El reto
Nuestro reto es restablecer un ambiente estable y equilibrado dentro de la estación Abyss-Zero, la colonia humana más profunda del océano. Tras un sismo submarino, los sistemas centrales han fallado y la integridad del casco está en peligro.
En esta misión actuaremos como los equipos de élite del cuerpo de ingenieros de Abyss-Zero, organizados en dos divisiones operativas: Matemáticas y Física y Química.
Durante las sesiones realizaremos una intervención técnica en un entorno crítico, donde perfeccionaremos habilidades de programación y gestión de fluidos. Analizaremos las brechas de seguridad y los desafíos del sistema que debemos superar como equipo.
Durante las actividades iremos dándole respuesta a las siguientes preguntas:
- ¿Son nuestros algoritmos de control lo suficientemente precisos para equilibrar la presión antes del colapso estructural?
- ¿Nuestra capacidad de monitorización es capaz de detectar fugas invisibles mediante la conductividad del agua?
- ¿Podemos automatizar el soporte vital para que la estación gestione el equilibrio térmico sin ayuda humana?
La tecnología, la programación y la robótica serán nuestras herramientas principales para abordar los retos de la misión. A lo largo del itinerario aprenderemos a utilizar el pensamiento computacional y la programación por bloques para diseñar soluciones, organizar acciones y responder de forma lógica y coordinada a diferentes situaciones, buscando siempre la estabilidad de la estación y el trabajo estratégico en equipo para salvar a la tripulación.
Lectura facilitada
¡Atención, equipo de élite! La estación Abyss-Zero, nuestra casa en lo más profundo del mar, está en peligro. Un terremoto submarino ha dañado las paredes y las máquinas han dejado de funcionar.
🎯 ¿Cuál es nuestro objetivo?
Debemos devolver el equilibrio a la estación para que el agua no entre y el aire sea seguro para respirar. Trabajaremos en dos grandes grupos:
- División de matemáticas y física.
- División de física y química.
🧠 Los 3 retos de la misión
Para evitar que la estación se hunda, debemos resolver estas preguntas con nuestro código:
- El peso del agua (Presión). ¿Son nuestras reglas de programación lo bastante rápidas para equilibrar el peso del agua antes de que las paredes se rompan?
- Detector de fugas. ¿Podremos usar la electricidad del agua (conductividad) para encontrar agujeros invisibles por donde se escapa el aire?
- Temperatura Correcta. ¿Lograremos que las máquinas mantengan el calor adecuado en la estación sin que nosotros tengamos que tocar nada?
🛠️ Nuestras herramientas de rescate
Para salvar a la tripulación, aprenderemos a usar:
- Programación por bloques. Usaremos piezas de colores para dar órdenes lógicas a las máquinas.
- Pensamiento computacional. Organizaremos las acciones paso a paso, como si fuera una misión de rescate real.
- Trabajo en equipo. Colaboraremos para que todas las piezas del sistema funcionen juntas.
Recuerda. En el fondo del océano, la precisión es vital. ¡Un pequeño error puede ser peligroso, pero vuestro ingenio es nuestra mejor arma!
Glosario
Glosario de términos
Nuestra tarea
Antes de alcanzar el objetivo final, la misión se estructura en una serie de tareas. Cada una entrena una habilidad clave del ingeniero o ingeniera y nos prepara para la intervención en la zona inundada. Estas acciones no se realizan de forma aislada, cada decisión, ajuste y prueba contribuye directamente al éxito de la operación completa.
Objetivo final
Usar nuestros robots para recoger de forma precisa y objetiva la información sobre el estado de la base y automatizar su reparación, transformando los datos de los sensores en información valiosa que asegure la supervivencia de la estación.
Actividad 1. La consola de mando
Agrupamiento. Nos organizaremos en parejas o según nos especifique el docente.
- Trabajo. Los ingenieros colaboran de forma conjunta en la construcción, revisión y ajuste del código en Scratch, compartiendo la toma de decisiones y alternando la programación con la comprobación de errores en el panel físico.
¿Qué hará cada equipo?
Todos. Crearemos un proyecto en Scratch donde simularemos el panel de control para detener la inundación. Usaremos Makey Makey para construir un mando físico que sustituya al teclado, aprovechando materiales conductores.
- División de Matemáticas. Programaremos la lógica para estabilizar la inundación. El usuario deberá igualar la variable presión a un valor de equilibrio específico para validar el acceso y detener el avance del "Rectángulo Azul" (agua).
- División de Física y Química. Programaremos la simulación de inundación. Diseñaremos los 6 fondos (Base 1 a Base 6) y utilizaremos la conductividad del agua o materiales conductores para cerrar el circuito que envía la señal al sistema.
Nuestros materiales. Ordenadores con Scratch, Kit Makey Makey y materiales conductores (agua salada, papel aluminio y grafito son recomendables pero no imprescindibles para llevar a cabo el reto. No utilizarlos supondrá una diferencia clave en el éxito de la misión).
Actividad 2. Monitorización ambiental
Agrupamiento. Formaremos divisiones de misión (4 alumnos) o según nos especifique el docente. ¿Qué hará cada equipo?
Todos. Calibraremos los sensores del Kit IoT para que la lectura de datos ambientales sea exacta. Buscaremos que el código traduzca la señal analógica en información comprensible en la pantalla OLED.
- Equipo de análisis (Matemáticas). Programación del escalado lineal. Aplicaremos la función: presión de ruido = (valor * 100) / 1023 para transformar la señal bruta en un porcentaje real.
- Equipo de ingeniería de fluidos (Física y Química). Optimización de la detección. Analizaremos cómo los sensores de nivel de agua y sonido reaccionan a los cambios físicos para garantizar una monitorización fiable.
Nuestros materiales. Kit Micro:bit v2 + Smart Science IoT Kit + Ordenadores con MakeCode.
Actividad 3. El sistema autónomo
Agrupamiento. Trabajaremos en pequeños grupos (2 o 3 por equipo) o según nos especifique el docente. ¿Qué hará cada equipo?
Todos. Usaremos la lógica "SI... ENTONCES" (Condicionales anidados) en MakeCode para dotar de inteligencia a la estación. Calibraremos los actuadores para que el sistema tome decisiones autónomas sin intervención humana.
- División de Matemáticas. Programaremos la lógica de decisión. "SI presión < 50, ENTONCES estado seguro; SI NO, SI presión < 80, ENTONCES estado alerta". El objetivo es clasificar el riesgo con precisión matemática y programar un servomotor que cierre y abra compuertas en respuesta.
- División de Física y Química. Programaremos la seguridad activa. Vincularemos la humedad del suelo con el ventilador para optimizar el secado de la estación.
Nuestros materiales. Kit Micro:bit v2 + Smart Science IoT Kit + Ordenadores con MakeCode.
Producto final. Informe de viabilidad Abyss-Zero
Misión. El comité de seguridad exige pruebas de capacidad operativa. Debemos defender nuestros códigos y entregar el informe de viabilidad "Abyss-Zero" ante la "junta de expertos" (el resto de la clase) para certificar que la estación es habitable.
- El informe. El producto final se denomina Dossier Abyss-Zero, protocolo de emergencia. Consiste en una memoria técnica donde se documenta el desarrollo de un sistema de contención y monitorización de emergencias. Este informe integra el análisis físico de fluidos (presión hidrostática), el cálculo matemático para el escalado de sensores y la programación de sistemas autónomos. El alumnado docuementa cómo ha pasado de un control manual de emergencia (Scratch) a una estación inteligente capaz de tomar decisiones mediante lógica condicional y actuadores como servomotores y ventiladores (Micro:bit).
- Defensa del informe. Cada división elige cómo defender su proyecto:
- Opción A. Demostración práctica de la respuesta de los actuadores ante estímulos físicos reales.
- Opción B. Explicación en la pizarra de la función lineal de escalado y la lógica de los intervalos de seguridad.
- Opción C. Explicación del código en pantalla, mostrando cómo se gestionan las variables presión y nivel de agua.
- Opción A. Demostración práctica de la respuesta de los actuadores ante estímulos físicos reales.
👨🏫 Notas Docentes
- Dinámica. Organizar como una "Feria de Ingeniería Submarina". La mitad presenta su prototipo de homeostasis y la otra mitad audita/co-evalúa con una rúbrica sencilla; luego rotan los roles.
- Evaluación. Se evalúa la competencia adquirida (capacidad de estabilizar la estación y explicar la lógica), no la memorización. Permitid que el alumnado elija el formato de defensa (técnico, oral o demostrativo) donde mejor demuestre su dominio de la presión y la programación.
Cómo trabajamos
Para garantizar el éxito del restablecimiento de la homeostasis (ambiente estable de la estación), cada equipo deberá dominar su área con máxima precisión. El objetivo es estabilizar la estación operando bajo presión, uniendo la lógica de la programación con los principios físicos de la materia.
Como ingenieros de la estación Abyss-Zero, no dependeremos de la suerte. El comité de seguridad ha dividido el trabajo en dos divisiones operativas que trabajarán en paralelo sobre el hardware.
Escuadrón de Matemáticas
Nuestra prioridad es la EXACTITUD.
Nos encargamos de traducir los fenómenos físicos en datos numéricos fiables y de programar la "cerebro" lógico de la estación. Nuestro trabajo cubre las tres fases de la misión.
- Lógica de emergencia (Actividad 1). Programamos en Scratch la secuencia de seguridad del panel manual. Usamos operadores lógicos (Y/O) y condicionales para validar que las teclas de emergencia (W, A, S) se pulsan en el orden correcto para detener la inundación.
- Calibración de sensores (Actividad 2). Aplicamos funciones lineales (reglas de tres) para escalar las lecturas de los sensores. Convertimos la señal bruta del sensor de nivel (0 a 1023) en un porcentaje comprensible (0 a 100) para que la tripulación sepa cuánto oxígeno queda.
- Definición de umbrales (Actividad 3). Establecemos los intervalos de seguridad mediante desigualdades. Programamos condicionales anidados (SI valor menor que 50... SI valor mayor que 80...) para que el sistema decida automáticamente si está en estado de "Calma", "Alerta" o "Evacuación".
Escuadrón de Física y Química
Nuestra prioridad es la MATERIA.
Analizamos las propiedades del entorno submarino y conectamos el hardware para que reaccione a los cambios físicos reales. Nuestro trabajo sustenta las tres fases.
- Presión y conductividad (Actividad 1). Simulamos el aumento de la presión hidrostática en pantalla y utilizamos la conductividad eléctrica del agua salada para cerrar los circuitos de la placa Makey Makey, creando interruptores que funcionan al contacto con líquidos.
- Principios de medición (Actividad 2). Estudiamos cómo varían las propiedades resistivas de los sensores al entrar en contacto con el agua, asegurando que la placa Micro:bit reciba señales físicas válidas.
- Termodinámica y actuadores (Actividad 3). Gestionamos el equilibrio de la estación. Si los sensores detectan un exceso de humedad en el suelo, activamos los ventiladores (actuadores) para secar el sistema y restaurar el equilibrio.
Materiales necesarios
Ordenadores con acceso a Internet. Vamos a usar un programa llamado MakeCode, que nos permite crear el código de la Micro:bit usando bloques muy sencillos.
Kit Micro:bit go. Cada equipo tendrá una Micro:bit, que será el cerebro de la sonda. Es como llevar un mini-robot científico en la mano. Este kit está compuesto por:
- Placa Micro:bit v2.
- Portapilas con pilas AAA.
- Cable USB.
Makey Makey. Cada equipo dispondrá de una placa Makey Makey que actuará de nuestra interfaz interactiva con la plataforma Scratch permitiéndonos disponer de un mando físico. Este kit está compuesto por:
- Una placa Makey Makey.
- Cables tipo cocodrilo de distintos colores.
- Cable de conexión USB.
- Cables puente.
Es recomendable utilizar elementos conductores como frutas o papel de aluminio para crear los botones interactivos pero, no utilizarlos no implicará el éxito o fallo de la actividad.
Smart Science IoT + Micro:bit. Cada equipo dispondrá de un Kit Smart Science IoT que actuará como nuestra estación de monitoreo inteligente programable con MakeCode. Permitiéndonos capturar datos reales del entorno y comunicarlos a la nube. Este kit está compuesto por:
- Placa de expansión IoT: el soporte donde se conecta la Micro:bit y el módulo Wi-Fi.
- Sensores ambientales: sensores de temperatura, humedad del suelo, nivel de luz y ruido.
- Módulos de salida: pantalla OLED (para ver datos) y actuadores (ventilador/motor).
- Cables de conexión: cables planos o de 3 pines para conectar los sensores a la placa.
Cuaderno o fichas de toma de datos: en las actividades donde se trabaja con Smart Science IoT dispondremos de una tabla para registrar los datos tales como la temperatura, nivel de luz, etc.
- Diario de aprendizaje (.pdf)
- Diario de aprendizaje (.doc)
- Dossier final de la misión.pdf
- Dossier final de la misión.doc
Evaluación
Auditoría de sistemas vitales
A lo largo de esta misión de rescate en la estación Abyss-Zero, evaluaremos nuestro rendimiento de forma continua, analizando tanto el proceso de calibración de sensores como los resultados finales del código de seguridad. Prestaremos especial atención a la precisión de los datos, nuestra capacidad de respuesta ante la presión hidrostática simulada y cómo afrontamos los umbrales de emergencia más complejos, porque en la ingeniería de supervivencia, cada decimal cuenta para mantener el oxígeno.
Los productos finales que realicemos, desde los paneles de control manual en Scratch con Makey Makey hasta los protocolos de ventilación autónoma con el Smart Science IoT Kit y Micro:bit, se evaluarán bajo criterios de funcionalidad, rigor científico y eficiencia en la resolución del algoritmo de homeostasis.
También, tendremos momentos de autoevaluación de ingenieros y coevaluación entre escuadrones que nos permitirán reflexionar sobre las competencias STEM adquiridas y valorar de manera respetuosa y constructiva el código y las hipótesis físicas de nuestros compañeros y compañeras de equipo.
Para guiar nuestro progreso, utilizaremos una rúbrica de ingeniería donde veremos qué se espera de nuestra precisión técnica en cada fase y una lista de cotejo de protocolos que iremos completando a medida que superemos los retos de lógica matemática, termodinámica y conductividad.
Divulgación
Comité de crisis. Certificación de habitabilidad.
La fase final de nuestro operativo no es solo una exposición, es el momento de demostrar si la estación es segura para el retorno de la tripulación. La divulgación se plantea como un comité de validación de seguridad, donde cada "Equipo de especialistas" (Escuadrones de Matemáticas y Física y Química) debe presentar sus evidencias tecnológicas ante el "Alto Mando" (Gran Grupo Clase) para emitir un veredicto final.
¿Son los sistemas de soporte vital de Abyss-Zero estables y autónomos?
Cada equipo defenderá su informe técnico, demostrando con datos reales que sus compuertas se cierran a tiempo y que sus sensores distinguen perfectamente entre un estado de calma y una emergencia real.
¡El destino de la colonia está en vuestras manos!
Diario de Aprendizaje
Manual de instrucciones para el diario de aprendizaje.
¡Atención, Ingenieros de la Estación Abyss-Zero!
Este documento no es un simple cuaderno de clase, es vuestro cuaderno de incidencias de ingeniería. Como responsables de esta operación de salvamento, hemos diseñado este diario para que sea el registro técnico de vuestra evolución como especialistas en sistemas de soporte vital. Aquí no solo anotaremos datos, sino que documentaremos cómo hemos logrado restablecer la homeostasis de la estación utilizando la lógica y la física.
I. Propósito del cuaderno de incidencias
Para asegurar que cada ingeniero aporte su máximo potencial a la supervivencia del equipo, nuestro informe de misión se rige por tres protocolos fundamentales.
- Múltiples lenguajes de datos. No os limitéis a la escritura. Podéis usar esquemas de circuitos, diagramas de flujo para la lógica de compuertas o gráficas de niveles de presión.
- Escalera de complejidad. Comenzaremos analizando componentes aislados (¿cómo conduce la electricidad el agua salada?) y terminaremos diseñando sistemas de respuesta autónomos (Homeostasis).
- Análisis de estado operativo. Al final de cada medición o práctica, evaluaremos nuestro rendimiento para detectar fallos de calibración en nuestro propio aprendizaje.
II. El estado de alerta (autoevaluación)
En cada página de nuestro informe, encontraremos una tabla de indicadores de estado. Debemos ser sinceros con nosotros mismos para que el "Comité de Seguridad" (profesores) sepa si nuestra unidad está lista para activar el sistema o si debemos revisar los protocolos.
- 🟢 Sistema estable. Entendemos el código y los sensores funcionan con precisión.
- 🟡 Fallo de calibración. Necesitamos revisar las conexiones o recalibrar los umbrales matemáticos.
- 🔴 Alerta de colapso. No logramos que el sistema responda; solicitamos apoyo técnico inmediato.
III. Estructura de nuestro informe de misión
A continuación, explicamos cómo completar cada apartado del Diario de Operaciones, adaptándonos a los retos de ingeniería propuestos por el reinicio de la estación.
1ª Actividad. La consola de mando (interfaz física)
En esta fase, estamos en el nivel de comprensión y construcción del hardware manual.
- ¿Qué hemos aprendido hoy? ¿Qué es lo que más nos ha gustado? Puede ser el momento en que logramos cerrar el circuito usando agua como conductor o cuando desciframos la secuencia lógica (W-A-S) para detener la inundación simulada en Scratch.
- ¿Qué nos ha resultado difícil? ¿Tuvimos problemas con la sensibilidad de la placa Makey Makey? ¿Fue complicado programar los condicionales anidados para que las esclusas se cerraran en el orden correcto?
- ¿Qué cambiaríamos? ¿Mejoraríamos la disposición de los cables para evitar cortocircuitos? ¿Añadiríamos una alerta sonora en Scratch si fallamos la secuencia de seguridad?
2ª Actividad. Monitorización ambiental (los ojos de la estación)
Subimos un escalón hacia la precisión matemática y la interpretación de datos.
- ¿Qué hemos aprendido hoy? Explicamos la relación matemática entre la señal eléctrica bruta (0 a 1023) y el porcentaje real en pantalla (0 a 100). Detallamos cómo la programación de la pantalla OLED nos permite visualizar lo invisible.
- ¿Qué nos ha resultado difícil? Lograr la fórmula exacta de la regla de tres para que el porcentaje fuera realista o entender por qué la resistencia del sensor cambia al sumergirlo en agua.
- ¿Qué cambiaríamos? Ajustar el tiempo de refresco de la pantalla para leer los datos con más calma o mejorar la conexión de los pines en la placa Micro:bit.
3ª Actividad. Sistema autónomo (Homeostasis)
Llegamos al nivel de evaluación y estrategia automática.
- ¿Qué hemos aprendido hoy? Cómo usar la lógica condicional "SI valor mayor que 80... ENTONCES..." para que la estación tome decisiones de vida o muerte por nosotros. Entendemos cómo funciona el bucle de retroalimentación que activa el ventilador o el servomotor.
- ¿Qué cambiaríamos? Pensad en los márgenes de seguridad. Si el sistema activa la evacuación al 80% de presión, ¿es suficiente tiempo para reaccionar? ¿deberíamos bajar el umbral de alerta a 70%? Aquí es donde vuestro análisis de riesgos evita el desastre.
Rúbrica de Evaluación.
| Nivel 1 (Excelente) | Nivel 2 (Satisfactorio) | Nivel 3 (Básico) | Nivel 4 (Mejorable/Necesita Apoyo) | |
|---|---|---|---|---|
| C1: Lógica de Programación y Variables | Programa la secuencia de seguridad (W-A-S) en Scratch usando variables de control y lógica de igualdad sin errores. (2.5) | Usa variables y comparadores, pero requiere ayuda técnica en la lógica de las condiciones anidadas. (2) | Solo define variables simples de (1.50) | No comprende el uso de variables ni de operadores de igualdad en el código. (1) |
| C2: Calibración y Funciones Lineales | Calcula y aplica con precisión total la función de escalado (lectura * 100) / 1023 para monitorizar los sensores. (2.5) | Realiza el cálculo del escalado, pero hay pequeñas desviaciones en la visualización de los datos en la OLED. (2) | Identifica solo 1 orografía o las mezcla entre sí. (2) (1.50) | No identifica características distintivas del entorno geográfico. (1) |
| C3: Algoritmos de Decisión (Umbrales) | Algoritmo de homeostasis optimizado; usa condicionales anidados para resolver los tres estados de riesgo eficientemente. (2.5) | El sistema funciona, pero la lógica de intervalos es redundante o genera saltos innecesarios entre estados. (2) | El sistema entra en alerta de forma errática debido a una lógica de intervalos mal aplicada en el código. (1.5) | Sin evidencia de algoritmo; el sistema no reacciona ante los cambios de valor del sensor. (1) |
| C4: Trabajo en Equipo (Analista) | Colabora activamente en el desarrollo del código y en la resolución del reto lógico, contribuyendo a una solución justificada. (2.5) | Participa en la programación, pero delega las decisiones lógicas más complejas en sus compañeros. (2) | Aporta poco al código del grupo; se muestra pasivo ante los problemas de depuración del algoritmo. (1.5) | No colabora o genera errores por falta de comunicación técnica con sus compañeros. (1) |
- Actividad
- Nombre
- Fecha
- Puntuación
- Notas
- Reiniciar
- Imprimir
- Aplicar
- Ventana nueva
| Nivel 1 (Excelente) | Nivel 2 (Satisfactorio) | Nivel 3 (Básico) | Nivel 4 (Mejorable/Necesita Apoyo) | |
|---|---|---|---|---|
| C1: Fenómenos de Presión e Inundación | Identifica y simula la presión hidrostática mediante el nivel de agua en Scratch, replicando el fenómeno de forma fluida. (2.5) | Identifica la relación entre nivel y presión, aunque su ejecución en la simulación es algo descoordinada. (2) | Confunde los efectos de la presión o no logra sincronizar el aumento del agua con el tiempo de reacción. (1.50) | No comprende cómo el nivel de agua o la presión afectan a la integridad de la estación. (1) |
| C2: Conductividad y Respuesta Táctica | Responde a fugas detectadas mediante la conductividad eléctrica en Makey Makey con precisión motriz total en los paneles. (2.5) | Su respuesta ante el aviso de conductividad es buena, pero comete errores de precisión al tocar el sensor. (2) | Identifica el material conductor, pero le cuesta cerrar el circuito físico de forma estable para enviar la señal. (1.50) | No logra reaccionar a tiempo a los estímulos del simulador de inundación. (1) |
| C3: Control de Actuadores y Homeostasis | Calibra con éxito la respuesta del ventiladorcomparando datos de sensores frente a la necesidad ambiental. (2.5) | Calibra el sensor y el motor, pero el margen de error en el umbral de activación del ventilador es muy alto. (2) | Programación de actuadores inestable; el motor no se detiene. (1.5) | No comprende la relación entre la lectura física del sensor y la respuesta mecánica del motor. (1) |
| C4: Trabajo en Equipo (Estratega de Seguridad) | Organiza el montaje físico del equipo y garantiza la seguridad de las conexiones en el panel de control manual e IoT. (2.5) | Participa activamente en el ensamblaje, pero a veces pierde el control del orden en el espacio de trabajo. (2) | Realiza su parte física (conexión de cables), pero no coordina sus movimientos con el resto del escuadrón. (1.5) | Conducta disruptiva en el área de montaje o falta de compromiso con la integridad del hardware. (1) |
- Actividad
- Nombre
- Fecha
- Puntuación
- Notas
- Reiniciar
- Imprimir
- Aplicar
- Ventana nueva
Completa la lista de cotejo marcando las casillas al realizar las actividades correspondientes.