SPECTO. Investigando sobre los gases.

ACTIVIDADES PARA PROMOVER LA VISUALIZACIÓN EN CIENCIAS
GUIA ALUMNO
SPECTO. Investigando sobre los gases.
FONDECYT 1150659
INTRODUCC IÓN
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.
aumentada.
•Elaborar respuestas a situaciones problemas planteados mediante el registro y recursos de apoyo.
3
GUÍA ALUMNO
•Relacionar las ciencias biológicas, químicas y físicas mediante una secuencia con inclusión de realidad
OR IENTAC IONES
Para que puedas usar de forma eficiente este material, se ha diseñado una lógica de progresión mediante el
GUÍA ALUMNO
avance por disciplinas, cada una de las cuales esta caracterizada por un color, según la siguiente distribución.
Sección
Disciplina
Color
1
Biología
Verde
2
Física
Azul
3
Química
Amarillo
4
Integrado
Naranjo
4
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
Recurso con realidad aumentada
Actividad desarrollo grupal
5
GUÍA ALUMNO
Datos relevantes para resolver situación problema
Pa ra comen z a r
Vivimos envueltos en una preciosa capa de 500 km de gas retenida por la gravedad sobre la superficie de la
GUÍA ALUMNO I INTEGRADO
Tierra, con la cual interactuamos cada día al respirar.
RA
6
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
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.
7
GUÍA ALUMNO I INTEGRADO
descripción física y la por supuesto presente biología.
GUÍA ALUMNO I INTEGRADO
Para ello iniciemos con tres preguntas:
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
Co n ozca m os nues t ros pulmon es
¿Sabes cómo se inflan y desinflan tus pulmones?
GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA
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?
R A - AB1
Buscan do re spue stas
Intenta reconocer las etapas de tul proceso respiratorio.
9
AA1. Mirando con los ojos de la biología.
R A - AB2
Co n ozca mos ot ro a nima l
1.Observa a las ranas en su hábitat
GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA
2.¿Qué cosas puedes decir sobre la rana?
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
AA2. Estructura de la rana
E st u d ie m os a hora el interior de la ra na
Rana co n e struc tura in te rn a
GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA
Identifica las estructuras involucradas en la
respiración de la rana:
¿Qué estructuras encuentras que sean comunes
entre humanos y ranas? ¿son las mismas
estructuras?
R A - AB3
11
GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA
Anota las diferencias y similitudes entre la estructura respiratorias tuyas y de la rana.
¿Cómo puede respirar la rana si no posee las mismas estructuras que el ser humano?
12
A h o ra m i remos a la ra na
Buscan do re spue stas
Ventilación pulmonar de la rana
GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA
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
R A - AB4
13
Anota las diferencias y similitudes entre la rana y un joven.
ETAPAS DEL SER HUMANO
GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA
ETAPAS DE LA RANA
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
¡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!
GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA
¿Por dónde crees que la rana puede intercambiar oxígeno y
CO2, que no sea por medio de los pulmones?
R A - AB5
15
Aquí escribe tu respuesta
Considera en tu respuesta: Cuando miras la imagen de la rana estás viendo directamente las superficies que le permiten respirar,
GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA
piensa en : ¿Cuáles son? Y Considera que debe contar con la mayor superficie posible.
RESPUESTA
16
AA3. Mis Apuntes
R e gi st ra 3 ideas relevantes hast a e s te m o m e nto :
1
GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA
2
3
17
AA4. Relación con otros organismos
GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA
¿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?
APUNTES
18
GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA
R A - AB6
19
BITÁCORA DE SÍNTESIS
GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA
Anota las diferencias y similitudes que encuentras entre los sistemas respiratorios de la rana, el saltamontes y
el tuyo.
TU
LA RANA
20
EL SALTAMONTES
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:
PRESIÓN
VOLUMEN
SUPERFICIE
21
GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA
VOLUMEN
GUÍA ALUMNO I BIOLOGÍA
Para sistematizar nuestras principales conclusiones hasta ahora: ¿Cuáles son las principales ideas discutidas?
¿Qué otros problemas te imaginas ahora?
22
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.
GUÍA ALUMNO I FÍSICA
Co n ce p tos
•Presión del aire
•Elasticidad del material
Pr i me r m o m e n to : Ac tividad de e xp l o ra c ió n co n c re ta
R A - AF1
Observa los siguientes videos.
¿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
AA7. Elasticidad versus el pulmón
E stu d i e m o s el interior de la rana.
GUÍA ALUMNO I FÍSICA
S egund o m o m e n to
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.
R A - AF2
1
2
3
24
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?
GUÍA ALUMNO I FÍSICA
APUNTES
25
AA9.
GUÍA ALUMNO I FÍSICA
Finalmente haz un pequeño esquema o mapa conceptual que incorpore los conceptos principales que has
aprendido.
MAPA CONCEPTUAL
26
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
AA11. Analizando datos
GUÍA ALUMNO I QUÍMICA
Embolo
•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?
28
R A - AQ1
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
R A - AQ2
29
AA13. Simulando P° versus V
GUÍA ALUMNO I QUÍMICA
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?
R A - AQ3
30
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.
GUÍA ALUMNO I QUÍMICA
BITÁCORA DE SÍNTESIS
31
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
AA15. Analizando datos
Ni ve le s de re pre se n tac ió n
GUÍA ALUMNO I QUÍMICA
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.
R A - AQ1
33
AA16. Analizando datos
Cons i de re m o s
GUÍA ALUMNO I QUÍMICA
•Presión: Tipo de fuerza ejercida sobre una superficie. •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
AA17. Mis Apuntes
R e gi st ra 3 ideas relevantes hast a e s te m o m e nto :
1
GUÍA ALUMNO I QUÍMICA
2
3
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
AA18. Analizando datos
GUÍA ALUMNO I QUÍMICA
Par tí culas
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
AA19. Síntesis de las principales ideas
PRESIÓN
VOLUMEN
REGISTRO DE ACTIVIDAD
¿Qué otros problemas te imaginas ahora?
37
GUÍA ALUMNO I QUÍMICA
Registra la actividad ¿Cuáles son las principales ideas discutidas?
AA20. Síntesis de las principales ideas
GUÍA ALUMNO I QUÍMICA
¿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?
¿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