Elements curriculars

 Sabers del currículum

1.6 Muntatge d’esquemes i circuits elèctrics o electrònics, físics o simulats. Interpretació, càlcul, disseny i aplicació en projectes. [E]

Sabers concretats

• Reconeixement i classificació de components passius (resistències) i actius bàsics (led) com a elements de transformació de l’electricitat en altres formes d'energia com llum o calor. [ESS]
• Anàlisi quantitativa de circuits elèctrics funcionals a partir de càlculs (llei d’Ohm, càlculs de potència i energia). [ESS]
• Diferenciació inicial entre electricitat i electrònica, com a formes d'ús de l’energia elèctrica. [ESS]
• Construcció, simulació i validació de circuits electrònics mitjançant plataformes físiques i simuladors. [ESS]

Competències

•  CE1: Comprendre i aplicar els processos de resolució de problemes i projectes tecnològics, utilitzant sabers científics i tècnics per proposar solucions.
• CE2: Analitzar el funcionament i la interacció dels sistemes tecnològics per valorar-ne l’impacte i millorar-los.
• CE3: Utilitzar eines i recursos digitals per dissenyar, simular i validar productes tecnològics.
• CE4: Aplicar criteris de seguretat, sostenibilitat i eficiència en el disseny i ús de sistemes tecnològics.

 Criteris d’avaluació

• 1.1 Analitzar i comprendre les fases del procés tecnològic, identificant necessitats, generant idees, dissenyant, construint, comprovant i comunicant el resultat.
• 2.1 Reconèixer i descriure el funcionament dels sistemes i dispositius tecnològics identificant els elements que els componen, la seva funció i relacions.
• 3.1 Dissenyar i simular solucions tecnològiques senzilles utilitzant entorns digitals, comprovant la seva viabilitat i comunicant els resultats.
• 4.1 Aplicar normes bàsiques de seguretat i eficiència en el muntatge i ús de dispositius i circuits.
• 4.2 Valorar l’impacte ambiental, social i energètic dels sistemes tecnològics.

Justificació de la proposta

Aquesta activitat introdueix l’alumnat en l’estudi pràctic i funcional de l’electricitat i l’electrònica com a part essencial del món tecnològic. Té com a objectiu que els i les alumnes comprenguin com l’energia elèctrica es transforma en altres formes d’energia (llum, moviment, calor) i com es controla i protegeix mitjançant circuits i components senzills. A més, permet aplicar conceptes de la física (llei d’Ohm) d'una manera tangible, per complir amb la Competència Específica 4 (CE4), en aplicar criteris de seguretat i eficiència en el disseny i ús de sistemes tecnològics.

Descripció de l’activitat

L’alumnat inicia l’activitat amb una fase d’exploració en què observa i classifica diferents components elèctrics i electrònics (piles, resistències, leds, cables, interruptors, etc.), per identificar-ne la funció i les característiques principals.

A continuació, en la fase d’anàlisi, s’aplica la llei d’Ohm per relacionar tensió, intensitat i resistència, i s’efectuen càlculs de potència i energia en circuits senzills. Aquesta part permet comprendre els fonaments quantitatius del funcionament elèctric.

En la fase de simulació, l’alumnat utilitza entorns digitals com Tinkercad per dissenyar i provar circuits equivalents als estudiats, i comprovar-ne virtualment el comportament abans del muntatge real.

Finalment, en la fase de construcció, s’efectua el muntatge físic del circuit en una protoboard, per comprovar experimentalment les mesures obtingudes i contrastar-les amb les previsions teòriques. L’activitat conclou amb una reflexió guiada sobre les diferències entre electricitat i electrònica, la importància de la seguretat en el treball amb circuits i el paper de la sostenibilitat energètica en l’ús responsable de la tecnologia.

L’activitat es desenvolupa en diferents fases, combinant la indagació, l’estructuració de coneixement i l’aplicació pràctica i digital.

Detall de l'activitat

1. Introducció i contextualització
   
   La sessió s’inicia amb una pregunta provocadora:
   “Com és possible que un led s’encengui només amb la quantitat justa d’electricitat?”
   A partir d’aquesta pregunta, el professorat planteja una conversa guiada breu per activar coneixements previs sobre l’energia elèctrica i els circuits simples. Es mostren exemples visuals —una bombeta, un led, un motor petit— i es convida l’alumnat a fer hipòtesis sobre què cal perquè aquests dispositius funcionin correctament.
   
   L’objectiu és que l’alumnat comprengui la importància del control de la intensitat elèctrica i la necessitat de protegir els circuits. Es connecta aquesta reflexió amb situacions quotidianes (un fusible cremat, un carregador que s’escalfa, un led que es fon per excés de tensió).
   
   
2. Observació i classificació de components
   L’alumnat, organitzat en petits grups, rep un conjunt de components reals: resistències, leds, cables i fonts d’alimentació. Amb l’ajut de fitxes visuals o codis de colors, han d’identificar i classificar els components segons la seva funció:
   
   • Passius: controlen o condicionen el pas del corrent (resistències).
   • Actius: modifiquen el comportament del circuit o transformen energia (led).

En aquest punt, el o la docent insisteix en la idea de control i transformació de l’energia com a nucli del procés tecnològic. També es destaca la diferència entre electricitat (energia i potència) i electrònica (control i senyal), un concepte que es revisarà al final. 

3. Aplicació de la llei d’Ohm i càlculs bàsics
   Un cop identificats els components, l’alumnat aprèn a quantificar el comportament dels circuits.
   El docent explica de manera visual la llei d’Ohm (V = I·R) i els conceptes de potència (P = V·I) i energia (E = P·t), aplicant-los a situacions concretes.
   Per exemple:
   • Si el led necessita 2 V i 20 mA, quina resistència cal perquè no es cremi amb una font de 9 V?
   • Quanta energia consumeix si resta encès durant una hora?

L’alumnat fa els càlculs i després comproven els resultats amb un simulador (Tinkercad). Aquesta comprovació ajuda a consolidar la comprensió quantitativa i a fomentar el pensament científic aplicat a la tecnologia.

4. Disseny i simulació de circuits
   L’alumnat trasllada el seu coneixement al disseny i simulació d’un circuit senzill.
   Amb eines digitals (Tinkercad, Falstad, Multisim, etc.), els grups creen un circuit on un led s’encén. El repte és aconseguir que el sistema funcioni dins dels valors correctes de tensió i intensitat, evitant errors habituals.

5. Construcció i validació del circuit físic
   L’alumnat munta el circuit físic sobre una protoboard.
   L’objectiu és comprovar si el resultat del muntatge real coincideix amb el disseny simulat. Han d’observar si el led s’encén, mesurar-ne la intensitat amb el multímetre i registrar possibles discrepàncies.
   Quan el circuit funciona, es convida els grups a reflexionar sobre:
   • Quins elements han estat essencials perquè funcioni?
   • Com han aplicat la llei d’Ohm i les mesures de seguretat?
   • Què passaria si la resistència fos massa petita o massa gran?

Aquesta reflexió es pot fer mitjançant una breu exposició oral o una entrada al diari de projecte.

6. Transferència i síntesi
   Per tancar l’activitat, l’alumnat analitza com els principis treballats s’apliquen en contextos reals: llum automàtica, sensors de moviment, electrodomèstics o vehicles elèctrics.
   Es treballa la distinció entre electricitat (generar i distribuir energia) i electrònica (controlar i modular senyals).
   Finalment, cada grup presenta el seu circuit i exposa els criteris tècnics i de seguretat aplicats, cosa que fomenta la comunicació tecnològica. 

Recomanacions

S’aconsella dividir l’activitat en dues sessions: una primera de càlcul i simulació; una segona de construcció, mesura i anàlisi. És important preparar una tasca d’ampliació per als grups més ràpids (p. ex.: calcular i simular un circuit amb dos leds en sèrie/paral·lel).

L’alumnat pot no diferenciar clarament entre l’estudi de l’energia (electricitat) i el control del senyal (electrònica). S’ha d’insistir que l'activitat és el pont entre tots dos.

S’ha d’explicar i visualitzar la continuïtat interna de la protoboard (fileres centrals i columnes laterals de la font) abans de començar. Es pot utilitzar Tinkercad (la fase de simulació) com a previsualització física.

S’ha de preveure la quantitat de components petits, que s’extravien fàcilment i poden provocar risc de curtcircuit. S’aconsella utilitzar caixes individuals o recipients compartimentats per a cada grup i fer una llista de comprovació a l’inici i al final de l’activitat per garantir que es recullen tots els components.