Plan de Clase | Metodología Activa | Electricidad: Circuitos Eléctricos

Supuestos: Este Plan de Clase Activo supone: una clase de 100 minutos de duración, estudio previo de los alumnos tanto con el Libro, como con el inicio del desarrollo del Proyecto, y que se elegirá una sola actividad (de las tres sugeridas) para ser realizada durante la clase, ya que cada actividad está diseñada para ocupar gran parte del tiempo disponible.

Objetivos

Duración: (5 - 10 minutos)

Esta etapa del plan de lección es crucial para orientar a los alumnos sobre lo que se espera de ellos durante las actividades prácticas. Los objetivos establecidos buscan consolidar la comprensión teórica de los circuitos eléctricos a través de aplicaciones prácticas y resolución de problemas, asegurando que los alumnos utilicen el tiempo en clase para profundizar y solidificar el conocimiento adquirido previamente en casa.

Objetivos Principales:

1. Desarrollar la capacidad de resolver problemas que involucren circuitos eléctricos, con un enfoque en cálculos de diferencias de potencial, corrientes y resistencias.

2. Aplicar el conocimiento previo sobre electricidad de forma práctica, manipulando componentes y realizando mediciones para entender la teoría en la práctica.

Objetivos Secundarios:

1. Estimular el razonamiento lógico y la habilidad de pensar de forma crítica al analizar y solucionar problemas complejos.

Introducción

Duración: (20 - 30 minutos)

La introducción tiene como finalidad enganchar a los alumnos con situaciones-problema que los hagan pensar críticamente sobre los conceptos de circuitos eléctricos, utilizando conocimientos previos para resolver desafíos prácticos. Además, la contextualización busca mostrar la relevancia y aplicabilidad de los circuitos eléctricos en la vida cotidiana y en la tecnología, estimulando el interés de los alumnos en el tema.

Situaciones Basadas en Problemas

1. Imagina que estás en un laboratorio y necesitas construir un circuito que encienda una lámpara utilizando una batería de 12V y un conjunto de resistores. ¿Cómo elegirías los resistores y cómo calcularías la corriente que pasa por cada uno?

2. Piensa en una situación donde un fusible en un circuito eléctrico se quema y necesitas sustituirlo. ¿Cómo la resistencia y la corriente afectan la elección del fusible apropiado?

Contextualización

Los circuitos eléctricos son la columna vertebral de la tecnología moderna. Desde la iluminación de nuestros hogares hasta los complejos sistemas de comunicación y computación, todos dependen de circuitos eléctricos eficientes. La comprensión de cómo la tensión, la corriente y la resistencia se comportan en circuitos permite no solo construir y mantener estos sistemas, sino también innovar, creando nuevas tecnologías que impactan directamente en la sociedad.

Desarrollo

Duración: (70 - 80 minutos)

La etapa de Desarrollo está diseñada para que los alumnos apliquen de forma práctica y colaborativa los conceptos teóricos de circuitos eléctricos que estudiaron en casa. A través de actividades lúdicas y desafiantes, podrán profundizar su comprensión sobre resistencias, corrientes, leyes de Ohm y circuitos paralelos. Además, las actividades fomentan el desarrollo de habilidades para la resolución de problemas, trabajo en equipo y pensamiento crítico, esenciales para la formación de un buen científico o ingeniero.

Sugerencias de Actividades

Se recomienda realizar solo una de las actividades sugeridas

Actividad 1 - El Misterio de los Componentes Desconocidos

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Aplicar los conceptos de resistencia, corriente y ley de Ohm para resolver un problema práctico de circuito eléctrico, desarrollando habilidades de medición y cálculo.

- Descripción: Los alumnos serán divididos en grupos de hasta 5 personas y recibirán un kit de componentes electrónicos. Dentro del kit, habrá resistores, LEDs, capacitores y cables. El desafío es montar un circuito que pueda encender un LED sin saber los valores exactos de los componentes. Cada grupo deberá usar un multímetro para medir la resistencia de cada resistor y, con base en esos valores, calcular la corriente necesaria para que el LED se encienda.

- Instrucciones:

• Divide la clase en grupos de hasta 5 alumnos.

• Distribuye un kit de componentes electrónicos para cada grupo.

• Explica que cada grupo debe usar el multímetro para medir la resistencia de los resistores.

• Instruye a los alumnos a calcular la corriente necesaria para encender el LED con base en la ley de Ohm (V = R * I).

• Pide que cada grupo monte el circuito y pruebe si el LED se enciende.

• Cada grupo debe presentar los cálculos realizados y discutir las variaciones en los resultados con base en los componentes usados.

Actividad 2 - Desafío del Circuito Paralelo

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Entender y aplicar el concepto de circuitos paralelos, calculando corrientes en diferentes ramas del circuito y promoviendo la eficiencia energética en la construcción del circuito.

- Descripción: En esta actividad, los alumnos, en grupos, recibirán un conjunto de baterías, resistores y cables. El desafío será montar un circuito paralelo que encienda un LED, utilizando la menor cantidad de baterías posible. Deberán calcular la corriente total y la corriente en cada rama del circuito.

- Instrucciones:

• Organiza a los alumnos en grupos de un máximo de 5 personas.

• Distribuye los materiales necesarios para cada grupo.

• Explica el concepto de circuito paralelo y cómo calcular la corriente total.

• Orienta a los alumnos a montar el circuito y realizar los cálculos para determinar la corriente en cada rama.

• Cada grupo debe presentar su circuito, las mediciones realizadas y los cálculos hechos al resto de la clase.

Actividad 3 - Constructores de Circuitos: La Maratón de Circuitos Misteriosos

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Desarrollar habilidades de solución de problemas y trabajo en equipo, además de reforzar el conocimiento práctico sobre circuitos eléctricos y componentes.

- Descripción: Los alumnos serán desafiados a construir circuitos que realicen funciones específicas, como encender LEDs de diferentes colores en secuencia. El desafío adicional es que no sabrán exactamente qué componentes están usando, necesitando probar y medir para descubrir.

- Instrucciones:

• Divide la clase en grupos de hasta 5 alumnos.

• Proporciona a cada grupo un conjunto de componentes electrónicos variados y un objetivo de circuito a construir.

• Los grupos deben probar los componentes para descubrir sus características y cómo pueden ser aplicados en el circuito.

• Orienta a los alumnos a montar el circuito y realizar pruebas para alcanzar el objetivo propuesto.

• Cada grupo debe documentar los componentes utilizados, las mediciones realizadas y cómo se montó el circuito.

Retroalimentación

Duración: (10 - 20 minutos)

Esta etapa del plan de lección es crucial para consolidar el aprendizaje práctico y teórico de los alumnos. La discusión en grupo permite que los alumnos articulen y reflexionen sobre lo que han aprendido, verbalizando sus procesos de pensamiento y aprendiendo de las experiencias de sus compañeros. Además, esta discusión ayuda al profesor a evaluar la comprensión de los alumnos e identificar cualquier brecha de aprendizaje que pueda requerir revisión adicional.

Discusión en Grupo

Al final de las actividades prácticas, reúne a todos los alumnos en un gran círculo y comienza una discusión en grupo. Comienza pidiendo que cada grupo comparta brevemente lo que descubrieron y discutieron durante las actividades. Anima a los alumnos a explicar los desafíos que enfrentaron y cómo los superaron, así como las soluciones más creativas que encontraron. Este es un momento para que todos aprendan unos de otros y aprecien la diversidad de enfoques para un mismo problema.

Preguntas Clave

1. ¿Cuáles fueron los mayores desafíos que su grupo enfrentó al montar los circuitos y cómo los superaron?

2. ¿Cómo la teoría de los circuitos eléctricos que estudiamos previamente en casa les ayudó durante las actividades prácticas?

3. ¿Hubo alguna sorpresa o descubrimiento interesante al medir y calcular las corrientes en los circuitos?

Conclusión

Duración: (5 - 10 minutos)

La etapa de Conclusión tiene como objetivo reforzar el aprendizaje, asegurando que los alumnos hayan consolidado los conceptos fundamentales de circuitos eléctricos presentados durante la clase. Además, busca demostrar la relevancia práctica de estos conceptos, motivando a los alumnos a aplicar el conocimiento adquirido en situaciones reales y a continuar explorando el mundo de la electricidad y la tecnología.

Resumen

Para finalizar, vamos a recapitular los principales conceptos tratados hoy sobre circuitos eléctricos. Revisamos las leyes de Ohm, las diferencias de potencial, las corrientes eléctricas, las resistencias y cómo estos elementos se relacionan e implementan en circuitos prácticos.

Conexión con la Teoría

La lección de hoy fue meticulosamente diseñada para conectar la teoría con la práctica. Al realizar las actividades, los alumnos pudieron visualizar y experimentar directamente los conceptos teóricos, lo que no solo facilita la comprensión, sino que también permite un aprendizaje más profundo y duradero.

Cierre

Comprender circuitos eléctricos es esencial, no solo para académicos, sino también para profesionales en diversas áreas, como la ingeniería y la tecnología. La aplicabilidad directa de estos conceptos en dispositivos y sistemas cotidianos refuerza la importancia de dominar estos conocimientos.