¡Vamos cuesta arriba!

• El tema de esta sesión es la transferencia de energía. Los estudiantes aprenderán que para que un ciclista pueda mantener una velocidad constante (es decir, para que su energía cinética sea constante) al subir una cuesta (es decir, al ganar energía potencial), necesita ingresar energía al sistema. En esta sesión se utiliza el modelo de una bici eléctrica. Su energía proviene del aumento del consumo de potencia de su motor. En una situación real, esta energía provendría de un esfuerzo adicional del ciclista.
• Utiliza varios materiales para despertar el interés de los estudiantes en el tema de la transferencia de energía.

Inicia un debate

Para iniciar un debate, haz preguntas relacionadas con la sesión. Estas son algunas sugerencias:

• ¿Qué pasa con tu velocidad cuando subes una cuesta?
• ¿Qué tipo de energía vas ganando a medida que subes?
• ¿Qué necesitas hacer para mantener constante el nivel de energía que tienes junto con tu bici (es decir, el nivel de energía de tu sistema)?
• ¿Por qué crees que ese sea el caso?

Pide a los estudiantes que anoten, a manera de hipótesis, lo que piensan.

• Pide a los estudiantes que construyan una bici inteligente que pueda registrar el consumo de potencia de su motor y el ángulo de una pendiente. Pueden crear sus propios modelos o seguir las instrucciones de construcción del modelo de la bici inteligente que aparecen en la aplicación.
• Pídeles que prueben sus modelos sobre una superficie plana utilizando el programa sugerido en la Aplicación SPIKE.
• Indícales que examinen el gráfico y documenten sus observaciones:
  • ¿Por qué tienen ese aspecto las dos líneas graficadas?

• Pide a los estudiantes que repitan el experimento usando un plano inclinado que pueden crear con la caja del set SPIKE Prime y una tabla.
• Pídeles que expliquen la forma en que el motor de la bici inteligente añade energía para mantener la velocidad constante.
• Pídeles que expliquen la relación entre el consumo de potencia del motor y el ángulo de la pendiente.
• Indícales que exporten sus datos como un archivo CSV para que, si lo desean, puedan manipularlos en otro software.

• Si los estudiantes aún tienen acceso a los sets SPIKE Prime, pídeles que lleven a cabo las tareas desde la Aplicación SPIKE, para que el desarrollo incluya aprendizaje práctico; por ejemplo:
  • Proponles el desafío de crear sus propios caminos. Pídeles que elaboren caminos que incluyan una superficie plana y superficies inclinadas hacia arriba y hacia abajo.
  • Pídeles que dibujen la forma que crean que tomará el gráfico del consumo de potencia del motor. Luego, pídeles que hagan que su bici recorra el camino para ver si su predicción fue correcta.
• Si tus estudiantes no tienen acceso a los sets, pídeles que contesten el Cuaderno del inventor para el estudiante o asígnales una de las actividades de las extensiones que sugerimos más adelante. La mayoría de las actividades de las extensiones pueden realizarse empleando los datos recopilados en la sesión práctica.
• Facilita una sesión grupal en la que los estudiantes intercambien sus ideas y los resultados de este experimento. Pueden emplear el método/herramienta que sea más eficiente (ya sea presencial o a distancia).

• Haz sugerencias sobre el desempeño de cada estudiante.
• Puedes usar las rúbricas de evaluación que se proveen para simplificar el proceso.

Lista de observaciones del profesor
Elabora una escala que satisfaga tus necesidades, por ejemplo:

• Logrado parcialmente
• Logrado totalmente
• Superado

Utiliza los siguientes criterios de éxito para evaluar el progreso de los estudiantes:

• Los estudiantes pueden programar un dispositivo para registrar datos en un gráfico de líneas.
• Los estudiantes pueden interpretar los valores procedentes del gráfico de líneas.
• Los estudiantes pueden explicar, empleando los términos adecuados, en qué consiste la transferencia de energía.

Autoevaluación
Pide a cada estudiante que escoja el ladrillo que, en su opinión, represente mejor su desempeño.

• Azul: Puedo graficar datos utilizando el programa que se provee en la aplicación.
• Amarillo: Puedo crear mi propio gráfico de líneas y explicar mis resultados.
• Violeta: Creé nuevos experimentos por mi cuenta.

Evaluación entre compañeros

Anima a los estudiantes a que intercambien sugerencias de las siguientes formas:

• Pídeles que uno de los estudiantes califique el desempeño del otro con la escala de ladrillos de colores ya descrita.
• Pídeles que intercambien sugerencias constructivas para que puedan mejorar su desempeño en la siguiente sesión. Es una oportunidad excelente para que usen herramientas de videoconferencia o de publicación en blogs en situaciones de aprendizaje mixto.

Para simplificar esta sesión:

• Aparta tiempo para analizar con los estudiantes qué es una proporción directa.
• Pídeles que den ejemplos de proporciones directas tomados de la vida cotidiana.

Para llevar esta sesión al siguiente nivel:

• Pide a los estudiantes que construyan sus propias bicis inteligentes.
• Desafíalos a crear sus propios protocolos científicos y decidir qué valor(es) van a monitorizar y cómo lo harán.

Consejos de construcción

Consejos de codificación

Esta sesión está diseñada para llevar a cabo las actividades mientras el Hub está conectado mediante USB o Bluetooth. Mientras el Hub está conectado, los datos que recopila se transmiten directamente a tu dispositivo y se trazan en tiempo real en el gráfico de líneas.

Programa principal

Consejos sobre los datos científicos

Este es un ejemplo de los datos que los estudiantes pueden esperar de este experimento.

Extensión de Matemáticas

Para incorporar el desarrollo de habilidades matemáticas:

• Asegúrate de que los estudiantes se den cuenta de que los dos valores graficados durante esta sesión se registran con respecto al tiempo (es decir, ángulo en función del tiempo y la potencia del motor en función del tiempo).
• Pídeles que realicen las manipulaciones de datos para trazar los gráficos ―manualmente y con herramientas en línea― de la potencia del motor en función del ángulo de la pendiente.

Nota: requiere tiempo adicional.

Extensión de Lengua y Literatura

Para incorporar el desarrollo de habilidades de Lengua y Literatura:

• Pide a cada estudiante que escriba un diario de investigación científica en el que documente sus hipótesis y sus conclusiones tal como lo haría un científico.
• Pide a cada estudiante que escriba una noticia periodística en la que informe sobre un nuevo descubrimiento científico importante. Pídeles que documenten los protocolos científicos que utilizaron, tal como lo haría un periodista.
• Ofréceles ejemplos de noticias periodísticas científicas y revistas de investigación científica. Pídeles que las comparen y que documenten sus observaciones.

Nota: requiere tiempo adicional.

Vínculos con las carreras profesionales

A los estudiantes a los que les haya gustado esta sesión quizá les interese explorar estos campos profesionales:

• Ciencias de la salud
• Educación y capacitación
• Ciencias, tecnología, ingeniería y matemáticas
• Transporte, distribución y logística