrín o polvo de madera fino
• Virutas de madera
• Arena para gatos
• Arena
• Espesante para aceite / polvo absorvente (usado en los vertidos de petróleo, puede adquirirse en Internet o droguerías o tiendas de pintura bien provistas)

Proceso

Vertir un poco de aceite en el bol y añadir algunas plumas. Observe cómo se adhieren entre sí e imagine cómo puede afectar un vertido de petróleo a las aves y otros animales cuando éste alcanza las costas. ¿Cómo limpiar los vertidos de petróleo en alta mar para prevenir que lleguen a las costas? Probaremos varios métodos para retirar el petróleo del agua. Puede pedir a los niños que formen grupos, para que cada grupo pruebe un procedimiento diferente, o dejar que toda la clase observe mientras usted hace las pruebas con todos los procedimientos. Tome otro bol, llénelo con agua, añada algo de aceite y remueva. ¿Qué sucede? Retire el aceite con la cuchara. Retire el aceite con el filtro de café. Intente juntar el aceite con los palillos de madera. Mezcle el aceite con las virutas de madera. Ahora intente juntar las virutas. ¿Funciona major con arena para gatos? Si es así, ¿por qué? Utilice serrín para espesar el aceite (flotará debido a su hidrofobia y a su baja densidad) y extráigalo del agua usando la cuchara o el papel de filtro para café. Intente hacer que el aceite sea más pesado usando arena, para que se hunda. Utilice polvo espesante para aceite para espesar el aceite y retirarlo con la ayuda de la cuchara.

Paso 1 Paso 2 Paso 4 Paso 10 Imágenes cortesía de LeSa21

Compare y discuta los resultados de los experimentos. Los niños deberán darse cuenta de que los mejores resultados se obtienen con una combinación de métodos (mecánicos y químicos). También deberán considerar los factores que afectan a la eficiencia de cada método, por ejemplo: la cantidad de agente utilizado. Finalmente, deberán reparar en que siempre queda algo de aceite al final; en la vida real tenemos que confiar en que, con el tiempo, el ecosistema acabe con los restos.

¿Qué otros métodos para limpiar el agua se les ocurre? Deje que los niños desarrollen algunas ideas para “máquinas para limpiar vertidos”. Las ideas pueden incluir un anillo de arena para gatos para evitar que el aceite se disperse en el agua, así como palas para retirar la película de aceite flotante.

Preguntas de comprensión

1. ¿Qué sucede si viertes aceite en el agua?
   Repuesta: El aceite y el agua no se mezclan. El aceite flota, forma manchas iridiscentes y/o gotas de grasa.


2. ¿Cómo se puede separar el aceite del agua?
   Respuesta: Usando una combinación de los métodos anteriores, pero es difícil.


3. ¿Está limpia el agua después del experimento?
   Respuesta: No, siempre queda algo de aceite.


4. ¿Qué queda en el agua?
   Respuesta: Aceite, a veces formando grupos con los agentes limpiadores.

Agradecimientos

Los dos experimentos “El jabón tiene poderes mágicos” forman parte del libro Chemie in der Grundschule (Química en la Escuela Primaria; Kaiser & Mannel, 2004). Publicado en alemán, contiene muchos otros experimentos de temas diferentes.

Partes del experimento “Vertido de petróleo” son de Kaiser (2009).

Referencias

Kaiser A et al. (1999) Topic – bezu Sogo gakushu. Doitzu no Kyoiku tono Sissen taiwa – Nisiu itteheikino Gakkou wo hiraku. Kyoto, Japan: Kitaoji-Shobo. ISBN: 4762821578

Kaiser A, Mannel S (2004) Chemie in der Grundschule. Baltmannsweiler, Germany: Schneider Verlag Hohengehren. ISBN: 9783896767660

Kaiser A (2009) Praxisbuch handelnder Sachunterricht Band 1 3rd edition. Baltmannsweiler, Germany: Schneider Verlag Hohengehren. ISBN: 3834000167

Referencias web

w1 – Para más información sobre LeSa21, ver: www.lesa21.de
Para las versiones en inglés y español de la sección “Learning”, hacer clic en “Lerner/Learning/Aprendizaje” en el menú principal, luego elija el idioma en la bandera de la izquierda.

w2 – Para saber más sobre el proyecto RÖSA, vea: www.roesa.uni-oldenburg.de

w3 – Para saber más sobre Pädagogisches Beratungszentrum en Brixen, Italia, aquí: www.schule.suedtirol.it/pbz/brixen

Recursos

La Autoridad de Seguridad Marítima de Australia (Australian Maritime Safety Authority) ha desarrollado una muy buena serie de recursos educativos para estudiantes de primaria y secundaria sobre los vertidos de petróleo, que incluyen varios juegos, animaciones y matemáticas sobre vertidos. Vea la página web (www.amsa.gov.au) o use el enlace directo: http://tinyurl.com/375ny3e

Tal vez también esté interesado en ver la colección “Bridge” de recursos educativos marinos gratuitos del Instituto de Ciencias del Mar de Virginia, EE.UU. (Virginia Institute of Marine Science) utilice el témino de búsqueda en inglés “oil spill” (“vertido de petróleo”): www2.vims.edu/bridge

La Federación Estadounidense de Vida Salvaje (US National Wildlife Federation) ofrece una sección sobre el vertido de petróleo en el Golfo de México, incluyendo informaciones básicas y actividades de enseñanza. Vea la página web: www.nwf.org; utilice el término de búsqueda en inglés ‘oil spill school’) o use el enlace directo: http://tinyurl.com/36sqg45

La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica Estadounidense (US National Oceanic and Atmospheric Administration) ha desarrollado un módulo para profesores para comprender cómo un ecosistema se recupera de un gran vertido de petróleo, basado en el desastre del Exxon Valdez en 1989 en Alaska en el estrecho Prince William (Prince William’s oily mess). Vea la página web (http://oceanservice.noaa.gov) o use el enlace directo: http://tinyurl.com/ofvaxk

La origanización educativa estadounidense “The League” ofrece cuatro unidades didácticas sobre petróleo, agua y vida salvaje: http://learningtogive.org/lessons/unit377

Para ampliar conocimientos sobre hidrocarburos, vea:

van Dijk M (2009) Hidrocarburos: fósiles pero aún no extinguidos. Science in School 12: 62-69. www.scienceinschool.org/2009/issue12/energy/spanish

Si le gustó este artículo, puede que le interese consultar otros artículos para profesores de escuela primaria en Science in the School: www.scienceinschool.org/primary

Tanto RÖSA como LeSa21 fueron puestas en marcha por la profesora Astrid Kaiser en la Universidad Carl von Ossierzky de Oldenburg, Alemania, donde es la directoria del Instituto de Didáctica de la Ciencia y da clase de didáctica de la ciencia y las humanidades para la escuela primaria (Sachunterricht). Sus principales intereses son los asuntos de género, la ciencia , la ecología y la energía en la escuela infaltil y primaria. Ha publicado numerosos estudios y más de 40 libros.

La doctora Marlene Rau nació en Alemania y creció en España. Después de obtener el doctorado en Biología del desarrollo en el Laboratorio Europeo de Biología Molecular de Heidelberg (Alemania), estudió periodismo iniciándose en comunicación científica. Desde 2008, ha sido uno de los editores de Science in the School.

Opinión

La página web de LeSa21 contiene un práctico listado alfabético de temas y actividades para la escuela primaria. Un buen número de ellos no están restringidos a la clase de ciencias, lo que facilita la integración de diferentes materias más fácilmente. Los temas pueden, por tanto, ser usados como inspiración para proyectos interdisciplinares para la educación secundaria.

Las actividades de enseñanza detallados en este artículo pueden ser usados como ejemplo de cómo las situaciones de la vida real, en este caso lo vertidos de petróleo, pueden servir de punto de partida para la enseñanza de la ciencia. El artículo puede ser de particular interés para los profesores de las zonas costeras, que son lo primeros en sufrir las consecuencias de este tipo de desastres.

Los experimentos tienen interés y pueden ser usados por sí solos o conjuntamente con otras actividades como ejercicios de comprensión y debates. Las preguntas que pueden hacerse podrían incluir: “¿Cuáles son los principales desafíos durante las operaciones de limpieza?” (por ejempolo las condiciones atmosféricas), y “¿Qué podemos hacer a título personal para minimizar las posibilidades de este tipo de desastres?” (p.ej.; reducir el consumo de petróleo). También puede buscarse la implicación personal sobre como deshacerse del aceite de cocina usado, o cómo limpiar algo cubierto de petróleo.

Paul Xuereb, Malta

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Recomendaciones: Primaria, Ciencia general, Química, Ecología Edades: de 5 años en adelante