Importancia y utilidad de los instrumentos ópticos 1. Identificación Área: Ciencias de la Naturaleza SC 12: Importancia y utilidad de los instrumentos ópticos Resumen: El objetivo de esta Unidad Didáctica es que los y las estudiantes aprendan sobre la importancia y el funcionamiento de los espejos, las lentes y los instrumentos ópticos tanto de uso común como de uso científico, tales como: el telescopio, la lupa, el microscopio, la cámara fotográfica, las gafas de buceo y la videocámara, entre otros. Para lograr un óptimo aprendizaje de estos contenidos, se realizarán diálogos para saber qué conocen sobre los instrumentos ópticos, actividades dinámicas, investigaciones, dibujos y se utilizarán láminas y recursos interactivos. 1
2. Descripción Recuerda Los instrumentos ópticos sirven para procesar ondas de luz con la finalidad de mejorar una imagen para su visualización. Estos instrumentos son de gran ayuda debido a que el ojo humano, a veces, no visualiza con nitidez los objetos. Entre los instrumentos ópticos más conocidos se encuentran: la lupa, que sirve para observar objetos pequeñitos; los binoculares, permiten ver objetos a distancia; las lentes, se utilizan para corregir defectos de la vista, tales como: la miopía, el astigmatismo, la presbicia y otros; la cámara fotográfica, se usa para capturar imágenes; la videocámara, sirve para grabar videos; las gafas de buceo, se utilizan para ver debajo del agua; el telescopio, es ideal para visualizar objetos lejanos, como los astros, con mucho más detalle que a simple vista y de vital importancia para la astronomía; el microscopio, es muy utilizado para observar objetos o seres vivos muy pequeños, especialmente en los laboratorios de Ciencias, Medicina y otros. Orientaciones para el/la docente Para los aprendizajes esperados se recomienda motivar y despertar el interés de sus estudiantes en la investigación y el estudio de los instrumentos ópticos por la importancia y aplicaciones que tienen estos en el mundo macroscópico y en el microscópico. Para realizar el experimento de la actividad de cierre, como sus estudiantes son de corta edad, necesitarán ayuda para cortar el cartón. Por tanto, lo más recomendable es que el o la docente, en cada grupo, corte el mismo para evitar accidentes lamentables. Aprendizajes esperados Mediante esta Secuencia Curricular los y las estudiantes serán capaces de: Identificar el fenómeno de reflexión de la luz en los espejos. Inferir que un espejo es un cuerpo opaco. Identificar las lentes como cuerpos transparentes que refractan la luz. Describir y clasificar los instrumentos ópticos. 2
Mapa conceptual Instrumentos ópticos Que se utilizan para: Lupa Observar objetos pequeños Binoculares Observar objetos a distancia Lentes Corregir la visión Cámara fotográfica Capturar imágenes Videocámara Grabar videos Gafas de buceo Permiten ver debajo del agua Telescopio Observar objetos muy lejanos Microscopio Observar objetos minúsculos en el laboratorio 3
Recursos didácticos digitales Para el uso del docente Cómo se comporta la luz en estos lentes? Recurso que explica los lentes, sus tipos y funcionamiento en el telescopio refractor. Disponible en: http://www.astrored.org/enciclopedia/articulos/telescopios-y-observacion/telescopios/lentes-yespejos-589.html Exploración del espacio. Explica los usos de instrumentos ópticos. Disponible en: http://www.astrored.org/enciclopedia/articulos/telescopios-y-observacion/ telescopios/prismaticos-instrumentos-relacionados-con-la-astronomia-451.html El telescopio espacial Hubble. Describe el telescopio espacial Hubble y explica su uso e importancia para la observación del espacio exterior. Disponible en: http://www.astrored.org/enciclopedia/articulos/telescopios-y-observacion/telescopios/el-telescopio-espacial-hubble-382.html 4
Para el uso en el aula Instrumentos ópticos. Video de 15 minutos de duración que explica los instrumentos ópticos, su historia y usos. Disponible en: https://www.youtube.com/ watch?v=jn8zqkduh2i Qué hay en tu boca? Microscopio láser casero (experimentos caseros) Video de 5 minutos 31 segundos que explica cómo elaborar un microscopio casero y observar qué tenemos en la boca. Disponible en: https://www.youtube.com/watch?v=hjefyi6hs60 Recursos materiales necesarios para las actividades Para una mejor comprensión de esta Unidad, se recomienda llevar al aula: hoja de papel en blanco, un espejo, lentes de distintos tipos, una lupa, un microscopio, cartón vacío de leche o de jugo, tijeras, cinta adhesiva y dos espejos redondos de 2 mm. También puede utilizar láminas de los distintos anexos. Recursos didácticos que se aportan como anexo Anexo 1. Imágenes para la realización de la actividad No 1. Anexo 2. Imágenes para la actividad No. 2. Anexo 3. Imágenes para la actividad No. 3. Anexo 4. Imagen de un microscopio para realzar la actividad No. 4. Anexo 5. Imágenes de varios instrumentos ópticos. Anexo 6. Imágenes y procedimientos para la realización de la actividad No. 6. Anexo 7. Mapa conceptual. 5
3. Secuencia didáctica Tiempo total estimado para todas las actividades El tiempo total estimado para todas las actividades es de una semana y 2 días, equivalentes a 7 sesiones de 45 minutos. 1. Actividad de inicio / Identificación de instrumentos ópticos Duración: 1 sesión de clase (45 minutos) Con el objetivo de indagar qué saben los y las estudiantes sobre los instrumentos ópticos, realice la siguiente actividad: Llevar al aula algunos instrumentos ópticos de uso común, como: lentes, una lupa, una cámara fotográfica, un microscopio y otros. Presentarlos uno a uno a sus estudiantes y preguntarles si conocen el instrumento que les muestra en ese momento y para qué se utiliza. Si no tiene facilidad para llevar al aula los instrumentos citados, utilizar las imágenes propuestas en el Anexo 1. Presentar el video: Instrumentos ópticos y dialogar con sus estudiantes sobre la importancia que tienen en la vida cotidiana y en investigaciones científicas. Actividad 2 / Los espejos Duración: 1 sesión de clase (45 minutos) Iniciar esta actividad preguntando a sus estudiantes si recuerdan de la Secuencia anterior los fenómenos de refracción y reflexión de la luz. Oír sus comentarios y, luego, informarles que, gracias al conocimiento de los fenómenos de reflexión y refracción de la luz, se pueden construir espejos y lentes como los que usamos a diario. Mostrarles los diferentes tipos de espejos que existen. Para esto utilizar las imágenes del Anexo 2. 6
Solicitar a sus estudiantes que, en grupos de dos o tres, investiguen: Qué son los espejos, cuáles son los tipos de espejos que existen y cuáles son las características de cada uno. Que dibujen cada tipo de espejo y los nombren. Presentar el resultado de sus investigaciones en una puesta en común y colocar sus dibujos en el mural del aula. Actividad 3 / Las lentes Duración: 1 sesión de clase (45 minutos) Iniciar esta actividad preguntando a los y las estudiantes si conocen las lentes y si saben para qué se utilizan. Comente sus respuestas. Aclare que las lentes son instrumentos transparentes capaces de desviar los rayos de luz, disminuyendo o aumentando las imágenes. Estos se clasifican en divergentes y en convergentes, según la curvatura y la forma en que refractan la luz. Para esta actividad se sugiere utilizar las imágenes del Anexo 3. Solicitar a sus estudiantes que escriban, de manera individual, las características de cada lente y los usos que se le da a cada una. Pedirles que dibujen en hojas sueltas los distintos tipos de lentes. Luego, preguntar: Para qué se utilizan las lentes? Cuáles instrumentos ópticos utilizan lentes? Para qué utilizan las lentes esos instrumentos? Presentar los resultados de esta actividad en el aula y socializarlos con sus estudiantes. 7
Actividad 4 / El microscopio Duración: 1 sesión de clase (45 minutos) 1. Llevar al aula un microscopio o una lámina con la imagen de uno. Luego, pedir a sus estudiantes que lo observen. Darle copia a cada uno del Anexo 4. 2. Dialogar con los estudiantes sobre la utilidad del microscopio en la Ciencias de la Naturaleza, Medicina y otras áreas. Formar grupos de cuatro y solicitar que respondan las siguientes preguntas: Qué es un microscopio? Qué utilidad tiene el microscopio? Cuáles partes se distinguen en un microscopio? Socializar las respuestas en el aula. Por ultimo, presentar el video: Que hay en nuestra boca? y motivar a los y las estudiantes a intentar la construcción de algún modelo de microscopio casero como proyecto. Revisar los proyectos y comentar sobre sus modelos. Actividad 5 / Uso de algunos instrumentos ópticos Duración: 1 sesión de clase (45 minutos) Formar grupos de 4 o 5 estudiantes, y pedir a cada grupo que observen e identifiquen las imágenes de los instrumentos ópticos presentados en el Anexo 5 y, luego, escriban el nombre de cada uno. Solicitar que respondan las siguientes preguntas: Qué tienen en común estos instrumentos? En qué se diferencia una cámara de una lente para leer? En qué se diferencia una lupa de un binocular? En qué fenómeno de la luz se basan estos instrumentos? Dialogar con sus estudiantes sobre la utilidad de cada uno de los instrumentos presentados en el citado Anexo. 8
Actividad 6 / Construcción de un periscopio casero Duración: 1 sesión de clase (45 minutos) Pregunte a los y las estudiantes si han oído hablar del periscopio, qué tipo de instrumento es y para qué se utiliza. Comente sus respuestas. Pídales que investiguen en otros medios (Internet, enciclopedia, revistas...) la historia del periscopio, quiénes lo usaron por primera vez y para qué. Forme grupos y pídales que, siguiendo el procedimiento presentado en el Anexo 6, realicen un periscopio casero. Una vez terminado el experimento, indíqueles que escriban y respondan, en sus cuadernos, las siguientes preguntas: Qué utilidad tiene un periscopio? Por qué el periscopio se considera un instrumento óptico? Qué función desempeñan los espejos o lentes en el periscopio? En qué se basa el funcionamiento de un periscopio? Pida que presenten los resultados de la práctica y de su investigación en una puesta en común. Exponga en el aula los trabajos realizados. Finalmente, haga el siguiente resumen a sus estudiantes: Los periscopios son instrumentos utilizados para observar desde una posición oculta. Se basan en el fenómeno de reflexión de la luz y funcionan de la siguiente manera: La luz entra al cuerpo del instrumento y recorre una distancia que va desde el ingreso de la luz al tubo, hasta el ojo del observador. 9
7. Actividad de cierre / Composición y funcionamiento de los instrumentos ópticos. Duración: 1 sesión de clase (45 minutos) Con el fin de evaluar lo aprendido durante el estudio de esta Unidad Didáctica, pedir a los y las estudiantes que formen grupos y asignar un instrumento óptico a cada grupo. Pedir que dibujen en una cartulina o papelógrafo su instrumento óptico y que lo nombren. También pedir que se preparen para exponer el funcionamiento, composición y principios en que se basa el funcionamiento de su instrumento. Solicitar que elaboren un ensayo sobre la importancia de los instrumentos ópticos y los últimos avances de la óptica. Pedir que entreguen sus ensayos para evaluar su aprendizaje del tema. Pídales también que completen el mapa conceptual del Anexo 7 y que se lo entreguen en hojas sueltas. Evaluar a las y los estudiantes de forma colectiva, según la calidad de la exposición del grupo y los contenidos de la misma. Evaluar también, de forma individual, su comprensión sobre la Unidad a través del ensayo. Para la evaluación, verificar que hayan logrado los aprendizajes esperados en esta Secuencia Curricular. 10
4. Si observas, trata Si observas Que algunos y algunas estudiantes no comprenden las diferencias que existen entre los distintos tipos de lentes y los espejos... Trata De asignar actividades adicionales donde puedan estudiarse con mayor detenimiento las características y funciones de ambos. Que algún o alguna estudiante presenta problemas en la realización del experimento de la actividad de cierre. De prestarle ayuda, especialmente al cortar el cartón y al pegar los espejos. 5. Recursos didácticos para el docente y el estudiante ANEXO 1 Imágenes para la realización de la actividad No. 5. Lupa Lentes Binoculares Cámara fotográfica 11
ANEXO 2 Para la actividad No. 2. Espejo cóncavo Espejo convexo ANEXO 3 Para la actividad No. 3. Lente convergente Lente divergente 12
ANEXO 4 Imagen de un microscopio para realizar la actividad No. 4. 13
ANEXO 5 Varios instrumentos ópticos. 14
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ANEXO 6 Imágenes y procedimiento para la realización de la actividad No. 6. A D 1. Cortar el lado de un envase de cartón de leche o de jugo. 2. Pegar con cinta adhesiva (tape) los dos espejos de bolsillo a un ángulo de 45º (A y B). C 3. Cortar los dos agujeros para observar (C y D). B 4. Cerrar el lado abierto del cartón con cinta adhesiva (tape). Espejo Luz entrante Observador Rayo de luz Espejo Luz reflejada 16
ANEXO 7 Para la actividad de cierre Instrumentos ópticos Que se utilizan para: Lupa Observar objetos a distancia Lentes Corregir la visión Capturar imágenes Videocámara Gafas de buceo Permiten ver debajo del agua Observar objetos muy lejanos Microscopio Observar objetos minúsculos en el laboratorio 17