Secuencia didáctica: aplicaciones de la óptica en sistemas digitales de comunicación

Abstract

Conociendo la estrecha relación que existe entre la electrónica y los fenómenos físicos y tomando como base los módulos 5 y 6 del manual de entrenamiento en óptica y fotónica ALOP se diseñó e implementó una secuencia didáctica fundamentada en aprendizaje activo con estudiantes de secundaria de un colegio distrital de Bogotá. El objetivo fue que los estudiantes construyeran dos tipos de dispositivos electrónicos que sirvieran como herramientas para la enseñanza de los fenómenos de la óptica geométrica utilizados en los procesos de comunicación digital. El primer tipo de dispositivo construido por los estudiantes fue un telégrafo óptico conformado por un emisor y un receptor, el emisor utilizó un LED (Diodo emisor de Luz) para enviar una señal de luz, el receptor tenía un sensor que era capaz de convertir la señal de luz enviada por el emisor en un sonido que completaba el proceso de comunicación. El segundo tipo de dispositivo construido por los estudiantes fue un demultiplexor conformado por dos partes, la primera es un emisor que enviaba señales de diferentes colores (rojo, verde, azul), la segunda es un receptor que dependiendo la frecuencia del color emitía un sonido con tono alto o bajo dependiendo del color. Con el telégrafo se diseñaron prácticas para que la luz emitida por el LED no siempre pudiera incidir de manera directa sobre el receptor, de esta manera se estudiaron fenómenos como los de la reflexión, la difracción y la reflexión interna total, conceptos que se utilizan para el funcionamiento de las fibras ópticas en los procesos de comunicación. El segundo dispositivo tuvo como objetivo mostrar de manera análoga, la relación que existe entre la frecuencia de oscilación y color, y utilizarlo para el envío de información en procesos de comunicación. Para validar la secuencia didáctica se utilizó el método de ganancia normalizada (Hake, 1998), el cual hizo visible que el grupo de estudiantes obtuvo una ganancia normalizada de 0.52 (ganancia media).

Abstract Knowing the close relationship between the electronic and physical phenomena and bearing in mind the 5th and 6th chapters from the Active Learning in Optics and Photonics: Training Manual (ALOP), it is designed and implemented a teaching sequence based on active learning with high school students from a public school in Bogota. The aim was that students build two types of electronic devices which could be used as tools for teaching of geometrical optics phenomena related to digital communication processes. The first device, built by students, was an optical telegraph with an encoder and a decoder, the encoder used a LED (Light Emitting Diode) to send a light signal and the decoder had a sensor that could turn the light signal, sent by the encoder, into a sound that completed the communication process. The second type of device, built by students, was a demultiplexer composed of two parts, the first one was an encoder that sent signals of different colors (red, green, blue), the second one was a decoder, and depending on the frequency of color, it produced a high or low frequency sound. The telegraph was designed so that the light emitted by the LED may not always affect the decoder directly, thus, the sessions of work whit it allows to study phenomena such as reflection, diffraction and total internal reflection, required concepts for the comprehension of optical fibers operation in the communication process. The second device was design to show the relationship between the oscillation frequency and color, and it was used to send information in communication processes. The teaching sequence was validate by using the normalized gain (Hake, 1998), the students group got a normalized gain of 0,52 (medium gain).