Experiencias e ideas previas de los alumnos de primaria sobre la materia

En relación con las semejanzas y diferencias entre objeto y material, los alumnos desde muy pronto reconocen que un objeto deja de ser lo que era al romperse, por ejemplo, un vaso de vidrio. Sin embargo, hasta los 7-9 años, no dan explicaciones basadas en diferencias entre objeto y material. De hecho, antes de los 7 años, para describir los objetos le asignan cualidades como el tamaño, el sabor o color, que pueden corresponder al objeto y/o material. También utilizan muchas cualidades para clasificar una muestra amplia de objetos que pueden incluir desde un palo, una esponja, un tomate, un poco de arroz, un ladrillo, gel, etc. Las diferentes cualidades pueden agruparse bajo cinco criterios: composición (es de papel), función (sirve para comer), localización (está en la playa), apariencia (tiene brillo) y procesamiento (es natural). Los motivos por el que eligen uno u otro criterio son diversos y relacionados con la edad del alumno, el tamaño del objeto, la familiaridad con el objeto, la forma o consistencia, etc. Los criterios más utilizados cambian con la edad, eligiendo el 50% la composición a los 5-9 años y la función a los 9-11 años. Lo destacable es que no se produce una progresión hacia criterios asociados al concepto de materia.

En cuanto a las propiedades generales que utilizamos para identificar la materia, durante la educación primaria se va construyendo progresivamente los conceptos de peso, volumen y temperatura, pero no llegan a generalizarse. Así, al inicio de la primaria, 7 años, comienzan a apreciar que cualquier cosa por pequeña que sea (grano de arroz, trozo de gomaespuma) pesa algo. Sin embargo, no admiten la conservación del peso cuando se hacen cambios de forma (bola de plastilina en salchicha). Es más adelante, a los 9-10 años, cuando comienzan a admitir la conservación del peso y volumen en situaciones sencillas como trocear o modelar la plastilina o trasvasar líquidos entre dos recipientes distintos, pero no en situaciones complejas como sumergir un sólido en un líquido. La generalización del peso aparece al final de la Primaria, 12 años, pero no ocurre igual con el concepto de volumen, que sólo lo conservan cuando el objeto es visible como una bola sumergida en un líquido, pero no cuando desaparece como al disolver azúcar en agua.

El término temperatura es reconocido por los niños desde pronto, aunque no lo utilicen espontáneamente en su conversación. La primera idea de temperatura aparece asociada a las sensaciones térmicas que tenemos al tocar los objetos, lo que introduce una idea dominante en Primaria y persistente: la temperatura es una medida del calor que tiene un cuerpo. Por ello, durante la Primaria, aunque los alumnos de 8 a 12 años utilizan y leen el termómetro, asocian la temperatura al tipo de material (por ser metal), sin contemplar el ambiente y, también, al tamaño del objeto. El 50% de 12 años creen que la temperatura de un cubito de hielo grande será menor que la de uno pequeño, aunque estén en el mismo congelador.

En cuanto a la diversidad de los materiales, la comprensión de los alumnos está limitada por sus conocimientos sobre los estados de agregación y sobre las mezclas y sustancias puras. Así, durante la educación primaria, tienen dificultades para reconocer los diferentes estados de agregación de la materia, llegando a creer a los 8 años que el aire no pesa o tiene un peso negativo. A esta edad tampoco consideran como líquidos y sólidos, respectivamente, a los líquidos viscosos o sólidos en polvo, agrupándolos en una categoría aparte. Para los alumnos, los conceptos de sólido y líquido responden a prototipos que no se corresponden con sólidos en polvo como la harina o líquidos viscosos como la miel. El prototipo de sólido es un metal, un objeto duro, rígido, pesado y con forma difícil de cambiar. El prototipo de líquido es el agua, una sustancia que se derrama y fluye con facilidad. Al finalizar la educación primaria, a los 12 años, todos los alumnos han generalizado sus ideas sobre los líquidos pero no ocurre lo mismo con los sólidos.

El estado gaseoso es más problemático. El aire, que debería ser el prototipo, rara vez es considerado como ejemplo de gas por los más pequeños, palabra que asocian a casos venenosos o inflamables, mientras que el aire lo relacionan con respiración y vida. Dado que no tienen percepciones visuales con el aire, consideran el aire y los gases como algo invisible e inmaterial. Por ello, como decimos, a los 8 años piensan que el aire no pesa. Más adelante, a 11-12 años, aunque reconocen que el aire está en todas partes, no todos admiten la difusión, fenómeno clave para comprender el comportamiento mecánico de los gases; así, el 50%, creen que dos gases que avancen por los extremos de un tubo sólo se mezclarán en el límite de separación. Sin embargo, con la enseñanza, a estas edades adquieren ideas de peso y volumen con los gases lo que resulta necesario para que los alumnos los doten de un estatus material.

En estas edades también tienen dificultades para diferenciar mezclas y sustancias puras, debido a dos hechos. Primero, la interferencia entre el lenguaje vulgar y científico, como consecuencia del predominio del sentido común al asignar significado a términos como sustancia pura o sustancia compuesta. Para los alumnos, sustancia pura no es algo que se contrapone a mezcla, lo que es necesario para diferenciar materiales con uno o más componentes, sino que es sinónimo de no contaminado. Así, la miel, el zumo natural o el aire de la montaña son sustancias puras. De igual modo, los términos de mezcla y sustancia compuesta se consideran sinónimos, lo que dificulta la diferenciación de las sustancias puras en simples, como el oxigeno, y compuestas, como el agua. El otro hecho por el que tienen dificultades para diferenciar mezclas y sustancias puras es que no discriminan en las propiedades de la materia entre aquellas que son generales, las comunes al estado de agregación y las que son específicas de cada sustancia, lo que es necesario para identificar y diferenciar las sustancias puras, y de modo más amplio los materiales.

Por último, en cuanto a las propiedades específicas y los cambios de los materiales sus ideas sobre las mismas están determinadas por dos hechos. Primero, que no consideran la interacción entre sistemas, lo que lleva a considerar que las propiedades son algo intrínseco a los materiales; así, hay materiales solubles o que flotan con independencia de nada más. Este hecho hace que las propiedades se entiendan en términos dicotómicos, conductor – aislante, soluble – insoluble,.., y no se reconozca su variabilidad.

De igual modo, el fuerte predominio de la percepción hace que los cambios sean interpretados en términos descriptivos señalando aquellos aspectos más evidentes, aunque estos vayan cambiando a lo largo de la primaria; así, el proceso de disolución es explicado, por los más pequeños, por las acciones que realizan: echar azúcar y agitar hasta que desaparece; más adelante, se centran en lo que le ocurre a uno de los componentes, por lo general el soluto: se distribuye por todo el líquido haciendo que se vuelva dulce. En definitiva, para cada cambio construyen un prototipo que describe los aspectos más visibles del proceso pero alejados de cualquier interpretación.