Plan de Clase | Metodología Activa | Electricidad: Resistencias en Serie

Premisas: Este Plan de Clase Activa asume: una clase de 100 minutos de duración, estudio previo de los estudiantes tanto con el Libro, como con el inicio del desarrollo del Proyecto y que se elegirá una única actividad (entre las tres sugeridas) para realizarse durante la clase, ya que cada actividad está pensada para ocupar gran parte del tiempo disponible.

Objetivo

Duración: (5 - 10 minutos)

La etapa de objetivos busca establecer con claridad las metas de aprendizaje que se esperan de los estudiantes al final de la lección. Esta claridad motiva a los alumnos y guía las actividades prácticas que se realizarán en el aula, garantizando que todos los esfuerzos estén alineados con la adquisición de habilidades específicas sobre el estudio de resistencias en serie.

Objetivo Utama:

1. Capacitar a los estudiantes para resolver problemas relacionados con resistencias dispuestas en serie, aplicando el concepto de resistencia total.

2. Desarrollar habilidades de razonamiento lógico-matemático mientras analizan circuitos simples y complejos que incluyen resistencias en serie.

Objetivo Tambahan:

1. Fomentar la colaboración y discusión entre los estudiantes durante las actividades prácticas para mejorar la comprensión del contenido.
2. Promover la aplicación del conocimiento teórico en situaciones prácticas, impulsando un aprendizaje significativo.

Introducción

Duración: (15 - 20 minutos)

La introducción busca involucrar a los estudiantes a través de situaciones prácticas que se relacionen con su vida cotidiana o que apliquen conocimientos previos sobre resistencias en serie. Las situaciones problemáticas tienen como objetivo activar el pensamiento crítico y despertar la curiosidad de los alumnos, preparándolos para la aplicación práctica del contenido. La contextualización busca demostrar la relevancia del tema, conectándolo con aplicaciones del mundo real y despertando el interés de los estudiantes a partir de ejemplos concretos.

Situación Problemática

1. Imagina a un estudiante de física tratando de armar un circuito simple con tres resistencias, pero al medirlas, se da cuenta de que una de ellas no tiene etiqueta que indique su resistencia. Sabe que las otras dos resistencias son de 100 Ohmios y 200 Ohmios. ¿Cómo podría usar un multímetro para descubrir la resistencia de la tercera resistencia sabiendo que las tres están en serie?

2. Considera la situación en la que un técnico necesita cambiar una resistencia en un circuito de la placa base de una computadora. El manual indica que la resistencia defectuosa está en serie con otra de 220 Ohmios. El técnico mide la resistencia total del circuito y encuentra 380 Ohmios. ¿Cuál es la resistencia de la resistencia defectuosa?

Contextualización

Las resistencias en serie son componentes clave en muchos dispositivos electrónicos y sistemas de control. Por ejemplo, en un circuito de iluminación de un automóvil, se utilizan resistencias para limitar la corriente que fluye a través de los LEDs, evitando que se dañen. Además, entender cómo se comportan las resistencias en serie es fundamental para diseñar y mantener circuitos electrónicos. Este conocimiento es crucial no solo para ingenieros electrónicos, sino también para entusiastas y personas curiosas que desean explorar la electrónica en proyectos de 'hazlo tú mismo'.

Desarrollo

Duración: (70 - 75 minutos)

La etapa de Desarrollo está diseñada para permitir a los estudiantes aplicar de manera práctica y contextual los conocimientos adquiridos sobre resistencias en serie. A través de actividades dinámicas y colaborativas, los estudiantes consolidarán su comprensión teórica resolviendo problemas reales y participando en desafíos que simulan situaciones del mundo real, estimulando el pensamiento crítico, la creatividad y las habilidades de trabajo en equipo. Esta sección es esencial para transformar el aprendizaje teórico en habilidades prácticas y duraderas.

Sugerencias de Actividades

Se recomienda realizar solo una de las actividades sugeridas

Actividad 1 - La Carrera de Resistencias

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Aplicar el conocimiento teórico sobre la suma de resistencias en serie en un contexto práctico y competitivo, reforzando el aprendizaje de manera dinámica y colaborativa.

- Descripción: En esta actividad divertida, los estudiantes se dividirán en grupos de hasta 5 personas, cada grupo representará un equipo de ingenieros en una carrera. El reto es armar un circuito simple usando resistencias que el docente proporcionará, donde deberán calcular la resistencia total del circuito y compararla con el valor teórico para determinar la velocidad de su 'carrera'.

- Instrucciones:

• Dividir la clase en grupos de no más de 5 estudiantes.

• Distribuir kits de componentes electrónicos que incluyan resistencias de diferentes valores y un multímetro a cada grupo.

• Cada grupo debe ensamblar un circuito en una placa de pruebas, asegurando que las resistencias estén en serie.

• Los estudiantes deben calcular la resistencia total del circuito y compararla con el valor teórico proporcionado por el docente.

• El grupo que monte el circuito correctamente y calcule la resistencia total más cercana al valor teórico gana la carrera.

Actividad 2 - El Misterio de la Resistencia

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Desarrollar habilidades para resolver problemas y aplicar conceptos de física en un escenario de investigación, promoviendo la colaboración y el pensamiento crítico.

- Descripción: Los estudiantes, organizados en grupos, asumirán el rol de detectives que necesitan resolver un misterio en un circuito electrónico. Recibirán una 'escena del crimen' que es un circuito defectuoso y deberán determinar qué resistencia o resistencias están causando el problema, utilizando sus conocimientos sobre resistencias en serie.

- Instrucciones:

• Formar grupos de hasta 5 estudiantes y entregar a cada grupo un 'kit de detective' que incluya resistencias, multímetros y una descripción del caso (escena del crimen).

• Los estudiantes deben ensamblar el circuito de acuerdo a la descripción y usar el multímetro para medir la resistencia total.

• Con base en la resistencia total y las lecturas de resistencia de diferentes partes del circuito, los estudiantes deben deducir qué resistencias están defectuosas o no fueron conectadas correctamente.

• Cada grupo presentará sus conclusiones y el razonamiento que siguieron para llegar a ellas.

• El grupo que resuelva correctamente el misterio en el menor tiempo posible con justificaciones sólidas será el ganador.

Actividad 3 - Constructores de Circuitos

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Aplicar el concepto de resistencias en serie en la práctica, diseñando y ensamblando un circuito funcional, y comprender la importancia de las resistencias en el control de la corriente en circuitos de baja tensión.

- Descripción: En esta actividad, los estudiantes, divididos en grupos, actuarán como ingenieros de circuitos que necesitan diseñar y ensamblar un circuito de luz utilizando resistencias en serie. El desafío es asegurarse de que las luces funcionen correctamente a través del cálculo de las resistencias necesarias.

- Instrucciones:

• Dividir a los estudiantes en grupos de hasta 5 personas.

• Proporcionar a cada grupo un conjunto de componentes electrónicos, que incluya LEDs, baterías, resistencias y cables, así como un multímetro.

• Los estudiantes deben diseñar y ensamblar un circuito que incluya resistencias en serie para proteger los LEDs de la sobrecarga de corriente.

• Usar el multímetro para verificar la corriente y el voltaje en diferentes partes del circuito durante el ensamblaje.

• Cada grupo presentará su circuito funcionando y explicará el cálculo de las resistencias para la protección de los LEDs.

• El circuito que funcione correctamente y demuestre la mejor comprensión teórica será el ganador.

Retroalimentación

Duración: (15 - 20 minutos)

El propósito de esta etapa de retroalimentación es consolidar el aprendizaje, permitiendo a los estudiantes reflexionar sobre la aplicación práctica del conocimiento teórico sobre resistencias en serie. La discusión grupal ayuda a identificar vacíos de comprensión y refuerza la comprensión de los conceptos a través del intercambio de experiencias entre los estudiantes. Además, esta etapa fortalece las habilidades de comunicación y argumentación, esenciales para el desarrollo académico y profesional de los alumnos.

Discusión en Grupo

Para iniciar la discusión grupal, el docente debe pedir a cada grupo que comparta sus hallazgos y desafíos enfrentados durante las actividades. Es importante motivar a los estudiantes a discutir no solo las soluciones encontradas, sino también los procesos de pensamiento y estrategias utilizadas. Se sugiere que el docente use las siguientes preguntas para guiar la discusión: '¿Cuáles fueron los mayores retos que enfrentaron al calcular las resistencias en serie?' y '¿Cómo les ayudó el conocimiento teórico a resolver problemas prácticos?'

Preguntas Clave

1. ¿Cuáles son las principales diferencias que observaron entre la teoría estudiada y la ejecución práctica de las actividades?

2. ¿Cómo aplicarían su conocimiento sobre resistencias en serie en situaciones del mundo real fuera del aula?

3. ¿Hubo un momento durante las actividades en que tuvieron que ajustar su razonamiento basado en la teoría para resolver un problema práctico?

Conclusión

Duración: (5 - 10 minutos)

El propósito de esta etapa de conclusión es consolidar el aprendizaje, asegurando que los estudiantes tengan una comprensión clara e integrada de los conceptos discutidos. Además, busca reforzar la conexión entre teoría y práctica, mostrando cómo el conocimiento adquirido se puede aplicar en situaciones reales. Esta reflexión final ayuda a fomentar el estudio continuo y el reconocimiento de la importancia de la física en el entorno de los estudiantes.

Resumen

En conclusión, el docente debe repasar los conceptos clave sobre resistencias en serie, enfatizando la importancia de la suma de resistencias y cómo afecta el comportamiento del circuito. Debe revisarse las fórmulas utilizadas y los cálculos realizados durante las actividades prácticas.

Conexión con la Teoría

Esta etapa también destaca cómo la lección conectó la teoría con la práctica: explicando cómo se aplicaron los conceptos de resistencias en serie en actividades como La Carrera de Resistencias, El Misterio de la Resistencia y Constructores de Circuitos. Esto ayuda a ilustrar la relevancia del conocimiento teórico en la resolución de problemas reales y en la creación de circuitos funcionales.

Cierre

Finalmente, el docente debe discutir la importancia de las resistencias en serie en la vida cotidiana, mencionando ejemplos prácticos como en dispositivos electrónicos, sistemas de iluminación y vehículos. Esto refuerza la aplicabilidad del contenido aprendido y despierta el interés de los estudiantes sobre cómo la física se manifiesta en diversas aplicaciones cotidianas.