“Física al toque”, el laboratorio de física que estudiantes de la USM podrán controlar desde sus casas

17 · julio · 2020

Desarrollado por el profesor y Apoyo Académico del Departamento de Física Alfredo Navarro, este equipo podrá ser manejado por los estudiantes a través de una aplicación móvil, para realizar una experiencia de laboratorio remota junto a su profesor.

El salto a la educación en línea que se ha debido realizar como forma de prevención ante la pandemia de covid-19, ha sido un desafío tanto para alumnos como profesores. Las dificultades que presenta el sistema son varias, desde disponer de conexión estable a internet, hasta tener que adaptar metodologías de aprendizaje de contenidos que, tradicionalmente, se han enseñado a través de actividades prácticas en aula.

En el caso de la Universidad Técnica Federico Santa María, donde el primer semestre 2020 se desarrolló íntegramente en modalidad online, se han visto principalmente afectadas asignaturas que conllevan talleres y experiencias de laboratorio. Es en este contexto que, en el Departamento de Física, el profesor Alfredo Navarro trabaja en una solución que permitirá que los alumnos puedan desarrollar un experimento de laboratorio, manejando un particular dispositivo a distancia, desde sus propias casas.

El equipo, bautizado como “Física al toque”, es una versión remota de un experimento de laboratorio de la asignatura FIS120. Éste consiste en una caja de acrílico, dentro de la cual se encuentran dos placas metálicas circulares paralelas, un sistema que permite controlar la separación entre ellas, sensores y varios indicadores. Todo el sistema es filmado por dos cámaras de vigilancia modificadas para controlar el experimento.

“A través de una app para dispositivos móviles, los estudiantes van a controlar el voltaje (kV) aplicado a estas placas. Con esta diferencia de potencial ocurre algo parecido a lo que pasa cuando te frotas una regla en el pelo y la acercas a papelitos: aparece una fuerza. Al cargar la placa de abajo, ésta ‘tira’ a la placa de arriba, literalmente la atrae hacia abajo. En ese proceso aparece la fuerza, que se mide con un sensor, y cuyo valor se ve en el dispositivo por medio de las cámaras”, explica el profesor Navarro.

“Otra posibilidad es controlar la separación de los discos gracias a un sistema especialmente diseñado que puede medir distancias en orden de micras. Entonces, con esta opción evaluamos la fuerza en términos de la distancia. La temperatura dentro de la caja de acrílico también es importante para el experimento y se muestra constantemente”, agrega.

De esta manera, los equipos formados por dos estudiantes podrán controlar el voltaje aplicado, la distancia de separación y observar la variación de la fuerza, todo desde sus casas y a través de esta app, con la que también podrán comunicarse con su profesor, quien estará monitoreando y asistiendo en la experiencia.

La necesidad del aprendizaje práctico

El equipo experimental de fuerza eléctrica entre placas paralelas, se creó hace cinco años, pensado para usarse en el laboratorio. El profesor Navarro adaptó ese prototipo para usarlo a distancia, incorporando en él dos cámaras de vigilancia intervenidas.

“Quise retomar el proyecto ahora, porque es el único equipo que se me ocurrió que se podría manejar a distancia”, señala. Todo lo hizo desde su propia casa, donde actualmente se encuentra el dispositivo.

“En el modelo educativo de la USM es muy importante el aprendizaje colaborativo, en grupos de estudiantes, trabajando entre pares, discutiendo. Yo no quise dejar eso de lado, por lo que traté de buscar una solución que implicara que los alumnos trabajaran con un compañero y con un profesor en tiempo real”, sostiene.

“Con el tema de la pandemia, la educación y la formación científica se vieron fuertemente golpeadas, ya que éstas requieren necesariamente de los laboratorios, un espacio físico donde realizar la experiencia y tomar datos. Hay que buscar una forma de suplir eso, de tal manera que los estudiantes puedan hacer un ejercicio similar desde casa, y no tan idealizado como son actualmente las simulaciones. Si bien son una gran alternativa, gratuita y al alcance de todos, sigue siendo importante tener una formación completa. Esa fue la idea para crear alternativas de este tipo”, añade Navarro.

“Nosotros en la USM, que nos destacamos en ciencia e ingeniería, es importante que generemos este tipo de soluciones”, finaliza el docente.  

Al profesor Alfredo Navarro, responsable del diseño y construcción del equipo, se le unieron en una segunda etapa Rodrigo Quiroz, encargado de laboratorios en la USM en Santiago, y el profesor Pedro Allendes, todos del Departamento de Física de la USM.  El equipo “Física al toque” operará en clases reales por primera vez durante el segundo semestre en la USM.

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