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GUÍA DE TRABAJO PARA PROFESORES ENSEÑANZA MEDIA

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I.Presentación ¿Qué propone esta guía?

ÍNDICE

PÁG.

I. Presentación

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II. Contenidos y objetivos 2.1 Pila Voltaica 2.2 Primeros estudios de la electricidad 2.3 “Realizando unos cultivos muy especiales” 2.4 Virus y bacterias 2.5 Objetivos curriculares 2.6 Recordando la visita

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III. Actividades 3.1 “Ilumina tu ampolleta” 3.2 “Cultivando bacterias”

El Consejo Minero se ha unido al Museo Interactivo Mirador en su afán de proporcionar el mayor número de herramientas pedagógicas que faciliten el acercamiento de niños y jóvenes a la ciencia y la tecnología, y en este caso específico a la minería, principal actividad productiva del país. Han creado para ello la Sala Minería en el MIM y este material educativo a modo de complemento a su visita y la de sus estudiantes a esta sala. En esta guía de trabajo encontrará actividades que relacionan la experiencia vivida por sus estudiantes en dicha Sala con el currículo escolar correspondiente a la Enseñanza Media. Asimismo, este material permitirá profundizar el aprendizaje en el aula. La guía contempla dos actividades prácticas para la sala de clases, una para Primer y Segundo año medio, y otra para Tercero y Cuarto año medio. No obstante, queda a criterio del docente adaptar las actividades y los contenidos entregados de acuerdo a las características de sus estudiantes. Le invitamos a que utilice esta guía, que fue desarrollada para usted por el Departamento de Innovación y Transferencia de la Dirección de Educación del MIM.

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II. Contenidos y objetivos El cobre es un excelente conductor de electricidad, junto con el oro y la plata, pero resulta bastante más económico que éstos. Es resistente a la corrosión y además es maleable y dúctil, lo que permite fácilmente fabricar cables y circuitos presentes en todos los equipos eléctricos, en computadoras, en las telecomunicaciones y en la construcción, donde cables y alambres de diversos grosores se utilizan para conducir la electricidad. Pero sus usos no sólo se restringen a la electricidad. Se utiliza en la fabricación de monedas, corchetes y tornillos, está en los fertilizantes y pesticidas, está presente en diversas aleaciones como los bronces y los latones de toda índole, a los que confiere dureza. Hace pocos años se descubrió la propiedad bactericida que posee el cobre, aplicándose en el recambio de superficies de hospitales y restaurantes, así como en la fabricación de ropas y vestimentas para enfermos; y en el desarrollo de la siembra y cosecha de especies marinas, como los salmones.

2.1 Pila voltaica

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2.2 Primeros estudios de la electricidad El físico Luigi Galvani, mientras trabajaba con unas ranas muertas en una clase de anatomía, pudo observar cómo se movía la pata de una de ellas. La solución salina, junto con la superficie del mesón (de metal) y el bisturí formaron una pila rudimentaria, cuya corriente causó la contracción de los músculos de la rana. Sin embargo, Galvani atribuyó dicha reacción a una propiedad de los animales que él denominó “corriente animal”. Posteriormente otro físico, Alessandro Volta, construyó la primera pila eléctrica, alternando placas de zinc, cobre y trozos de tela empapados en salmuera. Demostró que la reacción observada anteriormente por Galvani había sido producto de esta rudimentaria pila. Alessandro Volta (1745 –1827) físico italiano que desarrolló la pila eléctrica en el año 1800. También identificó y aisló el gas metano. La unidad de fuerza electromotriz del Sistema Internacional de Unidades lleva el nombre de “voltio” en su honor.

Las pilas voltaicas son estructuras hechas en forma de columna en las que se van apilando una serie de discos de cobre, zinc, separados unos de otros por trozos del mismo tamaño de fieltro impregnados en una solución salina o salmuera. Se sabe hoy día que cada uno de estos elementos (pilas de tres discos) debiera proveer de 0,75 voltios aproximadamente, correspondiendo a una pequeña pila, y el conjunto entero a una batería. En esta pila el cobre y el aluminio reaccionan con el agua salada. Esta reacción produce electricidad que es transmitida a través de los cables conductores. Otra variación del mismo experimento corresponde a una serie de vasos con líquido, unos junto

a otros, formando una batería, en los que se sumergen láminas de cobre y zinc, conectando externamente un metal con otro.

Luigi Galvani

Alessandro Volta

2.3 “Realizando unos cultivos muy especiales”

Pila Voltaica

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Anton van Leeuwenhoek, un comerciante holandés sin educación universitaria, realizó en 1668 algunos de los descubrimientos más importantes en la historia de la biología: las GUÍA DE TRABAJO PARA PROFESORES I ENSEÑANZA MEDIA

Anton van Leeuwenhoek

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Robert Koch

bacterias. Aprendió a pulir lentes y a construir sencillos microscopios. Posteriormente se hicieron nuevos descubrimientos en torno a las bacterias.

2.5 Objetivos curriculares

Robert Koch, Premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1905, realizó su primer descubrimiento importante en la década de 1870, cuando comprobó que las ratas desarrollaban y transmitían el carbunco infeccioso, bacilo que logró aislar. Con esto comprobó que las bacterias causaban enfermedades infecciosas.

• Objetivo Fundamental: Reconocer diversos tipos de soluciones en estado sólido, líquido y gaseoso, sus propiedades, aplicaciones tecnológicas y las etapas necesarias para la preparación de soluciones a concentraciones conocidas.

Años más tarde, Koch demostró que las bacterias tienen funciones específicas o enfermedades asociadas, estableciendo el postulado que un microbio determinado es la causa de una enfermedad específica. En 1881 dio a conocer sus estudios sobre la tuberculosis y al año siguiente había aislado el bacilo responsable de la enfermedad. En 1883 se dedicó al cólera, enfermedad transmitida a los seres humanos especialmente a través del agua contaminada y de alimentos sin lavar.

2.4 Virus y bacterias

• Sector: Química, 2º año medio.  Para 3er y 4to Año de Enseñanza Media la actividad está relacionada a: “Realizando unos cultivos muy especiales” • Objetivo Fundamental: Conocer las características particulares y la diversidad de bacterias y virus, apreciando sus propiedades como agentes patógenos y como herramientas esenciales de la biotecnología. • Sector: Biología, 4º año medio.

2.6 Recordando la visita

Las bacterias están formadas por una sola célula, es decir, son unicelulares. Se multiplican a gran velocidad: algunas de ellas se dividen cada 20 minutos. Mientras dispongan de alimento, las colonias se forman y crecen rápidamente. Existen bacterias beneficiosas como los lactobacilos, que ayudan a digerir la comida, protegiéndonos de otras bacterias nocivas. Otras que producen antibióticos. Algunas viven simbióticamente en los intestinos de los seres humanos y de otros animales, así como en otras partes del organismo. Por su parte, los virus son partículas constituidas por proteínas, mucho más pequeñas que las bacterias, ya que sólo son visibles con microscopio electrónico. Los virus son incapaces de vivir por sí mismos, por lo que viven alojados en las células de otros seres vivos, haciendo copias de sí mismos y posteriormente matando a la célula huésped.

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Para 1ero y 2do Año de Enseñanza Media la actividad está relacionada a: “Pila voltaica”

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¿Qué conocimos? La nueva Sala Minería del Museo Interactivo Mirador (MIM), es un moderno espacio que permite a través de la interacción con diversos módulos conocer y explorar diversos temas alusivos a la explotación del cobre donde se destacan: la prospección, extracción, seguridad y usos del cobre en nuestro país. Además de lo anterior la sala dispone de un panel con usos del cobre, algunos de ellos conocidos y otros que se han difundido en los últimos años, como es el caso de la fabricación de prendas de vestir y ropas especiales para enfermos, por la inhibición en la proliferación de bacterias que produce el cobre. En este mismo panel se puede apreciar la cantidad de circuitos que se construyen con cobre gracias a sus propiedades como un excelente conductor de electricidad. GUÍA DE TRABAJO PARA PROFESORES I ENSEÑANZA MEDIA

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III. Actividades

materiales y recoléctelos.

3.1 “Ilumina tu ampolleta”• Descripción: Elaboración de una pila voltaica para generar electricidad.

• Objetivo: Identificar propiedades de una solución salina. Reconocer propiedades de conductividad eléctrica del cobre.

• Nivel de dificultad: Media. • Modalidad de trabajo: Grupal. • Tiempo: 1 a 2 bloques, más investigación en el hogar. • Materiales: - Monedas de cobre limpias (10 o más de $50 u otras de este material y del mismo tamaño). - Dos trozos de 15 cm. de alambre o cable de cobre, recubierto (cable paralelo). - Monedas de aluminio o zinc limpias, o en su reemplazo, círculos del papel aluminio.

- Papel absorbente. - Dos trozos de huincha aisladora. - Una taza de agua con 10 cucharaditas de sal. - Tijeras. - Soquete para ampolleta de linterna. - Ampolleta de linterna (aproximadamente 3 voltios).

• Sugerencia: En este caso se sugiere una ampolleta para comprobar la generación de energía eléctrica de la pila voltaica, pero el sistema puede cambiarse por algún motor pequeño u otro. También se pueden realizar variaciones en las concentraciones de la solución y observar los resultados.

• Pasos a seguir… a) Previamente a la realización de la actividad en el aula, pida a los estudiantes que investiguen en el hogar por las propiedades que posee el cobre y entre ellas, la conductividad eléctrica. Solicite a los estudiantes los

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b) Recuerde a los estudiantes la experiencia vivida en la Sala de Minería del MIM, particularmente con el panel “Usos del cobre”. c) Pídales que comenten sobre éstos y otros usos del cobre que descubrieron. d) Solicite la conformación de grupos con un máximo de 4 personas. Verifique que se distribuyan las tareas, con el fin de que todos participen en la actividad. e) Los estudiantes deben disponer a continuación de todos los materiales sobre sus mesas de trabajo. f) Entregue las instrucciones a sus estudiantes, junto con pedirles que elaboren hipótesis. g) Cada grupo debe preparar una solución de agua con sal. En este momento aproveche de revisar algunas características de las soluciones. h) Pídales recortar círculos de papel absorbente, del tamaño de las monedas de cobre, y otros círculos del tamaño de las monedas (o círculos) de aluminio. i) Una vez que los grupos tengan recortados los círculos de papel absorbente, pídales que armen una

columna, empezando y terminando con las monedas de cobre en ambos extremos, con el siguiente orden: cobre, papel absorbente, aluminio. El papel absorbente debe estar empapado en la solución salina. Mientras más grande sea la columna, más potencia tendrá la pila. j) Pida a sus estudiantes pelar los extremos de los dos cables y fijar los dos extremos de cada cable a las monedas de cobre. Para fijarlos utilice la huincha aisladora. k) Luego, indíqueles que hagan contacto de los extremos libres con el soquete, con el objetivo de encender la ampolleta. l) Pídales que confirmen o descarten hipótesis, evaluando la incidencia de algunas variables en su experimento. Plantee cambios en la experiencia, sustituyendo los cables de cobre por alambres de aluminio u otro material para verificar la conductividad eléctrica del cobre. m) A modo de cierre, pregunte a los estudiantes por lo que más les gustó, qué fue lo más difícil y lo más fácil de la actividad, compartiendo los resultados de cada grupo. Es el momento además de comprobar la transferencia de contenidos asociados a la experiencia.

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3.2 “Cultivando bacterias”• Descripción: • Importante:

• Objetivo:

Esta actividad requiere de por lo menos 15 días para su desarrollo, por lo que se sugiere utilizarla al inicio de la unidad y al final de ella, no sólo para comprobar diversas hipótesis, sino para comprobar los contenidos transferidos.

Conocer las condiciones en las que se desarrollan las bacterias.

• Descripción:

• Tiempo: 1 hora pedagógica al

Actividad que busca hacer visibles a simple vista la proliferación de bacterias.

inicio y 1 hora pedagógica al concluir el experimento (pasados 15 días).

• Nivel de dificultad: Media.

• Modalidad de trabajo: Grupal.

• Materiales: - Cápsulas de Petri (4 por grupo). - Colapez o jalea de cualquier sabor (con azúcar). - Agua caliente para preparar la jalea (150 cc). - Una cuchara para revolver. - Un recipiente de vidrio o matraz para cuajar la jalea. - Cotonitos o bastones (al menos 4). - 2 láminas de cobre. - Tijeras. - Cuaderno - Lápiz. - Cinta adhesiva para enmascar o masking tape. - Gotario (optativo). - Alcohol.

• Pasos a seguir… a) Recuerde a los estudiantes la visita a la Sala Minería del MIM. Pregúnteles qué fue lo que más le llamó la atención. Destaque el panel que contiene diversos ejemplos del uso de cobre hoy en día. b) Comience la actividad al iniciar la unidad correspondiente a bacterias y virus. Refuerce contenidos con ella, planteando hipótesis. La actividad no le tomará más de 1 hora pedagógica al iniciar la unidad y la misma cantidad de tiempo al finalizarla o antes. c) Pida a los estudiantes que se organicen en grupos con un máximo de 4 integrantes. Promueva la participación de todos los integrantes de cada uno de los grupos. d) Verifique que los estudiantes tengan todos los materiales sobre sus mesas de trabajo. e) Una vez de que cada grupo se haya cerciorado de que las cápsulas de Petri están limpias, utilicen un poco de alcohol para desinfectarlas. Dejen secar sin utilizar papel o paño. El alcohol se evapora rápidamente. f) Comience elaborando la jalea. La mezcla debe incluir azúcar para

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proveer de alimento a las bacterias. Hágala un poco más concentrada que cuando elabora para consumo personal. g) Mientras la jalea se enfría, pida a los estudiantes que hagan un círculo de papel, del mismo diámetro que el interior de una cápsula de Petri. Luego, que utilicen este molde para recortar la lámina de cobre, repitiendo la operación 1 vez más para tener dos círculos de cobre. h) Pegue las láminas de cobre en el interior de dos de las cápsulas de Petri, usando para ello masking tape u otro adhesivo. i) Tome con el gotario o vierta con mucho cuidado una pequeña cantidad de jalea en las cuatro cápsulas de Petri, en las dos normales y en la dos que tienen las láminas de cobre. Déjenlas secarse. j) Mientras la jalea se seca o cuaja, los estudiantes deben determinar qué muestras contaminantes usarán. Por ejemplo, suciedad de la planta de un zapato y de la manilla de la puerta. Después, deben tomar cuatro trozos de masking tape, para cada una de las cuatro tapas, y escribir en cada trozo, el nombre del grupo, los integrantes, fecha y hora, y el nombre de la muestra contaminante.

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k) Pida que utilicen con cuidado un cotonito, o bastón con punta de algodón, para tomar 4 muestras (2 de cada una de ellas deben ser iguales). l) Solicíteles tomar las muestras con uno de los contaminantes con dos cotonitos, por ejemplo frotándolos con la planta del zapato de uno de los estudiantes, y luego pasarlas por dos de las cápsulas de Petri: una muestra por una cápsula normal, y la otra por una de las que tiene la lámina de cobre. Que repitan lo mismo con otra muestra distinta, como por ejemplo, de la manilla de una puerta. Evite que tomen muestras de ellos mismos, por higiene y para evitar descalificaciones producto de los resultados. m) Pida que posteriormente tapen las cápsulas y que no se olviden de poner nombre a todas las muestras. n) Favorezca el planteamiento de diversas hipótesis. o) Los estudiantes deben dejar a temperatura ambiente todas las cápsulas, por un lapsus de 15 días a lo menos. A su vez, deben ir registrando las observaciones al inicio, transcurrida una semana y a los 15 días. p) Pídales comparar las cápsulas que tenían las láminas de cobre con las cápsulas de Petri normales, y que identifiquen variables intervinientes en los resultados. q) Compruebe las diversas hipótesis surgidas al interior de cada grupo y compartan resultados. r) Solicite tener precaución de no destapar las cápsulas de Petri. Una vez transcurrido el tiempo, que utilicen mascarillas para lavar las cápsulas. s) Pregunte a sus estudiantes qué fue lo que más les gustó de la actividad, qué les resultó fácil y qué difícil. Este es el momento oportuno para evaluar la transferencia producto del experimento.

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