pie

Proyecto de Innovación Educativa

Tecnología de 3º de ESO

ELECTROMAGNETISMO:

Atraer o repeler al alumnado

Salva Mateu i Mateu

Enrique Moliner Santisteve

Marc Ruiz i Forés

Proyecto de Innovación Educativa Salva Mateu, Enrique Moliner, Marc Ruiz

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Índice

Índice ................................................................................................................................................................. 2

1. Resumen ........................................................................................................................................................ 3

2. Descripción de la problemática ..................................................................................................................... 3

3. Objetivos del proyecto .................................................................................................................................. 5

4. Destinatarios .................................................................................................................................................. 6

5. Actividades .................................................................................................................................................... 6

5.1. Introducción al electromagnetismo ........................................................................................................... 7

5.2. Imanes con distintas formas ....................................................................................................................... 8

5.3. ¿Cómo funciona un altavoz? ...................................................................................................................... 8

5.4. Construye un motor eléctrico ..................................................................................................................... 9

5.5. Simulaciones con Yenka ............................................................................................................................. 9

5.6. Trabajo en grupo: aplicaciones del electromagnetismo .......................................................................... 10

5.7. Autoevaluación ......................................................................................................................................... 10

6. Evaluación del proyecto .............................................................................................................................. 11

7. Bibliografía ................................................................................................................................................... 12

Anexos ............................................................................................................................................................. 14

Anexo I. Entorno virtual de aprendizaje (tecnologías: Udutu y Moodle) ........................................................ 14

Anexo II. Wiki de la clase (tecnología: Wikispaces) ......................................................................................... 15

Anexo III. Guión para la construcción de un motor eléctrico .......................................................................... 16

Anexo IV. Simulación con Yenka ...................................................................................................................... 20

Anexo V. Rúbrica para la evaluación entre iguales ......................................................................................... 21

Anexo VI. Instrumentos de evaluación ............................................................................................................ 22


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1. Resumen

La problemática que se aborda en este Proyecto de Innovación Educativa (PIE) es la falta de interés del alumnado por las ciencias y la tecnología. Esta problemática, que es común a todos los países desarrollados, afecta de forma más significativa al alumnado femenino. Para hacer frente a esta problemática, en este PIE se propone un plan de acción que incluye tres medidas: (1) aplicar métodos inductivos de enseñanza-aprendizaje, (2) adaptar los contenidos de las materias a los intereses de ambos géneros, y (3) proporcionar una alfabetización científica al alumnado.

Las actividades propuestas en este PIE están planteadas para lograr el aprendizaje mediante un método inductivo: primero se mostrarán casos concretos de aplicación de las ciencias y el alumnado, por medio de la observación y el razonamiento inductivo, tratará de descubrir los principios generales que son comunes a todos esos casos concretos. El profesor guiará el aprendizaje e irá formulando las preguntas oportunas para garantizar que el alumnado realiza los descubrimientos esperados.

Los trabajos en grupo incluirán temáticas afines a los intereses del alumnado femenino para adaptar los contenidos de las materias a los intereses de ambos géneros. Además, siempre que sea posible, se permitirá a los alumnos que propongan la temática de sus trabajos.

Los métodos de enseñanza y los contenidos estarán muy centrados en las aplicaciones de las ciencias y la tecnología, proporcionando una cultura científica básica a todo el alumnado y restando importancia a los fundamentos y leyes físicas. Además, se tratará siempre de proponer actividades prácticas que faciliten la comprensión de los aspectos más técnicos.

El PIE se basa en la utilización de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) para la consecución de los objetivos. Todas las actividades estarán a disposición del alumnado en un entorno virtual de aprendizaje. Esto permitirá a los alumnos un aprendizaje más autónomo y la posibilidad de realizar descubrimientos por sí mismos, mientras que el profesor se limitará a supervisar y guiar a los alumnos y a fomentar el debate y la reflexión después de cada actividad. Las TIC también se usarán para el trabajo colaborativo por parte de los alumnos, quienes usarán algunas herramientas web (p. ej., la wiki de la clase) para elaborar y entregar los trabajos realizados durante el curso.

2. Descripción de la problemática

La problemática que se aborda en este PIE es la falta de interés del alumnado por las ciencias y la tecnología. Son varios los estudios que señalan un descenso alarmante en el interés de los jóvenes por las materias de ciencias y tecnología (Rocard et al., 2007; Osborne y Dillon, 2008). Los resultados del proyecto ROSE (Sjøberg y Schreiner, 2005) demuestran que esta problemática es común a todos los países desarrollados y que afecta de forma aún más significativa al alumnado femenino (Figura 1). Esta tendencia actual puede incidir negativamente en la base de los futuros científicos y, consecuentemente, en la capacidad de innovación y en la calidad de la investigación. Además, puede tener efectos negativos sobre la adquisición de las destrezas necesarias para que los jóvenes desarrollen un pensamiento crítico y un razonamiento científico, que serán fundamentales en una sociedad cada vez más dependiente del uso del conocimiento.


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Figura 1. Datos del proyecto ROSE que muestran la opinión del alumnado en respuesta a la siguiente afirmación: “Me gustan más las ciencias que la mayoría de las otras materias escolares” (1 - totalmente en

desacuerdo, 4 - totalmente de acuerdo; símbolo gris - femenino, símbolo blanco - masculino).

Este problema tiene su origen en un mal planteamiento de la forma en que se enseña la ciencia en las escuelas. Los contenidos que se tratan son poco interesantes para la mayoría del alumnado y las materias están enfocadas de una forma demasiado técnica (Rocard et al., 2007; Osborne y Dillon, 2008). Según la encuesta del Eurobarómetro 2005 sobre “Europeos, ciencia y tecnología”, sólo el 15% de los europeos están satisfechos con la calidad de las clases de ciencias en la escuela (European Comission, 2005). En la encuesta del Eurobarómetro 2001, el 59,5% de la población preguntada sobre las causas del interés decreciente por los estudios y carreras científicos señaló en primer lugar que “las clases de ciencias en la escuela no son suficientemente atractivas” (European Comission, 2001).

Por otro lado, un estudio de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OECD, 2006) puso de relieve que a la edad de 15 años ya existen claras diferencias entre el alumnado en función del género, y que en la mayoría de países el alumnado femenino muestra un interés por las ciencias y la tecnología mucho menor que el masculino. Es evidente que existen diferencias de intereses entre el alumnado en función del género; p. ej., en la Tabla 1 podemos observar que los temas científicos preferidos por chicos y chicas son bien distintos (Jenkins y Nelson, 2005). Murphy y Whitelegg (2006) atribuyen el menor interés del alumnado femenino por las ciencias y la tecnología al hecho de que los contenidos de estas materias están centrados en los intereses del alumnado masculino.

La solución a este problema requiere que la educación científica antes de los 14 años se focalice en despertar el interés del alumnado por los fenómenos científicos. Las evidencias muestran que esto se logra mejor a través de la realización de trabajos de investigación y de experimentos prácticos, y no a través de un énfasis en la adquisición de conceptos teóricos (Osborne y Dillon, 2008). La educación científica debe proporcionar al alumnado una alfabetización científica y una actitud positiva hacia la ciencia, que son importantes para entender las cuestiones medioambientales, médicas y económicas en el contexto de las sociedades modernas (Rocard et al., 2007). Además, es necesario desarrollar contenidos que promuevan el conocimiento y la comprensión de la ciencia en contextos que sean del interés del alumnado femenino (Osborne y Dillon, 2008).


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Tabla 1. Los cinco temas preferidos por chicos y chicas para aprender en clase de ciencias.

Chicos Chicas

Sustancias químicas explosivas.

La gravedad cero en el espacio exterior.

El funcionamiento de la bomba atómica.

Las armas químicas y biológicas, y sus efectos sobre el cuerpo humano.

Los agujeros negros, las supernovas y otros cuerpos extraordinarios en el espacio exterior.

El porqué soñamos y el significado de los sueños.

El cáncer y su tratamiento.

Primeros auxilios y uso de equipamiento médico básico.

Ejercitar el cuerpo para mantenerse en forma.

Enfermedades de transmisión sexual y la forma de protegerse.

3. Objetivos del proyecto

El objetivo principal de este PIE es aumentar el interés por las ciencias y la tecnología de todo el alumnado. Se pondrá una especial atención en el alumnado femenino, ya que son las chicas las que muestran una menor motivación e interés por las materias de ciencias y tecnología. Se pretende que todo el alumnado adquiera una alfabetización científica, que estará centrada en el conocimiento y comprensión de los aspectos científicos del mundo más que en las particularidades de las teorías y leyes científicas. En definitiva, se procurará proporcionar una cultura científica básica a todo el alumnado en lugar de formar futuros científicos.

Para alcanzar este objetivo se propone un plan de acción que incluye las siguientes medidas:

1. Aplicar métodos inductivos de enseñanza-aprendizaje. La primera medida propuesta en este PIE consiste en una reorientación de la enseñanza de las ciencias y la tecnología en la escuela, introduciendo nuevos métodos basados en la investigación que permitan aumentar el interés del alumnado. Es necesario que el enfoque deductivo tradicional deje espacio a la enseñanza con nuevos métodos inductivos, los cuales ya han demostrado su eficacia para aumentar el interés y los niveles del alumnado y también para estimular la motivación del profesorado. Los nuevos métodos se basan en la curiosidad y en la observación seguida de la resolución de problemas y la experimentación. Utilizando el pensamiento crítico y la reflexión, el alumnado es capaz de realizar inferencias a partir de los datos recogidos. Los métodos inductivos también proporcionan al alumnado la oportunidad de desarrollar diversas destrezas complementarias tales como el trabajo en equipo, la expresión oral y escrita, o la resolución de problemas abiertos. Estos métodos son efectivos con todos los alumnos, sea cual sea su rendimiento escolar, y también contribuyen a fomentar el interés y la participación del alumnado femenino en las actividades científicas. El método inductivo no excluye el enfoque deductivo tradicional, sino que ambos métodos deben combinarse según el nivel o la edad de los alumnos (Rocard et al., 2007).

2. Adaptar los contenidos de las materias a los intereses de ambos géneros. Algunas investigaciones sugieren que los contenidos científicos que son interesantes para las chicas suelen ser interesantes también para los chicos, pero lo contrario no es necesariamente cierto. Estas investigaciones también indican que los contenidos del interés de las chicas están poco representados en los planes de estudios (Haussler y Hoffmann, 2002). Estos mismos hallazgos están respaldados por otras investigaciones que señalan que las chicas estarían más interesadas en planes de estudios de ciencias que incluyeran contenidos de carácter más humano (Krogh y Thomsen, 2005). La segunda medida que se propone en este PIE está dirigida a influir en los patrones de sexo en la enseñanza de las ciencias y la tecnología, potenciando la motivación y participación del alumnado femenino mediante la inclusión de contenidos científicos que sean de su interés (Tabla 1). Además, para aumentar la confianza de las alumnas en su propia capacidad en el ámbito científico, se presentarán como modelos a mujeres científicas, ingenieras y mujeres de negocios en el ámbito científico-tecnológico que hayan tenido éxito en sus carreras.

3. Proporcionar una alfabetización científica al alumnado. La educación científica debe proporcionar al alumnado una cultura científica básica y una actitud positiva hacia la ciencia, que son importantes para


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afrontar los problemas a los que se enfrenta la ciudadanía en las sociedades modernas (Rocard et al., 2007). La tercera medida propuesta en este PIE consiste en centrar la enseñanza en las principales explicaciones que ofrece la ciencia acerca del mundo que nos rodea y en el propio funcionamiento de la ciencia, mientras que los aspectos más técnicos para la formación de futuros científicos e ingenieros deberán ser opcionales.

4. Destinatarios

Este PIE va dirigido al alumnado de 3º de ESO de la materia Tecnologías. Este curso es el último en el que el itinerario es común para todo el alumnado de la ESO. Las materias de ciencias y tecnología son optativas a partir de 4º de ESO, de modo que es necesario que las medidas propuestas en este PIE se apliquen en cursos anteriores para lograr incrementar el número de alumnos matriculados en la modalidad científico-técnica. En cualquier caso, para lograr aumentar el interés del alumnado por las ciencias y la tecnología, el modelo propuesto en este PIE debería aplicarse en todas las materias de ciencias y tecnología durante toda la etapa educativa.

5. Actividades

El plan de acción propuesto en este PIE incluye tres medidas: (1) aplicar métodos inductivos de enseñanza-aprendizaje, (2) adaptar los contenidos de las materias a los intereses de ambos géneros, y (3) proporcionar una alfabetización científica al alumnado. En este apartado se muestra el desarrollo y aplicación de estas medidas a través de una serie de actividades correspondientes al tema del electromagnetismo.

En este PIE se propone una reorientación de la enseñanza de las ciencias y la tecnología, de modo que el método deductivo tradicional deje un espacio para el método inductivo, que lleva al alumnado de lo particular a lo general. Las actividades propuestas están planteadas para lograr el aprendizaje mediante un método inductivo: primero se mostrarán casos concretos de aplicación del electromagnetismo (p. ej., el tren bala, el altavoz, el motor eléctrico, etc.) y el alumnado, por medio de la observación y el razonamiento inductivo, tratará de descubrir las leyes o principios generales que son comunes a todos esos casos concretos. El profesor guiará el aprendizaje e irá formulando las preguntas oportunas para garantizar que el alumnado realiza los descubrimientos esperados.

En este PIE también se pretende adaptar los contenidos de las materias a los intereses de ambos géneros. En los trabajos en grupo que se proponen al alumnado se tratará de incluir temáticas afines a los intereses del alumnado femenino. Además, siempre que sea posible se permitirá a los alumnos que sean ellos quienes propongan la temática de sus trabajos. El trabajo en grupo correspondiente al tema del electromagnetismo consiste en explicar el funcionamiento de un aparato que utilice electromagnetismo. En este caso, los alumnos podrán proponer un aparato sobre el que realizar su trabajo o bien seleccionar uno de los aparatos propuestos por el profesor, que proporcionará un listado de aparatos que sean del interés de ambos géneros (p. ej., tren de levitación magnética, timbre, resonancia magnética, etc.).

Otra de las pretensiones de este PIE es proporcionar una alfabetización científica al alumnado. Con este fin, los métodos de enseñanza y los contenidos estarán muy centrados en las aplicaciones de las ciencias y la tecnología, restando importancia a los fundamentos y leyes físicas. Las actividades propuestas se centran en las aplicaciones del electromagnetismo, analizando diversos aparatos que funcionan por medio del electromagnetismo. Además, se tratará siempre de proponer actividades prácticas que faciliten la comprensión de los aspectos más técnicos; p. ej., construcción de un motor eléctrico, simulaciones con ordenador, etc.

Además, el PIE se basa en la utilización de las TIC para la consecución de los objetivos planteados. Todas las actividades estarán a disposición del alumnado en un entorno virtual de aprendizaje. Estas actividades se han diseñado y organizado en forma de curso mediante el software de creación de cursos Udutu. Posteriormente, las actividades se han introducido en el Aula Virtual de la asignatura, que es un entorno


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virtual de aprendizaje diseñado con la aplicación web Moodle (véase Anexo I). El uso de estas tecnologías permite a los alumnos un aprendizaje más autónomo y la posibilidad de realizar descubrimientos por sí mismos, mientras que el profesor se limita a supervisar y guiar a los alumnos y a fomentar el debate y la reflexión después de cada actividad. Algunos estudios demuestran que el uso de las TIC en educación puede aumentar el interés y la motivación del alumnado, así como mejorar el aprovechamiento del tiempo y la relación entre el profesor y los alumnos (Marzo et al., 2006). El uso de las TIC también favorece la asociación de ideas y la creatividad, el desarrollo de enfoques de aprendizaje profundo, posibilitando operaciones lógicas de análisis, síntesis, abstracción, inducción y deducción, lo que da lugar a un desarrollo integrado del pensamiento (Cabero, 2002; Palomares et al., 2007).

En este PIE también se propone la utilización de las TIC para el trabajo colaborativo por parte del alumnado. A principio de curso, dentro del bloque de contenidos “Tecnologías de la comunicación”, los alumnos conocerán el funcionamiento de algunas herramientas web (p. ej., wikis, blogs, etc.) que utilizarán para la elaboración y entrega de los trabajos realizados durante el resto del curso. El trabajo en grupo correspondiente al tema del electromagnetismo se colgará en la wiki de la clase, que será diseñada por los propios alumnos a principio de curso mediante la aplicación web Wikispaces (véase Anexo II). Las wikis ofrecen muchas posibilidades para compartir información y para trabajar de forma colaborativa, y permiten a los alumnos implicarse activamente en la construcción de su conocimiento (Boulos et al., 2006) y mejorar sus habilidades de escritura (Parker y Chao, 2007). Aparte de las mejoras en aspectos cognitivos, el uso de wikis contribuye a la adquisición de habilidades de trabajo colaborativo, que son cada vez más importantes en el mundo laboral; p. ej., en muchas profesiones los proyectos, informes y otros documentos están escritos de forma colaborativa por medio de tecnologías en red (Trentin, 2009).

A continuación, se describe de forma detallada cada una de las actividades que deberá realizar el alumnado a lo largo del tema de electromagnetismo.

5.1. Introducción al electromagnetismo

En esta actividad se introducirá el electromagnetismo de una forma que sea amena y que despierte el interés y la curiosidad del alumnado por este tema. Con esta finalidad, la actividad comenzará con la visualización de un vídeo sobre el funcionamiento de los trenes de levitación magnética o trenes “LEVMAG”:

https://www.youtube.com/watch?v=aIwbrZ4knpg

Después de ver el vídeo, se formarán grupos de cuatro personas para discutir sobre las sobre las siguientes cuestiones:

¿En qué se basa el funcionamiento de los trenes LEVMAG?

¿Qué diferencia hay entre el sistema de levitación magnética japonés y el alemán?

¿Qué diferencias presentan estos los trenes LEVMAG con respecto a los trenes convencionales?

¿Qué ventajas e inconvenientes tienen los trenes LEVMAG?

¿Conoces otras aplicaciones del electromagnetismo? ¿Cuáles?

Posteriormente, se visualizará otro vídeo que servirá como una primera introducción a los principios del electromagnetismo:

https://www.youtube.com/watch?v=moO-XhyGG8M

Después de ver el vídeo, cada alumno deberá elegir una pregunta de las que se listan a continuación y preparar una respuesta bien argumentada. Al día siguiente se hará una puesta en común y se debatirá sobre las respuestas dadas por el alumnado a cada una de estas preguntas:

¿Cómo hacen los imanes todas las cosas extrañas que hacen?

¿Cómo es posible que a veces los imanes se queden unidos entre sí y otras veces se alejen?

https://www.youtube.com/watch?v=aIwbrZ4knpg

https://www.youtube.com/watch?v=moO-XhyGG8M


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¿Qué es lo que hace posible el magnetismo en nuestro mundo?

¿Funcionarían los imanes de la misma forma en el espacio exterior, en la Luna o en otro planeta? ¿Por qué?

¿Hay alguna forma de conseguir que un imán sea más potente de lo que ya es? Si es así, ¿cómo? Si no, ¿por qué no?

¿Hay alguna forma de desactivar el poder de un imán? Si es así, ¿cómo? Si no, ¿por qué no?

¿Es posible crear un imán a partir de algo que actualmente no actúa como un imán? Si es así, ¿cómo?

5.2. Imanes con distintas formas

En esta actividad se trabajará con imanes para que el alumnado pueda analizar los principales aspectos del magnetismo. La actividad comenzará con la realización de algunas cuestiones previas que deberán ser respondidas por el alumnado:

¿Has jugado alguna vez con imanes?

¿Intenta juntar los polos Norte de ambos imanes? ¿Qué sucede?

¿Intenta juntar los polos Sur de ambos imanes? ¿Ocurre lo mismo? ¿Por qué?

¿Qué pasa cuando juntas el polo Norte de un imán con el polo Sur del otro imán?

¿Cuánto tienes que acercar los imanes para que suceda algo? ¿Qué determina esa distancia?

Todas estas preguntas se pueden contestar simplemente jugando con imanes. Seguramente habrás tenido juegos o juguetes que utilizan imanes. ¿Podrías nombrar algunos de ellos y describir la función que realizan los imanes?

Posteriormente, se realizará un ejercicio práctico para conocer las propiedades magnéticas de imanes con distintas formas. El profesor entregará imanes con tres formas distintas a los alumnos, que realizarán el ejercicio siguiendo estas instrucciones:

1. Coloca la lámina transparente sobre el imán y espolvorea las limaduras de hierro sobre la lámina para ver las líneas de fuerza del campo magnético. Estas líneas son similares a las líneas del campo eléctrico que rodea a una carga eléctrica puntual.

2. Haz un dibujo de tu imán y de las líneas de fuerza del campo magnético que produce.

3. Intercambia tu imán con otro compañero que tenga un imán con forma distinta al tuyo y repite el experimento. Deberás realizar este experimento con los tres tipos de imanes (barra, herradura y redondo).

Por último, se animará al alumnado a descubrir más cosas sobre los imanes y el magnetismo en el siguiente vídeo:

https://www.youtube.com/watch?v=z3ZPR0iJax0

5.3. ¿Cómo funciona un altavoz?

En esta actividad el alumnado descubrirá el funcionamiento de un altavoz. Es muy posible que los alumnos hayan desmontado un altavoz alguna vez y hayan descubierto que tiene un imán colocado en el centro de su parte posterior. En cualquier caso, el profesor les mostrará un altavoz desmontado para que puedan ver el imán. A continuación, el alumnado visualizará un vídeo en el que se explica de manera sencilla el funcionamiento de un altavoz:

https://www.youtube.com/watch?v=v0qj8iOEPsM

https://www.youtube.com/watch?v=z3ZPR0iJax0

https://www.youtube.com/watch?v=v0qj8iOEPsM


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Los alumnos podrán obtener información más detallada sobre el funcionamiento del altavoz en los siguientes enlaces:

http://www.analfatecnicos.net/pregunta.php?id=44

http://electronics.howstuffworks.com/speaker.htm

Después de ver el vídeo y los contenidos de los enlaces, cada alumno deberá explicar en un párrafo cómo se relacionan el magnetismo y la electricidad para producir el sonido. Los alumnos podrán incluir un diagrama o esquema si lo consideran oportuno.

5.4. Construye un motor eléctrico

En esta actividad el alumnado construirá un motor eléctrico de corriente continua con bobina giratoria. Esta actividad se realizará en grupos de 3–5 personas. Una vez formados los grupos, el profesor les proporcionará los materiales necesarios para la construcción del motor: alicates, dos imperdibles o dos clips, dos bandas elásticas o cinta aislante, 1,5 metros de cable de cobre esmaltado de 0,25 a 0,5 mm, un imán de neodimio, y una pila de 1,5 V.

Los alumnos dispondrán de un guión que explica el procedimiento que deberán seguir para construir el motor eléctrico (véase Anexo III). También podrán ver cómo construir el motor eléctrico paso a paso en el siguiente video:

https://www.youtube.com/watch?v=Bz1yh8oSaSQ

Después de construir el motor eléctrico, los alumnos analizarán, discutirán y explicarán los principios electromagnéticos que intervienen en la generación del movimiento del motor. Los alumnos deberán responder a las siguientes cuestiones:

¿Cómo se consigue hacer girar la bobina?

¿Qué papel juegan los imanes a la hora de hacer girar la bobina?

¿Cómo se conserva la energía en este proceso?

¿Qué transformaciones energéticas se producen?

Por último, se animará al alumnado a descubrir más cosas sobre el funcionamiento del motor eléctrico en el siguiente vídeo:

http://electronics.howstuffworks.com/motor.htm

5.5. Simulaciones con Yenka

En esta actividad el alumnado descubrirá nuevos aspectos del electromagnetismo realizando simulaciones con el software Yenka (véase Anexo IV). En concreto, cada alumno deberá realizar las siguientes simulaciones:

“Moving circuit induction”, para aprender sobre las propiedades de los generadores.

“Moving wire induction”, para aprender como fluye la corriente eléctrica por un cable que se mueve en interior de un campo magnético.

“A simple generator experiment”, para aprender las partes de un generador y su funcionamiento.

“Generator output”, para aprender sobre los generadores y sobre la generación de electricidad.

“Fixed circuit induction”, para aprender sobre imanes y solenoides.

Todas estas simulaciones están disponibles en el siguiente directorio del software Yenka: Science/Physics/ Electromagnetism/Electromagnetic Induction.

http://www.analfatecnicos.net/pregunta.php?id=44

http://electronics.howstuffworks.com/speaker.htm

https://www.youtube.com/watch?v=Bz1yh8oSaSQ

http://electronics.howstuffworks.com/motor.htm


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Después de realizar las simulaciones, cada alumno deberá describir en un párrafo cada una de las simulaciones y explicar los principios de electromagnetismo implicados en cada una de ellas. Posteriormente, se realizará una puesta en común y se reflexionará sobre cada una de las simulaciones realizadas.

5.6. Trabajo en grupo: aplicaciones del electromagnetismo

En esta actividad el alumnado realizará un trabajo en grupo sobre las aplicaciones del electromagnetismo. Esta actividad se realizará en grupos de 4 personas. Cada grupo deberá proponer un aparato que utilice electromagnetismo y realizar un trabajo sobre ese aparato. Los alumnos también podrán realizar el trabajo sobre alguno de los aparatos propuestos por el profesor:

Tren de levitación magnética

Timbre

Grúa con electroimán

Motor eléctrico

Transformador

Resonancia magnética

Cocina por inducción

Dispositivos de seguridad para trenes de parques de atracciones

Los trabajos deben incluir los siguientes puntos:

Descripción del funcionamiento del aparato elegido: debe incluir una explicación acerca de la aplicación del electromagnetismo en el funcionamiento del aparato y un esquema sobre dicho funcionamiento; también debe explicarse lo que pasaría si no se produjese el fenómeno electromagnético.

Pueden incluirse vídeos o fotos aclaratorias que se adecuen a las explicaciones aportadas en el trabajo.

No debe incluirse información que no se haya entendido previamente.

Los alumnos tendrán a su disposición un ejemplo de trabajo en la wiki de la clase (véase Anexo II):

https://tecnologia3resouji.wikispaces.com/El+altavoz

Cada grupo deberá colgar su trabajo en la wiki de la clase para poder realizar una evaluación entre iguales y para que todos los alumnos puedan consultar los trabajos de sus compañeros, ampliando de esta forma su cultura científica. Los alumnos dispondrán de una rúbrica de evaluación para realizar la evaluación entre iguales (véase Anexo V).

5.7. Autoevaluación

En esta actividad el alumnado realizará un test de autoevaluación para determinar los conocimientos que ha adquirido sobre electromagnetismo. Cada alumno deberá responder a las siguientes cuestiones:

1. ¿Cómo se llama la rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos?

a) Magnetismo

b) Electrónica

c) Electromagnetismo

d) Milenarismo

2. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones no es correcta?

https://tecnologia3resouji.wikispaces.com/El+altavoz


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a) Los polos opuestos se atraen

b) Los polos iguales se atraen

c) Los polos iguales se repelen

3. ¿Qué sucede cuando interactúan el campo magnético de un imán y el de un cable con corriente eléctrica?

a) Los campos se anulan

b) No pueden interactuar nunca

c) Forman un campo más potente

4. ¿Cómo afecta el cambiar la polaridad de un electroimán al hierro?

a) Si antes lo atraía, ahora lo repele

b) No sucede nada

c) Siempre lo atrae

5. ¿Qué relación hay entre la distancia a un imán y la fuerza del campo magnético?

a) La fuerza es directamente proporcional a la distancia

b) La distancia no influye en la fuerza

c) La fuerza es inversamente proporcional a la distancia

d) La fuerza del campo magnético siempre es la misma

(Soluciones: 1c, 2b, 3c, 4a, 5c)

Se considerará que los alumnos han adquirido los conocimientos necesarios cuando obtengan una puntuación de al menos un 50% en el test de autoevaluación. Por otro lado, se animará a aquellos alumnos que no hayan alcanzado la puntuación mínima a repetir el test después de revisar el tema.

6. Evaluación del proyecto

La falta de interés del alumnado por las ciencias y la tecnología es un problema generalizado que se ha detectado en numerosos estudios (Rocard et al., 2007; Osborne y Dillon, 2008) y que se manifiesta en el bajo número de matriculaciones en los distintos itinerarios científicos de la ESO y el Bachillerato. No obstante, este PIE se aplicará en un centro concreto con unos determinados alumnos, de modo que nos interesa verificar que este problema general también existe en nuestra aula y cuantificar su magnitud. En primer lugar, usaremos el análisis de documentos como técnica de observación. En concreto, analizaremos las matriculaciones de alumnos en itinerarios científicos en los cursos anteriores. Sin embargo, estos documentos no reflejan necesariamente la situación y características de nuestros alumnos, así que hemos optado por complementar la observación mediante otros instrumentos de evaluación (véase Anexo VI).

A la hora de verificar y cuantificar el problema, nos centraremos en los alumnos con quienes se pondrá en práctica el PIE, y utilizaremos técnicas de evaluación basadas en la conversación y en la observación. Por un lado, utilizaremos técnicas basadas en la conversación con preguntas de respuesta abierta y de respuesta cerrada. Las preguntas de respuesta abierta se realizarán mediante entrevistas a los alumnos para calibrar el interés que tienen por las ciencias y la tecnología. Estas entrevistas serán informales, y los alumnos podrán explayarse en las respuestas, sin necesidad de ceñirse a una respuesta cerrada. Las preguntas de respuesta cerrada se realizarán mediante cuestionarios de dos tipos: unos tendrán respuestas con dos opciones y los otros tendrán respuestas de escala con 5 niveles distintos (desde “totalmente en desacuerdo” hasta “totalmente de acuerdo”). Las preguntas de las entrevistas y del cuestionario están directamente relacionadas con los objetivos planteados en el PIE. Por otro lado, las técnicas de observación se realizarán de manera continuada en las clases, analizando la evolución del comportamiento de los alumnos en lo que


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se refiere a participación en las actividades. Anteriormente a la aplicación de las medidas contempladas en el PIE, el profesor habrá tomado notas de campo sobre el comportamiento del alumnado. De este modo, será posible comparar el comportamiento previo de los alumnos con el comportamiento una vez empecemos a aplicar las medidas del PIE.

La utilización de tres técnicas de observación distintas responde a las diversas razones. En primer lugar, los datos de las matriculaciones ponen de manifiesto el poco interés del alumnado por las ciencias y la tecnología, especialmente del alumnado femenino. En segundo lugar, son los propios alumnos quienes mejor pueden explicarnos cómo de interesados están por las materias de ciencias y tecnología. Por último, una observación continuada puede indicarnos si realmente estamos logrando motivar al alumnado y despertar su interés por las ciencias y la tecnología. El empleo de distintas técnicas de observación para identificar el problema y seguir su evolución nos permite una triangulación en técnicas, que es muy importante para poder garantizar la fiabilidad de los datos y reducir las posibilidades de malinterpretarlos.

Para realizar también una triangulación en personas, solicitaremos a algunos compañeros (que podrían estar implementando este mismo PIE, aunque no necesariamente) que revisen nuestra propuesta para determinar si es coherente con las medidas establecidas en los estudios científicos en los que basamos nuestra solución. Los compañeros deberán comprobar que la metodología de enseñanza-aprendizaje que empleamos incluye el enfoque inductivo, está adaptada a los intereses del alumnado femenino y favorece la adquisición de una alfabetización científica. Por lo tanto, usaremos la triangulación en personas para asegurarnos que las medidas propuestas en nuestro PIE responden a nuestras intenciones, evitando así cometer un error de base. Estos profesores que realizarán la observación se encargarán de revisar nuestra propuesta y nuestras actividades, y también entrarán a algunas clases para comprobar que estamos haciendo en clase aquello que pretendemos. Además, en el caso de que otros profesores estén aplicando el mismo PIE, se podrán comparar las experiencias de manera periódica.

Durante la implementación del PIE habrá tres momentos de evaluación. Una evaluación inicial para la detección y cuantificación del problema, utilizando datos estadísticos sobre las matriculaciones de cursos anteriores en itinerarios científicos para determinar, de manera aproximada, el nivel de interés del alumnado por las ciencias y la tecnología. En este primer momento también se utilizarán técnicas basadas en la conversación para determinar la magnitud del problema, siendo los propios alumnos quienes expresen su interés mediante entrevistas y cuestionarios. El segundo momento de evaluación comenzará en cuanto empecemos a aplicar las medidas contempladas en el PIE. Esta evaluación consistirá en la observación del comportamiento y actitud del alumnado para determinar en qué medida estamos logrando cambios. Esta observación puede darnos pistas sobre el funcionamiento del PIE y puede ser útil para corregir ciertos errores. El tercer momento de evaluación tendrá lugar al finalizar la aplicación del PIE, que es cuando volveremos a realizar las entrevistas y cuestionarios al alumnado. Una vez finalizada esta última evaluación, analizaremos toda la información recolectada y obtendremos conclusiones. En este momento, también podríamos tener en cuenta los itinerarios que los alumnos han decidido cursar en el próximo curso para determinar si ha habido cambios en sus preferencias con respecto a las que tenían antes de implementar el PIE.

7. Bibliografía

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Cabero, J. (2002). Las TICs en la universidad. Sevilla: MAD.

European Comission (2001). Special Eurobarometer 55.2: Europeans, Science & Technology. Brussels: European Comission.

European Comission (2005). Special Eurobarometer 224: Europeans, Science & Technology. Brussels: European Comission.


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Anexos

Anexo I. Entorno virtual de aprendizaje (tecnologías: Udutu y Moodle)


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Anexo II. Wiki de la clase (tecnología: Wikispaces)


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Anexo III. Guión para la construcción de un motor eléctrico

En esta actividad vas a construir un motor eléctrico de corriente continua con bobina giratoria. Después de construir el motor eléctrico, deberás analizar y explicar los principios electromagnéticos que intervienen en la generación del movimiento del motor.

Materiales necesarios:

Alicates.

Dos imperdibles o clips.

Dos bandas elásticas o cinta aislante.

1,5 metros de cable de cobre esmaltado de 0,25 a 0,5 mm.

Un imán de neodimio.

Una pila de 1,5 V.

Figura A1. Materiales necesarios para construir el motor.

Montaje:

El montaje de un motor comienza con el embobinado del cable de cobre. La bobina debería contar con 10 o 15 vueltas. Demasiadas vueltas harán que la bobina sea demasiado pesada y demasiadas pocas vueltas no permitirán que funcione bien el motor. Para enrollar el cable puedes utilizar la propia pila, como se puede ver en la Figura A2.


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Figura A2. Embobinando el cable.

A continuación, ata los extremos de la bobina con cuidado y déjalos hacia fuera, como se muestra en la Figura A3:

Figura A3. Acabando la bobina.

Seguidamente, raspa el aislante de los extremos del cable de la bobina, pero sólo de la mitad (diametral) del cable de cobre, como se puede ver en la Figura A4. Si se elimina el esmalte aislante de todo el contorno, al encender el motor la bobina se acelerará durante la mitad de la rotación y se frenará durante la otra mitad de su rotación. El motor funcionará desacompasado y girará en dos sentidos, según en el que se impulse la bobina al principio. Imaginemos un tranvía que salga de su estación hacia adelante o hacia atrás dependiendo de la dirección en la que lo impulsemos. Un motor eléctrico de corriente continua es un aparato útil en la vida diaria especialmente por tener la posibilidad de controlar la dirección de la rotación del motor, y ese es el tipo de motor que queremos construir. Debes raspar el esmalte aislante del mismo lado en ambos extremos del cable de la bobina.


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Figura A4. Quitando el aislante.

Ahora, fija los imperdibles y el imán con las bandas elásticas, como aparece en la Figura A5.

Figura A5. Montaje del motor; si el exterior de la pila es de metal, no hará falta la banda elástica para que el imán se mantenga en su sitio.

Por último, inserta los extremos de cable en los “ojos” de los imperdibles como se muestra en la Figura A6, y ya tienes listo el motor eléctrico.


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Figura A6. Nuestro motor en funcionamiento

Después de construir el motor eléctrico, puedes colocar un segundo imán en lo alto de la bobina giratoria y ver si el motor se acelera o ralentiza (Figura A7). ¿O quizás sea la posición de los polos magnéticos la que influya en los cambios de velocidad?

Figura A3. Experimentos con el motor.


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Anexo IV. Simulación con Yenka


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Anexo V. Rúbrica para la evaluación entre iguales

Aspecte a avaluar Insuficient Suficient Notable Excel·lent

Termini (10%) Ha entregat el treball tard i no l’ha pujat a la wiki

Ha entregat el treball tard i també l’ha pujat tard a la wiki

Ha entregat el treball a temps però l’ha pujat tard a la wiki

Ha entregat el treball a temps i també l’ha pujat a la wiki a temps

Presentació (10%) La maquetació és deficient (mida de lletra, títols...)

La maquetació no està suficientment ordenada per al correcte seguiment del treball

La maquetació és correcta però no atractiva per llegir el treball

La maquetació és agradable i incita a llegir el treball i facilita el seguiment

Estructura (10%) El treball no segueix una estructura clara, presenta confusió, no té coherència ni cohesió

L’estructura està parcialment organitzada, de vegades resulta complicada la comprensió

Segueix una estructura ordenada però té al menys un aspecte millorable

Segueix una estructura ordenada i clara que facilita la comprensió del tema

Ortografia i expressió escrita (10%)

Hi ha més de 5 faltes d’ortografia i l’expressió escrita dificulta la lectura i la comprensió

Hi ha més de 5 faltes d’ortografia o l’expressió escrita dificulta la lectura i la comprensió

Hi ha entre 2 i 5 faltes d’ortografia i/o l’expressió escrita ajuda a la lectura tot i que és hi ha algunes frases millorables

No hi ha faltes d’ortografia o n’hi ha menys de dos i l’expressió escrita ajuda a la lectura

Materials addicionals (20%)

No hi ha material addicional com fotos, vídeos etc.

Els vídeos, fotos, etc. No tenen del tot a vore amb el contingut del treball

Els vídeos, fotos, etc. Són coherents amb el contingut però no aporten res al treball

Els vídeos, fotos, etc. Són coherents amb el contingut i ajuden a comprendre’l

Continguts (40%) Els tres punts per tindre l’excel·lent no s’entenen correctament o en falta algun d’ells

Dos dels tres punts per tindre l’excel·lent no estan complets o no s’entenen correctament

Algun dels tres punts per tindre l’excel·lent no està complet o no s’entén correctament

Descriu com funciona i explica com s’aplica l’electromagne-tisme en aquest invent de manera entenedora.

També diu què passaria si no es produís aquest fenomen


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Anexo VI. Instrumentos de evaluación

Preguntas de respuesta cerrada y de respuesta abierta

La primera parte del cuestionario son preguntas de respuesta cerrada y la segunda parte son preguntas de respuesta abierta.

Sexo:

¿Tienes pensado qué modalidad vas a estudiar? ¿Cuál?

¿Te gustan más las ciencias y la tecnología que las otras materias escolares? ¿Por qué?

¿Qué mejorarías de la materia de tecnologías? ¿Cómo te gustaría que se diera la clase? ¿Preferirías que las clases fueran más prácticas?

¿Te gusta como da la clase el profesor? ¿Cómo preferirías que fuera?

En general, ¿te interesan las ciencias y la tecnología?

Preguntas de respuesta cerrada y de respuesta abierta

¿Cuánto te gustan estas materias?

Nada Poco Regular Mucho Me encanta

Historia

Lenguas

Matemáticas

Ciencias

Tecnologías

Dibujo

Educación física

Entrevista

¿Cómo te llamas? (implica saber el sexo)

¿Tienes pensado qué modalidad vas a estudiar? ¿Cuál?

¿Te gustan más las ciencias y la tecnología que las otras materias escolares? ¿Por qué?

¿Qué te parece la materia de tecnologías?

¿Qué cambiarías para que te interesara más y fuera más divertida?

¿Te gusta cómo se da? (preguntar antes y después de implementar las medidas del PIE)

¿Te ha gustado esta manera de aprender ciencias y tecnología? ¿Preferirías las clases expositivas tradicionales? (preguntar al acabar el PIE)

Observación del profesor durante el transcurso del PIE

Todos estos datos se comparan con los mismos datos recopilados antes de implementar el PIE.

Participación de alumnos y alumnas en clase

Los alumnos y alumnas llevan o no llevan el material a clase

Los alumnos y las alumnas faltan más o menos a clase

Los alumnos y las alumnas atienden o no atienden en clase


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Los alumnos y las alumnas hablan solamente cuando es pertinente