PLASTILINA PARA EXPLICAR ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA

Transcripción

Cómo motivar a los estudiantes mediante actividades científicas atractivas
¿PLASTILINA PARA EXPLICAR
ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA?
Alicia Prats Martínez
I.E.S. LES ALFÀBEGUES
Bétera -Valencia
Introducción:
Sabemos que, para poder conectar la mayoría de elementos electrónicos en un circuito,
hace falta colocar una resistencia que limite la circulación de la corriente eléctrica por el
mismo, evitando así el deterioro de los componentes.
Si esta resistencia, en lugar de conectarla externamente, estuviera contenida en el propio
material conductor, nos ahorraríamos el tenerla que añadir.
Si además, el material conductor fuera manejable, fácilmente moldeable, e incluso
permitiera que los componentes electrónicos se pudieran unir sin necesidad de soldadura,
sería fantástico.
La universidad de St. Thomas ha desarrollado la composición de una plastilina casera que
contiene todas las características antes expuestas: resistencia intrínseca, moldeable y que
facilita la conexión de los elementos eléctricos y electrónicos (simplemente pinchándolos
en ella).
Objetivos:
•
Comprender los conceptos básicos de electricidad:
1. Concepto de corriente eléctrica, material aislante y conductor, relacionándolos
con la composición química de la plastilina.
2. Concepto de circuito eléctrico / elementos eléctricos: receptores / tipos de
conexión: serie, paralela y mixto.
•
Comprender conceptos básicos para el estudio de electrónica:
1. Resistencia: concepto, factores que la modifican.
2. Polarización directa / inversa: el diodo
Relación del tema propuesto con el currículo del Curso:
El tema desarrollado podría aplicarse tanto en el desarrollo del currículo de la asignatura de
Tecnología de primero de la ESO (apartados relacionados con la electricidad) como con el
currículo de Tecnología de tercero de la ESO (apartados relacionados con electricidad y
electrónica).
Breve descripción del proyecto:
Se pretende elaborar una serie de prácticas motivadoras, en las cuales los alumnos
descubran, por sí mismos, la aplicación práctica de los conceptos explicados en teoría sobre
electricidad y electrónica.
La novedad del proyecto recae en la facilidad de conectar los diferentes componentes
eléctricos y electrónicos gracias al material conductor que se va a utilizar: PLASTILINA
CASERA.
Las prácticas se desarrollarán durante los meses de Diciembre-Febrero 2014, que es cuando
se abordan los temas de electricidad y electrónica en tercero de la ESO.
PRÁCTICAS TECNOLOGÍA 1º ESO
ELECTRICIDAD BÁSICA:
PRÁCTICA 1:
IDENTIFICAR MATERIAL AISLANTE/ CONDUCTOR
Material y recursos necesarios:
1.- Plastilina casera con color (conductora)
2.- Plastilina casera sin color (aislante)
3.- Pila 6 v con conectores
4.- 1 motor
Normas de seguridad e higiene:
- Manos limpias y secas
- No anillos, ni pulseras
Procedimiento:
- Amasa la plastilina casera CON COLOR y prepara 2 cilindros, de unos 2 cm de diámetro
y 5 centímetros de longitud, aproximadamente.
- Realiza el siguiente montaje con la plastilina casera CON COLOR:
PLASTILINA
CASERA
PLASTILINA
CASERA
MOTOR
PILA
- Junta los dos trozos de plastilina y observa lo que ocurre.
- Realiza la misma experiencia, pero esta vez con la plastilina casera SIN COLOR.
- Reflexiona y completa la siguiente tabla:
¿Qué ocurre al
cerrar el circuito
eléctrico? (unir los
trozos de plastilina)
PLASTILINA
CON COLOR
PLASTILINA
SIN COLOR
Marca con una X la
plastilina que
consideres
conductora
Indica tres ejemplos de
materiales que se comporten
eléctricamente de la misma
manera
Tiempo necesario para la realización de la práctica:
30 minutos
Cuestiones previas:
- Concepto de corriente eléctrica
- Concepto material conductor aislante.
PRÁCTICA 2:
CONSTRUIR CIRCUITOS ELÉCTRICOS CON
UTILIZANDO CONEXIONES: SERIE, PARALELO.
DIFERENTES
RECEPTORES
1.- Plastilina casera conductora
2.- 2 Pilas 6 v con conectores
3.- 2 motores
4.- 2 zumbadores
Procedimiento
Circuito serie:
- Amasa la plastilina casera y prepara 7 cilindros, de unos 2 cm de diámetro y
centímetros de longitud, aproximadamente.
- Realiza los siguientes montajes:
CIRCUITO SERIE
Plastilina casera conductora
Motor
Zumbador
Pila
5
CIRCUITO PARALELO
Plastilina casera conductora
Motor
Zumbador
Pila
- Observa lo que ocurre y contesta a las siguientes preguntas:
1.- Si desconectas el motor en los dos circuitos, ¿Qué observas? Razona la respuesta
2.- ¿La manera de conectar los polos de la pila influye en el sonido de zumbador?
Razona la respuesta
3.- ¿Qué ocurre con el sentido de giro del motor si cambias la manera de conectar la
pila? Razona la respuesta
- Dibuja el esquema eléctrico de los montajes que has realizado.
Tiempo necesario para desarrollar esta práctica:
30- 45 minutos
Cuestiones previas y motivadoras para los alumnos:
- Concepto de receptor eléctrico. Funciones.
- ¿Cómo crees que están conectadas las luces en tu casa? ¿Qué tipo de conexión utilizan?
- Nociones de simbología eléctrica
PRACTICAS TECNOLOGÍA 3º ESO
ELECTRÓNICA BÁSICA:
PRÁCTICA 1:
ESTUDIO CÓMO LAS DIMENSIONES
RESISTENCIA ELÉCTRICA
GEOMÉTRICAS
AFECTAN A
LA
2.- Polímetro
Procedimiento
- Amasa la plastilina casera y prepara 2 cilindros cuya longitud y diámetro se ajusten a los
dibujados en el folio.
- Sitúalos encima de los dibujos.
a
b
c
A
B
C
- Realiza las mediciones de resistencia pinchando en los lugares indicados y anota el
resultado en la siguiente tabla:
Valor
Compara y razona el resultado obtenido
a-b
a-c
A-B
A-C
a-c
A-C
Tiempo necesario para desarrollar esta práctica:
30-45 minutos
Cuestiones previas y motivadoras para los alumnos:
- Conocimiento del uso del polímetro.
- Concepto de resistencia eléctrica / resistividad de un material.
- Factores que influyen en la resistencia de un material
+
PRACTICA 2:
CONCEPTO DE POLARIZACIÓN DIRECTA / INDIRECTA CON EL DIODO LED
CÁLCULOS DE LA RESISTENCIA NECESARIA PARA CONECTAR DIODO LED A
PILA DE 6 V
2.- Polímetro
3.- Pila de 6 V con conectores
4.- 2 diodos LED
Procedimiento
- Dibuja la estructura de un LED identificando sobre el mismo el Ánodo y el Cátodo. Indica
su símbolo eléctrico.
- Amasa la plastilina casera y prepara 2 cilindros de aproximadamente 2 cm de diámetro y 5
cm de longitud.
- Mide y anota su resistencia.
- Realiza el siguiente montaje, colocando el Led en la posición adecuada para que brille.
PLASTILINA
CASERA
PLASTILINA
CASERA
PILA
+
- ¿Qué posición has elegido? ¿Por qué?
-
- Calcula, de manera teórica, la resistencia necesaria para poder conectar el Led, sabiendo
que la pila es de 6V, y los valores del Led son Vmax 2,2 v e Imax 25 mA
- Comparalos con los resultados obtenidos del polímetro. ¿Qué se puede deducir?
- Ahora calcula la resistencia necesaria en el caso de que quisieramos conectar 2 Leds en
serie con la pila de 6 v.
- ¿Funcionaría el montaje si utilizamos nuestra plastilina casera? Compruebalo.
Tiempo necesario para realizar la práctica:
1 hora
Cuestiones previas:
- Saber hacer problemas de circuitos eléctricos conexión serie.
- Concepto de polaridad directa / inversa
- Simbología eléctrica
- Uso del polímetro
1. Relación pormenorizada del método y los resultados obtenidos
Consideraciones previas:
Inicialmente se plantearon 4 prácticas de electricidad y electrónica, dos de ellas para
realizarlas con alumnado de primero de ESO y las otras dos para alumnado de tercero.
Debido a la secuenciación de la programación, en el momento de tenerlas que poner en
marcha, el alumnado de primero todavía no había dado el tema de electricidad.
Por este motivo, se decidió realizar las prácticas, que inicialmente estaban programadas
para primero, con el alumnado de tercero, ya que al no tener ningún conocimiento teórico al
respecto, realizar las prácticas carecía de sentido.
Pretendo realizarlas más adelante, antes de finalizar el curso, una vez los alumnos hayan
adquirido los conocimientos necesarios.
Con lo que al final, las prácticas realizadas con los alumnos de 3º ESO fueron:
PRÁCTICA 1:
IDENTIFICAR MATERIAL AISLANTE/ CONDUCTOR
PRÁCTICA 2:
PRÁCTICA 3:
ESTUDIO CÓMO LAS DIMENSIONES
DIFERENTES
GEOMÉTRICAS
RECEPTORES
AFECTAN A
LA
PRACTICA 4:
CONCEPTO DE POLARIZACIÓN DIRECTA / INVERSA DEL DIODO LED
PILA DE 6 V
Desarrollo de las prácticas en el aula taller de Tecnología:
- Trabajo en equipo 2-3 personas máximo.
- Tiempo requerido para la realización 2 horas (aproximadamente 30 min/práctica)
- Observaciones a tener en cuenta (detectadas una vez desarrolladas las prácticas):
- La superficie sobre la que se realicen las prácticas debe estar limpia y libre de
restos de materiales propios del trabajo del taller, por lo que es conveniente
limpiarla bien, ya que sino éstas quedan adheridas a la plastilina.
- Se debe de contar con una bayeta o papel absorbente para limpiar la superficie una
vez finalizadas las prácticas.
DESARROLLO DE LAS PRÁCTICAS:
1.- Reparto de las prácticas, en formato papel, a cada grupo de trabajo
2.- Explicación de cada uno de los procedimientos a seguir, con ayuda de medios
audiovisuales, incluyendo las medidas seguridad y protección a tener en cuenta durante la
realización de las mismas
3.- Reparto del material necesario, revisando todos los componentes a utilizar, a excepción
de las plastilinas, ya que su identificación forma parte de una de las prácticas.
4.- Tras la realización de la primera práctica, puesta en común de los resultados obtenidos y
corrección de los mismos, solventando en ese momento cualquier duda que los alumnos
tengan al respecto.
5.- Esta metodología se repite cada vez que se finaliza una práctica.
6.- Tras finalizarlas, se pide al alumnado que anote sus impresiones y valoración de las
mismas.
2. Aporte de material gráfico que soporte y documente la realización de la
práctica
En estas fotografías se pueden ver los ingredientes necesarios para la elaboración de la
plastilina casera, conductora y aislante:
Ingredientes PLASTILINA CONDUCTORA:
1 taza de agua
1 1/2 taza de harina
1/4 taza de sal
3 cucharaditas de café de ácido tartárico, o 3
cucharaditas de café de jugo de limón
1 cucharadita de aceite vegetal
Colorante alimentario (opcional)
Ingredientes PLASTILINA AISLANTE:
1 1/2 taza de harina
1/2 taza de azúcar
1/2 taza de agua destilada
3 cucharaditas café de aceite vegetal
En estas fotografías se pueden observar varios momentos de la realización de la
práctica.
Análisis de los resultados:
RESULTADOS PRÁCTICA 1:
IDENTIFICACIÓN DE MATERIAL AISLANTE / CONDUCTOR
En esta práctica los alumnos debían identificar mediante experimentación cual de las dos
plastilina era conductora. El 100 % del alumnado obtuvo la respuesta correcta.
Era una práctica bastante sencilla para alumnado de 3º ESO.
RESULTADOS PRÁCTICA 2:
DIFERENTES
RECEPTORES
Esta práctica también les resultó sencilla, pues acababan de estudiar el tema en teoría, pero
no habían realizado ninguna actividad al respecto.
Con esta práctica pudieron experimentar lo que ocurre con los receptores, según estén
conectados en serie o en paralelo, cuando uno de ellos falla.
PRÁCTICA 3:
ESTUDIO DE CÓMO LAS DIMENSIONES GEOMÉTRICAS AFECTAN A LA
Esta práctica les gustó mucho, porque tenían que "investigar" cómo la sección y la longitud
influyen en la resistencia del material, utilizando un polímetro.
La interpretación de la tabla donde se indican los puntos de medida, al principio les creó un
poco de confusión, pero en cuanto despejaron sus dudas les encantó hacer de investigadores
y la puesta en común de los resultados fue muy interesante, ya que todos tenían claro que la
resistencia aumentaba con la longitud, pero no que disminuía al aumentar la sección.
PRACTICA 4:
CONCEPTO DE POLARIZACIÓN DIRECTA / INVERSA DEL DIODO LED
PILA DE 6 V
Aunque el Led no iluminaba demasiado, enseguida comprendieron los conceptos de
polarización directa e inversa de los diodos.
En cuanto a la realización de los problemas donde se debía calcular la resistencia a conectar
en el circuito del LED, los alumnos tuvieron un poco más de dificultad, pero que fue
rápidamente solventada al corregirlos en la pizarra.
3. Conclusiones de la práctica:
1. Grado de consecución de los objetivos propuestos
Las prácticas que estaban inicialmente diseñadas para 1 ESO, al ser finalmente
realizadas por alumnado de 3º, no cumplieron su objetivo principal, que era realizar una
primera aproximación a la experimentación con la electricidad, puesto que los
estudiantes de tercero ya habían cursado en 1º ESO Tecnología y el "factor sorpresa"
no existía.
En cambio las prácticas diseñadas para tercero y realizadas por alumnado de tercero, sí
que lograron los objetivos previstos, que eran:
Comprender conceptos básicos para el estudio de electrónica:
1.- Resistencia: concepto, factores que la modifican.
2.- Polarización directa / inversa del diodo.
2. Capacidades pretendidas y desarrolladas
Las capacidades buscadas abarcan dos ámbitos:
- Relacionar los contenidos teóricos con la experiencia: Los alumnos entendieron y
comprendieron mejor conceptos explicados en clase al experimentarlos, como los
términos de conexión serie, paralelo, resistencia, diodo...
- Experimentación: fueron capaces de "investigar", es decir, ellos solos consiguieron
llevar a cabo la preparación del material, realización de mediciones y formulación de
hipótesis, sobre todo en la práctica donde debían averiguar cómo afectaban las
dimensiones geométricas a la resistencia. Para ellos ha sido algo novedoso, ya que
suelen tener prácticas más dirigidas.
3. Capacidades pretendidas y no desarrolladas
Quizá lo que no todos han logrado es la resolución correcta de los cálculos
matemáticos necesario para averiguar el valor de la resistencia necesaria para conectar
los LEDS.
4. Capacidades no pretendidas y desarrolladas
Tras la realización de las prácticas algunos alumnos manifestaron sus ganas de
fabricar sus propia plastilina en casa y enseñarla a sus familiares, especialmente
hermanos pequeños.
Sorprendentemente, se crearon dos grupos de alumnos que han querido participar en
concursos cuyos proyectos se basan en este material:
- Piano, cuyo sonido varía al cambiar longitud / sección de la plastilina.
- Fabricación de pila a partir de plastilina aislante / conductora.
5. Una vez realizada la práctica, ¿mejoran los alumnos su aprendizaje en las
clases “ordinarias”?
Yo creo que les ha servido para romper la rutina o monotonía del trabajo en el taller,
ya que son prácticas divertidas. No me atrevería a decir que les ha servido para mejorar
su aprendizaje, pero sí para darse cuenta de las posibilidades que tiene el mundo de la
"experimentación".
6. ¿Establecen relaciones los alumnos con otros contenidos curriculares tanto de
materias científicas como de otras que no lo son?
Evidentemente sí, la más directa es con la asignatura de Física y Química, por lo que
respecta a la composición de la plastilina.
Además mejora las competencias básicas, destacando la Competencia para aprender a
aprender y la Competencia de autonomía e iniciativa personal.

PLASTILINA PARA EXPLICAR ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA

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