Maletín elaborado por el CESIRE en colaboración con J.Díaz-Marcos de la Universidad de Barcelona (CCITUB/IN2UB). Enlace web aquí
A continuación, encontraréis traducidos los recursos del maletín.
Inicio
La
nano-ciencia es la parte de la ciencia, que estudia los fenómenos
observados en estructuras extremadamente pequeñas, trabajando entre 1 y
100 nanómetros (¡un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro!).
La organización en estructuras nanométricas confiere a las sustancias y
materiales un comportamiento diferente y propiedades inesperadas.
La nanotecnología es aquella tecnología que manipula estructuras (átomos y moléculas principalmente) a escala nanomètrica.
La nanotecnología es aquella tecnología que manipula estructuras (átomos y moléculas principalmente) a escala nanomètrica.
La ciencia, la ingeniería y la tecnología en la nanoEscala están conduciendo a nuevos conocimientos e innovaciones que afectan a muchos aspectos de nuestra vida cotidiana y que se están convirtiendo en una verdadera revolución.
La
nano-ciencia y la nanotecnología ya forman parte de nuestra sociedad y
del futuro más próximo de la humanidad, pero también pueden comportar
unos costes y riesgos que afecten nuestras vidas de una manera que no
siempre podemos predecir.
https://www.theguardian.com/what-is-nanohttps://blogs.uprm.edu/nanodays/files/2008/03/nanodays-espanol.pdf
http://nanoinventum.blogspot.com/2017/03/cuando-una-imagen-vale-mas-que-mil.html
http://nanoinventum.blogspot.com/2017/03/nanotecnologia-sabias-que.htm
Mapa de progresión de aprendizajes
Los
mapas de progresiones de aprendizaje los podemos definir como modelos
educativos sobre cómo se espera que evolucionen las ideas y formas de
pensar de los estudiantes sobre un concepto o tema determinado a medida
que avancen en sus estudios (Talanquer, 2013).
Proceso de aprendizaje
Observar
el comportamiento diferente de dos superficies aparentemente iguales,
el cambio en el tiempo de reacción de dos pastillas efervescentes o la
variedad de colores de las soluciones de nano partículas de oro, puerta
al alumnado a hacerse preguntas que los ayuden a entender los fenómenos.
Este es el primer paso del proceso de aprendizaje. A menudo la pregunta
inicial es difícil de responder, es en este momento en que la maestra
tendrá que ayudar al niño a mirarse el fenómeno desde otra perspectiva y
formularse preguntas investigables.
Antes
de empezar la busca, hace falta que el alumnado haga predicciones
razonadas. El proceso de buscar la respuesta en las preguntas formuladas
puede variar mucho, desde un trabajo experimental, una busca en libros o
en internet, una conversación, una entrevista con un experto, lectura
de artículos … Los niños tienen que poder dar una respuesta a la
cuestión inicial que sea razonada, a partir de contrastar las
predicciones iniciales, los resultados de la investigación y el modelo
teórico. Al acabar, se tendrán que plantear situaciones diferentes en
las cuales, el alumnado tenga que aplicar los conocimientos realizados.
Los
maestros tendrán que hacer una gestión de aula donde la comunicación,
el hacer y el pensar se den simultáneamente, donde se promocione el
trabajo cooperativo, donde el alumnado se sienta seguro para poder
expresar libremente sus ideas y en la cual la evaluación sirva para
regular el aprendizaje.
http://www.cosce.org/pdf/Informe_ENCIENDE.pdfhttps://www.tresorderecursos.com/blank-50
1. Un mundo invisible
Las
propiedades de los materiales se pueden explicar en base a su
estructura, es decir como son y cómo se ordenan las partículas que los
forman. Estas estructuras solo las podemos ver con aperos de
nanotecnología. En esta actividad os podréis hacer una idea de qué es la
escala nano.
“?”
Las cuatro situaciones que se plantean en estas tarjetas tienen el objetivo de iniciar el tema de la nanotecnología, posando a los niños en situaciones donde puedan expresar sus ideas y empezar a hacerse una imagen de las dimensiones en que se mueve esta ciencia.
La actividad se puede plantear a partir de una conversación, pero hacer dibujos, llevar objetos… ayudaría a visualizar cada una de las situaciones.
Las cuatro situaciones que se plantean en estas tarjetas tienen el objetivo de iniciar el tema de la nanotecnología, posando a los niños en situaciones donde puedan expresar sus ideas y empezar a hacerse una imagen de las dimensiones en que se mueve esta ciencia.
La actividad se puede plantear a partir de una conversación, pero hacer dibujos, llevar objetos… ayudaría a visualizar cada una de las situaciones.
“Cuántos cm mesura? Y cuántos nanómetros?”
Este reglo ayuda los niños a hacer comparaciones entre las unidades de medida que utilizan con más asiduidad y los nanómetros. A la vez, los permite hacerse conscientes de la pequeñez de un nanómetro.
Se puede empezar a mesurar partes del cuerpo (la mano, el dedo, la muñeca…) u objetos del aula (lápiz, mesa, goma…). Pueden jugar a adivinar el que medida un determinado objeto utilizando nanómetros en lugar de cm.
Este reglo ayuda los niños a hacer comparaciones entre las unidades de medida que utilizan con más asiduidad y los nanómetros. A la vez, los permite hacerse conscientes de la pequeñez de un nanómetro.
Se puede empezar a mesurar partes del cuerpo (la mano, el dedo, la muñeca…) u objetos del aula (lápiz, mesa, goma…). Pueden jugar a adivinar el que medida un determinado objeto utilizando nanómetros en lugar de cm.
“What do you feel in the bag?“
Esta actividad tiene como objetivo entender el funcionamiento de un microscopio de sonda próxima (SPM).
Los
SPM permiten a los y las investigadoras obtener imágenes de objetos
medibles en nanómetros y angstroms (décimas de nanómetros). Funciona del
mismo modo de como un ciego “voz”, es decir palpando la superficie con
una sonda muy afilada y generando una imagen 3D de la superficie.
Se puede iniciar la sesión formulando la pregunta: ¿Cómo podríamos saber que hay a la bolsa si no podemos mirar dentro?
A
partir de las respuestas, se propone a los niños, meter la mano en la
bolsa y dibujar o modelar el que creen que hay dentro. Después se
compara el dibujo o representación hecha con el objeto una vez fuera de
la bolsa.
Para relacionar esta actividad con el microscopio de sonda próxima, se plantea la lectura de un pequeño texto en inglés y la interpretación de la imagen ligada al texto («DIYNano» 2016. pag 35)
Para relacionar esta actividad con el microscopio de sonda próxima, se plantea la lectura de un pequeño texto en inglés y la interpretación de la imagen ligada al texto («DIYNano» 2016. pag 35)
“Pon orden! “
El
objetivo de este juego es ordenar las tarjetas segundo la medida real
de las imágenes. Convendría que los niños hicieran un primer intento
solamente mirando las imágenes, para después comprobar si la
distribución es correcta a partir de la medida (en nanómetros) que
aparece detrás de cada tarjeta.
Se
ha intentado presentar imágenes reales, pero en el caso de la molécula
de azúcar, la hemoglobina y los glóbulos rojos, son representaciones. Si
se cree conveniente, se pueden retirar del juego.
2. Más pequeño pero más…
La
diferencia de propiedades debida a la medida de las nano-partículas se
puede explicar por el aumento de superficie en relación a un mismo
volumen, la diferente interacción con la luz con partículas de diferente
medida, y el efecto predominante de las fuerzas entre partículas
enfrente a otras fuerzas como la gravedad. Las actividades propuestas os
permitirán simular estos efectos, y observar las diferentes
coloraciones de nano-partículas dispersas en agua.
“Cómo conseguirías que la reacción fuera más rápida?”
Para responder a esta pregunta, el alumnado puede proponer diferentes experimentos. En todo caso, en esta maleta se sugiere el siguiente:
Para responder a esta pregunta, el alumnado puede proponer diferentes experimentos. En todo caso, en esta maleta se sugiere el siguiente:
“Las cosas pequeñas se comportan de manera diferente?”
El
objetivo de esta actividad es volver a constatar que las estructuras
nanométricas se comportan diferente. En este caso se trata de relacionar
la fuerza de la gravedad con la tensión superficial. En el caso de la
taza pequeña la tensión superficial, que está relacionada con las
fuerzas de interacción entre partículas, es mayor a la fuerza de la
gravedad y, por lo tanto, el agua no caerá (se tienen que tener las
manos y la tacita muy secas).
Se
podría empezar con la taza grande, observando qué pasa y después animar
el alumnado a formular predicciones respecto de la taza pequeña. Una
vez comprobado el comportamiento del agua en cada una de las
situaciones, los niños y las niñas tendrían que proponer posibles
explicaciones.
¿Para responder a la pregunta «Por qué pasa?»
,
se tendría que considerar que la rapidez con que se produce la reacción
aumenta al aumentar la superficie de contacto, por lo tanto, cuanto
mayor sea esta más rápidamente se producen las reacciones. En el caso de
la pastilla desmenuzada se favorece que se disuelva en agua, y en
solución, hay mayor facilidad para la interacción. Se propone hacer una
analogía comparando las superficies del cubo grande transparente
(pastilla entera) y de los 8 cubos pequeños (pastilla desmenuzada).
«Para jugar con las nano ciencia y tecnología» Jordi Diaz. Grupo Quark. Ed Zacatecas 2016.
«Para jugar con las nano ciencia y tecnología» Jordi Diaz. Grupo Quark. Ed Zacatecas 2016.
“Sí hay la misma cantidad de agua y nanopartículas de oro… Como es que vemos colores diferentes?”
Para responder esta pregunta, los niños tendrían que construir una imagen mental de la orden, la medida y los agrupamientos de las nanopartículas de oro, que es diferente en cada tubo
Para responder esta pregunta, los niños tendrían que construir una imagen mental de la orden, la medida y los agrupamientos de las nanopartículas de oro, que es diferente en cada tubo
Al tubo de color rojo, le corresponde la imagen de las partículas de 25 nm.
Al tubo de color verde, le corresponde la imagen de las partículas de 50 nm.
Al tubo de color amarillento, le corresponde la imagen de las partículas de 100 nm.
3. Posibilidades sorprendentes
La
nanotecnología nos aporta unas propiedades y unas características que
permiten obtener productos y aplicaciones sorprendentes.
Así,
por ejemplo, gracias a nano-partículas como el TiO2 o el SiO2 podemos
obtener superficies autonetelimpiables o camisetas que no se mojan,
mediante el fenómeno de la superhidrofobicidad.
También
podemos encontrar aplicaciones en el sector cosmético, con cremas
solares transparentes y más eficientes o nano-partículas que liberan
principios activos a la carta, como hacen algunos tratamientos
antienvejecimiento
Otras
aplicaciones las encontramos en temas relacionados con tratamientos de
agua, donde con una simple cantimplora podemos obtener agua potable, o
filtros especiales para eliminar metales altamente contaminantes.
Nos encontramos en los inicios de toda una revolución imparable.
Superhidrofobicidad
Una
sustancia hidrofóbica no es miscible con el agua, esto hace que cuando
se deposita una gota sobre una superficie hidrofóbica el ángulo de
contacto de la superficie con el agua sea superior a 90°. En el caso del
material superhidrofòbico, este ángulo de contacto es superior a 150°.
La
superhidrofobidad impide que la superficie se moje, puesto que la gota
no se queda adherida a la superficie, sino que rueda sobre ella. Esta
propiedad también es denominada efecto flor de loto, puesto que la hoja
de esta planta presenta, a escala nanométrica, unas estructuras de
cristales de cera de medida nanométrica que impiden que la hoja se moje o
se manche.
1- “Y si no se moja?”
Después
de un día de lluvia, salimos al bosque y volvemos con las bambas brutas
como las de la imagen. ¿Cómo lo podríamos resolver?
Con
esta actividad se pretende presentar un material cotidiano, que se
trata de manera, que su superficie queda recubierta de una fina capa
nanométrica que cambia sus propiedades.
Los
y las alumnas disponen de dos recortes de ropa de algodón, un
cuentagotas, un recipiente con agua y un espray con líquido
superhidrofóbico. Es importante hacer una observación cuidadosa de los
dos recortes (como están hechos, de qué material, cómo reaccionan al
mojarse, que pasa cuando se mojan…). Respecto al espray también se
tendría que hacer una predicción sobre su contenido y su utilidad. Por
último, y centrando la atención en la interacción entre la tela y el
líquido, habrá que pensar que cambiaría si tratamos uno de los trozos de
ropa (el moratón) con el líquido superhidrofóbico. Para acabar, se
puede proponer al grupo que diseñen un experimento para comprobar sus
predicciones. Para responder a la pregunta «Que pasa?» se puede ofrecer
la posibilidad de hacer un pequeño video, puesto que el efecto es muy
espectacular.
Para saber más:
http://www.nisenet.org/sites/default/files/catalog/uploads/2008/05/3066/lotuseffect_worksheet_may10.pdfPara saber más:
http://neofronteras.com/?p=470
https://www.youtube.com/watch?v=HF4blivJQ6o
También
se puede hacer una analogía utilizando un globo de agua y las placas de
la actividad “What do you feel in the bag?“. Cómo hemos comentado
anteriormente, este efecto es el que se produce en la superficie de la
hoja de loto, en la cuando las nanoestructuras de su superficie le
confieren la propiedad de repeler el agua.
2- “Y si el agua no se cuela?”
Otro
uso de los materiales superhidrofóbicos es la arena de la cual nos
habla el artículo «Arena nanotecnológica impermeable para crear un
desierto verde».
El
objetivo de esta propuesta es darse cuenta de las aplicaciones que
puede tener la nanociencia en la vida cotidiana y buscar otros usos
quizás más próximos en los niños. Se propone la lectura del artículo
«Arena nanotecnológica impermeable para crear un desierto verde» y a
partir de la comprensión del texto, buscar respuestas en la pregunta
«Imagina otros usos por el SP-HFS 1609 todo donante para convencer a
posibles compradores».
Para saber más:
Filtración
1-“Como la podemos hacer potable?”
1-“Como la podemos hacer potable?”
Cada
año mueren, en el mundo, muchas personas debido a la ingesta de agua
contaminada. Una de las soluciones por este problema consiste en la
filtración. Los y las científicas están investigando la aplicación de
nanotubos de carbono para mejorar la eficacia de los filtros.
La nanofiltración es el proceso por el cual se hace pasar el agua a trabas de una membrana de forma que se produce una separación basada en la medida de las partículas. En el caso de los nanotubos de carbono, el tamaño de los poros es, aproximadamente, de 1 nanómetro. Los nanofiltros pueden eliminar sedimentos, bacterias, virus, sustancias tóxicas, como el arsénico, e impurezas.
A menudo, cuando vayamos de excursión, encontramos letreros como este.
La nanofiltración es el proceso por el cual se hace pasar el agua a trabas de una membrana de forma que se produce una separación basada en la medida de las partículas. En el caso de los nanotubos de carbono, el tamaño de los poros es, aproximadamente, de 1 nanómetro. Los nanofiltros pueden eliminar sedimentos, bacterias, virus, sustancias tóxicas, como el arsénico, e impurezas.
A menudo, cuando vayamos de excursión, encontramos letreros como este.
El
reto que se propone a los niños es “Como podríamos conseguir hacer
potable esta agua?” . Para resolverlo necesitarán responder algunas
preguntas y buscar información. En el siguiente esquema encontraréis una
posible manera de enfocar esta investigación.
Protectores solares
1- “Qué me protege mejor?”
El
estudio con nanopartículas ha hecho posible desarrollar compuestos que
presentan una gran capacidad para absorber la radiación ultravioleta.
Las cremas por la protección solar con nanopartículas de dióxido de
titanio y óxido de zinc permiten una mayor protección y, al ser
transparentes, son estéticamente más atractivas.
Para
entender el funcionamiento de las cremas solares y la diferencia entre
las que tienen o no nanopartículas en su composición, se propone el
análisis de las siguientes imágenes.
Con el material de la maleta también se uede establecer una analogía entre la realidad, las imágenes y los modelos con bolas de poliestireno expandido.
Si
enfocamos la linterna por la parte de arriba de la caja, en el caso de
las bolas más grandes se pueden ver los rayos de luz si miramos por
debajo. Al repetir la acción, en la caja de bolas pequeñas, no veremos
la luz, lo cual quiere decir que los rayos no traspasan el material.
4. Tomar decisiones
Los
materiales nanos cada vez son más presentes en nuestro día a día.
Presentan ventajas, pero hay que hacer un uso responsable y utilizarlos
en la medida en que los beneficios sean mayores a los riesgos que en
principio puede suponer la carencia de estudios de efectos a largo plazo
o de una legislación adaptada a los nuevos conocimientos.
En esta actividad vosotros seréis los protagonistas en la toma de decisiones basada en la ciencia y la ética.
1- “Tú decides”
Esta
actividad, desarrollada por la Red NISE, tiene como objetivo fiero
consciente al alumnado de los nuevos conocimientos e innovaciones que,
el desarrollo de la nanocència, puede aportar a nuestra sociedad.
Pero
el camino que sigan las investigaciones también dependen de los valores
y las necesidades de la sociedad. Tenemos que conocer los riesgos, la
utilidad, los costes y los beneficios para poder tomar decisiones.
Material por la realización de la actividad:
2-“Nanodilemas”
En esta web se plantea un situación muy habitual que, la utilización de nanopartículas, puede resolver fácilmente…pero qué consecuencias puede tener la decisión tomada?
En esta web se plantea un situación muy habitual que, la utilización de nanopartículas, puede resolver fácilmente…pero qué consecuencias puede tener la decisión tomada?
3- “Para conversar”
5. Y ahora te toca a ti!
Nanoinventum es un proyecto que se enmarca dentro de las actividades del Festival de nanotecnología 10alamenos9, y propone a los alumnos diseñar un nanorobot que pueda solucionar algún problema actual.
La propuesta de trabajo de Nanoinventum se basa en las siguientes etapas: