Propuesta de clase: Investigar la relación entre la variación de la frecuencia cardíaca (FC) y la frecuencia respiratoria (FR) y el ejercicio físico

ENSEÑAR CIENCIAS NATURALES CON TIC

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Enseñar Ciencias Naturales con TIC

Propuesta de clase: Investigar la relación entre la variación de la

frecuencia cardíaca (FC) y la frecuencia respiratoria (FR) y el

ejercicio físico

¿Qué queremos que los alumnos aprendan en esta clase?

Conceptos Competencias científicas

● Las frecuencias cardíaca y respiratoria varían en forma directamente proporcional a la actividad física realizada. ● El aumento de las

frecuencias respiratoria y cardíaca se debe a una mayor necesidad de energía, y por ende de oxígeno, por parte de las células.

● Diseñar un experimento para averiguar si la frecuencia respiratoria y/o cardíaca varían con la actividad física, formulando diseños experimentales válidos.

● Registrar e interpretar los datos que obtengan en la experiencia.

● Desarrollar la capacidad de formular hipótesis, predicciones y conclusiones.

● Registrar información mediante en hojas de cálculo y analizar los resultados de la experiencia para elaborar conclusiones.

● Interpretar los resultados del experimento y formular conclusiones en base a ellos.

Año/grado: 5º grado

Tiempo estimado: 80 minutos, aproximadamente. Materiales

• Un teléfono inteligente con la aplicación Instant Heart Rate (u otra que permita registrar la frecuencia cardíaca). Se puede descargar en el mercado Google Play para teléfonos Android: https://play.google.com/store/apps/details?id=si.modula.android.instantheartrate&hl=es. • Una computadora con programa hojas de cálculo (Excel, Calc, etc.).

• Cañón multimedia.

Desarrollo de la clase

En esta clase, analizaremos la vinculación entre los sistemas respiratorio y circulatorio y su importancia en la función de nutrición en el cuerpo humano. Concretamente, vamos a investigar la variación de la frecuencia cardíaca y respiratoria en relación con la actividad física. En clases anteriores ya hemos trabajado en cuestiones generales de la estructura y del funcionamiento del sistema circulatorio. También hemos definido las frecuencias cardíaca y respiratoria como el número de latidos del corazón y la cantidad de ciclos respiratorios por minuto, respectivamente.

Para comenzar, vamos a hacer preguntas a la clase para que los chicos y las chicas puedan pensar en situaciones de la vida cotidiana en las que se manifiesten cambios en el ritmo cardíaco y en la frecuencia de la respiración.

¿Cambia el latido del corazón a lo largo del día? ¿En qué momentos varía el latido de nuestro corazón? ¿Qué sucede con nuestra respiración en esos momentos?

Frente a estas preguntas, es muy probable que los alumnos mencionen situaciones en las que se realiza actividad física intensa, momentos de estrés o emociones fuertes, etc. En este momento, los invitaremos a pensar en la relación que existe entre dos hechos que en apariencia no tienen relación, pero que sin embargo suceden al mismo tiempo.

Vamos a proponer a los alumnos que diseñen una experiencia para responder esta pregunta. En esta parte de la clase, podemos proponerles que se reúnan en grupos para pensar distintas alternativas para tratar de responder a la pregunta investigable mediante un experimento. En una posterior puesta en común, consensuaremos una única metodología para que todos los grupos realicen la misma experiencia, considerando las ventajas y desventajas de las distintas propuestas de los grupos.

Es importante tener en cuenta que existen distintas maneras de medir las frecuencias cardíaca y respiratoria, y puede ser enriquecedor para los alumnos definir cuál será el método que querrían poner en práctica. Es importante en este punto puedan reconocer en qué se parece y en qué se diferencian cada una de las alternativas en juego.

Por ejemplo, la FC puede medirse tomando el pulso en distintas partes del cuerpo (la muñeca, el cuello), así como escuchando los latidos en el pecho, mientras que la respiratoria se puede medir observando y contando la cantidad de ciclos de inspiración-exhalación.

Para el diseño experimental vale la pena, además responder la pregunta general de qué sucede con las FC y FR luego del ejercicio físico, refinar la pregunta para elaborar diseños experimentales más complejos. Por ejemplo, los alumnos podrían investigar esta pregunta asociada: ¿la frecuencia cardíaca varía con el tipo de actividad que se realiza? (correr, saltar, estar en reposo, etc.)

Deberemos proponer a los alumnos que decidan qué actividad se llevará a cabo y por cuánto tiempo. (Saltar junto al banco suele ser una actividad elegida por la posibilidad de ser realizada en el aula). Discutir con los alumnos las condiciones del experimento, incluyendo durante cuánto tiempo se realizará la actividad física, una forma para tomar el pulso (de forma manual colocando sus dedos en la muñeca o el cuello; o de forma automática, utilizando el sensor de un aparato celular), etc. Es importante acordar el momento en el que se va a empezar a contar (¿15 segundos?) y cuándo se va a tomar (antes y después de realizar la actividad física). También será fundamental discutir con los estudiantes cuántas personas van a participar en el experimento para que los resultados sean confiables (por ejemplo, si se comparan tres grupos, uno en reposo, y dos con distintos tipos de ejercicio, será importante que cada subgrupo incluya a varios alumnos).

Finalmente, es muy importante que los alumnos puedan comprender que para comparar los posibles cambios en las FC y FR con la actividad física deben realizar mediciones ANTES y DESPUÉS de la actividad, de modo de poder medir la variación en las frecuencias para cada persona

A continuación, se describe un procedimiento posible1 que, por supuesto, se puede modificar en función de lo que los chicos y las chicas hayan discutido y consensuado.

Los alumnos se reunirán en grupos de 4 o 5. Por turnos, se van a medir mutuamente la

frecuencia cardíaca (los latidos por minuto) y la frecuencia respiratoria (inspiraciones por

minuto) en reposo y en actividad física, y a completar un cuadro de registro.

Mientras están tranquilamente sentados, en reposo, se pide a los alumnos que se tomen la frecuencia de latidos cardíacos (FC). Pueden hacerlo apoyando la cabeza sobre el pecho de la otra persona y contando con un reloj la cantidad de latidos en un minuto. Si tienen un teléfono inteligente con la aplicación Instant Heart Rate, pueden registrar la FC poniendo la yema de uno de sus dedos índices sobre la lente de la cámara. Luego, deberán anotar los resultados.

En la misma situación, apoyando la mano suavemente sobre el pecho, se pedirá a los alumnos que cuenten las veces que este se levanta (número de inspiraciones) en un minuto. No se deben confundir con los latidos.

Luego de que los integrantes de cada grupo salten en el lugar durante un minuto, se les pide que vuelvan a tomarse las frecuencias cardíaca y respiratoria. Es importante que lo hagan inmediatamente después de dejar de saltar.

Una vez que se hayan decidido las condiciones en las que se llevará a cabo el experimento, es decir, una vez que se haya definido el diseño experimental, conversaremos entre todos cuáles son los resultados esperados. Es muy importante que estas anticipaciones se registren en el pizarrón, para que todos puedan tenerlas presentes.

Los resultados esperados siempre se vinculan con una hipótesis que definimos como posible respuesta a la pregunta que estamos investigando. Si nuestras preguntas fueran: ¿De qué modo la actividad física varía las frecuencias cardíaca y respiratoria? ¿Depende esta variación del tipo de ejercicio físico?, nuestras hipótesis serían: “Los seres humanos aumentan su frecuencia respiratoria y cardíaca cuando realizan una actividad física intensa, como correr o saltar. Además, saltar aumenta en mayor medida dichas frecuencias que correr”.

En este momento, escribiremos en el pizarrón los resultados posibles del experimento, por ejemplo: • Las FC y FR aumentan.

• Las FC y FR quedan igual. • Las FC y FR disminuyen.

• La FC aumenta y la FR disminuye. • La FC disminuye y la FR aumenta.

• Saltar y correr varían las FC y FR de igual manera. • Saltar aumenta más la FC y FR que correr

• Correr aumenta más la FC y FR que saltar

Es importante que se pueda tomar un tiempo para discutir cómo registrarán los datos y cuándo (todos en el pizarrón, cada uno en su carpeta, tabla, etc.) Un ejemplo posible es, considerando solo la comparación entre correr y estar en reposo:

Nombre Frecuencia cardíaca (número de latidos por minuto)

Frecuencia respiratoria (número de inspiraciones por minuto) En reposo Luego de correr En reposo Luego de correr

Si cada uno de los grupos cuenta con una computadora, vamos a pedirles que registren sus resultados en una hoja de cálculo de los programas Excel o Calc. Es importante que los chicos presten atención en el registro para evitar errores que luego puedan alterar los resultados finales.

Una vez anotados los datos, discutiremos con los alumnos cuál será el método más adecuado para analizar los resultados obtenidos. En este caso, será conveniente tener presente el dominio de los alumnos de las herramientas matemáticas que asistirán al análisis. Si manejan el concepto de promedio, podemos guiarlos para calcular el promedio de las FC y FR antes y después de la actividad y de este modo comparar los resultados de todos los integrantes de manera unificada. Si no lo hicieran, podrá ser una oportunidad para enseñarles dicho concepto o, en caso contrario, simplemente se puede comparar los datos de cada uno de los integrantes por separado. Una tercera alternativa será solicitarles a todos los grupos que nos envíen sus datos (con un pendrive, por mail, o mediante un sistema para compartir archivos de forma inalámbrica entre las computadoras del aula digital, como Huayra compartir, por ejemplo). Con los datos de toda la clase podemos calcular los promedios de todos los alumnos y compararlos entre todos.

Finalmente, en cualquiera de las variantes mencionadas, será fundamental acompañar el análisis numérico con un análisis gráfico de los resultados. Para esto, convendrá utilizar las funciones de graficado de los programas para representar los datos en un gráfico de barras, y de este modo, visualizar mejor las diferencias obtenidas.

Se espera que la columna que representa los valores de la FC y la FR de reposo (antes de la actividad) sea más baja que las columnas de FC y FR posteriores a la actividad. Si se dispone de un cañón multimedia en el aula, se proyectarán los gráficos a toda la clase. De lo contrario, se los podrá reproducir en el pizarrón. Luego, se les preguntará a los alumnos: ¿Qué pueden decir acerca de los cambios de ambas frecuencias? ¿Qué nos dicen acerca de nuestra pregunta inicial?

Es importante que los alumnos puedan visualizar las diferencias y observar el cambio significativo de las FC y FR en virtud de la actividad física. En este punto, será fundamental volver sobre las predicciones anotadas en el pizarrón, para analizar en conjunto la validez de la hipótesis construida.

2. Cierre de la clase: ¿Por qué en general aumenta la frecuencia cardíaca con la actividad física?

Aquí es importante orientar a los alumnos para que generen hipótesis sobre por qué pasa esto que han observado en la experiencia. Se puede retomar lo trabajado en las clases de sistema digestivo y respiratorio: las células necesitan oxígeno y nutrientes para obtener energía que es necesaria para el ejercicio físico. Al aumentar la frecuencia cardíaca, el corazón bombea más rápido y la sangre llega más rápidamente a las células de todo el cuerpo.

Si lo consideramos apropiado, podemos pensar otras preguntas para responder experimentalmente, como por ejemplo: ¿A los que hacen más deporte, les aumentan distinto las pulsaciones que a los que no? ¿Cuándo tenemos miedo, aumentan nuestras pulsaciones? Los alumnos pueden elegir alguna de estas preguntas para responder en grupos, en clase, o solos, en sus casas.

Autores: Melina Furman, Milena Rosenzvit y Pablo Salomón. Cómo citar este texto:

Furman, Melina; Rosenzvit, Milena; Salomón, Pablo. (2015). Propuesta de clase: Investigar la relación entre la

variación de la frecuencia cardíaca (FC) y la frecuencia respiratoria (FR) y el ejercicio físico.Enseñar Ciencias

Naturales con TIC. Especialización docente de nivel superior en Educación Primaria y TIC. Buenos Aires:

Ministerio de Educación de la Nación.

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