Etapa 2. PLANIFICAR Y CONDUCIR UNA INVESTIGACIÓN

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1 Unidad 3. CIRCUITOS ELÉCTRICOS Etapa 2. PLANIFICAR Y CONDUCIR UNA INVESTIGACIÓN 5 BÁSICO

2 5 Básico CLASE 2 Etapa 2. Planificar y conducir una investigación Etapa: 2 Clase N : 2 Duración: 2 horas pedagógicas Asignatura: Ciencias Naturales Autoría: José Luis Antonio Rojas Olavarría Objetivo de aprendizaje de la clase: OA 9. Construir un circuito eléctrico simple (cable, ampolleta, interruptor y pila), usarlo para resolver problemas cotidianos y explicar su funcionamiento. OA 10. Observar y distinguir, por medio de la investigación experimental, los materiales conductores (cobre y aluminio) y aisladores (plásticos y goma) de electricidad, relacionándolos con la manipulación segura de artefactos tecnológicos y circuitos eléctricos domiciliarios. Indicadores de logro: Construyen un circuito eléctrico simple (Creación equipo autores) Explican la función de cada uno de los elementos que constituyen un circuito eléctrico simple. Registran similitudes y diferencias entre materiales conductores y aisladores de la electricidad. Clasifican materiales buenos y malos conductores de la electricidad. Planifican investigación sobre conceptos básicos de circuitos eléctricos simples (Creación euipo autores). Estructura de la clase: Inicio: El o la docente pide a los alumnos(as) que recuerden los experimentos realizados durante la clase de Ciencias Naturales anterior. A continuación muestra a los estudiantes una linterna o algún artefacto eléctrico afín (por ejemplo, un juguete que funcione a pilas) y pregunta: - Qué necesita este artefacto para que funcione? Orientar la reflexión para que reconozcan la multiplicidad de elementos que interfieren en el funcionamiento del artefacto: una fuente de energía (pilas o enchufe conectado a la corriente), cables conductores, plástico que aisle los cables de corriente, un interruptor, un elemento que consuma la energía suministrada por la fuente, etc. Se sugiere desarmar la linterna frente al curso pidiéndoles que identifiquen sus partes y elementos que la componen y permiten su funcionamiento. Luego el o la docente los desafía a: - Encender una ampolleta led usando: cables, alicate, porta pila, pila, cinta aislante y, por supuesto, una ampolleta led. - Corroborar si algunos materiales, como por ejemplo, el plástico, el metal o el grafito, permiten que la ampolleta se encienda. Desarrollo: Esta parte de la clase consta de dos etapas: en la primera, los estudiantes deben construir un circuito eléctrico simple con el fin de encender una ampolleta led. La segunda parte consta de corroborar si algunos materiales (plástico, metal, grafito, entre otros) permiten el

3 5 Básico paso de la corriente eléctrica. Los estudiantes se reúnen en grupos de 4 o 5 integrantes y trabajan con la ayuda de la Guía de trabajo Explorando con la corriente eléctrica (ver Anexo 3). El o la docente se pasea por los grupos y los ayuda a corregir los errores que pueden ir cometiendo en la construcción del circuito. Cierre: Al final de la actividad, reflexionan en torno a las dudas o dificultades que surgieron durante la construcción de los circuitos eléctricos. Para profundizar en estos temas, el profesor(a) motiva a los grupos para planificar una investigación breve que les permita averiguar: - Qué es la corriente eléctrica? - Qué función específica cumplen los diferentes materiales que componen el circuito eléctrico? - Por qué algunos materiales permiten que la luz se encienda y otros no? La investigación debe estar orientada a comprender en profundidad los fundamentos que explican el por qué se enciende la ampolleta. Para organizar la investigación de manera óptima, utilizan la Planificación de la investigación, la cual se encuentra en el Anexo 4. Evaluación Formativa y/o Sumativa: Sumativa, consistente en evaluar el logro de la experimentación y el trabajo en equipo (pauta de evaluación disponible en el Anexo 5). Goma de borrar Mina (grafito) Tenedor metálico Linterna Juguete a pilas Palabras clave : Corriente eléctrica, carga eléctrica, conductores, fuente de voltaje, aislantes, circuito de corriente simple, diodo Anexos: Anexo 3: Guía de trabajo Explorando con la corriente eléctrica Anexo 4: Planificación de la investigación Anexo 5: Pauta de evaluación Requerimientos para la próxima clase: Circuito eléctrico simple construido en la clase Circuitos eléctricos en serie y en paralelo Ampolletas led Cables de cobre Cinta aislante Alicate Varios porta pilas Pilas Anexo 6 Apuntes: Recursos digitales: - Materiales: Luz led Cables conductores Cinta aislante Tijeras Pilas Moneda Plástico Trozo madera

4 5 Básico CLASE 3 Etapa 2. Planificar y conducir una investigación Etapa: 2 Clase N : 3 Duración: 2 horas pedagógicas Asignatura: Ciencias Naturales Autoría: José Luis Rojas Objetivo de aprendizaje de la clase: OA 9. Construir un circuito eléctrico simple (cable, ampolleta, interruptor y pila), usarlo para resolver problemas cotidianos y explicar su funcionamiento. OA 10. Observar y distinguir, por medio de la investigación experimental, los materiales conductores (cobre y aluminio) y aisladores (plásticos y goma) de electricidad, relacionándolos con la manipulación segura de artefactos tecnológicos y circuitos eléctricos domiciliarios. Indicadores de logro: Reconocen los elementos que componen un circuito eléctrico simple (Creación equipo de autores). Reconocen los errores que no permiten encender una ampolleta led en un circuito eléctrico con más de dos luces led (Creación equipo de autores). Reconocen que la corriente eléctrica circula en un solo sentido en una ampolleta led (Creación equipo de autores). Construyen un circuito eléctrico compuesto por más de una luz led y las encienden (Creación equipo de autores). Estructura de la clase: Inicio: El o la docente retoma la clase anterior y les muestra un circuito eléctrico simple funcional, y pide a los estudiantes que reconozcan los elementos que componen un circuito eléctrico simple. Deben reconocer que este se compone por cables conductores de corriente eléctrica, una fuente de voltaje (por ejemplo, una pila), una resistencia la cual gasta la energía suministrada por la fuente para funcionar (por ejemplo, una ampolleta o un motor) y a veces también por un interruptor, el cual permite apagar y encender la resistencia cuando se desee. Se sugiere escribir una lista con estos elementos en la pizarra a medida que los alumnos(as) los nombran, con el fin de que todos puedan reconocerlos. Por último, el profesor(a) los desafía a explorar nuevas formas de circuitos eléctricos, usando los mismos materiales que en la clase anterior, pero con más luces led y pilas. Desarrollo: Los estudiantes se reúnen en grupos (los mismos con los que trabajaron en la clase de Ciencias Naturales anterior), y elaboran los nuevos diseños. El profesor circula por la sala e incentiva el trabajo de los estudiantes, aclarando dudas y corrigiendo los errores que producen el no encendido de las luces led (por ejemplo, que la cantidad de pilas no sea la suficiente para encender el número de luces led incluidas, o que las luces led no se encuentren orientadas en el mismo sentido). Recuerde a los estudiantes que la luz led es un diodo, el cual permite el paso de la corriente eléctrica en un solo sentido.

5 5 Básico Cierre: Los grupos presentan sus diseños al curso. Estas presentaciones deben durar no más de 1 minuto y en ellas deben: - Mostrar el circuito eléctrico construido. - Indicar qué aprendieron respecto de los circuitos eléctricos (por ejemplo, que si colocan los led invertidos entonces estos no encienden, o que a medida que colocan más pilas, los led aumentan su intensidad luminosa, o que si desvían la corriente eléctrica en varios caminos, entonces la intensidad de las luces led aumenta y es igual para todas, etc.). Se recomienda al profesor(a) mostrar dos circuitos eléctricos: uno en serie y otro en paralelo al finalizar la clase y pide a sus alumnos que a partir de lo que han aprendido, expliquen ambos circuitos. Finalmente, el profesor(a) los incentiva a averiguar qué son los circuitos eléctricos en serie y los circuitos eléctricos en paralelo. Anexos: Anexo 6: Pauta de evaluación. Requerimientos para la próxima clase: 1 pila de 1,5 voltios 2 trozos de cable 1 pila chica (AA). Por grupo se requiere: 3 limones jugosos; 6 trozos de lámina de cobre de 1,5 a 2 cm de ancho por 5 a 6 cm de largo; 6 trozos de lámina de zinc de 1,5 a 2 cm de ancho por 5 a 6 cm de largo; 2 trozos de 20 cm de cable de timbre; 6 trozos de 10 a 15 cm de cable de timbre; 1 led; Huincha aisladora; Tijeras; Alicate cortante. Anexos 7, 8, 9 y 10 Apuntes: Evaluación Formativa y/o Sumativa: Sumativa, consistente en evaluar el logro de la experimentación y el trabajo en equipo (pauta de evaluación disponible en el Anexo 6). Recursos digitales: - Materiales: Circuito eléctrico simple construido en la clase anterior Circuitos eléctricos en serie y en paralelo Ampolletas led Cables de cobre Cinta aislante Alicate Varios porta pilas Pilas Palabras clave : Corriente eléctrica, carga eléctrica, conductores, fuente de voltaje, aislantes, circuito de corriente simple, circuito de corriente en serie, circuito de corriente en paralelo, diodo.

6 5 Básico CLASE 4 Etapa 2. Planificar y conducir una investigación Etapa: 2 Clase N : 4 Duración: 2 horas pedagógicas Asignatura: Ciencias Naturales Autoría: Alexis Williamson Objetivo de aprendizaje de la clase: OA. Elaborar una biobatería (pila con limones) (Creación equipo de autores). Indicadores de logro: Reconocen las partes de la pila de limón (Creación equipo de autores). Manipulan adecuadamente los materiales para construir una pila (Creación equipo de autores). Hacen funcionar una pila con limones (Creación equipo de autores). Estructura de la clase: Inicio: El profesor(a) recapitula la clase anterior y pide a los estudiantes que expliquen cómo funcionan los circuitos eléctricos, qué tipos de circuitos existen, qué materiales son aislantes y conductores, cómo construyeron circuitos con luces led. Pide que cuenten qué averiguaron sobre los circuitos en serie y en paralelo. Luego los invita a hacer un trabajo experimental. Para ello comienza mostrando una pila (1,5 V) y dos trozos de cable. Luego pide a uno o más voluntarios que coloquen los cables en su lengua y perciban lo que sienten. En seguida el profesor conecta un cable a cada polo de la pila y pide a los estudiantes voluntarios que vuelvan a colocar del mismo modo los cables en la lengua y perciban lo que sienten (ver indicaciones al docente en Anexo 7). A continuación les pide que piensen y expliquen lo que han visto o experimentado. Desarrollo: El profesor explica que trabajarán haciendo una biobatería. Divide el curso en grupos de cuatro o cinco integrantes y entrega la Guía de trabajo: Biobatería (ver Anexo 8). Mientras los estudiantes desarrollan las actividades de la Guía, el profesor supervisa y aclara dudas en cada grupo. Cierre: El profesor(a) recapitula lo hecho en clases, revisando con los estudiantes el procedimiento seguido y las respuestas a las preguntas planteadas en la Guía de trabajo. Finalmente, les entrega la evaluación para que la trabajen antes de terminar la clase (ver Anexo 9). Evaluación Formativa y/o Sumativa: Formativa o sumativa en Anexo 9. Recursos digitales: - Materiales: 1 pila de 1,5 voltios 2 trozos de cable 1 pila chica (AA) y por grupo se requiere: 3 limones jugosos; 6 trozos de lámina de cobre de 1,5 a 2 cm de ancho por 5 a 6 cm de largo; 6 trozos de lámina de zinc de 1,5 a 2 cm de ancho por 5 a 6 cm de largo; 2 trozos de 20 cm de cable de timbre; 6 trozos de 10 a 15 cm de cable de timbre; 1 led; Huincha aisladora; Tijeras; Alicate cortante.

7 5 Básico Palabras clave : Pila; pila voltaica. Apuntes: Anexos: Anexo 7: Indicaciones al docente Anexo 8: Guía de trabajo: Biobatería Anexo 9: Evaluación Anexo 10: Criterios de corrección de la evaluación. Requerimientos para la próxima clase: Proyector Data Computador Anexos 11, 12 y 13

8 Anexo 3-5 Básico Guía de trabajo: Explorando con la corriente eléctrica. Introducción La luz ha sido, es y será siempre esencial para los hombres. Gracias a ella no caemos en la completa oscuridad por las noches, y gracia a ella no andamos a tumbos en nuestras casas por las mañanas. Imaginen cuando encendieron por primera vez una ampolleta! Seguramente fue un gran acontecimiento, celebrado por todos los habitantes de aquel entonces, que solo contaban con grandes candelabros para iluminarse. Alguna vez se han preguntado cómo se enciende una ampolleta? La respuesta no es tan sencilla como decir: pulsar el interruptor. Si intentamos profundizar, descubrirán que se necesitan algunos elementos más que solo un interruptor. ACTIVIDAD 1: Encendiendo una ampolleta Atención! Lean en grupo y con mucha atención las instrucciones de la actividad: El primer experimento que realizaremos consiste en encender una luz led. Cómo o logramos? Construiremos un circuito eléctrico simple. Sigan las instrucciones que se indican a continuación, están listos? A experimentar!

9 Anexo 3-5 Básico Materiales. Los materiales que usaremos para encender nuestra ampolleta son: - Una luz led - Cinta adhesiva aislante - Cable conductor de corriente - Tijeras - Una o dos pilas AA - Interruptor (opcional) Procedimiento. 1. Corten dos trozos de cable conductor. 2. Usen las tijeras para descubrir la puntas de los dos cables conductores quitándoles un poco de material aislante (ver imagen). 3. Dispongan los materiales tal y como se muestra en la imagen.

10 Anexo 3-5 Básico 4. Unan las puntas del cable conductor con la luz led y con la pila. Para que no se despeguen pueden usar cinta aislante. Qué ocurre? 5. Si la luz no enciende, pueden incluir otra pila al circuito. Si lo desean, pueden agregar un interruptor, para encender o apagar la luz a gusto. ACTIVIDAD 2: Conductores y Aislantes Ahora, usaremos el circuito eléctrico simple y le conectaremos diferentes tipos de materiales para determinar si estos permiten o no permiten el paso de la corriente eléctrica. Listo? A investigar! Materiales. Los materiales que usaremos para este nuevo experimento son los siguientes: - Circuito eléctrico simple - Interruptor - Trozo de madera - Mina (grafito) - Cuchara metálica - Goma - Plástico - Moneda

11 Anexo 3-5 Básico Procedimiento. 1. El primer paso de esta actividad es verificar que la luz led encienda. 2. Desconecten el extremo del cable que se encuentra unido a la parte negativa de la pila. 3. Corten un trozo de cable conductor, y descúbranle sus puntas.

12 Anexo 3-5 Básico 4. Conecten el nuevo cable conductor con la parte negativa de la pila. (Ver imagen). 5. Conecten cada uno de los materiales que aparecen en la tabla al circuito eléctrico y verifiquen si se enciende o no la ampolleta. Escriban los resultados. Material de prueba Cuchara de metal Características del material Se enciende la ampolleta? Trozo de madera Goma Mina Trozo plástico Moneda

13 Anexo 3-5 Básico Cuáles son los materiales que permitieron que la ampolleta se encienda? Cuáles son los materiales que no permitieron que la ampolleta se encienda?

14 Anexo 4-5 Básico Guía de trabajo: Planificación de una investigación. Título de la investigación: Nombre de los investigadores:,,,, Objetivos de la investigación: Pregunta de investigación:

15 Anexo 4-5 Básico Materiales, libros o recursos digitales Distribución del tiempo A continuación se presenta un cronograma de las tareas que serán realizadas. Tareas Semana 1 Semana Formular una pregunta de investigación. Seleccionar y organizar información relacionada con cada investigación. Leer y analizar la información relacionada con cada investigación. Elaborar conclusiones de la investigación realizada

16 Anexo 4-5 Básico Expliquen brevemente cómo la información que recopilaron les permite relacionar su investigación con el circuito eléctrico construido y el encendido de la luz led. Qué otra información se podría incluir para responder la pregunta de investigación?

17 Anexo 5-5 Básico Pauta de evaluación. Guía de trabajo: Explorando con la corriente eléctrica. Indicadores de evaluación 1 Construyen el circuito eléctrico simple y logran encender la luz led. 2 Determinan qué materiales conducen la corriente eléctrica y cuáles no la conducen. 3 Trabajan en equipo y todos participan en cada una de las actividades a desarrollar. 4 Responden las preguntas planteadas en la Guía de trabajo. 5 Todos los integrantes del grupo mantienen un comportamiento adecuado a una actividad de laboratorio. 6 Organizan la investigación, identificando objetivos, tiempos de trabajo y materiales a utilizar en la investigación. Puntaje ideal Puntaje logrado Puntaje Total 16 NOTA

18 Anexo 6-5 Básico Pauta de evaluación. Indicadores de evaluación 1 Construyen un circuito eléctrico compuesto por más de una luz led. 2 Encienden más de una luz led en el circuito eléctrico realizado. 3 Su circuito eléctrico es atractivo, distinto al circuito simple y llama la atención del resto del curso. 4 Reconocen errores cuando el circuito eléctrico no funciona o no se enciende una ampolleta. 5 Trabajan en equipo y todos participan en cada una de las actividades a desarrollar. 6 Todos los integrantes del grupo mantienen un comportamiento adecuado a una actividad de laboratorio. Puntaje ideal Puntaje logrado Puntaje Total 16 NOTA

19 Anexo 7-5 Básico Indicaciones al docente. Actividad de inicio: Se debe conectar un cable a cada extremo de la pila y con el otro extremo de cada cable se toca la lengua (esto se puede hacer sujetando los dos cables y la pila entre el dedo índice y pulgar de una mano y acercando a la boca los extremos libres). Los cables no deben tocarse entre sí. Se sentirá un leve cosquilleo y un sabor ácido, que no se siente al colocar los cables sin pila. Procedimiento: Como lámina de zinc puede usarse un trozo de plancha cincada (de las que se usan para techos y canaletas) o tornillo cincado. En ambos casos el material que constituye los objetos es fierro que está recubierto por una capa de zinc, que presta la misma utilidad que daría una placa de zinc macizo. El led generalmente se enciende con cuatro limones como mínimo. Los led dejan pasar la corriente en un solo sentido; por lo tanto, si no encienden, es necesario invertir los polos y volver a probar.

20 Anexo 8-5 Básico Guía de trabajo: Biobatería. Materiales. -03 limones jugosos. - 6 trozos de láminas de cobre de 1,5 a 2 cm de ancho por 5 a 6 cm de largo. - 6 trozos de láminas de zinc de 1,5 a 2 cm de ancho por 5 a 6 cm de largo. - 2 trozos de 20 cm de cable de timbre. - 6 trozos de 10 a 15 cm de cable de timbre. - 1 led. - Huincha aisladora. - Tijeras. - Alicate cortante. Procedimiento. 1. Partan los limones por la mitad. 2. Tomen cada uno de los cables y saquen aproximadamente 2 cm de la cobertura aislante en cada extremo. 3. En los extremos de cada lámina metálica practiquen un pequeño corte (aproximadamente 0,5 cm). 4. En cada mitad de limón introduzcan una lámina de cobre y una de zinc como se muestra en la siguiente imagen. Las láminas no deben tocarse entre sí.

21 Anexo 8-5 Básico 5. Tomen un cable largo, uno corto y un limón con las láminas. Introduzcan la parte descubierta del cable largo en el corte que practicaron a la lámina de cobre, de tal forma que quede apretado, y con un trozo de huincha aisladora cúbranlo para fijarlo a la lámina. Hagan lo mismo con el cable corto en la lámina de zinc. 6. Coloquen los extremos libres de cada cable en su lengua, de la misma forma que hicieron con la pila. Qué se siente?, qué pueden concluir a partir de esto? 7. Coloquen las láminas en los otros limones. Tomen el extremo libre del cable que pusieron en la lámina de zinc e introdúzcanlo en la lámina de cobre de otro limón siguiendo el mismo procedimiento anterior. 8. En la lámina de zinc del segundo limón fijen un cable corto y prueben en su lengua, ahora con los dos limones unidos Qué se siente?, es igual que con un limón? 9. Conecten todos los limones tal como hicieron con los dos primeros, siempre uniendo la lámina de zinc a una de cobre y viceversa, tal como se muestra en la siguiente imagen: 10. Cuando tengan todos los cables bien conectados les quedará un cable largo en una lámina de zinc y el otro en una de cobre. Prueben con la lengua nuevamente con estos cables. Qué diferencia hay con las pruebas anteriores?, qué concluyen de esto?

22 Anexo 8-5 Básico 11. Conecten a los cables largos al led, como se muestra en la siguiente imagen. Qué observan?

23 Anexo 9-5 Básico Evaluación formativa. Las pilas como la hecha en clases se pueden hacer con combinaciones de diferentes metales y usando varios líquidos en vez de jugo de limón. Uno de estos es el agua con sal. Supón que necesitas elaborar una pila usando agua con sal y los mismos metales que en la pila de limón. Completa el siguiente esquema con lo necesario para prender el led con estas pilas de agua con sal. Led Vasos de agua con sal

24 Anexo 10-5 Básico Criterios de evaluación. Se considera completa la respuesta si el estudiante completa el esquema como el siguiente: Led Vasos de agua con sal