Ficha Técnica
+- Nivel Educativo: 3º de la ESO
- Área / Materias: Biología y Geología, Física y Química, Geografía e Historia, Educación Plástica, Tecnología y Digitalización y Sistemas de control y Robótica
- Tipología: Proyecto STEAM
- Materiales necesarios: Dos botellas de agua de plástico vacías (500 ml), plancha de cartón pluma o madera de marquetería (20 x 30 cm), silicona caliente, dos motores de corriente continua (de juguete), dos hélices de plástico de tres palas, red de malla (naranjas o patatas), placa Arduino Uno, Motor Shield , sensor de ultrasonidos, táper de plástico transparente.
- Tiempo estimado: 6 a 8 sesiones (unas dos semanas y media de clase)
Vinculación Curricular
+Competencias Específicas
- ce1: Analizar conceptos y procesos biológicos e interpretar información en diferentes formatos manteniendo una actitud crítica.
- ce4: Resolver problemas o dar explicación a procesos biológicos o geológicos utilizando conocimientos, datos e información, razonamiento lógico y pensamiento computacional.
- ce6: Valorar el estado de conservación de los ecosistemas, analizando los impactos humanos y promoviendo actitudes orientadas al desarrollo sostenible.
Criterios de evaluación
- cev1.2: Transmitir información sobre procesos biológicos o problemas ambientales utilizando la terminología adecuada.
- cev4.1: Resolver problemas de carácter ambiental identificando el origen y la repercusión de los residuos en los ecosistemas.
- cev6.2: Interpretar el entorno natural reflexionando sobre el impacto ambiental de los plásticos y microplásticos en el litoral.
Saberes Básicos
- Ecología y conservación del medio natural: Estudio de los ecosistemas acuáticos del litoral de Cantabria, biodiversidad y fragilidad de las redes tróficas marinas.
- Impacto ambiental y acción humana: Origen, distribución, acumulación y consecuencias ecológicas de los plásticos y microplásticos en el medio marino.
- Sostenibilidad y conciencia ecosocial: Análisis crítico de los retos ambientales locales y adopción de actitudes orientadas a la economía circular y la preservación del patrimonio natural.
Competencias específicas
- ce1: Comprender y relacionar los motivos por los que ocurren los principales fenómenos fisicoquímicos del entorno, explicándolos en términos de leyes y teorías científicas para resolver problemas prácticos.
- ce2: Formular y verificar hipótesis como respuestas a problemas y observaciones, manejando el trabajo experimental, la indagación y el razonamiento lógico-matemático
Criterios de evaluación
- cev1.1: Aplicar las leyes científicas (como el Principio de Arquímedes) en el análisis de fenómenos cotidianos de flotabilidad y densidad.
- cev1.2: Resolver problemas fisicoquímicos planteados a partir de situaciones prácticas para argumentar soluciones.
- cev2.1: Diseñar y realizar ensayos experimentales (cálculo de peso, volumen y fuerzas de propulsión) comprobando hipótesis sobre el comportamiento del prototipo en el agua.
Saberes básicos
- Propiedades de la materia: Medición y relación de magnitudes físicas fundamentales como la masa, el volumen y la densidad en el diseño de cuerpos flotantes.
- Estática de fluidos: Estudio del empuje hidrostático y aplicación práctica del Principio de Arquímedes para determinar la flotabilidad del catamarán.
- Fuerzas y movimiento: Análisis de las fuerzas de propulsión de los motores, el equilibrio mecánico y la estabilidad de un cuerpo en movimiento sobre el agua.
Competencias específicas
- ce2: Analizar diversas producciones artísticas y técnicas tridimensionales, identificando los procedimientos más afines a cada proyecto o tarea.
- ce5: Realizar diferentes tipos de producciones plásticas y tridimensionales individuales o colectivas, justificando el proceso creativo y utilizando herramientas y soportes diversos.
- ce7: Realizar un proyecto artístico o de diseño con creatividad y de forma consciente, mostrando iniciativa en el manejo de materiales, soportes y herramientas.
Criterios de evaluación
- cev2.1: Analizar soluciones formales e hidrodinámicas aplicadas al diseño estructural de un prototipo flotante.
- cev5.3: Expresar ideas a través de la experimentación con materiales reciclados (upcycling), desarrollando soluciones constructivas y estéticas.
- cev7.1: Elaborar un proyecto tridimensional ajustándose a un objetivo funcional propuesto (chasis de catamarán estable).
Saberes básicos
- Diseño tridimensional y forma: Comprensión del volumen, la proporción, la estructura y los criterios hidrodinámicos aplicados al modelado de un prototipo.
- Materiales y sostenibilidad (upcycling): Experimentación y manipulación segura de materiales reciclados (botellas de plástico, cartón pluma) para la construcción de estructuras físicas.
- Lenguaje gráfico y proyectual: Elaboración de bocetos y esquemas técnicos previos para planificar la forma y el ensamblaje estético-funcional del barco.
Competencias específicas
- ce2: Idear y diseñar soluciones originales y eficaces a problemas definidos, aplicando conceptos, técnicas y procedimientos interdisciplinares y criterios de sostenibilidad.
- ce3: Fabricar objetos o modelos mediante la manipulación de materiales, empleando hardware y herramientas adecuadas con normas de seguridad.
- ce5: Describir, interpretar y diseñar soluciones a problemas informáticos a través de algoritmos y programación, aplicando técnicas de control automático.
Criterios de evaluación
- cev2.1: Idear, crear y diseñar soluciones originales a problemas definidos aplicando criterios de sostenibilidad y simulación virtual previa.
- cev3.1: Montar y validar componentes electrónicos, circuitos físicos y estructuras asegurando su correcto funcionamiento.
- cev5.1: Programar sistemas automáticos y robóticos mediante bloques lógicos y condicionales para dotar al prototipo de autonomía.
Saberes básicos
- sb1: Sistemas automáticos y robótica: Utilización de hardware (placa microcontroladora Arduino, sensores de ultrasonidos y actuadores de corriente continua) y montaje de circuitos electrónicos.
- sb2: Pensamiento computacional: Aplicación de algoritmos, estructuras de control condicional (SI / SINO) y programación por bloques para automatizar respuestas.
- sb3: Proceso de resolución de problemas tecnológicos: Simulación virtual de circuitos (Tinkercad) y ensamblaje físico de prototipos funcionales.
Competencias Específicas
- ce1: Buscar, seleccionar, tratar y organizar información sobre temas relevantes del presente utilizando críticamente fuentes geográficas para adquirir conocimientos sobre el territorio y el entorno.
- ce2: Indagar, argumentar y elaborar productos propios sobre problemas geográficos, históricos y sociales que resulten relevantes en la actualidad, desde lo local a lo global, para desarrollar un pensamiento crítico y una conciencia ecosocial responsable.
- ce4: Analizar las interacciones entre los seres humanos y el medio natural, identificando las causas y consecuencias de los problemas medioambientales y climáticos para promover actitudes orientadas al desarrollo sostenible.
Criterios de evaluación.
- cev1.2: Utilizar fuentes de información geográfica y datos estadísticos o cartográficos para estudiar problemáticas espaciales y argumentar propuestas de conservación ambiental.
- cev2.1: Identificar, valorar y mostrar interés por los principales problemas geográficos y medioambientales actuales a escala local (como la contaminación por plásticos en el litoral y las costas de Cantabria) y global.
- cev4.1: Analizar los factores antrópicos y la intervención humana en los desequilibrios de los ecosistemas, valorando el impacto de la actividad social y económica en el territorio.
Saberes básicos
- Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), emergencia climática, sostenibilidad y la relación entre la acción humana (antrópica) y los recursos naturales en la Tierra.
- Análisis multicausal del espacio geográfico, estudio de la huella ecológica en el entorno próximo y dinámicas territoriales ligadas a la preservación del medio marino y costero.
- Tratamiento de fuentes geográficas, recopilación de datos espaciales y contextualización de problemas socioambientales mediante herramientas de análisis territorial.
Competencias Específicas
- Analizar sistemas automáticos y robóticos cotidianos identificando sus elementos básicos (sensores, controladores y actuadores) para comprender su funcionamiento y utilidad.
- Diseñar y construir prototipos robóticos y sistemas de control programables mediante la integración de hardware y software para resolver retos automatizados del entorno.
- Programar dispositivos y sistemas automáticos utilizando lenguajes de programación adecuados para dotarles de autonomía y capacidad de respuesta ante estímulos externos.
Criterios de evaluación
- Identificar y conectar correctamente los componentes de un sistema de control automático, distinguiendo entre entradas (sensor de ultrasonidos), proceso (placa Arduino) y salidas (motores de corriente continua).
- Diseñar y simular algoritmos de control lógico aplicando estructuras condicionales (SI / SINO) y bucles para la toma de decisiones autónomas del robot.
- Montar físicamente los circuitos electrónicos del prototipo, validando su funcionamiento operativo y asegurando una correcta integración dentro de la estructura móvil.
Saberes básicos
- Sistemas de control automático y robótica: Elementos de un sistema automatizado, sensores de distancia (ultrasonidos), microcontroladores (Arduino) y actuadores (motores CC).
- Pensamiento computacional y programación: Algoritmos de control, programación por bloques, variables y estructuras de decisión condicional.
- Montaje y prototipado electrónico: Ensamblaje de circuitos de baja tensión, conexionado de componentes físicos, integración en estructuras y comprobación de errores en sistemas robóticos.
Objetivos y destrezas trabajadas
Habilidades y destrezas trabajadas
+- Diseño y modelado 3D de estructuras hidrodinámicas utilizando materiales reciclados.
- Comprensión y aplicación de leyes físicas (Principio de Arquímedes) para el cálculo de la flotabilidad.
- Desarrollo del Pensamiento Computacional mediante la programación por bloques (estructuras de bucle infinito y condicionales lógicos SI/SINO).
- Simulación de circuitos electrónicos y programación de placas Arduino con sensores (ultrasonidos) y actuadores (motores CC).
- Investigación de problemas medioambientales reales (microplásticos en la cadena alimentaria) y desarrollo de soluciones desde el enfoque ApS.
Materiales
Los flotadores
(Haz clic para ver el reverso)
Dos botellas de agua de plástico vacías (de 500 ml).
La cubierta
(Haz clic para ver el reverso)
Una plancha de cartón pluma o madera de marquetería de 20 x 30 cm pegada sobre las botellas con silicona caliente.
La propulsión
(Haz clic para ver el reverso)
Dos motores de corriente continua (los amarillos típicos de juguete) con dos hélices de plástico de tres palas. Cada motor se pega al final de cada botella.
La red y Electrónica
(Haz clic para ver el reverso)
Una red de malla de naranjas o patatas sujeta entre las dos botellas. Placa Arduino Uno, sensor de ultrasonidos y táper de plástico transparente para aislar el agua.
Pasos
1. Fase de Concienciación e Investigación: Sesión 1 (Biología/Geografía e Historia)
+Planteamiento del problema: Los microplásticos en el Cantábrico. El alumnado investiga en qué zonas de la costa se acumulan más residuos. Se dividen en equipos de 4 y se reparten roles (Ingeniero/a de hardware, Programador/a, Diseñador/a, Portavoz).
2. Diseño Virtual en Tinkercad: Sesión 2 (Tecnología/Física y Química)
+En el aula de Tecnología : aprenden a conectar la placa Arduino Uno a un sensor de ultrasonidos y a los dos motores usando la simulación digital y programarlo. No hay riesgo de romper nada. Prueban el código básico por bloques en la pantalla.
3. Montaje de la Electrónica Real: Sesión 3 y 4 (Tecnología)
+Pasan del diseño digital a la realidad. Conectan los cables reales en la placa Arduino. Testean los motores sobre la mesa para comprobar que giran en la dirección correcta y que el sensor de ultrasonidos detecta los obstáculos.
4. Construcción del Casco: Sesión 5 y 6 (Plástica/Tecnología/Física y Química)
+Fase puramente STEAM. Utilizando las botellas de plástico y el cartón pluma, construyen la estructura del barco. Fijan la electrónica dentro de un táper de plástico transparente (para proteger a Arduino del agua) colocado sobre la cubierta.
5. Botadura y Control de Calidad: Sesión 7 y 8 (Evaluación)
+¡Al agua! Se utiliza una piscina infantil hinchable en el patio, o unos barreños grandes si no hay espacio. Se vierten pequeños trozos de corcho blanco (porexpán) que simulan los microplásticos. El barco debe avanzar de forma autónoma y recogerlos en su red sin chocar con los bordes de la piscina.
Recursos
Evaluación
Rúbrica de Evaluación
+
Rúbrica de Evaluación
| Criterio de Evaluación | Insuficiente (No lo consigue ) | Avanzado (Consigue) | Excelente (Domina) |
|---|---|---|---|
| Pensamiento Computacional | El barco choca constantemente o el código no tiene lógica de bucle. | El barco esquiva los obstáculos la mayoría de las veces usando bloques condicionales. | El algoritmo optimiza el giro y reacciona de forma fluida ante cualquier obstáculo. |
| Diseño y Sostenibilidad (STEAM) | La estructura se hunde, hace aguas o no utiliza materiales reciclados. | El barco flota de forma estable y la red retiene los residuos simulados. | El diseño es hidrodinámico, excelente uso de materiales reciclados y aislamiento del agua perfecto. |
| Conciencia Ecosocial | No identifica el problema de los microplásticos ni su impacto en la cadena alimentaria. | Explica correctamente cómo afecta la contaminación por plástico al ecosistema marino local. | Propone soluciones de futuro fundamentadas y divulga el proyecto con claridad al resto del centro. |
Diana de autoevaluación
+
Diana de autoevaluación
Experto
Conseguido
En Proceso
Iniciado
Mi barco esquiva los obstáculos la mayoría de las veces
El prototipo flota de forma estable en el agua y la red retiene de manera eficaz los residuos
La red retiene de manera eficaz los residuos
He sido capaz de proponer soluciones de futuro fundamentadas para proteger el medio ambiente
He comprendidola capacidad de flote del catamarán aplicando los conceptos de densidad y el Principio de Arquímedes.
He comprendido los conceptos físicos en los que se basa el funcionamiento del catamarán: el empuje hidrostático y la potencia de propulsión de las hélices.
He colaborado de forma activa con mis compañeros y desempeño adecuadamente las tareas de mi rol en el equipo.
Autoría
+| Autoría de la actividad | Equipo de dinamizadores y dinamizadoras del Programa Código Escuela 4.0 Cantabria |
| Tablas y figuras | Equipo CITED |
| Imágenes | Equipo CITED |
| Coordinación | CITED (Centro de Innovación en Tecnologías de la Educación de Cantabria) |
| Licencia |
