SPECTO. Investigando sobre los gases. FONDECYT

Transcripción

1 ACTIVIDADES PARA PROMOVER LA VISUALIZACIÓN EN CIENCIAS GUIA ALUMNO SPECTO. Investigando sobre los gases. FONDECYT

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3 INTRODUCCIÓN En este material encontrarás una forma interactiva de abordar problemas asociados a los gases, recurriendo a fenómenos conocidos y el uso de la realidad aumentada. Los objetivos de trabajo son: Desarrollar los conceptos asociados a los gases y como estos se relacionan con los procesos de respiración y presión. Relacionar las ciencias biológicas, químicas y físicas mediante una secuencia con inclusión de realidad aumentada. Elaborar respuestas a situaciones problemas planteados mediante el registro y recursos de apoyo. GUÍA ALUMNO 3

4 ORIENTACIONES Para que puedas usar de forma eficiente este material, se ha diseñado una lógica de progresión mediante el avance por disciplinas, cada una de las cuales esta caracterizada por un color, según la siguiente distribución. GUÍA ALUMNO Sección Disciplina Color 1 Biología Verde 2 Física Azul 3 Química Amarillo 4 Integrado Naranjo 4

5 Cada sección cuenta con algunas gráficas que tienen por objetivo orientar el trabajo a realizar en una determinada sección de este material: Recuadros con síntesis de las ideas centrales Datos relevantes para resolver situación problema Recurso con realidad aumentada Actividad desarrollo grupal GUÍA ALUMNO 5

6 Para comenzar Vivimos envueltos en una preciosa capa de 500 km de gas retenida por la gravedad sobre la superficie de la Tierra, con la cual interactuamos cada día al respirar. GUÍA ALUMNO I INTEGRADO RA 6

7 Los fenómenos gaseosos son uno de los más interesantes de estudiar en ciencias naturales, dado que pueden ser estudiado desde diversos puntos de vista, por ejemplo con los ojos de la química, con la fascinante descripción física y la por supuesto presente biología. Si bien los seres humanos por nuestro tamaño disponemos de estructuras que permiten llevar el oxígeno presente en el aire a cada célula de nuestro cuerpo, surgen una serie de preguntas asociadas a otros organismos y si el proceso ocurre de forma similar. Por ejemplo, qué ocurre con aquellos que son de menor tamaño y se encuentran en una hábitat intermedio (terrestre-acuático) como por ejemplo, los anfibios?. Así durante el desarrollo de esta historia, te invitamos a pensar, cuestionar e investigar sobre el procesos de respiración desde diferentes puntos de vista. GUÍA ALUMNO I INTEGRADO 7

8 Para ello iniciemos con tres preguntas: GUÍA ALUMNO I INTEGRADO RA Te invitamos a tener presente estas preguntas y a generar otras que se asocien al tema, para que avancemos juntos en esta aventura. Estamos listos a iniciar nuestro viaje, y visualizar la respiración por medio del uso de realidad aumentada y proponer soluciones a los problemas que te vamos a plantear. 8

9 Conozcamos nuestros pulmones Sabes cómo se inflan y desinflan tus pulmones? Toca tus costillas y abdomen al inspirar, notaras un cambio en su posición y desplazamiento Cuál es la participación de las costillas en la inspiración y expiración? Cuál es la participación del diafragma en la inspiración y expiración? Cómo serán las presiones internas de los pulmones en la inspiración y en la exhalación? GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA RA - AB1 Buscando respuestas Intenta reconocer las etapas de tul proceso respiratorio. 9

10 AA1. Mirando con los ojos de la biología. Conozcamos otro animal 1. Observa a las ranas en su hábitat 2. Qué cosas puedes decir sobre la rana? RA - AB2 GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA La rana es un anfibio sabes lo que es un anfibio? Qué características tiene el habitad de la rana? Es posible que el ambiente donde vive una rana afecte su forma de respirar? Discute estas preguntas con tus compañeros 10

11 AA2. Estructura de la rana Estudiemos ahora el interior de la rana Rana con estructura interna Identifica las estructuras involucradas en la respiración de la rana: Qué estructuras encuentras que sean comunes entre humanos y ranas? son las mismas estructuras? GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA RA - AB3 11

12 Anota las diferencias y similitudes entre la estructura respiratorias tuyas y de la rana. GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA Cómo puede respirar la rana si no posee las mismas estructuras que el ser humano? 12

13 Ahora miremos a la rana Buscando respuestas Ventilación pulmonar de la rana Desde la animación intente explicar cómo entra y sale el aire de los pulmones de una rana. Cuántas etapas logras apreciar? Logras identificar las mismas estructuras entre un humano y una rana? Comenta con tus compañeros similitudes y diferencias RA - AB4 GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA 13

14 Anota las diferencias y similitudes entre la rana y un joven. ETAPAS DE LA RANA ETAPAS DEL SER HUMANO GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA Para seguir discutiendo Sabías que el aire genera una fuerza al interior de los pulmones en sus paredes, conocido como presión. Te imaginas cómo trabajan los pulmones de una rana? 14

15 ATENCIÓN! Una vez que hayas escrito las similitudes y diferencias entre un ser humano y una rana, te podrás dar cuenta que la rana posee diferentes formas para respirar. Incluso más eficiente que la respiración pulmonar! Por dónde crees que la rana puede intercambiar oxígeno y CO 2, que no sea por medio de los pulmones? GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA RA - AB5 15

16 Aquí escribe tu respuesta Considera en tu respuesta: Cuando miras la imagen de la rana estás viendo directamente las superficies que le permiten respirar, piensa en : Cuáles son? Y Considera que debe contar con la mayor superficie posible. GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA RESPUESTA 16

17 AA3. Mis Apuntes Registra 3 ideas relevantes hasta este momento: 1 2 GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA 3 17

18 AA4. Relación con otros organismos Cómo podemos asociar la superficie de un organismo con el volumen de gas que requiere para respirar? Por ejemplo, comparemos con un saltamontes. Te imaginas cómo respira, tendrá pulmones? GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA APUNTES 18

19 GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA RA - AB6 19

20 BITÁCORA DE SÍNTESIS Anota las diferencias y similitudes que encuentras entre los sistemas respiratorios de la rana, el saltamontes y el tuyo. GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA TU LA RANA EL SALTAMONTES 20

21 AA5. Síntesis de las principales ideas Comenta con tu profesor o profesora junto a tus compañeros la siguiente relación presentada en los círculos siguientes y concluyan si la relación es importante en un proceso de respiración: VOLUMEN VOLUMEN PRESIÓN SUPERFICIE GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA 21

22 Para sistematizar nuestras principales conclusiones hasta ahora: Cuáles son las principales ideas discutidas? GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA Qué otros problemas te imaginas ahora? 22

23 AA6. Mirando con los ojos de la física Cuáles son las variables físicas que participan de la descripción de la respiración en una rana? Infla tu globo y describe la fuerza que debes usar para inflarlo. Conceptos Presión del aire Elasticidad del material GUÍA ALUMNO I FÍSICA Primer momento: Actividad de exploración concreta Observa los siguientes videos. RA - AF1 Qué factores o parámetros de la física crees tú que intervienen en la explicación de la respiración de una rana?: puedes referirte por ejemplo a conceptos como: velocidad, fuerza, presión, etc. 23

24 AA7. Elasticidad versus el pulmón Estudiemos el interior de la rana. Segundo momento GUÍA ALUMNO I FÍSICA Intenta escribir 3 ideas principales que podrían formar parte de la explicación con parámetros de la física, que intervienen en la respiración de la rana. RA - AF

25 AA8. Qué te ha parecido más interesante que has aprendido hasta ahora? Qué otras preguntas ideas te surgen? Con qué otros fenómenos de tu vida cotidiana podrías relacionar lo estudiado? APUNTES GUÍA ALUMNO I FÍSICA 25

26 AA9. Finalmente haz un pequeño esquema o mapa conceptual que incorpore los conceptos principales que has aprendido. GUÍA ALUMNO I FÍSICA MAPA CONCEPTUAL 26

27 AA10. Mirando con los ojos de la química Recapitulemos todas las ideas que hemos discutido y revisado hasta ahora. Qué relación hay entre el volumen del saco de la rana y la presión del aire que ingresa?. Discute con tus compañeros. GUÍA ALUMNO I QUÍMICA 27

28 AA11. Analizando datos Embolo GUÍA ALUMNO I QUÍMICA El valor del volumen en unidades arbitrarias se relaciona con la presión de la base del embolo. El sonido nos está indicando características de la presión interna en el embolo: Cuál será la relación? Crees que esta relación que nos muestra la jeringa, simulando un embolo se habrá descrito antes? RA - AQ1 28

29 AA12. Un poco de historia para profundizar Sabes quién fue Robert Boyle y de qué forma sus estudios aportaron a la ciencia? Revisa la siguiente información GUÍA ALUMNO I QUÍMICA RA - AQ2 29

30 AA13. Simulando P versus V Revisa la siguiente simulación. Discute con tus compañeros cuál es la relación entre la presión y el volumen del globo. Podrías aplicar estas ideas de forma análoga a lo que ocurre con el saco de la rana? GUÍA ALUMNO I QUÍMICA RA - AQ3 30

31 AA14. Graficando A partir de la actividad anterior, construye un gráfico donde representes la relación presión volumen. Te invito a que te animes a enunciar esta relación matemáticamente. BITÁCORA DE SÍNTESIS GUÍA ALUMNO I QUÍMICA 31

32 GUÍA ALUMNO I QUÍMICA Reflexionemos Representar un fenomeno es complejo, más aún cuando lo que estamos viendo es el cómo funciona un sistema, es decir, sus propiedades y no lo que esta causando dicho fenomeno, las entidades. 32

33 AA15. Analizando datos Niveles de representación Observa la jeringa que relación podrías establecer entre aquello que observas y aquello que podría estar sucediendo internamente a nivel de partícula? Discute con tus compañeros. GUÍA ALUMNO I QUÍMICA RA - AQ1 33

34 AA16. Analizando datos Consideremos Presión: Tipo de fuerza ejercida sobre una superficie. GUÍA ALUMNO I QUÍMICA Volumen: Espacio ocupado en determinado momento y medible en unidades del SI. Hemos establecido niveles de representación para el fenómeno del gas, además de su relación cuantificable y directa. Dibuja entonces a nivel de particulas cómo te imaginas el aire al interior del saco de la rana y que ocurre en la medida que cambia de tamaño el saco de la rana 34

35 AA17. Mis Apuntes Registra 3 ideas relevantes hasta este momento: GUÍA ALUMNO I QUÍMICA Ahora recuerda el objetivo central de nuestro trabajo: Nuestra rana y su saco. Entonces para los ojos químicos la relación de las variables son P y volumen. 35

36 AA18. Analizando datos Partículas GUÍA ALUMNO I QUÍMICA De acuerdo a lo que Boyle nos ayudó a comprender, existe una relación directa entre el volumen del gas y su presión, entendiendo esta presión como la fuerza que ejercen las partículas dentro del embolo. Entonces: Cómo relacionamos la respiración de la rana con la ley de Boyle? 36

37 AA19. Síntesis de las principales ideas PRESIÓN VOLUMEN Registra la actividad Cuáles son las principales ideas discutidas? REGISTRO DE ACTIVIDAD GUÍA ALUMNO I QUÍMICA Qué otros problemas te imaginas ahora? 37

38 AA20. Síntesis de las principales ideas Qué te parece pensar en la respiración de las ranas y cómo es posible que lleven el aire a sus pulmones aumentando en volumen del piso de la boca? GUÍA ALUMNO I QUÍMICA Será posible que exista una explicación que ayude a comprender la relación entre el volumen, con la presión del aire que respira nuestra rana? Cómo podemos saber acerca de la presión que ejercen los gases respirados por la rana? Hemos llegado al final esta aventura, te invitamos a que vuelvas a revisar las preguntas con las que iniciamos el problema. Discute con tus compañeros aquellas ideas nuevas para tí, escríbelas y compártelas! 38