Palanca de Arquímedes

[left][size=100][/size][size=100][/size][/left][size=100]Fotografía de José San Martín-Universidad Rey Juan Carlos[/size][size=100][left][/left][/size]
[justify][/justify][justify][/justify][justify][/justify][justify][b]Resumen: [/b]Esta actividad implica la creación y estudio de un primer mecanismo: la palanca de Arquímedes. Este mecanismo permite a los niños aprender de forma indirecta conceptos relacionados con el peso y el volumen de los objetos.[br][br][b]Palabras clave:[/b] Palanca de Arquímedes, mecanismo simple, impresora 3D.[br][br][b]Lista de recursos:[/b] Una impresora 3D, filamentos para impresoras 3D, objetos comunes como monedas, etc.[/justify]
Antecedentes e importancia del tema
[justify]La Palanca de Arquímedes es uno de los mecanismos más antiguos y sencillos de la historia. Por lo tanto, es fácil entender el concepto de causa-efecto usando un mecanismo simple.[/justify]
Descripción de la actividad
[justify]La actividad descrita en este documento se presenta en su forma más básica. Sin embargo, si se utiliza un enfoque adecuado, la actividad permite mayores niveles de complejidad. Por ejemplo, es posible incluir en la actividad elementos que combinen tecnologías como la realidad aumentada o la realidad virtual, adaptadas específicamente al ámbito y entorno en el que se desarrollará la actividad. Por lo tanto, esta actividad puede ser una de las primeras actividades básicas a realizar dentro de las áreas curriculares de competencias matemáticas y competencias básicas en ciencia y tecnología, entre las que se incluyen sistemas tecnológicos, máquinas y herramientas.[br][br]El principal objetivo de esta actividad es mostrarle al alumnado las ventajas que ofrecen incluso las máquinas más sencillas, como en este caso la palanca de Arquímedes. Con este modelo de palanca, los niños y niñas pueden entender conceptos básicos sobre el peso de los objetos, así como sobre el esfuerzo necesario para levantarlos. Además, pueden entender el concepto de palanca en sí y relacionarlo con algunos objetos comunes que utilizan en su día a día.[br][br]Claramente, esta actividad está vinculada al reto que tenemos como sociedad con respecto a la educación. Sin embargo, de manera más tangencial, es posible relacionar esta actividad con actividades similares relacionadas con máquinas simples para producir energía verde como turbinas eólicas. Para ello, solo hay que realizar algunos cambios bastante sencillos en cualquiera de las piezas descritas en este documento y en su montaje.[/justify][justify][/justify]
1. Palanca de Arquímedes.
[justify]Arquímedes (287-212 a. C.) fue uno de los científicos más importantes de la antigüedad.  Durante sus muchos años de investigación, realizó diversas aportaciones a diferentes campos de estudio. Por ejemplo, es muy conocido por su trabajo en hidrostática, y, en particular, por su famoso grito «¡Eureka!» con el que celebró el descubrimiento del principio de flotabilidad. También es muy conocido por sus investigaciones en física general con contribuciones como el tornillo que lleva su nombre. Además, se le recuerda por su famosa explicación del funcionamiento de la palanca que popularizó la célebre frase: «Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo».[br][br]El significado de esta frase está relacionado con el concepto de palanca, un concepto de Física muy simple, y según el cual, a través de un mecanismo muy simple, es posible multiplicar la fuerza ejercida por una persona u objeto para conseguir así una fuerza mucho mayor que la aplicada (como también ocurre, por ejemplo, cuando se usan poleas). Cuando tratamos de levantar cualquier objeto con nuestra mano, aplicamos una cantidad de fuerza directamente sobre el objeto. En ese caso, la fuerza que se debe ejercer debe ser vertical, hacia arriba y siempre igual o mayor que el peso del objeto que se desea levantar. Esto implica que tiene una limitación muy clara. Para multiplicar esa fuerza, podemos usar precisamente el efecto de una palanca.[br][br]Desde el punto de vista de la Física, la palanca (Fig. 1) es una máquina simple cuya función es transmitir, a través de la propia palanca, una fuerza desde un punto de aplicación hasta el extremo final de la palanca. Se compone de un brazo rígido que puede rotar libremente alrededor de un punto de apoyo. El uso de una palanca permite que un objeto situado en un extremo de la misma reciba de forma amplificada la cantidad de fuerza utilizada en el otro punto de la palanca.[/justify]
[left][size=100]Fig. 1. Ejemplo simple del concepto de palanca[br]Fuente de la imagen: José San Martín-Universidad Rey Juan Carlos[/size][/left][br][br]
[justify]El pivote se debe ubicar entre el punto en el que sitúa la carga (o resistencia) y el punto de aplicación de la fuerza (o potencia). Dependiendo de dónde estén ubicados el pivote, la fuerza aplicada y la carga, es posible conseguir que la aplicación de una pequeña fuerza dé como resultado una fuerza mayor en el punto en el que se sitúa la carga. En la práctica, cuanto más larga sea la sección del brazo que une el punto donde se aplica la fuerza Bp   y el pivote, en relación con la longitud de la sección del brazo que une la carga Br y el pivote (Fig. 2), menos fuerza se necesitará para conseguir el mismo resultado con respecto a la carga. Con una palanca lo suficientemente larga (y fuerte) y un soporte adecuado para el pivote, Arquímedes podría efectivamente haber movido el mundo entero. Aunque en la práctica esto no sea posible, lo cierto es que la palanca de Arquímedes es una máquina que nos ayuda a levantar cargas pesadas.Ley de la palanca. En Física, la ley que relaciona las fuerzas que intervienen en una palanca en equilibrio se expresa mediante la siguiente ecuación (Fig. 2):[br]                                                    [br]  [math]P\times B_p=R\times B_r[/math][br][br][math]P[/math] es la fuerza que aplicamos, [math]B_P[/math] es la distancia entre el punto donde se aplica la fuerza [math]P[/math] y el pivote, [math]R[/math] es la fuerza resultante aplicada en la resistencia y, [math]B_r[/math] es la longitud entre el lugar donde se encuentra la resistencia y el pivote.[br][br]En otras palabras, existe un torque o un momento de fuerza (el producto de la fuerza por la distancia) asociado tanto a la fuerza que aplicamos, [math]B_p[/math], como a la fuerza que actúa sobre la resistencia, [math]B_r[/math]. La ley de la palanca, también conocida como la ley de los momentos o torques, establece que el torque horario (debido a nuestra fuerza) y el torque antihorario (debido a la resistencia) deben ser iguales. Por lo tanto, modificando las distancias, también podemos modificar las fuerzas.[br][/justify][br]
[size=100]Fig. 2. Elementos que intervienen en la ley de la palanca.[br]Fuente de la imagen: [url=https://es.wikipedia.org/wiki/Palanca]https://es.wikipedia.org/wiki/Palanca[/url][/size][url=https://es.wikipedia.org/wiki/Palanca][br][/url]
2. Impresoras 3D
[justify][/justify][justify]Las impresoras 3D se han convertido en una herramienta muy útil para elaborar prototipos rápidos, componentes para las diferentes fases de diseño y rediseño y también para entornos educativos, ya que permiten crear piezas y elementos para juegos que se adapten completamente a las necesidades de los diferentes entornos educativos.[br][br]A la hora de diseñar piezas para ser generadas en una impresora 3D, hay que tener en cuenta cuestiones como el tamaño de las piezas, ya que, por ejemplo, no todas las impresoras tienen la misma capacidad. En la actividad propuesta, se presentan diferentes diseños. Para solucionar posibles problemas en cuanto a la capacidad, una propuesta explica cómo dividir las distintas piezas en componentes más pequeños.[br][br]También hay que tener en cuenta el manejo de la impresora 3D, que si bien no es difícil, sí que requiere cierta formación y experiencia. Además, también hay que considerar el mantenimiento necesario de la misma.[/justify]
Solución de la actividad
[justify]En esta sección se describe la actividad propuesta y los materiales necesarios para desarrollarla. Las piezas que componen la máquina (palanca) se han diseñado en AutoCAD (Fig. 3) y se han exportado a archivos STL, que es el formato que utilizan las impresoras 3D (Fig. 4). Actualmente, estos archivos STL están a disponibilidad de cualquier docente que quiera llevar a cabo esta actividad.[/justify]
[left][size=100]Fig. 3. Aspecto de las diferentes partes que componen este sistema.  [br]Fuente de la imagen: José San Martín-Universidad Rey Juan Carlos[/size][/left][size=100][left][/left][/size]
[justify][/justify][justify]En función de las edades de los participantes, puede ser recomendable realizar adaptaciones a la hora de escoger la actividad STEAM. En este sentido, hay que tener en cuenta que el conjunto de piezas que componen el mecanismo de esta actividad es muy sencillo y que no se contempla la necesidad de crear diferentes versiones adaptadas a la edad en el caso de los grupos de educación infantil.  Como se indica más adelante, resulta más interesante jugar a «pesar» distintos elementos en la palanca. Se pueden pesar elementos como animales, monedas u otros objetos, siempre según las edades de los participantes.[br][b][br]Brazo-palanca (Fig.3-En verde):[/b] Es la pieza más grande, con forma alargada, cuenta con 3 partes bien diferenciadas y aparece en verde en la imagen.[br][/justify][list][*]En uno de los extremos, está la cesta en la que se pueden colocar los objetos que van a ser levantados. Según la terminología que hemos utilizado para enunciar la ley de la palanca, este sería el punto de resistencia R.[/*][*]On the opposite tip of the lever, we have the point where we will apply our force, that is, the point P according to the terminology we have been using so far. It has been designed so that it resembles a hand (cartoon style), for illustrative purposes.[/*][*]Finally, we have the arm itself. It has 7 slots that allow anchoring the arm to the support through a peg-shaped axis, positioning the axis in any of the mentioned 7 slots. According to the chosen slot, we can change the distances between the support and the basket (Br, according to the terminology used), as well as between the support and the hand (Bp, according to the terminology followed so far).[/*][/list]
[justify][b]Soporte de equilibrio (Fig.3-En azul):[/b] Es el soporte de la palanca y es recomendable que esté anclado a una superficie para asegurar la estabilidad de toda la máquina. Por lo tanto, es recomendable que en la lista de material se incluya, por ejemplo, una [b]tabla de madera[/b] a la que se le pueda pegar el soporte.  Su función es permitir el giro del brazo-palanca. Dependiendo de la ranura elegida, la máquina tendrá diferentes grados de inclinación.[/justify]
[justify][b][/b][b]Eje (Fig.3-En rojo):[/b] Este es el eje que sirve de unión entre las dos piezas anteriores, es decir, el brazo-palanca y el soporte, y que, por tanto, permite la rotación del brazo respecto al soporte.[/justify]
[size=100][left]Fig. 4. Ejemplo de archivo STL generado [br]Fuente de la imagen: José San Martín-Universidad Rey Juan Carlos[/left][/size]
[justify][b]Pesos:[/b] Para demostrar el funcionamiento de la palanca, es necesario que tengamos una serie de objetos para colocar en la cesta. La idea es poder jugar con las diferentes combinaciones de pesos y de posiciones del pivote. Por ejemplo, una opción es representar los diferentes pesos como animales, pudiendo jugar con diferentes tipos de materiales de diferente densidad (por ejemplo, plástico, madera, metal, etc.) y con diferentes tipos de animales, como un ratón, un caballo y un elefante.[/justify]
[justify][b]Otros componentes[/b] de la actividad que pueden resultar útiles son, por ejemplo, representaciones de diferentes planetas del sistema solar. En este caso, se pueden representar los planetas más grandes y pesados y representar la idea de “levantar la Tierra”.[/justify]
[justify][/justify][justify]Terminamos esta sección con [b]algunas recomendaciones[/b] sobre los materiales básicos y complementarios que se pueden utilizar en la actividad. En situaciones como la de la actual pandemia de la COVID-19, es necesario higienizar los materiales. Dado que todos los componentes de la máquina se imprimen con una impresora 3D (Fig. 4), son muy fáciles de limpiar después de cada sesión, sin que por ello sufran ningún tipo de desgaste o su uso posterior se vea afectado. También es necesario higienizar otros elementos que se utilizan, como, por ejemplo, los objetos que harán de pesos.[/justify]
Solución de la actividad
[justify]Las actividades educativas que se pueden realizar a partir de esta propuesta basada en la palanca de Arquímedes son múltiples. A continuación, presentamos una sencilla propuesta de implementación que, en función de las características del alumnado, de los recursos disponibles y de los objetivos didácticos que se persigan, puede ser enriquecida con otras actividades complementarias (Mejorar la Actividad). El contenido de esta sección se divide en los siguientes apartados:[/justify]a. Lista de materiales necesarios[br]b. Preparación de la actividad[br]c. Desarrollo de la actividad                                   [br] i. Objetivos pedagógicos/didácticos                   [br]                ii. Participación/implicación[justify]                           iii. Incorporación de los objetivos a la actividad[/justify]
a. Lista de materiales necesarios
[justify]En este ejemplo en concreto la lista de materiales es la misma que la de la sección de Componentes de la actividad, ya que solo se utiliza un elemento en cada clase. Si se quieren diseñar distintas palancas, es necesario copiar de nuevo la lista de materiales que se facilita a continuación. Por lo tanto, para llevar a cabo esta actividad se necesita lo siguiente:[br][/justify][list][*]Archivos STL para imprimir.[br][/*][*]Acceso a una impresora 3D.[br][/*][*]Después de imprimir todas las piezas, tendremos lo siguiente:[br][list][*]Brazo-palanca (Fig.3-En verde): Es la pieza más grande y alargada y aparece representada en verde.[br][/*][*]Soporte de equilibrio (Fig.3-En azul): Es el soporte del sistema y se recomienda anclarlo a una superficie.[br][/*][*]Eje (Fig.3-En rojo): Es el eje que sirve de unión entre las dos partes anteriores.[/*][/list][/*][*]Diferentes pesos para colocar en la cesta, por ejemplo:[br][list][*] Objetos de volumen similar, pero diferentes materiales (plástico, madera, metal...).[br][/*][*] Objetos del mismo material, pero diferente volumen, que pueden representar, por ejemplo, animales con distintos pesos, como un ratón, un caballo y un elefante.[br][/*][*]Monedas que se puedan ir colocando en la cesta de forma sucesiva, de manera que cuantas más monedas haya en la cesta, más fuerza será necesaria para levantarlas, incluso llegando a ser necesario mover el eje de la palanca.[br][/*][/list][/*][*]Monedas que se puedan ir colocando en la cesta de forma sucesiva, de manera que cuantas más monedas haya en la cesta, más fuerza será necesaria para levantarlas, incluso llegando a ser necesario mover el eje de la palanca.[br][/*][/list]
b. Preparación de la actividad
[justify]Para esta actividad, es necesario crear las piezas con una impresora 3D o usando cualquier otra herramienta, dependiendo de los materiales, piezas y recursos de los que se disponga.  No es necesario imprimir todas las piezas con una impresora 3D. Por ejemplo, para el eje se puede utilizar cualquier objeto con forma cilíndrica, como un lápiz. En el caso del soporte de balanceo, se puede decir lo mismo: siempre y cuando tenga un orificio con un diámetro similar al del eje y la forma y las dimensiones sean adecuadas, se puede utilizar cualquier otro objeto.[br][br]Una vez que estén listas todas las piezas, se pueden ensamblar como se muestra en la Figura 5. Además, es necesario seleccionar los elementos que se van a utilizar como pesos, identificando los que pesan más y los que pesan menos. Se recomienda tener al menos 3 elementos o pesos diferentes y fácilmente distinguibles.[/justify]
[size=100]Fig. 5: Imagen de la palanca de Arquímedes en reposo.[br]Fuente de la imagen: José San Martín-Universidad Rey Juan Carlos[br][/size]
[justify][/justify]El brazo-palanca tiene 7 ranuras diferentes que permiten ajustar el sistema de diferentes maneras (con distintas distancias relativas desde el soporte hasta los lugares donde se coloca la fuerza y la carga). Como consecuencia, es posible ajustarlo de distintas formas para llevar a cabo pruebas diferentes (Fig. 6).
[size=100]Fuente de las imágenes:  José San Martín-Universidad Rey Juan Carlos[/size][size=100][left][/left][/size]
[justify]Para visualizar estos escenarios diferentes (Fig. 6 a y b), el docente puede quitar el eje de rotación y posicionarlo en distintas ranuras del brazo principal. Así, con el mismo peso en la cesta, el docente puede mostrar a los niños cómo, según la longitud del brazo, el esfuerzo que hay que aplicar es mayor o menor (tal y como indica la ley de Arquímedes).[br][/justify]
c. Desarrollo de la actividad
[justify]i. [b]Objetivos pedagógicos/didácticos.[/b] Describir los objetivos pedagógicos de la actividad. La actividad básica (y los ejercicios complementarios o de enriquecimiento propuestos en el apartado Mejorar la actividad) contribuyen a fomentar la adquisición de conocimientos entre los que se incluyen, entre otros, la observación y exploración del entorno de los niños, el desarrollo de la creatividad y la iniciación de los niños en la ciencia. Los objetivos podrían incluir:[br][/justify][list=1][*]Comprender que una máquina/mecanismo puede ayudarnos a realizar tareas que no podemos hacer solos.[/*][*]Entender intuitivamente qué es una palanca.[/*][*]Comprender que los animales más grandes pesan más (ratón < caballo < elefante). Además, lograr que los niños entiendan que los diferentes materiales de los que están hechos los objetos también contribuyen a que tengan diferentes pesos.[/*][/list][justify][br]ii. [b]Participación/implicación.[/b] Describa el entorno de la actividad para que a los participantes les resulte atractiva. Para lograr este objetivo, se le propone al docente realizar alguna o todas las siguientes actividades:[/justify][list=1][*]Introducir el concepto de mecanismo o máquina simple.[/*][*]Aportar ejemplos que los niños puedan conocer, como una balanza que se inclina hacia donde pesa más o un columpio con el que los niños juegan en el patio de recreo.[/*][*]Preguntar a los niños qué es lo más pesado que pueden levantar.[/*][*]A continuación, preguntar si alguien cree que es capaz de levantar, por ejemplo, algo del tamaño de un adulto, la Tierra entera, etc.[/*][*]Preguntar a los niños si saben qué es una palanca, sin añadir ningún comentario más. Antes de hacer una explicación formal de qué es una palanca, dejar que expresen diferentes definiciones y que intenten explicar su funcionamiento, aunque se equivoquen.[/*][*]Preguntar si alguien sabe cómo era la vida en la antigua Grecia, si han visto alguna serie o película sobre el tema (por ejemplo, es posible que alguien haya visto la película Hércules de Disney o alguna otra referencia similar). Preparar una imagen como la que se muestra en la Figura 7. Enunciar la frase «Dadme un punto de apoyo y levantaré el mundo» y preguntarles si entienden lo que significa después de una sencilla explicación.[/*][/list][justify][br]iii. Incorporación de los objetivos a la actividad. Ajuste los objetivos pedagógicos al entorno y a la historia (narrativa) que se utiliza para la actividad. Es decir, presente ciertas pautas sobre cómo introducir de forma práctica los objetivos a alcanzar en la actividad.[/justify][list=1][*]Una vez iniciada la actividad con las preguntas descritas en la fase de Participación/implicación, presente a los alumnos 3 posibles pesos para levantar. Cada uno de ellos puede ser de un material diferente, por ejemplo, plástico, madera y metal. Sin embargo, pueden tener un volumen similar.[/*][*]Presente a los niños los pesos de los diferentes materiales y explíqueles que los animales tienen distintos pesos. Haga que los niños lo comprueben por sí mismos.[/*][*]Coloque el eje en una posición intermedia en relación a los orificios de la palanca, entre el conjunto del eje y el soporte de equilibrio. Coloque los pesos en la cesta de forma sucesiva y vaya presionando con la mano para comprobar que es más fácil levantarlos con la palanca, pero que es un poco más difícil levantar el elefante que el ratón.[/*][*]Cambie la posición del eje y de los pesos que se ponen en la cesta para que los niños comprueben que la fuerza necesaria va cambiando y que la palanca es de gran utilidad en esta tarea. Además, puede hacer preguntas acerca de la posición del eje que facilita más levantar los distintos pesos, por ejemplo, puede preguntar si es más fácil cuando el eje está más cerca de la mano o de la canasta. O puede hacer preguntas como: «¿Es más difícil levantar el ratón con el eje en la posición más cerca de la mano o el elefante con el eje en la posición más lejos de la mano?» La idea principal es dejar que los niños experimenten todas las opciones disponibles y saquen sus propias conclusiones.[/*][/list]
Vídeo de demostración
Mejorar la actividad
[justify]El material ha sido diseñado de forma que facilita la implicación de los alumnos y facilita el desarrollo de actividades diferentes, pero relacionadas, basadas en el uso de modificaciones con respecto a la mecánica y a los componentes del juego.  En esta sección, encontrará algunas sugerencias para mejorar la actividad básica propuesta:[/justify][list=1][*]Puede utilizar los materiales de forma lúdica. Por ejemplo, puede hablar de monedas con materiales que simulen el oro, la plata y el bronce.[/*][*]Puede representar la Tierra y colocarla en la cesta para que así los alumnos hagan realidad la famosa frase de Arquímedes.[br][/*][*]Es posible utilizar la palanca para explicarles los conceptos de fuerza y torques a los estudiantes de secundaria.[br][/*][*]Puede modificar el uso de la palanca para convertirla en otros objetos, por ejemplo, una catapulta.[br][/*][*]Puede utilizar versiones más pequeñas del mecanismo (los modelos más pequeños para impresoras 3D se incluyen entre los materiales que se facilitan) o un sistema más grande dividido en partes más pequeñas que se puedan ensamblar (estos modelos también se incluyen).[br][/*][/list]
Prueba de conocimientos adquiridos
¿De dónde era Arquímedes?
¿Cómo podrías levantar mejor un peso?
La palanca de Arquímedes es un ejemplo de
Para estudiantes con necesidades especiales
[justify]Los estudiantes con dificultades de aprendizaje y/o habilidades cognitivas bajas deben conocer de antemano la máquina, antes de realizar actividades en grupo, ya que esto les ayudará a comprender mejor la tarea y a tener éxito en las actividades conjuntas. Cuando se divida la actividad en grupos, tenga en cuenta las diferentes habilidades cognitivas del alumnado. A veces, es útil crear grupos homogéneos para que los estudiantes similares puedan intercambiar experiencias, mientras que, otras veces, es conveniente crear grupos heterogéneos para que unos estudiantes puedan ayudar y guiar a los otros. Los estudiantes con TEA, a menudo, tienen dificultades para tomar decisiones y/o resolver tareas creativas. Por ello, se les debe dirigir con cuidado para que puedan completar la actividad.[/justify]
Actividad alternativa
[justify]Si no tiene acceso a una impresora 3D, puede utilizar solo las herramientas CAD citadas y crear con ellas un conjunto virtual de elementos que podría llegar a usar más adelante, cuando disponga de una impresora 3D o bien quedarse solo en su uso como herramienta de diseño 3D. También es recomendable usar el repositorio Thingiverse para entender que la creación de los modelos es también una parte opcional de la actividad.[/justify]
Realización de un taller
[justify][/justify][justify]La actividad plantea un ejemplo de un mecanismo simple. La idea es introducir el concepto de máquina a través de la creación de prototipos simples y de una serie de juegos.[br][br]La palanca de Arquímedes es uno de los mecanismos más antiguos que existen. Se ha reproducido con herramientas CAD, como TinkerCAD, con el fin de crear un modelo de la palanca que pueda ser posteriormente impreso en 3D. La actividad se complementa con una serie de animales de diferentes tamaños y pesos, objetos, monedas simuladas, etc. El mecanismo permite ajustar la longitud de la palanca para así poder experimentar con diferentes pesos y brazos de palanca. Se pueden crear otros modelos complementarios mediante impresión 3D.[br][br]Los participantes tendrán diferentes palancas de Arquímedes de diferentes escalas, más grandes o más pequeñas, y con diferentes longitudes de brazos. El peso que se puede levantar depende del tamaño, a mayor tamaño, más capacidad de elevación; y de la longitud de la palanca, cuanto más larga, mayor capacidad para levantar peso.[br][br]Se juega con el mecanismo al mover el eje, de modo que la palanca tenga un brazo más largo o más corto. Esto permite que los niños aprendan a aumentar o disminuir el efecto multiplicador de la fuerza ejercida que se consigue gracias a la palanca.[br][br]Como se ha comentado anteriormente, no es necesario que los participantes tengan conocimientos previos sobre máquinas, mecanismos o Física básica. Pero dentro del taller, los participantes se familiarizarán con los conceptos de máquina simple, peso y volumen.[/justify]
Taller
[justify]Al inicio del taller, se les proporciona a los participantes el vocabulario, términos y conceptos necesarios para utilizar la palanca de Arquímedes. También se adjunta una pequeña introducción teórica donde se les explican de forma sencilla aquellos conceptos mecánicos que van a ser presentados en la actividad. A continuación, se les explica la importancia de comprender un primer mecanismo sencillo para que, a partir de ese conocimiento, los niños puedan aprender, paso a paso, conceptos cada vez más complejos.[br][br]Después, se presenta una pieza sencilla impresa en 3D como ejemplo de impresión, indicando que esta máquina nos permite reproducir cualquier objeto que queramos utilizar en cualquiera de nuestras actividades. Se explica el funcionamiento básico de una impresora 3D.[br][br]Una vez realizada esta explicación, se introduce la herramienta TinkerCAD, que permite crear modelos 3D de forma sencilla, sin necesidad de tener conocimientos de dibujo técnico. Se realizan unos sencillos ejemplos para que los participantes puedan crear sus propios modelos 3D listos para imprimir.[br][br]A continuación, de manera complementaria, se muestra el repositorio de Thingiverse, en el que los participantes pueden comprobar que no hace falta crear nuevos modelos, ya que muchos de ellos están disponibles en el repositorio, por lo que se pueden descargar directamente a través de la plataforma para usarlos en la actividad.[br][br]Después, se comenta durante unos minutos sobre la facilidad de uso de cada una de estas herramientas y la conveniencia de su uso básico para crear una cantidad ilimitada de componentes para las actividades que los docentes realizan con los niños en el aula. Para terminar, se comparten los conocimientos e impresiones obtenidos a partir de las investigaciones realizadas sobre por qué aún no está muy extendido entre los docentes el uso de las tecnologías de impresión, los diseños 3D y otros tipos de suites de STEAM. A continuación, se forman tres equipos, cada uno con un conjunto de palancas de diferentes tamaños y se continúa con el taller.[br][br]En primer lugar, estos equipos deben combinar los diferentes conjuntos de piezas disponibles que van a hacer de pesos, entre las que se incluyen objetos comunes como monedas, lápices y gomas de borrar, experimentando con las diferentes posiciones del eje de rotación de la palanca y con los diferentes tamaños de la palanca.[br][br]Por último, cada grupo debe encontrar otro sencillo uso del mecanismo de la palanca con su diseño actual o con cambios mínimos. Algunos ejemplos comunes son: el uso del mecanismo como catapulta o su transformación en una balanza realizando pequeñas modificaciones.[br][br]A continuación se enumeran las ventajas que desde un punto de vista didáctico tiene esta actividad para los participantes. Cada participante es capaz de:[br][/justify][list][*]Observar las posibilidades de utilizar una impresora 3D y una herramienta CAD como elementos motivadores en las clases de ciencias y arte.[/*][*]Utilizar recursos de aprendizaje interactivos digitales creados en GeoGebra.[/*][*]Evaluar de forma crítica la calidad y la utilidad de los recursos de aprendizaje digital. [/*][/list][br]El taller de 60 minutos está pensado para ofrecer a los docentes una experiencia práctica y emocionante sobre las ventajas del uso de impresoras 3D, de herramientas CAD, etc. como recursos educativos en las clases de matemáticas. Esperamos tener una conversación fructífera con los participantes del taller sobre la efectividad de llevar a cabo talleres tan cortos. El objetivo es reflexionar sobre si estos talleres pueden utilizarse para concienciar sobre las ventajas de los paquetes STEAM, especialmente los de mecanismos simples, y reducir la ansiedad que provoca el uso de STEAM en las prácticas docentes.[br][br][url=https://drive.google.com/drive/folders/1_60Tht03L40K_Iz90j_1XePZlI5f4Ji1?usp=sharing]Impresión 3D de archivos STL[/url][br]
Referencias
[list][*]Archimedes and the Law of the Lever[url=https://physics.weber.edu/carroll/archimedes/theIndex.htm] https://physics.weber.edu/carroll/archimedes/theIndex.htm[/url][/*][*]Ultimaker 3D printers. 3D printing in education[url=https://ultimaker.com/es/applications/education] https://ultimaker.com/es/applications/education[/url][/*][*]Repository of 3D models ready to print[url=https://www.thingiverse.com/] https://www.thingiverse.com/[/url][/*][*]Tinkercad | Create 3D digital designs with online CAD [url=https://www.tinkercad.com/%20] https://www.tinkercad.com/[/url][/*][/list]
Creado por
José San Martín - Universidad Rey Juan Carlos

Construyendo una ciudad sostenible en Realidad Aumentada (AR)

[justify]Se utiliza la realidad aumentada (RA) de Ludenso Create para crear un modelo de una ciudad sostenible en el futuro. Los alumnos pueden crear objetos 3D o participar en entornos simulados y adquirir experiencia específica sobre un ámbito.[/justify]
[size=100]Fotografía de Paolo H. Scarbocci[/size][br]
[justify][b][/b][/justify][justify][b]Resumen: [/b]En nuestro primer módulo de formación queríamos diseñar una actividad en la que los alumnos pudieran participar e involucrarse en un proceso de creación. La realidad aumentada (RA) es una tecnología mejorada que se crea a partir de la realidad virtual (RV). Sin embargo, el propósito de la realidad aumentada es integrar los objetos virtuales en entornos de la vida real. En nuestro módulo de formación, hemos elegido usar Ludenso Create (https://www.ludenso.com/create/). Ludenso Create es una página web abierta y gratuita de la empresa noruega Ludenso. Es una herramienta de creación de realidad aumentada fácil de usar, que permite a los estudiantes visualizar sus ideas en 3D y compartir sus propios objetos como experiencias únicas de realidad aumentada.[br][b][br]Palabras clave:[/b] Reto de sostenibilidad, realidad aumentada, Ludenso Create, tecnologías inmersivas, modelado 3D, realidad mixta.[br][br][b]Lista de recursos:[/b] Acceda al sitio web [url=https://www.ludenso.com/]https://www.ludenso.com/[/url] con un ordenador o con cualquier otro dispositivo con el que sea posible entrar en la página web. Instale la aplicación Ludenso Create desde la Apple Store ([url=https://apps.apple.com/no/app/ludenso-create/id1527754233?l=nb]https://apps.apple.com/no/app/ludenso-create/id1527754233?l=nb[/url]) o desde Google Play ([url=https://play.google.com/store/ aplicaciones/desarrollador?id=Ludenso+AS]https://play.google.com/store/ aplicaciones/desarrollador?id=Ludenso+AS[/url]). La aplicación debe ser instalada en un teléfono inteligente o tableta (iPad. etc.)[br][br]Se necesitan al menos 4-5 gafas de realidad aumentada, por ejemplo MagiMask: [br][url=https://www.aniwaa.com/product/vr-ar/ludenso-magimask/]https://www.aniwaa.com/product/vr-ar/ludenso-magimask/[br][br][/url][/justify][br]
Contexto e importancia del tema
[justify][/justify][justify][/justify]La sostenibilidad es la clave para lograr un futuro mejor para todos. Nuestro planeta y nuestro futuro dependen de la conciencia y de las medidas que tomemos para proteger nuestros ecosistemas y preservar los recursos naturales para las generaciones futuras. La sostenibilidad ha sido un concepto fundamental desde el momento en que nos dimos cuenta de los desafíos ambientales a los que nos enfrentamos y de la crisis energética actual que está sufriendo nuestro sistema global. El uso de la realidad aumentada puede brindar a los estudiantes una perspectiva y una comprensión más profunda del tema al permitirles crear objetos en 3D y experimentar sus propias creaciones. [justify]Hay estudios que señalan que las tecnologías inmersivas pueden tener un impacto muy positivo en los procesos de aprendizaje de los estudiantes. Sin embargo, dado que es una tecnología que generalmente no está disponible en el aula, aún no hay mucho conocimiento sobre cómo esta tecnología puede afianzarse pedagógicamente (Todd et al., 2016). En marzo de 2021, la Universidad de Stavanger publicó un informe sobre un proyecto de investigación acerca del uso pedagógico de la realidad aumentada en las escuelas de educación primaria: [url=https://ebooks.uis.no/index.php/USPS/catalog/book/73]https://ebooks.uis.no/index.php/USPS/catalog/book/73[/url] (disponible solo en noruego). Uno de los principales hallazgos de esta investigación fue que las tecnologías de realidad aumentada e inmersivas pueden ser un punto de entrada a un aprendizaje más profundo.[/justify]
Descripción de la actividad
La actividad se titula «El reto de la sostenibilidad». El propósito de la actividad es retar a los estudiantes a imaginar el futuro y visualizar cómo podrían o deberían ser las ciudades del futuro, es decir, las ciudades de dentro de cien años. [justify][br][size=100]La actividad tiene dos criterios: [/size][br][br]1. Misión para la sostenibilidad. Estamos en el año 2122. Tú y tus compañeros de clase/compañeros de estudios habéis recibido la misión de construir una ciudad del futuro sostenible. La ciudad debe construirse con agudeza, hacer un uso inteligente del suministro de energía y contar con soluciones sostenibles para su mantenimiento. ¿Cómo sería la casa de tus sueños y la ciudad de tus sueños dentro de 100 años? ¡Usa tu imaginación! ¡Consejos! Se pueden aprovechar las ventajas de dibujar la ciudad a mano antes de comenzar a construirla en 3D y de empezar a usar Ludenso Create Versión para docentes: [url=https://www.ludenso.com/create/teacher]https://www.ludenso.com/create/teacher[/url] y versión para estudiantes: [url=https://www.ludenso.com/create /estudiante]https://www.ludenso.com/create /estudiante[/url]. [br][br]2. Configurar un aula virtual. Para reunir todos los futuros hogares en una ciudad, el docente debe crear una galería en Ludenso Create a la que todos los estudiantes podrán acceder al iniciar sesión con un código que recibirán del docente. Muestra las distintas soluciones sostenibles que se te han ocurrido durante el reto y explícale a la clase tus ideas. ¿Por qué es ésta la casa/edificio que has elegido para tu futuro y cómo puede encajar en la ciudad del futuro? [br][br]3. Explora las creaciones y la ciudad del futuro con gafas de realidad aumentada o con una tableta. Descarga la aplicación Ludenso en un dispositivo compatible con la realidad aumentada. Para explorar tu galería o un solo modelo 3D en realidad aumentada, simplemente tienes que ir al menú de la aplicación, buscar tu modelo, abrirlo y hacer clic en el botón de realidad aumentada. ¡Coloca el teléfono inteligente en las gafas de realidad aumentada y a explorar! También es posible vivir esta experiencia sin gafas, pero con una tableta.[br][/justify]
[size=150]Solución de la actividad[/size][br]
Vídeo demostrativo de la actividad en la UiS
[justify]El proceso que lleva a la solución final consta de tres pasos. El primer paso consiste en crear los objetos 3D dentro de un espacio virtual en el ordenador. El segundo paso consiste en transferir los objetos al sistema de  realidad aumentada usando un teléfono inteligente. El tercer y último paso consiste en observar el objeto y experimentarlo con gafas de realidad aumentada, a la vez que se integra en entornos de la vida real. Para este paso final, es importante tener acceso a un espacio abierto del tamaño de un campo de fútbol, ya que el espacio de trabajo en Ludenso Create es de 15 x 15 metros.[br][br]La plataforma de realidad aumentada (RA) de Ludenso Create tiene dos modalidades, una para docentes y otra para estudiantes. Los docentes pueden obtener una visión general de lo que están creando los estudiantes, configurando un aula virtual que se denomina galería en el software. El docente puede configurar diferentes aulas e invitar a los estudiantes al aula que prefiera. De esta forma, se facilita que los estudiantes trabajen juntos en el mismo espacio. Cada estudiante puede desarrollar y crear sus propios objetos. Además, al mismo tiempo, puede ver en tiempo real lo que están creando sus compañeros. Esto es especialmente útil para impulsar debates significativos en el aula y para permitir que los estudiantes compartan y expresen sus ideas. Una vez que hayan acabado con todo el espacio, pueden experimentar con los objetos de otros estudiantes gracias a las gafas de realidad aumentada. Los objetos y el espacio digitales se mezclan en las gafas con el entorno del mundo real. De esa manera, los estudiantes pueden separar claramente el contenido digital de la vida real. El proceso de modelado 3D ofrece nuevas soluciones y objetos digitales con los que visualizar cómo podría ser una ciudad sostenible. Los estudiantes pueden experimentar la ciudad gracias a la realidad aumentada. [br][br]A través de procesos creativos y experiencias de realidad aumentada, los estudiantes pueden acceder a dimensiones a las que de otro modo no podrían acceder físicamente, por ejemplo, eventos históricos. Además, también pueden pensar en nuevas soluciones para un futuro más sostenible. Las tecnologías inmersivas, como la realidad aumentada, permiten que los estudiantes conversen sobre las dimensiones, perspectivas y posibilidades estéticas en la preparación de los prototipos. Al configurar un aula virtual, los estudiantes pueden discutir sobre nuevos inventos y soluciones tecnológicas, pueden crearlos en un entorno 3D junto con otros estudiantes y pueden experimentar cómo estos prototipos se vuelven visibles cuando se mezclan con entornos de la vida real.[br][br][/justify]
[left][/left][left][/left][left][size=100]Fotografías de Paolo H.Scarbocci/Ingrid Skrede - Ludenso[/size][/left]
[left][size=100]Fotografía de Paolo H. Scarbocci[/size][/left]
Mejorar la actividad
[justify][/justify][justify][/justify][justify]La actividad se puede hacer más compleja dándoles a los estudiantes tareas más concretas dentro del marco de la sostenibilidad. Por ejemplo, unos estudiantes pueden centrarse en buscar nuevas soluciones energéticas, mientras que otros pueden investigar las diferentes fuentes de contaminación. También es posible establecer que el tema y la actividad consistan en crear una solución específica o una tecnología verde con la que resolver un problema ambiental, en lugar de enmarcarlo como un desafío de sostenibilidad. También es importante mencionar que, desde un punto de vista pedagógico, trabajar con tecnologías inmersivas como la realidad aumentada puede dar a los estudiantes el tiempo necesario para optimizar sus modelos y objetos 3D, ya que les permite desarrollar de forma continuada su trabajo dentro de un ciclo de aprendizaje inmersivo. En este ciclo, los estudiantes pueden optimizar sus objetos al probarlos y visualizarlos con las gafas de realidad aumentada para luego seguir desarrollándolos.[br][br][/justify]
[left][size=100][/size][size=100]Imagen de Paolo H. Scarbocci[/size][/left]
Prueba de conocimientos adquiridos
¿Qué es RA?
¿Cómo pueden los estudiantes crear objetos digitales en Ludenso Create?[br]
¿Qué es un aula virtual en Ludenso Create?
[br]¿Cómo pueden las tecnologías inmersivas, como la realidad aumentada (RA) dar acceso a nuevas formas de aprendizaje?[br]
Para estudiantes con necesidades especiales
[justify][/justify][justify]Para simplificar el proceso de aprendizaje, es posible usar una tableta y la función de realidad aumentada en lugar de gafas de realidad aumentada. Los alumnos con necesidades pedagógicas especiales pueden diseñar objetos en 3D que les resulten familiares o imitar objetos a partir de una imagen.[/justify]
[size=100][left]Fotografía de Paolo H. Scarbocci[/left][/size]
Actividad alternativa
[justify]Una actividad alternativa que hace uso de la realidad aumentada consiste en crear determinados edificios que deben ser diseñados siguiendo una serie de criterios establecidos. Esta actividad ofrece a los estudiantes la posibilidad de profundizar en los detalles o crear diferentes prototipos del mismo edificio.[/justify]
[size=100][left]Fotografías: Paolo H. Scarbocci[/left][/size]
Realización de un taller
[justify][/justify][justify][/justify][justify][/justify][justify]Este taller de actividades de aprendizaje STEAM está dirigido a los docentes de primaria que están interesados en descubrir cómo se puede utilizar la realidad aumentada (RA) como herramienta pedagógica en el aula. Esta actividad presenta Ludenso Create como un sitio web útil y una herramienta gratuita. ¡La actividad está pensada como un reto de sostenibilidad en el que se motiva a los estudiantes a diseñar medidas para lograr un futuro mejor para todos![br][br]El taller puede dividirse en cinco fases:[br][br]1. Se presenta el desafío de la sostenibilidad como una tarea. En esta parte, el docente recopila todas las ideas de los alumnos a través de un debate y se define el tema (15-20 minutos).[br][br]2. Se presenta y se define la realidad aumentada (RA) como una tecnología inmersiva. Se presenta Ludenso Create y se descarga la aplicación en los teléfonos inteligentes o en las tabletas y se prueba el software con los alumnos. El docente puede usar una pizarra inteligente para mostrar el software. A continuación, el docente entrega a grupos preestablecidos de estudiantes invitaciones a las aulas virtuales a través de un código (15-20 minutos).[br][br]3. Los estudiantes empiezan a hacer frente al reto de sostenibilidad diseñando objetos 3D en Ludenso Create (30-45 minutos).[br][br]4. Los estudiantes transfieren sus objetos digitales a los teléfonos inteligentes. Luego prueban estos objetos usando gafas de realidad aumentada en entornos cercanos de la vida real (15-20 minutos). Después, los estudiantes pueden optimizar los objetos con el ordenador.[br][br]5. Cuando todos los alumnos terminan de diseñar sus objetos, el docente muestra en una pantalla las distintas soluciones virtuales y los alumnos comparten sus reflexiones sobre el proceso y las soluciones que han diseñado (10-20 minutos).[/justify]
[size=100][left]Fotografía de Paolo H. Scarbocci[/left][/size]
Referencias
[list][*]Brigham (2017). Reality Check: Basics of Augmented, Virtual and Mixed Reality. [url=https://www.researchgate.net/publication/316574920_Reality_Check_Basics_of_Augmented_Virtual_and_Mixed_Reality]https://www.researchgate.net/publication/316574920_Reality_Check_Basics_of_Augmented_Virtual_and_Mixed_Reality[/url][/*][*]Maas & Hughes (2020). Virtual, augmented and mixed reality in K-12 ecucation: a review of the literature. [url=https://www.researchgate.net/publication/339916216_Virtual_augmented_and_mixed_reality_in_K-12_education_a_review_of_the_literature]https://www.researchgate.net/publication/339916216_Virtual_augmented_and_mixed_reality_in_K-12_education_a_review_of_the_literature[/url][/*][/list][list][*]Scarbocci & Njå (2021). Fremtidsrettet og pedagogisk bruk av AR-teknologi i grunnskolen. [url=https://ebooks.uis.no/index.php/USPS/catalog/book/73]https://ebooks.uis.no/index.php/USPS/catalog/book/73[/url][/*][/list]
Creado por
Janika Leoste, Maire Tuul, Sirly Väät and Tiiu Tammemäe - Tallinn University

Un prototipo de autobús autónomo

Basado en el robot LEGO Mindstorms EV3.
[left][size=100]Photo by: Janika Leoste[/size][/left]
[justify][b]Resumen[/b]: Esta actividad ofrece una perspectiva general sobre el uso del sensor de distancia del robot LEGO Mindstorms EV3. El objetivo de la actividad es construir un prototipo de autobús autónomo utilizando el robot LEGO Mindstorms EV3 y facilitar la comprensión de los principios subyacentes (a un nivel muy básico) que guían el comportamiento de los autobuses autónomos.  [br][br][b]Palabras clave[/b]: Autobús autónomo, LEGO Mindstorms EV3, prototipo, robot.[br][br][b]Lista de recursos:[/b] Por cada equipo de estudiantes (entre 2 y 4 miembros) un robot LEGO Mindstorms EV3 y un dispositivo de control (iPad, tableta Android, PC con Windows 10 u ordenador Macintosh) con la [url=https://education.lego.com/en-us/downloads/mindstorms-ev3/software#downloads]aplicación LEGO EV3 Classroom[/url] instalada.[br][/justify]
Contexto e importancia del tema
[justify][/justify][justify]Los autobuses autónomos son una tipo de vehículos automóviles autónomos. Las primeras pruebas de este tipo de sistemas se remontan a la década de 1920. Sin embargo, el primer automóvil semiautomático no se desarrolló hasta 1977 en Japón. Este automóvil podía conducir hasta a 30 km/h y usaba dos cámaras, un ordenador analógico y un carril elevado para conducir por calles debidamente señalizadas. Con la ayuda de tecnologías digitales avanzadas, entre las que se incluyen las potentes CPU actuales, las cámaras, el big data y la inteligencia artificial, los automóviles autónomos modernos pueden conducir de forma independiente durante miles de kilómetros. Por el momento, dado que la tecnología aún no está lo suficientemente avanzada, no se está investigando demasiado sobre los autobuses autónomos. Sin embargo, su uso podría resultar positivo en ciertos aspectos; por ejemplo, los autobuses autónomos tienen el potencial de disminuir los costes operativos, reducir la congestión vial y reducir las emisiones debidas al transporte (Mouratidis & Cobena Serrano, 2021). Además, los autobuses autónomos podrían reducir la cantidad de accidentes en los que se ven involucrados este tipo de vehículos (Gibson, 2022).[br][br]En esencia, un autobús autónomo es un robot. Tiene un cuerpo robótico en el que se integra una serie de sensores avanzados que le permiten determinar su posición en la carretera, detectar posibles peligros y estar atento al tráfico que le rodea, incluidos los peatones. Este cuerpo robótico está impulsado por una combinación de software avanzado que incluye visión por ordenador, aprendizaje automático, big data e inteligencia artificial. De forma un tanto rudimentaria, es posible imitar en el aula un autobús autónomo mediante el uso de robots educativos simples (dependiendo de las habilidades, conocimientos y capacidades de los estudiantes). El propósito de tal imitación es introducir el concepto de autobuses autónomos a los estudiantes y animarlos a aprender algunos de los principios conceptos relacionados con la programación y la construcción de robots. [/justify]
Descripción de la actividad
[justify][/justify][justify]En esta actividad, se utiliza el robot LEGO Mindstorms EV3 para imitar un autobús urbano autónomo que hace un recorrido de ida y vuelta entre dos puntos (por ejemplo, de la escuela a la estación de tren y viceversa). Además, el programa que usamos como ejemplo detecta cuando un peatón pisa la carretera y, para evitar una colisión, detiene el autobús para dejar pasar al peatón y, a continuación, reanudar la marcha. El LEGO Mindstorms EV3 es un kit de robótica popular y de buena calidad con el que es posible construir varios tipos de robots (que caminan, se arrastran, conducen, etc.). En nuestro ejemplo, utilizamos el robot «Driving base» (puede consultar las instrucciones [url=https://education.lego.com/v3/assets/blt293eea581807678a/blt9f94cc95ebe17900/5f8801dd69efd81ab4debf02/ev3-medium-motor-driving-base.pdf]aquí[/url]), que tiene dos motores de conducción (que le permiten girar) y varios sensores (que le permiten interactuar de forma básica con el entorno circundante). El comportamiento del robot viene determinado por su programación. En este ejemplo utilizamos la [url=https://education.lego.com/en-us/downloads/mindstorms-ev3/software#downloads]aplicación LEGO EV3 Classroom[/url] para programarlo. La programación es sencilla, ya que la aplicación se basa en el popular lenguaje de programación Scratch, que está diseñado para un público objetivo de 8 a 16 años. [br][br]El ejemplo dado se puede realizar con otros robots educativos, incluso con el BeeBot, que es un robot para niños de educación infantil. En estos casos, los programas deben simplificarse y personalizarse según los requisitos de los correspondientes lenguajes de programación (o, en el caso del robot BeeBot, debe programarse con sus botones). [/justify]
Solución de la actividad
[justify]El programa está compuesto de tres bloques lógicos que se inician simultáneamente cuando se ejecuta el programa. Cuando diseñe el programa, siga el ejemplo y coloque los tres bloques en la misma página del documento. Al ejecutar el programa del ejemplo, el robot (1) avanza 4 rotaciones de la rueda (en el caso de una rueda estándar de 56 mm de diámetro, esto supone un movimiento de aproximadamente 70 cm); (2) se gira sobre sí mismo; (3) retrocede 70 cm; (4) se gira sobre sí mismo; (5) y se detiene en su posición inicial. El robot analiza el área frente a él mientras conduce. Cuando detecta un peatón, el robot se detiene y emite un pitido hasta que la carretera vuelve a estar despejada. Después, continúa con su recorrido inicial.[br][/justify]
Vídeo de demostración
[size=100]Fotografía de Janika Leoste[/size]
Mejorar la actividad
[justify]Intente modificar el programa para hacerlo más interesante o significativo para sus propios objetivos. Para ello, puede utilizar otros sensores y funcionalidades o características del robot (por ejemplo, [url=https://education.lego.com/en-us/lessons/mindstorms-ev3/line-detection#continue]intente que siga una línea[/url], cambie el color de las luces LED del robot o haga que el robot muestre una imagen o emita sonidos diferentes). También podría permitir que los operadores humanos controlen el robot a través de un sensor táctil (p. ej., el «autobús autónomo» se detiene cuando el usuario presiona el botón de parada y luego continúa automáticamente o cuando se presiona de nuevo el botón de parada). [/justify]
[size=150]Prueba de conocimientos adquiridos[/size]
¿Cuándo se introdujo por primera vez el concepto de los coches autónomos?
¿Qué tecnologías son importantes para los autobuses autónomos modernos?[br][br][br]
El LEGO Mindstorms EV3 es...
Realización de un taller
[justify]Este taller STEAM de actividades de aprendizaje está pensado para que los docentes de secundaria en formación y en servicio se familiaricen con el uso de los robots educativos (RE) como herramientas didácticas. En particular, en esta actividad se introduce a docentes sin experiencia previa en robótica conceptos sobre [i]hardware[/i] y [i]software[/i] de los RE, aportando ejemplos y discusiones sobre actividades reales realizadas en las aulas. [br][br]En este taller, los participantes tienen que construir y programar un prototipo de un autobús autónomo a partir de un robot LEGO Mindstorms EV3. Por lo tanto, su tarea consiste en conseguir que el robot viaje de un punto a otro y que durante el recorrido sea capaz de detectar a los peatones.[br][br]Como se ha comentado anteriormente, no es necesario que los participantes tengan conocimientos previos sobre programación ni que tengan experiencia previa trabajando con robots. Sin embargo, durante el taller, los participantes se familiarizarán con conceptos de robótica y de programación, utilizando mediciones y cálculos matemáticos simples para crear códigos para los diferentes robots. Se trabajarán cuestiones como el trabajo en equipo (colaborativo), las habilidades para resolver problemas, las habilidades digitales, el aprendizaje a su propio ritmo y la tutoría entre pares.[br][br]El robot que se utiliza en este taller es el robot LEGO Mindstorms EV3.[br][/justify]
Taller
[justify]Al principio del taller, se les facilita a los participantes el vocabulario, los términos y los conceptos necesarios para usar los robots educativos. A continuación, se explica el papel de los robots educativos (RE) como herramientas de aprendizaje atractivas y cómo su uso puede relacionarse con diferentes temas. Después, se trata el tema de la edad apropiada para utilizar los robots. También se describen los principios de la programación basada en bloques, buscando analogías con el aprendizaje de idiomas y la formación de oraciones. Después, se discute durante unos minutos los conceptos de entradas y salidas de los robots utilizados en el taller y se explica en detalle cómo se puede conseguir que se muevan todos estos robots y qué representa el bloque del bucle (repetición). Por último, pero no por ello menos importante, se comparten en la parte teórica los conocimientos adquiridos a partir de la investigación sobre por qué aún no está generalizado el uso de robots y otros conjuntos STEAM por parte de los docentes. A continuación, se forman tres equipos centrados en los robots (un equipo para cada tipo de robot) y se continúa con la resolución del desafío planteado.[br][br]Los equipos tienen que ponerse de acuerdo sobre la ruta que debe seguir su robot y los sensores que tiene que utilizar para detectar el entorno que lo rodea. A continuación, deben familiarizarse con el robot que haya seleccionado su equipo y programarlo para que actúe como un autobús autónomo. Para la consecución de la tarea con la mejor solución posible, los participantes deben recurrir a cálculos matemáticos, al uso de la lógica y deben tener una actitud investigadora. Los equipos tienen que presentar sus soluciones a los otros equipos. Finalmente, se lleva a cabo una discusión en grupo en la que, en primer lugar, los miembros de un equipo conversan entre ellos para, a continuación, compartir con todo el mundo sus reflexiones sobre el taller y los beneficios pedagógicos que éste aporta a la enseñanza interdisciplinar, centrándose especialmente en elementos de matemáticas, las artes, la robótica y la programación.[br][br]A continuación se enumeran las ventajas que tiene esta actividad para los participantes desde un punto de vista didáctico. Cada participante es capaz de:[br][/justify][list][*]Ver las posibilidades de usar RE como herramientas motivacionales en las clases de matemáticas y arte[br][/*][*]Programar movimientos simples del robot LEGO Mindstorms EV3 con la ayuda de instrucciones paso a paso[br][/*][*]Utilizar recursos de aprendizaje digitales interactivos creados en GeoGebra[br][/*][*]Evaluar de forma crítica la calidad y la utilidad de los recursos de aprendizaje digital[/*][/list][br][justify]El taller de 90 minutos está pensado para ofrecer a los docentes una experiencia práctica y motivadora sobre las ventajas del uso de los robots como herramientas educativas en las clases de matemáticas, esperando mantener conversaciones fructíferas con los participantes del taller sobre la efectividad de llevar a cabo talleres tan cortos. El foco del debate es determinar si estos talleres pueden utilizarse para concienciar sobre las ventajas de los paquetes STEAM, especialmente los de robots, y así reducir la ansiedad respecto al uso de STEAM en las prácticas docentes.[br][/justify]
Para estudiantes con necesidades especiales
[justify]Los estudiantes especialmente sensibles a los sonidos pueden usar auriculares para amortiguar los ruidos producidos por el robot. Los estudiantes especialmente sensibles a los colores pueden usar piezas LEGO de su color favorito y/o luces LED. Los estudiantes especialmente sensibles a las luces intermitentes (epilepsia) deberán tener la opción de utilizar luz constante. Para ayudar a los estudiantes con problemas de visión, será necesario que la sala esté adecuadamente iluminada. Los estudiantes con TEA a veces tienen dificultades para tomar decisiones y/o resolver tareas creativas. Por ello, se les debe dirigir cuidadosamente para que puedan resolver tareas específicas. Los estudiantes con dificultades de aprendizaje y/o habilidades cognitivas bajas deben conocer de antemano el robot y su entorno antes de realizar actividades en grupo, ya que esto les ayudará a comprender mejor la tarea y a tener éxito en las actividades conjuntas.[br][br][/justify]
Actividad alternativa
[justify]Si no se pueden usar robots reales, existen muchos entornos de programación robótica virtual en internet. En este vídeo [url=https://youtu.be/xrcPw_Mspu0]https://youtu.be/xrcPw_Mspu0[/url] se presenta el entorno GearsBot en el que es posible diseñar, programar y probar robots: [url=https://gears.aposteriori.com.sg/]https://gears.aposteriori.com.sg/[/url]. Los archivos están disponibles en [url=https://drive.google.com/drive/folders/11SXDq9ApqT_4tN9PmG_igvPqHmRoOEUs?usp=sharing]este enlace[/url]:[/justify][justify][/justify][list][*][i]link_to_gearsbot_website.url[/i] es un enlace al sitio web de GearsBot.[/*][*][i]gearsbot-robot.json[/i] es la descripción del robot virtual. Ábralo con el comando «Cargar mundo».[/*][*][i]program.xml[/i] es el programa para el robot virtual. Abra el programa con el comando «Cargar programa».[/*][*][i]self-driving-bus-program.PNG[/i] es la captura de pantalla del programa. Así es como debería verse su programa.[/*][/list]
Referencias
[justify][/justify][list][*]Gibson, J. (2022). Autonomous Buses Will Revolutionize Public Transportation, but at What Cost? GoGoCharters, [url=https://gogocharters.com/blog/autonomous-buses-will-revolutionize-public-transportation-cost/]gogocharters.com/blog/autonomous-buses-will-revolutionize-public-[br]transportation-cost/[/url][/*][/list][list][*]LEGO EV3 Classroom app. [url=https://education.lego.com/en-us/downloads/mindstorms-ev3/software#downloads]https://education.lego.com/en-us/downloads/mindstorms-ev3/[br]software#downloads[/url][/*][*]Line Detection with LEGO Mindstorms EV3. [url=https://education.lego.com/en-us/lessons/mindstorms-ev3/line-detection#continue]https://education.lego.com/en-us/lessons/[/url][url=https://education.lego.com/en-us/lessons/mindstorms-ev3/line-detection#continue]mindstorms-ev3/line-detection#continue[/url] [/*][*]LEGO Mindstorms EV3 Driving Base Building Instructions. [url=https://education.lego.com/v3/assets/blt293eea581807678a/blt9f94cc95ebe17900/5f8801dd69efd81ab4debf02/ev3-medium-motor-driving-base.pdf]https://education.lego.com/v3/assets/blt293eea581807678a/blt9f94cc95ebe17900/5f8801dd69[/url][url=https://education.lego.com/v3/assets/blt293eea581807678a/blt9f94cc95ebe17900/5f8801dd69efd81ab4debf02/ev3-medium-motor-driving-base.pdf]efd[/url][url=https://education.lego.com/v3/assets/blt293eea581807678a/blt9f94cc95ebe17900/5f8801dd69efd81ab4debf02/ev3-medium-motor-driving-base.pdf]81ab4debf02/ev3-medium-motor-driving-base.pdf[/url] [/*][*]Mouratidis, K., Cobena Serrano, V. (2021). Autonomous buses: Intentions to use, passenger experiences, and suggestions for improvement. Transportation Research Part F: Traffic Psychology and Behaviour, 76, 321-335. [url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369847820305921]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/[/url][url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369847820305921]S1369847820305921[/url] [/*][/list]
Creado por
Janika Leoste, Maire Tuul, Sirly Väät and Tiiu Tammemäe - Tallinn University

STEAM Upgrade marco

Pautas para las habilidades digitales en la enseñanza STEAM

Cómo usar el InfoSpace de actualización de STEAM

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[justify]This project (reference no. 2020-1-EE01-KA203-077987) has been funded with support from the European Commission.[br][br]This website and all its contents reflect the views only of the author, and the Commission cannot be held responsible for any use which may be made of the information contained therein.[/justify]
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Creators
Ana Verde - Universidad Rey Juan Carlos[br]Carlos Garre - Universidad Rey Juan Carlos [br]Elena Peribáñez - Universidad Rey Juan Carlos[br]José San Martín - Universidad Rey Juan Carlos[br]Luis Pastor - Universidad Rey Juan Carlos[br]Janika Leoste - Tallinn University [br]Maire Tuul - Tallinn University[br]Sirly Väät - Tallinn University [br]Tiiu Tammemäe - Tallinn University[br]Espen Lunde - University of Stavanger[br]Frode Skarstein - University of Stavanger[br]Paolo Haaland Scarbocci - University of Stavanger[br]Branko Andjic - Johannes Kepler Universität Linz[br]Eva Ulbrich – Johannes Kepler Universität Linz[br][url=http://makekit.no/]MakeKit.no[/url]

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[url=https://www.geogebra.org/m/mpznnga7]En Inglés[br][br][/url][url=https://www.geogebra.org/m/bdamvpxt]En estonio[br][br][/url][url=https://www.geogebra.org/m/axux2rh4]En alemán[br][br][/url][url=https://www.geogebra.org/m/ka6cxbhb]En noruego[br][br][/url][url=https://www.geogebra.org/m/eygxvzqj]En finlandés[/url]

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