Técnicas experimentales en física del estado sólido .- Práctica 2: Dilatación térmica de sólidos

laboratorio cultivo celular 1

  • Título del Recurso: Práctica 2.- Dilatación térmica de sólidos.
  • Keywords: Realidad virtual, Simulador Virtual de Prácticas, aluminio,dilatación térmica lineal, laboratorio, termómetro.
  • D.O.I.: 

  • Autores (Profesores): Ángela Gallardo López y Rocío Moriche Tirado.
  • Autores (Equipo Técnico): Fernando García Jiménez e Inés Casado Parada.
  • Teaser ( Vídeo demostrativo):

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  • Descripción del Recurso:

Recurso de Realidad Virtual que ubica al usuario en un laboratorio de Física de Estado Sólido, ante una práctica en la que debe determinar el coeficiente de dilatación de varios metales.

El recurso permite al alumno seleccionar el material de laboratorio necesario e ir eligiendo los distintos pasos para realizar el montaje y desmontaje de la práctica. Al tomar las decisiones correctas sobre las cuestiones prácticas que se le plantean, podrá ir avanzando por diferentes escenarios. Las selecciones correctas puntúan positivamente y permiten avanzar mientras que las incorrectas puntúan negativamente y bloquean el paso hasta que el usuario, consiga seleccionar la opción correcta. Tras cada selección correcta aparece un video donde se realiza exactamente la acción derivada de su selección. En la versión escritorio los aciertos se ven reflejados en un contador verde, mientras que los fallos aparecen en uno rojo. Un tercer contador registra el tiempo. Se trata de minimizar los fallos y el tiempo en finalizar el recurso. En la escena final se activa un informe de resultados en pdf que deberá ser descargado, y una serie de vídeos acelerados con los datos necesarios. El alumno o alumna deberá registrar los datos de esos vídeos y seguir las instrucciones del informe para representarlos, analizarlos y obtener finalmente los coeficientes de dilatación.

Para llevar a cabo el recurso es necesario que el alumno-a haya leído previamente el guión o boletín de la práctica correspondiente donde se hace una breve introducción teórica y se proporcionan los detalles prácticos para su correcta ejecución.

El recurso está diseñado para ser disfrutado plenamente con el navegador en modo 360° con equipos de escritorio. Su visionado en dispositivos móviles es posible, pero el diseño de las operaciones de usuario previstas no lo aconseja, ya que no se ven algunos botones y no se puede interactuar adecuadamente. Su aplicación docente como recurso para ser integrado en la plataforma de e-learning de la US (Blackboard Learn), también aconseja hacer un empleo plenamente operativo mediante equipos de sobremesa, ya que el acceso móvil a Blackboard Learn no es cómodo para el alumno.

 

  • Aplicación del recurso:

Este recurso está dirigido a estudiantes de la asignatura Técnicas Experimentales I (Grado en Física, Doble Grado en Matemáticas y Física y Doble Grado en Física e Ingeniería de Materiales) y a las prácticas de la asignatura de Física de Estado Sólido del Master en Ciencia y Tecnología de Nuevos Materiales. También puede usarse como soporte en las asignaturas de Comportamiento Eléctrico y Térmico (CETER; Doble Grado en Física e Ingeniería de Materiales), y en las prácticas de Termodínámica (Grado en Física).

 

  • Concepto, teoría, fenómeno, etc… al que el recurso producido contribuye a entender. Breve desarrollo teórico.

Este recurso ha sido pensado para que el alumno aprenda un método experimental simple para determinar una propiedad de los materiales que caracteriza su respuesta ante un cambio de temperatura, como es el coeficiente de dilatación térmica lineal. Este aprendizaje se realiza de una forma innovadora y aplicada a un caso práctico real con barras de distintos metales. Dada la situación actual de distanciamiento social y restricciones de movilidad en la que nos encontramos, este recurso se presenta como una herramienta idónea para sumergir al usuario, de manera real, y de forma activa en un laboratorio de técnicas experimentales en física. Esta forma de inmersión adquiere ahora más relevancia si cabe, no sólo por su novedad sino también por brindar al usuario la opción de entrar en el laboratorio e interactuar con él de manera individualizada sin necesidad de presencialidad. El recurso permite al usuario identificar diferentes materiales y equipos de laboratorio y aprender a utilizarlos siguiendo un procedimiento adecuado que le permita determinar el coeficiente de dilatación de la forma más exacta y precisa.

En primer lugar, montará un sistema que le permita: i) calentar unas barras de metal haciendo circular agua por su interior, ii) conocer en todo momento la temperatura de las barras y iii) medir el alargamiento de las barras al calentarse. Una vez realizado el procedimiento experimental de montaje y desmontaje de la práctica, deberá llevar a cabo la toma de datos a partir de los vídeos que se muestran al final, representarlos gráficamente y obtener los coeficientes de dilatación lineal de los distintos metales. El usuario aprenderá a utilizar de forma correcta los materiales necesarios y a seguir ordenadamente las etapas del proceso de determinación de los coeficientes de dilatación.

Este recurso permite evaluar la destreza en la realización de un procedimiento experimental sencillo para la determinación de coeficientes de dilatación, corroborando si la manera en la que se decide desarrollar el proceso de la práctica es la correcta gracias a los videos explicativos integrados en el recurso. Es, por tanto, una aplicación práctico-didáctica en un formato muy atractivo e innovador, permitiendo al usuario una inmersión total en el laboratorio al tiempo que adquiere un papel totalmente activo y personal en el desarrollo de la práctica, ya que se ha priorizado en todo momento la toma de decisiones.

 

  • Otras utilidades:
  • Aunque la motivación original de este proyecto es la finalidad didáctica, este recurso puede cumplir también una función de motivación, dado su carácter gamificado y de aplicabilidad de los conocimientos adquiridos a una situación real.
  • Se presenta como una herramienta útil para aquellas personas que por cualquier circunstancia no puedan llevar a cabo la práctica de manera presencial en el laboratorio.
  • Puede resultar muy conveniente en casos puntuales de deterioro del material o avería de los equipos de medida, en los cuales la realización de la práctica se vuelve inviable.
  • Podría tener un efecto “preventivo” de accidentes y mal uso de equipos y material, al tener los estudiantes un contacto previo con el entorno virtual simulado, en el que un paso erróneo sólo se traduce en un punto negativo, y no en el deterioro del material o en un accidente real.
  • Efectos esperados, observados o posibles en los alumnos o público del recurso:

La utilización de este recurso didáctico está programada para el curso 2021-2022 en la asignatura de Técnicas Experimentales I y en las prácticas de la asignatura de Física de Estado Sólido del Master en Ciencia y Tecnología de Nuevos Materiales

Se espera que los alumnos, al pasar de un papel pasivo de lectura de un guión o visualización de un vídeo explicativo a un papel activo con toma de decisiones, adquieran un alto grado de habilidad para realizar el experimento, de forma similar a la realización “in situ”. Al ser un recurso individual, el alumno debe trabajar de forma autónoma y activa, y no puede escudarse en la “pareja” o “compañero” de prácticas.

  • Sugerencias de investigación a partir del recurso

Podría llevarse a cabo un estudio comparativo del impacto de diferentes recursos didácticos en el aprendizaje de la práctica “Dilatación en metales” ((1) recurso virtual / (2) utilización de vídeo didáctico / (3) clase presencial o no presencial). Dada la variedad de grupos involucrados (grado en física, doble grado en física y matemáticas, doble grado en física e ingeniería de materiales, grado en ingeniería de materiales, master en ciencia y tecnología de nuevos materiales), el estudio podría tener en cuenta la variabilidad de resultados en las distintas titulaciones.

El análisis se llevará a cabo mediante la realización de encuestas iniciales y finales al uso del recurso, que permitan evaluar la motivación que genera, el grado de satisfacción en relación con el recurso en sí, el impacto sobre el desarrollo de la práctica, el aprendizaje adquirido tras su uso y posibles mejoras.

Con los resultados comparativos obtenidos podría llevarse a cabo una publicación didáctica en una revista científica de docencia.

  • Mejoras posibles o previstas:

Exportación instantánea de los resultados obtenidos al finalizar el recurso por parte de los alumnos de manera personalizada.

Mejora de la calidad de la imagen de determinadas escenas, véase detalles de equipos, material, etc.

Posibilidad de volver atrás en las escenas para repetir o volver a visualizar detalles o etapas pasadas.