Las flores de las plantas y sus tipos de polinizadores: Biopreparados para el manejo de plagas en tiempos de COVID - 19

En el posteo anterior, abordamos el ciclo de vida de las plantas y su categorización u organización por medio de fichas técnicas. Sin embargo, un dato no menor es la polinización.

La polinización.

Por un lado identificar las partes de una flor (aunque no todas son iguales) algo que tendremos en cuenta más adelante.

Según el diccionario de la RAE, la polinización es el proceso mediante el cual el polen llega al estigma de la flor.

La polinización es el proceso mediante el cual el polen es transferido desde el estambre (órgano floral masculino) hasta el estigma (órgano floral femenino), produciéndose de esa forma la germinación y fecundación de óvulos de la flor, lo que da lugar a la producción de semillas y frutos.

La polinización es el proceso de transporte del polen de una flor (A) hacia otra flor (B).
Extraído de: https://polinizadores.com/polinizacion/que-es-la-polinizacion/

No todas las flores son iguales (ni los polinizadores)

La llegada del órgano floral masculino al órgano floral femenino puede darse de varias maneras: Por la acción del agua o del viento (factores abióticos), por insectos, aves o algunos mamíferos (factores bióticos) los cuales polinizan alrededor del 80% de las flores.

Entre las flores y los animales se dan peculiares asociaciones mutuales, en las que ambos obtienen beneficios. Las flores ofrecen a los animales néctar (rico en hidratos de carbono y minerales) y polen (rico en grasas y proteínas).

La estructura, el color y la forma de las flores coinciden generalmente, con la estructura de las piezas bucales del animal polinizador.

Los colibríes: Frecuentan flores cuya forma, son generalmente con forma de tubo, sin aromas y con colores típicamente rojos.

Las abejas: Frecuentan flores con forma de mariposa, o con dos labios en forma de campana o embudo; de color violeta, lila o azul, rosa o amarillo y que emiten aromas dulces, frutales.

Las mariposas: Frecuentan flores grandes, con forma de trompeta, típicamente de colores rojos, naranja, azul y blanco que exhalan aromas fuertes (que no son dulces)

El control de plagas: Los biopreparados.

Como bien se sabe, las plantas se encuentran expuestas al acecho de plagas, entrando en una disyuntiva respecto de rescatar a la planta o, contaminar el medio ambiente (por la composición química de los preparados especiales.
Por tal motivo surgen los biopreparados...¿A qué llamamos biopreparados?
Son productos elaborados a partir de restos de origen vegetal o sustancias de origen mineral o animal que ayudan a disminuir los problemas de plagas y de enfermedades o a mejorar el desarrollo de los cultivos.
Pero como todo desarrollo, nos encontraremos con ventajas y desventajas, tales como las que se detallan en la siguiente tabla:

Clasificación de los biopreparados según su acción.
Según su forma de acción, los biopreparados pueden clasificarse en:

• Bioestimulantes.
• Biofertilizantes.
• Biofunguicidas.
• Bioinsecticidas o biorepelentes.

Bioestimulantes: Se preparan sobre la base de vegetales que poseen sustancias que ayudan y promueven el desarrollo de los cultivos. Reciben el nombre de estimulantes ya que estimulan una mayor y rápida formación de las raíces.

Biofertilizantes: Se obtienen a partir de la descomposición o de la fermentación de la materia orgánica disuelta en agua, que transforma los elementos que no podrían ser aprovechados directamente por las plantas en sustancias fácilmente asimilables. Existen dos tipos de biofertilizantes: Los aeróbicos (en presencia de oxígeno) y los anaeróbicos (en ausencia de oxígeno).

Biofunguicidas: Se preparan con elementos minerales y/o partes vegetales que poseen propiedades para impedir el crecimiento o eliminar hongos que provoquen enfermedades en las plantas. Este tipo de tratamiento puede efectuarse de manera preventiva o de manera curativa, ya sea para evitar la enfermedad de la planta o para remediar en presencia de la misma.

Bioinsecticidas o biorepelentes: Por un lado, los bioinsecticidas se preparan a partir de sustancias naturales con propiedades para controlar los insectos. Pueden extraerse de alguna planta, de los propios insectos o pueden ser de origen mineral. Por otro lado, los biorepelentes se preparan sobre la base de plantas aromáticas que mantienen alejadas a las plagas porque provocan un estado de confusión en los insectos.

Clasificación de los biopreparados según su preparación.

Según su preparación, los biopreparados pueden clasificarse en:

• Infusiones o té.
• Decocción.
• Purín.
• Macerado.
• Extractos.
• Caldos minerales.
• Tinturas.

Infusiones o té: Se preparan de la misma forma en que se prepara un té de hierbas, las partes tiernas de las plantas como flores u hojas se dejan en reposo durante 24 horas para extraer sus sustancias activas.

Decocción: Se hierven los restos vegetales (especialmente partes duras tales como cortezas y tallos) durante un máximo de 10 minutos y, de esa forma, extraer sus sustancias activas.

Purín: Se prepara a partir de estiércoles o restos vegetales que pueden ser enriquecidos con algún compuesto mineral como cenizas. Para su preparación, se sumerge esta materia orgánica en agua de 4 a 7 días bajo la sombra. En este período comienzan a actuar hongos, bacterias y levaduras que desprenden enzimas, aminoácidos y nutrientes que son empleados por las plantas. Durante el proceso de fermentación se observarán burbujas (similar a la espuma) cuando ésta disminuya, el purín se encontrará apto para su utilización.

Macerado: Puede prepararse con plantas o insectos. Los macerados elaborados a partir de plantas emplean plantas frescas o secas colocadas en agua durante un máximo de 3 días cuidando que no fermenten. Mientras que, los macerados a partir de insectos se basan en el principio de inoculación de enfermedades, puesto que emplea como insumo el insecto plaga, la maceración actuará como un caldo de cultivo de enfermedades o parásitos que posea el insecto y que se ha de ser utilizada para controlar plagas de la misma especie con la que ha sido elaborado el preparado. La aplicación del preparado resultante, garantizará la implementación de sus enfermedades.

Extractos: Se elaboran con la extracción de líquidos de los restos vegetales frescos mediante un método de prensado. Los restos vegetales se cortan, humectan, empastan con la ayuda de algún mezclador y se les extrae el líquido. El extracto se debe conservar en un frasco preferentemente oscuro, empleándolo de forma diluida.

Caldos minerales: Consiste en diluir en agua compuestos minerales. En su mayor parte poseen propiedades útiles en el manejo de enfermedades transmitidas por hongos. Estos biopreparados pueden utilizarse puros o diluidos en agua, aplicados sobre las hojas y tallo o con el riego del cultivo.

Tinturas: La tintura de una planta se obtiene después de dejar macerar su parte más aprovechable durante un período de 2 a 7 días en alcohol puro y/o con agua. Se pueden utilizar partes frescas o secas de las hojas, tallo, raíz o semillas (todas previamente trituradas en un mortero). Después de un máximo de 5 días de maceración de filtra, obteniéndose la tintura.

Actividad domiciliaria en tiempos de COVID-19.
A partir de lo trabajado en el posteo anterior (ciclo de vida del fruto de una planta y de la realización de su ficha técnica) identificar el tipo de flor que caracteriza a esa planta y su respectivo polinizador. Identificar el tipo de plagas y de enfermedades que afectan a la planta estudiada y mencionar el biopreparado a utilizar justificando su respuesta.

Actividad opcional.
Se puede solicitar a los estudiantes que, en tiempos de floración de las plantas, registren filmaciones breves de los agentes bióticos polinizadores, a modo de registro, tal como se observa en el video.

Bibliografía.
Bongiorno, M., Larrosa, C., Maidana, A., Arenas, M., Cruz, R., López, L., Gianuzzi, G. ( 2009).“Biofumigación con recursos locales: el caso de la producción hortícola de los quinteros del Parque Pereyra Iraola”. LEISA 25(4):25-28.

IPES / FAO (2010). “Biopreparados para el manejo sostenible de plagas y enfermedades en la agricultura urbana y periurbana”. Primera Edición, noviembre de 2010.


UCT SUR AMBA (2013). “Manejo agroecológico de plagas y enfermedades”. Cartilla.

Los ciclos de vida de las plantas en tiempos de COVID-19

Los ciclos de vida en la naturaleza, algunos son más lentos otros, en cambio, se presentan con mayor rapidez.

Una propuesta para trabajar bajo la modalidad flipped Classroom es solicitar a los estudiantes que cuenten con árboles frutales que permitan la elaboración de una espiral que evidencie el ciclo de vida de la fruta a estudiar.

Tal como se muestra en la imagen del portal Ecoinventos.

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La vida de un limón 🍋

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En la misma puede observarse desde el inicio de la floración hasta el fruto consumido por el avance del tiempo, en este sentido, los estudiantes podrán realizar sus producciones, con las plantas que cuenten en sus domicilios.

Para ello deberán ser cuidadosos en tomar los registros diarios y no saltearse las muestras.

En este sentido, los estudiantes pueden enviar el compilado de fotos a sus profesores por medio de mail o Google Classroom, señalando claramente la correspondencia con los días.

A través de una plataforma de Padlet, las producciones pueden ser socializadas y establecer un análisis, armando una ficha de cada planta.

La ficha presentada es a modo de modelo, pero resultará interesante para que los estudiantes indaguen sobre el tipo de planta con la que trabajarán y que poseen en sus hogares.

Ayudando a replantear ciertas cuestiones sobre la ubicación de la planta, el tipo de suelo, la humedad y otros factores que llegaran a influir en el normal desarrollo de la misma. Así también, de contar con una variedad de plantas, a partir de la información recolectada se pueden establecer comparaciones sobre el ciclo de vida y, pensar en el aprovechamiento y/o conservación de dichos frutos.

Sugerencias sencillas que pueden ser complejizadas acorde al nivel educativo en el que se pretenda llevar a cabo la propuesta.

El uso de los modelos en las Clases de Ciencias Naturales

El empleo de modelos en las clases de Ciencias implica un doble desafío: Por un lado la búsqueda de algo tangible (o no) en el caso de contar con alguno pre-existente o sino, inventar uno. Y por otro lado, el análisis de las limitaciones y/o validaciones de lo que ha de utilizarse.
Según los nuevos puntos de vista (Rodríguez y López Mota, A. 2013):

• Las Ciencias Naturales no se encuentran fuera de la naturaleza. Ya que su papel epistemológico posibilita el acceso al conocimiento en sí mismo.
• Las Ciencias Naturales se encuentran centradas en lo que podemos acceder a través de nuestros sentidos, logrando a través del conocimiento.

Giere (1999a) sugiere que los fenómenos a ser analizados o estudiados, deben corresponderse con la realidad, de forma tal que sea útil para los estudiantes a la hora de explicar los fenómenos de su entorno y aplicar sus aprendizajes durante toda la vida.
Desde hace un tiempo, realizo trabajos de indagación en el ámbito áulico, la amplitud de soporte teórico y la carencia de actividades experimentales, motivaron la realización de modelos propios y hasta novedosos, según las necesidades de llevar adelante una propuesta pedagógica.

Así también, los GIF's animados, videos y/o simulaciones debieron ser seleccionados en base a criterios que justificaran su inclusión.

Existe numerosa bibliografía que aborda la importancia del uso de modelos en las clases de Ciencias Naturales, particularmente centraremos el presente posteo en dos modelos con una fuerte impronta teórica y práctica, acompañados de los recursos TIC o simulaciones.

La efectividad de los protectores solares nanoparticulados: Si bien, existen videos tutoriales de cómo armar una caja de radiación UV, su utilidad se encontraba orientada al secado de pinturas o esmaltes sintéticos. Así también debieron adaptarse las conexiones e incluir los balastos  eléctricos (estabilizadores y limitadores) para evitar la falla de las lámparas UV. Su armado fue íntegramente efectuado por los estudiantes.

El uso de respiradores artificiales: Este modelo perfecciona el empleo de uno pre - existente y se realiza la inclusión de un sistema de inyección de aire por medio de una jeringa de 60 ml., derivando el caudal de aire a través de una válvula de doble salida. Para la parte inferior de la botella, se utilizó un preservativo o condón, donde se observa el comportamiento del diafragma que se busca representar.

Limitaciones de los modelos.

Como todo modelo, cuando se lo presenta a través de tutoriales funciona a la perfección, sin embargo, al llevarlo a la práctica se presentan inconvenientes que obligan a efectuar ajustes. Algo inevitable en el armado de modelizaciones que dependerán de cada caso en particular.

En la caja de radiación, los limitantes que deben dejarse en claro son: Por un lado la potencia de las lámparas ultravioletas que, en intensidad no llegarán a igualar las magnitudes irradiadas por el sol. Y por otro lado, el corte empleado para la experimentación es un corte muerto (no existe irrigación sanguínea que permita visualizar el efecto real de una quemadura solar, por ejemplo) sin embargo, sí es posible visualizar la absorción del protector solar empleado como "barrera" que impida la penetración de la radiación a través de las capas de la piel.

En cuanto al respirador artificial, no se observa la retroalimentación que sí se realiza a través de un respirador artificial real, en el cual se van monitoreando parámetros que promueven una recirculación continua del Oxígeno. En el caso de nuestro modelo, el aporte o extracción del aire debe realizarse de forma manual.

Otro limitante es el volumen de aire que se inyecta a través de la jeringa, no siendo suficiente para aumentar de forma notoria el volumen de los globos. Una sugerencia que requerirá de otros tipos de ajustes tales como acoplamiento y/o pérdidas es el reemplazo de la jeringa por una jeringa decoradora de tortas, tal como se muestra en la imagen.

Criterio y selección de los simuladores.

Generalmente, nos toca seleccionar los recursos TIC en base a la experiencia o la intuición, pero no contamos con algo pre-establecido, a continuación se presentarán algunas sugerencias para justificar la inclusión de dichos recursos en nuestras planificaciones o secuencias didácticas.

Idioma: Es conveniente que el idioma del simulador coincida con el propio, en su defecto si se tratara de un idioma universal (inglés, por ejemplo) favorecería un trabajo interdisciplinario al promover el empleo de otra lengua.

Fácil comprensión/apropiación: El simulador debe ser iconográfico, cuyas interfaces sean amenas, con un recorrido hasta intuitivo.

Trabajo on - line: La mayoría de los simuladores ofrece la posibilidad de trabajar en línea, dependiendo de la conectividad por parte de los estudiantes.

Trabajo off - line: Algunos simuladores presentan la opción de trabajo HTLM 5, que no requiere instalación de otro programa (JAVA por ejemplo) aunque sí requiere de conectividad. Mientras que, la posibilidad de descargarlo al computador o, por medio de una aplicación del AppStore, prescinde de la necesidad de hallarse conectado a una red de Wi-fi.

Permite modelización: Algunos simuladores, dependiendo de la complejidad de lo que se desea simular, ofrecen la posibilidad de ser recreados a través de la materialización de modelos, entiéndase por materialización el armado/confección de un modelo que permita experimentar con elementos reales, próximos a nuestro entorno o realidad.

Ajustes de variables: Esta opción es una de las más interesantes ya que, de contar un modelo materializado, el ajuste de las variables implicaría tiempo y, en la mayoría de los casos, un costo adicional. Por tal motivo, en carreras como ingeniería, se emplean las analogías.

Creatividad: Dependiendo de cuán creativo sea el simulador, es lo que llamará la atención de nuestros estudiantes y que promoverá la indagación o exploración del mismo.

Calidad: La calidad del simulador presentado juega un rol importante, puesto que de ello dependerá si se justifica o no su inclusión, si aporta al aprendizaje o solo es un recurso figurativo sin mayores aportes.

Aprendizaje reflexivo/práctico: Permite una metacognición por parte del estudiante o alguna reflexión en torno al fenómeno estudiado.

Contenido educativo adicional: Algunos simuladores cuentan con cuestionarios o información complementaria para fortalecer el aprendizaje, no siendo necesaria su inclusión, aunque valorada cuando se la presenta.

Trabajo colaborativo: Algunos simuladores permiten la intervención de otros usuarios, con la intencionalidad de promover el trabajo de forma colaborativa.

Algunas reflexiones finales.

En la mayoría de las actividades, no será factible la posibilidad de materializar un modelo (cuestiones económicas, de tiempo o creativas), sin embargo existen simulaciones valiosas u otros recursos que resultan valiosos a la hora de aproximar nuestro desempeño teórico hacia la actividad experimental. Espero les haya servido el aporte desde este espacio, cualquier duda mi contacto de mail se encuentra a su alcance: francojavierortiz@gmail.com 

Bibliografía.

Scheiner, E. y Trinidad, O (2013). Clase 1: El papel de las TIC en la enseñanza de las ciencias. Propuesta educativa con TIC: Física y TIC I. Especialización docente de nivel superior en educación y TIC. Buenos Aires: Ministerio de Educación de la Nación.

Scheiner, E y Trinidad, O (2013). Clase 5: Selección de recursos TIC. Propuesta educativa con TIC: Física y TIC I. Especialización docente de nivel superior en educación y TIC. Buenos Aires: Ministerio de Educación de La Nación.

Giere, R. (1999a). Del realismo constructivo al realismo perspectivo. En Enseñanza de las Ciencias. Número extra, pp. 9-13.

López-Mota, A. y Rodríguez Pineda, D.P. (2013). Anclaje de los Modelos y la Modelización Científica en Estrategias Didácticas, Enseñanza de las Ciencias (Número extra), 2008 - 2013.

Las estaciones del año y la radiación solar desde la perspectiva del uso de simuladores (Segunda parte)

En este punto, resulta conveniente el empleo de simuladores que permitan visualizar los movimientos de rototraslación que fueran mencionados en el posteo anterior.

En el simulador "Gravedad y órbitas" se puede observar lo siguiente:

El simulador presentado responde a una modelización, es decir, una representación de la realidad sin que ello implique que sea lo que ocurre en realidad.

Por ejemplo, pueden observarse órbitas circulares en vez de ser elípticas. Algo interesante de debatir y, tal como ocurre en la filmación de la pantalla donde se relatan dos posibilidades: Cuando la masa del Sol es menor o es mayor respecto de la masa de la Tierra, dejando en claro dos posibles sucesos, por un lado el alejamiento de la Tierra y por el otro, el "choque" o atracción hacia un Sol notablemente superior en masa.

Dejar planteada la acción de la gravedad como la interacción que se evidencia entre dos cuerpos, es lo que permitiría responder a dichos sucesos.

Desde el portal de Astronomy Education at the University of Nebrasca-Lincoln ofrecen numerosas simulaciones referidas a la astronomía. En particular centraremos nuestro posteo en el siguiente enlace https://astro.unl.edu/naap/motion1/animations/seasons_ecliptic.html

Algunas consideraciones antes de comenzar a trabajar.

Es condición, presionar obtener flash aquí, caso contrario, el simulador no podrá ejecutarse on-line.

Donde aparece el globo terráqueo, una línea roja permite posicionar de forma aproximada, la ubicación de la ciudad donde habitamos y a partir de la cual, generaremos la simulación (por vivir en Buenos Aires, Argentina) ubicando la línea roja en una latitud de observador (observer´s latitude) de 34.9° aproximadamente, tildando labels que visualiza en dicho globo:

- Polos (poles): Norte (North) y Sur (South).

- Círculos (circles): Ártico (Arctic) y Antártico (Antarctic)

- Trópicos (tropics): Cáncer (Cancer) y Capricornio (Capricorn)

- Ecuador (Ecuator)

En función de la latitud del observador, establecida manualmente al posicionar la línea roja, se observará un gráfico que visualiza la llegada de los rayos solares a la superficie terrestre.

Observando la pantalla completa

A continuación, socializo un video en el cual explico brevemente el empleo de dicho simulador de estaciones.

Un detalle, no menor, en donde se menciona mantener la opción "órbita" dado que sino podría incurrirse en el error de la teoría geocéntrica, donde supuestamente el Sol (al igual que los demás astros) giraban alrededor de la Tierra.

Las recomendaciones pedagógicas que suelen brindarse en torno a estos recursos:

• El docente debería haber explorado el recurso.
• Toda propuesta pedagógica debe incorporar los recursos TIC o, en su defecto, armar una propuesta justificando su empleo.
• El simulador no es un juego.
• La contextualización histórica o epistemológica debe acompañar nuestras propuestas, dado que de esa forma serán más notorios los errores u omisiones de las modelizaciones presentadas.

Las estaciones del año y la radiación solar desde la perspectiva del uso de simuladores (Primera parte)

Sobre los movimientos de la Tierra respecto al Sol.

Preguntas muy usuales son las que se presentan entre los niños y, por qué no, entre algunos adultos sobre la duración del día y de la noche, las estaciones del año, entre otras.

Para ello debemos comenzar con la asociación de hechos familiares, para luego complejizar en conceptos un poco más elaborados.

Existe un movimiento de la Tierra que poco se menciona: El movimiento de precesión. Similar al movimiento de un trompo que gira sobre su eje, mientras se produce su rotación, efectuando un vaivén (ida y vuelta) simulando una caída que no ocurre, es lo que experimenta la Tierra, aunque en velocidades no tan abruptas.

De No machine-readable author provided. LP~commonswiki assumed (based on copyright claims). - No machine-readable source provided. Own work assumed (based on copyright claims)., CC BY-SA 3.0, Enlace

Trasladado al movimiento que nos interesa, se observaría algo similar.

Este movimiento, llamado de precesión, no es el único puesto que, al igual que un trompo cuando intenta detenerse, comienza a tener oscilaciones entre caer y volver a la posición en cuestión de segundos, conocido como nutación. A partir de la siguiente imagen pueden observarse los movimientos antes mencionados:

Un poco de historia...

Antiguamente, tenía vigencia la teoría geocéntrica que sostenía que la Tierra era el centro del Universo, donde todos los astros giraban en torno a ella, incluido el Sol. Formulada inicialmente por Aristóteles, en el siglo II A.C. el astrónomo y geógrafo egipcio  Claudio Ptolomeo, propuso el modelo geocéntrico como base de la mecánica celeste que tuvo vigencia hasta el siglo XVI donde fuera reemplazada por la teoría heliocéntrica.

La visión aristotélica del Universo.

Aristóteles consideraba la existencia de dos mundos: El mundo celeste y el mundo sublunar o terrestre.

En el primero, se daba lugar a la perfección y movimientos eternos o circulares. Mientras que, en el segundo los objetos son corruptibles e imperfectos.

Lo que podemos observar en la imagen del modelo geocéntrico de Aristóteles: La Tierra es inmóvil y ocupa el lugar central, los cuerpos celestes se mueven en esferas sólidas alrededor de la Tierra, observando en la última esfera la contención de las estrellas.

El modelo Ptolemaico.

A partir de la teoría pre existente, Ptolomeo construyó un modelo que explicaba el movimiento de los planetas con gran precisión, aunque debido al haber mantenido a la Tierra en el centro del Universo, le valió tener que utilizar más de 40 círculos para explicar el movimiento de retrodegradación de los planetas (movimiento en dirección opuesta a la de otros cuerpos pertenecientes a un mismo sistema)

Este modelo coloca a la Tierra inmóvil en el centro del Universo (al igual que el modelo aristotélico), los planetas realizan un movimiento circular (epiciclo) alrededor de la órbita de la Tierra (deferente). Algo particular: El centro de la órbita de los planetas no es la Tierra, sino un punto en el espacio, cercano a ella.

Copérnico y el sistema geocéntrico.

En 1543, la teoría geocéntrica recibe un fuerte cuestionamiento y replanteo: Copérnico aseguraba que, contrariamente a la doctrina imperante, la Tierra y los demás planetas rotaban alrededor del Sol.
Sin embargo, el sistema geocéntrico perduró un tiempo más, dado que el geocentrismo no aportaba mayores predicciones y, suponía una contradicción a la filosofía natural y a la formación religiosa.

Las leyes de Kepler.

Johannes Kepler acepta la invitación de Tycho Brahe, el mayor astrónomo de la historia observador del cielo, previo al invento del telescopio. Tycho basaba su obra en que el progreso astronómico no podía obtenerse con observaciones ocasionales o investigaciones puntuales, sino que debían efectuarse mediciones sistemáticas con la mayor precisión posible.
Al morir Brahe, las medidas de la posición de los planetas pasaron al poder de Kepler y las medidas del movimiento de Marte fueron esenciales para que enunciara sus tan conocidas leyes.

En el próximo posteo, abordaremos un análisis didáctico sobre estas cuestiones a través del empleo de simuladores.

Bibliografía.

• Sellés, Manuel; Solís, Carlos. Historia de la Ciencia. Pozuelo de Alarcón: Espasa. pp. 36. ISBN 84-670-1741-4.
• Datos tomados de trabajos publicados por Salvador Vilaseca Forné, José López Sánchez y Luis Enrique Ramos Guadalupe, anteriores al siglo XX.
• Ernesto R. Rodríguez Flores. Investigador auxiliar. Instituto de Geofísica y Astronomía. Cuba.
• Doval Pérez Jorge. Datos Astronómicos para Cuba, 2009. Síntesis histórica de la Astronomía en Cuba, Pág. 58-63. Instituto de Geofísica y Astronomía.
• Official Geocentricity Web Site».

Estudio de un respirador artificial con el empleo de modelos.

Introducción.

A partir de la emergencia sanitaria que puso en jaque al mundo entero, la forma de afrontar lo desconocido, nos llevó a repensar sobre cómo avanzar e ir sorteando los obstáculos que fueran surgiendo. En el ámbito educativo, no fue la excepción.

Esta circunstancia puede transformarse en una oportunidad para continuar con nuestro rol de enseñar.

En este posteo analizaremos un invento que aparece como el principal protagonista en el ámbito hospitalario donde se traten pacientes en estado crítico que hayan contraído COVID-19: Hablamos del respirador artificial, un elemento esencial para suministrar oxígeno a pacientes con insuficiencia respiratoria.

El trabajo interdisciplinario promoverá la indagación científico - tecnológica. Basándose en la información pre existente de fuentes confiables se procederá a la argumentación. Como así también, la explicación del funcionamiento de un artefacto tecnológico, al identificar su inclusión en el mercado como un invento que surgió a partir de una necesidad, contextualizando históricamente. En este aspecto resulta conveniente reconocer los avances tecnológicos en pos de una mejora de tipo social, más que de tipo comercial.

Los fenómenos físicos, químicos y biológicos serán analizados a través de la modelización, complementándose con la integración de recursos TIC.

Actividades.

Lectura de artículo: Se procederá a la lectura del primer fragmento del artículo “El fanático de la aviación que salvó a millones de bebés” donde se procederá al abordaje del contenido que se pretende profundizar desde el contexto histórico.

A medida que se efectúa la lectura del párrafo descrito en la imagen, entre paréntesis y, en color rojo, se mencionan los datos que han de servir para completar la siguiente tabla.

Visualización de video: Se presentará el siguiente video: “El funcionamiento de un respirador artificial |AFP”
El video muestra una animación para no herir la susceptibilidad de los estudiantes. Donde se describe el funcionamiento de un respirador artificial de manera sencilla y acorde al nivel de escolarización de los estudiantes.

Análisis del video: Tras visualizar el video, se procederá a trabajar con algunas capturas de pantalla, de diferentes tramos del mismo, con una serie de preguntas orientadoras.

Recordatorio: Del libro “Mecánica de fluidos” de Irvin Shames: “El flujo laminar se describe como un patrón bien ordenado donde se suponen que las capas de fluido se deslizan una sobre otra, ante una perturbación (válvula, cambio de dirección de flujo, cambio de sección) a medida que avanza por la tubería tiene una transición desde el flujo bien ordenado hacia un tipo de flujo inestable, condición en la cual se desarrollan fluctuaciones irregulares del flujo, conocido como flujo turbulento”

La inclusión del concepto de flujo laminar no es arbitrario, puesto que brindará el soporte cuando deba visualizarse un flujo circulando a través de una tubería.

Armado de modelo: A partir de la visualización del video, se solicitará a los estudiantes que realicen el armado del modelo del sistema respiratorio.

Analogía con el respirador artificial: Efectuando una mejora, el docente deberá perfeccionar el anterior modelo, con el agregado de una jeringa conectada a las entradas de los "pulmones" representados por los globos, a través de sondas transparentes y una válvula de derivación o de doble vía, tal como se muestra en la figura.

Al insuflar aire a través de la jeringa grande, el aire procederá a ocupar el lugar en los globos. Y luego, con el globo que recubre la parte inferior de la botella sin su base (cuya finalidad es modelizar al diafragma) se efectuará la contrapresión, a modo de que el aire insuflado retorne a la jeringa y, de esa manera se repita el ciclo de recirculación cuando se vuelva a presionar la misma. 

Aclaración: En caso de no conseguir una válvula de derivación o de doble vía, en el ámbito médico, resultan útiles las siguientes válvulas que pueden servir a los fines prácticos de la modelización (también conocida como "llave de tres pasos") que ofrece, una regulación del pasaje de aire a través de las sondas transparentes.

A continuación se muestra un modelo que requiere de ajustes, que serán contemplados en futuros posteos.

Comparación entre los sistemas o modelos: Recuperando la analogía mencionada en la primera actividad, se procederá a observar la siguiente infografía sobre la respiración pulmonar como proceso involuntario, sobre la respiración con asistencia mecánica (respirador artificial) y se ha de comparar con el modelo que el docente propuso a modo de análisis.

Reflexión: Se efectuará una comparación entre el flujo de aire que ingresa por medio de la respiración natural, el flujo de oxígeno que ingresa a través del respirador artificial y, el volumen de aire que ingresa a través de la jeringa en el modelo.

En el aire presente en la atmósfera se encuentra la humedad propia del ambiente, por ello debe humidificarse cuando se lo insufla a través del equipo, trasladando al modelo surge la cuestión si es necesaria la humidificación.

En la respiración normal tranquila, la contracción de los músculos respiratorios sólo ocurre durante la inspiración, mientras que la espiración es un proceso pasivo, ya que se debe a la relajación muscular.

Uso del simulador: Se procederá a la visualización del simulador https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/fluid-pressure-and-flow

Aclaración: Si bien el simulador visualiza moléculas de un líquido, en este caso, sirve a los fines didácticos de establecer la siguiente analogía.

Se identificara en el modelo de respirador artificial, el volumen desplazado a través de la jeringa, su cálculo puede efectuarse de forma aproximada.

Por tratase de una derivación a través de la válvula tipo “T”, se planteará el volumen de aire que ingresa a cada globo.

Introducir el concepto de presión, al ejercer el empuje sobre la jeringa para desplazar el volumen de aire. Como así también el concepto de contrapresión, para que dicho volumen efectúe el camino inverso de retorno.

Evaluación.

En tiempos de pandemia, la forma de evaluar hizo replantear el concepto de evaluación en sí mismo, cuando se habla en términos numéricos, en vez de hablar de términos de alcance, comprensión y/o metacognición. Por tal motivo, se deja a modo de "tarea" domiciliaria, la confección de la rúbrica o forma de evaluar una propuesta que intenta orientar en estos tiempos de incertidumbre.

ANEXOS

https://www.infermeravirtual.com/esp/actividades_de_la_vida_diaria/ficha/funciones_del_sistema_respiratorio/sistema_respiratorio#ventilacion_pulmonar (Información sobre la función del sistema respiratorio)

https://www.bbc.com/mundo/noticias/2016/01/160113_finde_salud_inventor_respirador_artificial_ac (Historia de cómo nació el respirador artificial)

https://youtu.be/fogD64yRrNM (Video donde se visualiza el funcionamiento del respirador artificial)

https://youtu.be/dVDaqtgE6EU (Video donde se visualiza cómo armar un modelo pulmonar de forma casera)

https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/fluid-pressure-and-flow (Simulador que permitirá realizar la analogía entre el sistema respiratorio y el sistema circulatorio a través de una tubería)

Estrategias pedagógicas para el abordaje de circuitos eléctricos en tiempos de COVID-19

Para dar continuidad a los contenidos de Física, una estrategia es trabajar con el empleo de simuladores en línea, tal es el caso de pHet Colorado, donde el posible realizar el armado de circuitos, simulando su funcionamiento.

El desafío consiste en alcanzar el aprendizaje significativo y ello se logra, a través de una secuencia de actividades que vayan profundizando hacia los temas de interés, como así también articulando con las ideas o saberes previos de los estudiantes.

El empleo de imágenes resulta conveniente, a los fines didácticos.

Aunque, para hablar de circuitos, surgen las preguntas: Qué entendemos por circuitos? Qué circula a través de los mismos? De qué material se encuentran hechos los circuitos? Todos los circuitos son iguales? Qué condiciones deben darse para que exista circulación a través de los mismos?
Los simuladores on - line pueden resultar de gran utilidad, ya que permitirán el abordaje de ciertos contenidos, facilitarán la experimentación y/o predicción de algunos comportamientos físicos asociados a la energía eléctrica.

Para circuitos eléctricos: https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab/latest/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab_es.html

Para la Ley de Ohm: https://phet.colorado.edu/sims/html/ohms-law/latest/ohms-law_es.html

A continuación se presentarán una serie de circuitos que nuestros estudiantes se encargarán de responder, según la consigna asociada. (Extraído del libro: Herrizuelo Moreno (1991) “La Ciencia de los alumnos. Capítulo 7: Circuitos eléctricos”.
Aclaración: La predicción sobre lo que ocurrirá, podrá corroborarse al trabajar con el simulador.

Circuito N°1

¿Qué ocurrirá con el brillo de cada bombilla al variar el valor de R?

Modelización con el simulador.

El cambio de voltaje de la batería resulta apropiado para visualizar una mayor intensidad en el brillo de las bombillas, para luego observar la variación de las mismas al variar la resistencia R.

Circuito N°2

¿Qué ocurrirá con el brillo de B1 y de B2 al aumentar el valor de R?

Modelización con el simulador

Aquí resulta conveniente, emplear el voltimetro para medir la diferencia de potencial en los diferentes nodos. Introduciendo de esa forma, el concepto físico de ddp (diferencia de potencial) cómo el trabajo necesario para movilizar una carga de un punto a otro.

Circuito N°3

¿Cómo variará el brillo de la lámpara cuando varíe el valor de la R1? ¿Y cuando varíe el valor de la R2?

Modelización con el simulador:

Por medio de este ejercicio, la variación en la intensidad luminosa será notoria, independiente de la ubicación de la resistencia, teniendo influencia sobre la intensidad de la corriente circulante.

Circuito N°4.

¿Qué bombilla encenderá a) o b)?

Modelización con el simulador:

Por medio de esta última actividad, el estudiante pondrá en juego la noción de circuito eléctrico y, de una de las condiciones fundamentales para que exista el flujo de cargas: El circuito debe ser cerrado.

Como así también, con una tercer opción c) dónde se conecta mal el circuito, generando un cortocircuito.

El presente posteo presenta sugerencias para el abordaje de contenidos propios de la Física, a modo de orientación en el trabajo bajo la modalidad Flipped Classroom.

En próximos posteos seguiremos profundizando en más detalle sobre la enseñanza de la energía eléctrica.

Un afectuoso saludo y continuemos trabajando.