¡Luz, Micro:bit y acción! Estudiando la iluminación en mi salón de clases

Fundamentación de la propuesta interdisciplinaria: La propuesta fue pensada para realizarse en un séptimo año de Educación Básica Integrada en las asignaturas Taller curricular rotativo de Ciencias y Ciencias de la Computación durante cinco semanas. Consta de tres actividades que se trabajan en el Taller de Ciencias que abordan la propagación rectilínea de la luz y la relacionan con la iluminación del centro educativo. Desde Ciencias de la Computación se realizan actividades relacionadas con la programación y el procesamiento de datos.

Se emplea una metodología activa (clases demostrativas interactivas) en el trabajo con simuladores y sensores. Si bien se desea hacer foco en los siguientes contenidos: luz y su propagación rectilínea (Ciencias), programación y el uso de sensores (Ciencias de la Computación), también se busca que el estudiante pueda establecer relaciones entre estos conocimientos con la finalidad de resolver un problema real y contextualizado.

Nivel: Séptimo año de Taller de Ciencias (Luz) y Ciencias de la Computación (Programación - Procesamiento de Información).

Metas:

• Abordar la resolución de un problema cercano al contexto del estudiante empleando conceptos y competencias desarrolladas en el Taller de Ciencias y Ciencias de la computación de forma interdisciplinaria.

Contenidos clave y comprensiones específicas: El estudiante será capaz de comprender que

Dimensiones cognitivas:

• La luz se propaga de forma recta en ciertas condiciones.
• Existen fuentes luminosas puntuales y extensas.
• La sombra es una consecuencia de la propagación rectilínea de la luz.
• La forma de una luminaria se relaciona con el flujo útil de iluminación.
• Tanto la iluminación natural como la artificial presentan ventajas y desventajas.
• Existe una normativa legal en nuestro país que regula la iluminación artificial en lugares interiores.
• El concepto de variable.

Dimensiones instrumentales:

• Se puede medir el nivel de iluminación de un lugar utilizando el sensor de la Micro:bit o una aplicación del teléfono móvil.
• Por medio de los programas informáticos se pueden construir soluciones a diversos problemas.
• Qué es una variable y cuál es su aplicación en la programación.
• Qué son las estructuras de control en un programa informático y cuáles son sus utilidades.
• Para contestar una pregunta investigable se puede diseñar una actividad experimental.
• Los datos se presentan organizados y en diferentes formatos.
• Es importante comunicar los resultados y las conclusiones de forma clara, concisa y alineada con los objetivos.

Dimensiones actitudinales:

• El trabajo en equipo fomenta el intercambio, permite discutir y analizar las observaciones para llegar a las conclusiones.
• Se pueden vincular los contenidos trabajados en diferentes asignaturas para lograr una visión más integral sobre la realidad.

Preguntas esenciales:

• ¿Cómo se propaga la luz?
• ¿Qué relación existe entre la propagación de la luz y las sombras de los objetos?
• ¿Qué se debe de tomar en cuenta al momento de elegir una luminaria para una senda peatonal?
• ¿Es posible conocer el nivel de iluminación de un espacio? ¿Cómo se puede determinar utilizando una Micro:bit (o un sensor del teléfono móvil)?
• ¿Cómo se puede construir un programa informático que determine si es de día o de noche dependiendo del nivel de iluminación? ¿Y uno que permita determinar si el día está soleado o nublado con la luz artificial encendida o apagada?

Destrezas clave:

• Utilizar un simulador, formular hipótesis antes de realizar un experimento, discutirlas con un compañero, contrastarlas con los resultados y concluir.
• Diseñar una actividad experimental que conteste a una pregunta investigable, tomar datos, organizarlos y presentar las conclusiones a otras personas.
• Manipular los datos obtenidos con un sensor, utilizándolos como insumo de entrada para un programa diseñado por el estudiante.

Temporalización: 5 semanas.

Secuencia de trabajo

Semana 1 - Taller de Ciencias

Actividad 1 - ¿Cómo se propaga la luz?

Parte 1: Predicciones - se entrega la Ficha 1 a cada estudiante que la resuelve de forma individual (20 minutos).

Parte 2: Compartiendo ideas - los estudiantes discuten sus respuestas en parejas y las cambian si lo desean (15 minutos).

Parte 3: Puesta en común con toda la clase - se registran las respuestas más repetidas en pizarrón y se pueden incluir algunas extras que no hayan aparecido (15 minutos).

Parte 4: Contrastando las ideas iniciales - cada estudiante de forma individual utiliza el simulador (Ficha 2) y contrasta las observaciones con sus predicciones (25 minutos).

Parte 5: Puesta en común - el docente hace una puesta en común haciendo hincapié en la propagación rectilínea de la luz (en distancias pequeñas o cuando se propaga por un medio cuyo índice de refracción es constante) y su relación con la formación de las sombras, e introduce otras situaciones relacionadas como por ejemplo la formación de eclipses (15 minutos).

* Si se desea profundizar en algunos de los preconceptos que tienen los estudiantes sobre sombras e imágenes se sugiere consultar el capítulo 14 Sombras e imágenes: Explicitación y confrontación de preconcepciones.

Actividad 2 - Senderos iluminados

Parte 6: Se entrega la Ficha 3, los estudiantes responden de forma individual primero, luego discuten con un compañero y finalmente se realiza una puesta en común. El docente deberá poner foco en la relación entre la forma de las luminarias y la trayectoria que experimentará la luz en diferentes casos, de forma que sea la más efectiva para iluminar una senda peatonal.

Sugerencia: Si el docente desea profundizar se podría introducir el tema de la contaminación lumínica para la observación del cielo nocturno.

Semana 1 - Ciencias de la computación

Actividad 1 - Guardando datos en variable

Parte 1: Predicciones - se entrega la Ficha 1 a cada estudiante que la resuelve de forma individual (20 minutos).

Parte 2: Compartiendo ideas - los estudiantes discuten sus respuestas en parejas y las cambian si lo desean (15 minutos).

Parte 3: Puesta en común con toda la clase - se registran las respuestas más repetidas en pizarrón y se pueden incluir algunas extras que no hayan aparecido (15 minutos).

Parte 4: Contrastando las ideas iniciales - cada estudiante de forma individual utiliza el simulador Makecode siguiendo los pasos de la ficha 2 y contrasta las observaciones con sus predicciones (25 minutos).

Parte 5: Puesta en común (15 minutos).

Semana 2 - Taller de Ciencias

Actividad 3 - Importancia de la iluminación en los salones de clase

Se entrega la Ficha 4 para que los estudiantes respondan en forma individual. Luego se realiza una puesta en común. Teniendo en cuenta que la guía de trabajo aborda diversos aspectos se sugiere disponer de tres horas (de 45 minutos cada una) para completar esta actividad.

Semana 2 - Ciencias de la computación

Actividad 2 - Conocer la variabilidad de la iluminación del salón de clases a lo largo del día

Se entrega la Ficha 2 para que los estudiantes respondan en forma individual. Luego se realiza una puesta en común.

Semana 3 - Taller de Ciencias y Ciencias de la computación

A partir de la actividad diseñada en la semana anterior (punto 7 de la Ficha 4 trabajada en Taller de Ciencias), cada uno de los grupos realizará la toma de datos usando el sensor de luz incorporado en la Micro:bit (o el sensor del teléfono móvil). En esta actividad trabajarán juntos los docentes de ambas asignaturas.

Los docentes pueden ir guiando el análisis de los datos, según las variables elegidas por cada grupo, y la elaboración de las conclusiones.

Para evaluar el trabajo de los estudiantes se puede utilizar la siguiente lista de cotejo.

Semana 4 - Taller de Ciencias y Ciencias de la computación

En esta semana cada equipo analiza los datos y concluye. Finalmente se realiza la puesta en común, se organizan los resultados de todos los equipos, se discuten y se arriba a una reflexión final.

Semana 5 - Taller de Ciencias y Ciencias de la computación

Los docentes presentan una situación problema a partir de una ficha de trabajo integrada para aplicar lo abordado y establecer vínculos entre los contenidos trabajados desde cada asignatura.