LACREU, L. y YUHJTMAN, A.: Planificar la enseñanza de las ciencias naturales. La luz y los materiales (6º año)

Secuencia didáctica publicada en https://sites.google.com/site/cnaturalesprimaria/ en el marco de las Jornadas de Planificación de la Enseñanza realizadas en el año 2008, por la Dirección Provincial de

Educación Primaria, Provincia de Buenos Aires.

Se presenta a continuación una secuencia de actividades cuyo propósito es orientar la tarea de enseñanza de algunos de los contenidos propuestos en el subnúcleo “El mundo físico” el Diseño Curricular de Ciencias Naturales para el segundo ciclo.

Se incluyen sugerencias para la implementación de las actividades y consignas para profundizar en el diseño de cada actividad.

ACLARACIÓN: En esta secuencia no se abordan todos los contenidos del subnúcleo, sino fundamentalmente los referidos a la propagación de la luz y la interacción entre la luz y los objetos. Es decir, no están contemplados los contenidos acerca de la luz y los colores, la reflexión y refracción de la luz.

INTRODUCCIÓN

El docente presenta el tema a los alumnos. Les cuenta que van a estudiar la luz desde el punto de vista de las ciencias naturales.

REPRESENTACIÓN DEL RECORRIDO DE LA LUZ

El propósito de esta actividad es que los alumnos comiencen a reflexionar acerca de cómo es el recorrido que hace la luz que nos permite ver los objetos. Que admitan la explicación de que la luz sale de la fuente, se refleja en los objetos y llega a nuestros ojos.

Con la finalidad de poner de manifiesto que para ver un objeto este tiene que estar iluminado, se presentará a los alumnos la siguiente situación, para analizarla primero hipotéticamente, y luego llevarla a cabo con los materiales concretos:

Se coloca un objeto en una caja de cartón (de zapatos o similar). Se practica un único orificio en la caja, asegurándose de que la caja esté bien cerrada.

Se intenta observar el objeto colocando un ojo en el orificio. ¿Será posible verlo? ¿Por qué?

A partir de las anticipaciones de los alumnos y de las observaciones de esta situación, se promoverá que reflexionen acerca de cuál es la representación adecuada del recorrido de la luz que nos permite ver los objetos. Para esto se presentará a los alumnos distintos esquemas, que representan el recorrido de la luz (ver anexo I), y tendrán que decidir cuál es el más adecuado y fundamentar sus afirmaciones. También podrán proponer algunas otras alternativas.

Una vez realizadas estas reflexiones, en las que probablemente surgirán ideas diferentes, se propondrá a los alumnos una lectura acerca de las ideas de filósofos de la antigüedad sobre estas mismas cuestiones (ver anexo II).

Luego de haber leído el texto, los alumnos podrán representar, mediante esquemas, las diferentes posturas de los filósofos y comparar esos esquemas con los analizados anteriormente y eventualmente los realizados por ellos. El docente podrá promover una discusión frente a las diferentes posturas.

Finalmente, el docente presentará la explicación adecuada y refutará los otros argumentos (o promoverá que lo hagan los alumnos) basándose en la experiencia inicial de la caja.

Consignas para profundizar la planificación de estas actividades:

¿A qué generalización se espera arribar al finalizar la actividad?

¿Cómo le parece que conviene organizar la clase? Planifique cómo presentará esta actividad a los alumnos: defina las consignas, la forma en que convendrá registrar las resoluciones y respuestas de los alumnos.

Reflexione acerca de las posibles respuestas de los alumnos a estos primeros cuestionamientos acerca del recorrido de la luz que nos permite ver los objetos, teniendo en cuenta el dispositivo que se propone para ponerlas en juego.

¿Cómo utilizaría los resultados de la situación de la caja y qué otras intervenciones haría para llegar a que la representación adecuada es la 2?

¿Cuál o cuáles le parece que son los propósitos de la propuesta de trabajo con el texto sobre las posturas de los filósofos antiguos? ¿Qué consignas propondría para trabajar la lectura del texto en relación con los propósitos?

EXPLORACIONES SOBRE LA PROPAGACIÓN RECTILÍNEA DE LA LUZ

El propósito de esta actividad es que los alumnos reconozcan que la luz se propaga de un lugar a otro y que viaja en línea recta (no “dobla”).

El docente pedirá a los alumnos que vuelvan a revisar los esquemas de la actividad anterior a partir de las siguientes cuestiones: ¿Qué representa la flecha que sale de un objeto y apunta a otro? ¿Por qué siempre la flecha que representa la luz es recta? ¿Se podrá representar con líneas curvas? Estas preguntas abrirán la discusión para explicitar la idea de que la luz viaja de un lugar a otro y para dejar planteada la cuestión acerca de si la luz “puede doblar” o viaja siempre en línea recta.

Con el propósito de llegar a la idea de que la luz se representa con líneas rectas porque la luz se propaga en línea recta, se planteará a los alumnos algunas situaciones hipotéticas para analizar y para luego llevar a cabo. En el análisis de lo que ocurre en estas situaciones se pone de manifiesto la propagación rectilínea de la luz.

Consignas para la planificación de esta actividad:

¿Qué situaciones propondría a los alumnos en esta actividad? Realice esquemas gráficos de estas situaciones.

¿Cuál le parece que será la organización más adecuada de la clase y qué intervenciones haría para promover la reflexión, la argumentación y el intercambio de ideas entre los alumnos a partir de las situaciones planteadas?

EXPLORACIONES CON MATERIALES OPACOS, TRANSPARENTES Y TRASLÚCIDOS

El propósito de esta actividad es que los alumnos reconozcan que los objetos pueden interactuar con la luz de distintas maneras según la intensidad de luz que dejan pasar a través de ellos; y que esto depende del material que compone el objeto y del tipo de luz que incida sobre ellos.

El docente presentará a los alumnos una colección de objetos constituidos por materiales que interactúen de diferentes formas con la luz: objetos transparentes (dejan pasar prácticamente toda la luz que incide sobre ellos), objetos opacos (no dejan pasar la luz que incide sobre ellos) y objetos traslúcidos (dejan pasar un poco de luz, no toda). Para esta instancia los objetos no deberán presentar colores. Se hará incidir sobre los diferentes objetos siempre luz proveniente de la misma fuente.

Se propondrá a los alumnos la lectura de un texto acerca de la interacción entre la luz y los objetos (ver anexo III) para contrastar los resultados de las exploraciones realizadas con los objetos y las fuentes de luz.

Consignas para profundizar en la planificación de estas actividades:

¿Qué objetos seleccionaría para trabajar en esta actividad? ¿Con qué criterio los seleccionó en cada caso?

¿Qué consignas plantearía a los alumnos en cada instancia de la actividad (incluida la situación de lectura)?

Tenga en cuenta los cuidados que hay tener en cuanto al control de variables, y la posibilidad de trabajarlos con los chicos en el diseño de las pruebas experimentales.

¿Qué dificultades le parece que se pueden presentar en cuanto al trabajo con la noción de interacción entre, en este caso, los materiales y la luz? ¿qué intervenciones o consignas agregaría o reformularía teniendo en cuenta estas dificultades?

INTERPRETACIÓN DE LAS SOMBRAS COMO RESULTADO DE LA INTERACCIÓN ENTRE LA LUZ Y LOS OBJETOS OPACOS

El propósito de esta actividad es que los alumnos reconozcan que la producción de sombras es el resultado de la interacción entre la luz visible y los objetos: que es un fenómeno que se produce a partir de la propiedad de algunos materiales de no dejar pasar la luz (opacos) y la propiedad de la luz de propagarse en línea recta.

Producción de sombras

El docente retomará de la actividad anterior los procedimientos realizados por los alumnos para explorar si los objetos dejaban o no pasar la luz. Hará notar a los alumnos que todos los objetos opacos producen sombras sobre la superficie (pared, piso, mesa, etc.) detrás1 de ellos. A partir de esta idea y del planteo de una situación (ver anexo IV), el docente guiará a los alumnos para que logren explicar en palabras y mediante esquemas gráficos cómo se producen las sombras. Algunas preguntas que podrán ayudar a los alumnos y promoverán que pongan en juego lo aprendido en las actividades anteriores pueden ser:

¿Todos los objetos (transparentes, traslúcidos y opacos) producen sombras?

1 Detrás pensando que “el adelante” del objeto es donde está la fuente de luz, como muestra la figura del anexo IV.

¿Se producirían sombras si la luz “doblase”? ¿Cómo les parece que serían las sombras en ese caso?

Para analizar y reflexionar más en profundidad la situación de la producción de sombras se les proporcionará a los alumnos algunas situaciones problemáticas para resolver, como por ejemplo:

¿Qué características del objeto se reproducen en su sombra y qué características no? Por ejemplo: ¿el color del objeto está presente en la sombra?

¿Qué ocurre con el tamaño de la sombra si se mueve hacia atrás o adelante la fuente de luz solamente? ¿y si se mueve la pantalla solamente?

Luego se les propondrá a los alumnos poner a prueba sus ideas en una actividad experimental.

Como resultado de las discusiones sobre los resultados de los experimentos se espera que los alumnos puedan reconocer que:

El tamaño de la sombra depende del tamaño del objeto y de la distancia entre el objeto y la fuente de luz, y entre el objeto y la pantalla o superficie en la que la sombra se proyecta.

Cuanto menor es la distancia entre el objeto y la fuente, manteniendo constante la posición de la pantalla, el tamaño de la sombra es mayor.

Al alejar la pantalla del objeto, manteniendo constante la distancia entre el objeto y la fuente de luz, el tamaño de la sombra aumenta.

El tamaño de la sombra se modifica si se rota el ángulo de inclinación de la fuente de luz.

La única información del objeto que contiene la sombra es la forma de su contorno.

Consignas para profundizar en la planificación de estas actividades:

Dibujar el esquema gráfico al que deberían arribar los alumnos para explicar cómo se producen las sombras utilizando el esquema del anexo IV.

¿Qué otras preguntas se le ocurren que pueden ayudar para que los alumnos logren explicar este fenómeno como interacción entre la luz y los materiales?

Diseñe la actividad experimental que propondrá a sus alumnos.

¿Qué consignas y orientaciones daría a los alumnos para que ellos pudieran diseñar un experimento similar?

¿Cómo organizará la clase para arribar a las generalizaciones de esta actividad a partir de lo trabajado en la primera y segunda instancia?

ACTIVIDADES DE CIERRE El propósito de esta actividad es que los alumnos pongan en juego lo que aprendieron en todas las actividades anteriores en situaciones diferentes. Además que amplíen la variedad de fenómenos que pueden ocurrir como resultado de la interacción entre la luz y los materiales: la reflexión de la luz, y que relacionen esto último con lo aprendido en la primera actividad acerca del recorrido de la luz que nos permite ver los objetos.

Otras situaciones problemáticas acerca de la producción de sombras

Se presentará a los alumnos una colección de imágenes que muestren situaciones en las que se producen sombras, pero no las fuentes de luz que las provocan. Los alumnos deberán explicar o dibujar la posición de la fuente y el recorrido de la luz que produce la sombra que se observa en cada imagen.

Visualización del recorrido de la luz

Se mostrará a los alumnos una manera de visualizar los rayos de luz. Con un puntero láser (del tipo de los de llavero) se mostrará que al encenderlo, lo único que se observa es la luz en la fuente (el punto luminoso en el láser), y un punto luminoso en alguna pared o en el piso o en cualquier objeto que quede iluminado por él, pero que no se puede ver ningún rayo de luz. Luego se mostrará una manera de visualizar este rayo: colocando polvillo en el recorrido de la luz.

Consignas para profundizar en la planificación de estas actividades:

¿Con qué criterio habrá que seleccionar las imágenes para la actividad de las sombras?

¿Qué generalización se espera construir a partir de la actividad de visualización de los rayos de luz?

¿Sería conveniente realizar esta actividad con otra fuente de luz que no sea un láser? ¿Qué resultados esperaría obtener?

Anexo I

Esquemas que representan el recorrido de la luz. Uno de ellos es el que nos permite ver los objetos.

1 2

3 4

Aristóteles

Anexo II

Texto para los alumnos acerca de las ideas de la antigüedad acerca del recorrido de la luz que nos permite ver los objetos.

Los pensadores de la antigüedad y sus ideas sobre la luz

No es una sorpresa que la óptica haya surgido como una de las primeras ramas de las ciencias naturales: desde épocas muy remotas el hombre se ha sentido atraído por los fenómenos luminosos, que despertaban en él gran curiosidad, y que le aportaban, además, una variedad de beneficios prácticos.

Los filósofos naturales de la antigua Grecia propusieron algunas explicaciones relacionadas con el fenómeno de la visión.

Algunos sabios griegos creían que las personas podían ver las cosas porque desde sus ojos salían unos “tentáculos” luminosos, pero invisibles. Según ellos, veían una moneda tirada en el suelo porque salía luz de sus ojos y viajaba por los tentáculos hasta tocar la moneda. Euclides y los filósofos platónicos sostenían que la sensación visual se produce cuando los "haces oculares" enviados desde los ojos chocan con los objetos. Podría resumirse la idea de los platónicos acerca de la visión diciendo: "Ojos que no ven, luz que no existe." Pero si la luz salía de los ojos… ¿porqué no se ve en la oscuridad?

En cambio, los filósofos pitagóricos, sostenían que la visión es causada por la proyección de imágenes lanzadas desde los objetos hacia el ojo. Ellos pensaban que de los objetos emanaba un `simulacro´ del objeto mismo que llamaban la `eidola´ que proyectada por rayos viajaba hasta los ojos para provocar la visión. Pero… ¿cómo un objeto puede producir el número suficiente de emisiones para que lo vean varias personas a la vez?, ¿cómo cabe en el ojo el simulacro, por ejemplo, de una montaña? Y, también en este caso, ¿por qué no veo el objeto en la oscuridad?

Aristóteles, otro filósofo griego, rechazaba estas dos teorías de la visión, y proponía un mecanismo mixto en el que la emisión desde los objetos y la emisión desde los ojos interactúan produciendo la visión. Sostenía que el medio entre el objeto y el ojo desempeña un papel esencial. Decía que cuando este medio (que puede ser el aire o el agua, por ejemplo) está en reposo, hay oscuridad; excitado por el "fuego" de un objeto, el medio pasa al estado activo y se vuelve transparente. Los colores del objeto pueden entonces viajar hasta nuestros ojos; del "estado de actividad" del medio dependerá qué colores puede transmitir.

Anexo III

Material de lectura para los alumnos acerca de la interacción entre la luz y los objetos.

BOCALANDRO, N. y otros: Ciencias Naturales 6, AZ editora, Buenos Aires, 2000, 2da. Edición.

Anexo IV

Situación para analizar y explicar la producción de sombras.

Fuente de luz

Pantalla

Objeto