[justify][/justify][justify][/justify][justify]Se debe construir una pista para una bola de tal manera que el choque de la bola con un coche situado al final de la pista provoque que éste se desplace la mayor distancia posible. Se usa un microcontrolador para medir la velocidad del automóvil. De este modo, el proyecto ofrece una combinación fácil y accesible de habilidades prácticas de ingeniería y programación.[br][br]En esta actividad práctica y basada en la investigación, los alumnos pueden desarrollar habilidades de codificación para resolver un desafío multidisciplinario de la vida real mediante el uso de controladores micro:bit.[/justify][justify][/justify]

[size=85][size=100][justify][b]Resumen: [/b][color=#000000][/color]En esta actividad, los alumnos tienen que construir una sencilla pista para una canica con unas características determinadas con el objetivo de que, al final de la pista, la canica alcance la máxima velocidad posible. El movimiento de la canica se utiliza para mover un automóvil. La velocidad del automóvil se mide con un microcontrolador micro:bit, lo que ofrece al alumno una forma de medir hasta qué punto ha funcionado la solución implementada. El micro:bit se conecta a un sensor de movimiento construido por el alumno y los datos que aporta se utilizan para calcular la velocidad del automóvil. El objetivo de la lección es doble: En primer lugar, trabajar con los conceptos de energía, velocidad e impulso a través de la construcción de una pista con la que conseguir que una canica alcance la máxima velocidad posible. En segundo lugar, estudiar la codificación algorítmica simple a través del uso de un microcontrolador para medir la velocidad de los objetos.[br][/justify][b]Palabras clave:[/b] Microcontroladores, energía, velocidad, impulso, física simple, ingeniería, electrónica, programación, pensamiento algorítmico.[br][color=#000000][b][br]Lista de recursos:[br][/b][b][br][/b][list][*][size=85][size=100]Material de aislamiento utilizado en tuberías[/size][/size][/*][*]Canicas grandes[/*][*]Un dispositivo para programar el micro:bit[/*][*]Micro:Bit[/*][*]Cables[/*][*]Papel de aluminio[/*][*]Cinta adhesiva[/*][*]Un cartón de leche usado (0,5 L)[/*][*]Pajitas[/*][*]Ruedas pequeñas[/*][*]Varillas de madera[/*][/list][/color][/size][/size]

[justify][/justify][justify]En los últimos años, se ha incluido en la mayoría de los planes de estudio nacionales la programación o ciertos tipos de pensamientos algorítmicos. Los docentes necesitan formas concretas y simples con las que ofrecer a los alumnos retos con los que aprender a usar la programación para resolver desafíos prácticos y relevantes. Los microcontroladores son pequeños ordenadores que se usan a menudo en entornos educativos, ya que son económicos y de fácil acceso. Arduino es un microcontrolador de bolsillo muy versátil que se puede integrar en todo tipo de proyectos, por lo que es adecuado para niños de cualquier edad.[br][br]El micro:bit es un microcontrolador de fácil acceso y de uso común en entornos educativos. Cuenta con una comunidad en línea muy desarrollada y activa por lo que existe una gran cantidad de ejemplos y proyectos en línea gratuitos.[br][br]La simplicidad del micro:bit y la capacidad de conectarse e interactuar fácilmente con un entorno físico hacen de este microcontrolador un objeto con un nivel de entrada muy asequible para un uso escolar temprano.[br][br]Con frecuencia, las tareas de codificación simples que se desarrollan en clase suelen resultar demasiado teóricas y abstractas para los alumnos. Dada su capacidad para percibir e interactuar con la realidad que los rodea, los microcontroladores son ideales para trabajar la programación de un modo que les resulte más interesante y tangible a los estudiantes. [br][br]La integración en el aula de proyectos de programación con un desafío claro y conciso puede aumentar la participación y la implicación de los alumnos. Además, el hecho de que el proyecto gire en torno a un propósito, como en este caso la medición de la velocidad dentro de un proyecto de ingeniería, hace que el proyecto resulte más interesante y atractivo para los alumnos.[br] [br]Asimismo, un reto y un proyecto de este tipo ofrecen al alumno un desafío multidisciplinar, ya que para resolverlo, se necesitan conocimientos y competencias en codificación, ingeniería básica, física, mecánica, energía e impulso. Lo que va en consonancia con los nuevos currículos educativos de muchos países en los que cada vez la multidisciplinariedad y un enfoque en una resolución de los problemas más abierto están adquiriendo más importancia.[/justify][br]

[justify][/justify][justify]El desafío de esta actividad consiste en conseguir que una canica alcance la mayor velocidad posible mediante la construcción de una pista con material de aislamiento de tuberías (ver Figura 1). La pista debe incluir un rizo en su recorrido. Al final de la pista, la canica debe golpear un automóvil sencillo. El éxito de la actividad se determina en base a la velocidad que alcanza y a la distancia que recorre el coche, las cuales, a su vez, dependen de la velocidad e impulso adquiridos por la canica en la pista.[br][br]Paso 1: Se construye el automóvil cortando un cartón de leche por la mitad, pegando con cinta adhesiva dos pajitas en la parte de abajo del cartón, deslizando una varilla de madera dentro de cada pajita y colocando ruedas en cada extremo de estos dos palos. Las pajitas y los palitos deben cortarse para que se ajusten al ancho del cartón de leche.[br][br]Paso 2: Se construye el circuito utilizando material aislante y cinta adhesiva (5 metros de largo). La pista debe tener un rizo en algún lugar entre el punto de partida y el de llegada. Se prueba la pista varias veces y se realizan los ajustes necesarios para que la canica se mueva a la mayor velocidad posible. [br][br]Paso 3: Se coloca un conjunto de tiras de papel de aluminio en dos de las zonas por las que pasa el automóvil y en las ruedas del automóvil, de modo que cuando el automóvil pase por esas zonas el circuito se considere terminado. Se coloca en las tiras de papel de aluminio conexiones a los correspondientes puertos del micro:bit. La idea es que el micro:bit mida el tiempo que el coche tarda en dejar atrás la primera parte con aluminio y llega a la segunda parte del circuito con aluminio. A continuación, el micro:bit calcula la velocidad del automóvil a partir del tiempo que el automóvil necesita para recorrer la distancia (conocida) entre los dos puntos del circuito.[br][br]Paso 4: Se programa el micro:bit para medir la velocidad/tiempo/desplazamiento del coche.[br][br]Realización de la carrera:[br]1. Se deja caer la canica desde el punto más alto de la pista. [br]2. Se deja que la canica golpee el auto en la parte inferior de la pista.[br]3. Se deja que el automóvil pase los dos puntos con aluminio que fueron montados en la  [br]   etapa de preparativos. [br]4. Se leen los datos del micro:bit.[br]5. Se comparan los resultados con los de los otros grupos.[/justify][br]

[size=150]Solución de la actividad[/size]

[justify]El objetivo es lograr que la canica haga que el coche se mueva lo más rápido posible y medir la velocidad que éste alcanza. Para ello, los alumnos tienen que ajustar, acorde a los límites explicados en las especificaciones, la pista de tal modo que haga que la canica se mueva a la máxima velocidad posible. Además, los alumnos también tienen que construir dos circuitos que se puedan romper, conectarlos al micro:bit y programarlo para poder completar con éxito el reto.[br][/justify]

[justify]El desafío es construir la pista de modo que el coche alcance la máxima velocidad posible y poder realizar una lectura de la misma usando un micro:bit.[br][br]Una mejora de la actividad podría ser añadir otro rizo a la pista o aumentar/disminuir la longitud de la misma.[br][br]Otra posible mejora puede consistir en instalar un micro:bit a bordo del automóvil para medir la aceleración y la velocidad.[/justify][br][br]

[justify]Tanto el nivel de programación como el de conocimientos científicos son más adecuados para el grupo de edad al que va dirigida la actividad o para alumnos con una edad superior. [br][br]La actividad se puede simplificar para adaptarla a niños muy pequeños. Para ello, los docentes pueden desarrollarla como una demostración en lugar de como una exploración basada en la investigación.[br]Es sencillo conseguir que los niños más mayores o con altas capacidades reflexionen a un nivel superior acerca de la física en esta actividad. [br][br]Seguramente, en la parte de programación, hay disponibles formas para modificar el código y que calcule otras cosas o para hacerlo más eficiente.[br][br]Esta configuración para programar y comprender la física es adecuada para niños de 11 a 12 años.[/justify]

[justify][/justify][justify][/justify][justify]Este proyecto se puede simplificar y reorganizar de muchas maneras. Una versión alternativa muy fácil de poner en práctica consiste en simplemente jugar con la canica en la pista y ver hasta dónde rueda. Otra posibilidad es ver cuánto se desplaza el automóvil.[br][br]Otra forma de realizar esta actividad es desarrollar únicamente los circuitos de medición de la velocidad del automóvil y, a continuación, simplemente mover el automóvil con la mano a lo largo de los mismos.[br][/justify]

[justify]Este taller de actividades de aprendizaje STEAM está dirigido a docentes de escuelas de educación primaria que deseen crear un taller físico utilizando diseños simples, elementos mecánicos, electrónicos y habilidades informáticas y de codificación.[br][br][/justify]

[justify][/justify][justify][/justify]Esta actividad podría llevarse a cabo en un taller con seis pasos:[br][br]1. Se presenta la codificación del micro:bit y del cableado simple trabajando con algunos ejemplos simples (~60 minutos).[br][br][justify]2. Se solicita a los docentes que construyan la pista con el rizo y se les pide que la prueben. Se les pide que construyan el automóvil y que vuelvan a probar la pista con la canica (~30 minutos).[/justify][justify]3. Se solicita a los docentes que hagan una lluvia de ideas sobre cómo el automóvil puede cerrar los dos puntos de referencia al pasar sobre los mismos. Por último, se muestran algunos ejemplos y se les pide a los grupos de docentes que comiencen a trabajar en la tarea (~30 minutos).[/justify][justify]4. Se conectan los puertos del micro:bit a los circuitos y se codifica el micro:bit con la ayuda del instructor (~30 minutos).[/justify][justify]5. Se ejecuta la configuración varias veces y se realizan los ajustes necesarios (~20 minutos).[/justify][justify]6. Se organiza una competición entre grupos en la que cada grupo ejecuta su configuración una sola vez (~15 minutos).[/justify][br]

[list][*]Gibson & Bradley (2017). A study Northern Ireland Key Stage 2 pupils´perceptions of using the BBC Micro:bit in STEM education [/*][*][url=https://ojs.cumbria.ac.uk/index.php/step/article/view/374]https://ojs.cumbria.ac.uk/index.php/step/article/view/374[/url] [/*][*]Sentance et.al (2017). Creating cool stuff – Pupils´experience of the BBC micro:bit[/*][*][url=https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3017680.3017749]https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3017680.3017749[/url] [/*][*]Korhonen, T., Salo, L., & Sormunen, K. (2019). Making with micro: Bit: Teachers and students learning 21st century competences through the innovation process. In Proceedings of FabLearn 2019 (pp. 120-123).[/*][*]Simović, V., Veskovic, M., & Purenovic, J. (2022). Micro: bit as a new technology in education in primary schools. In Proceedings TIE 2022 9th International Scientific Conference Technics and Informatics in Education. University of Kragujevac, Faculty od Technical Sciences, Čačak.[br][br][br][/*][/list]

Espen Lunde & Frode Skarstein - University of Stavanger