Antes de...
Justificación pedagógica.
Esta actividad busca que el alumnado utilice herramientas matemáticas para modelizar y representar datos críticos en un entorno de seguridad técnica.
- Qué explicar. El docente enseñará el concepto de variable y cómo representar en una gráfica el cambio de valores. Asimismo, explicará el uso de comparadores y la interpretación de datos mediante la tecnología
- Qué hacer. El alumnado construirá un dispositivo con Scratch y Makey Makey para monitorizar la inundación de la base. Programarán un sistema que compare niveles y cierre las esclusas al mismo tiempo para estabilizar la presión.
- Vinculación curricular. Se vincula con los saberes de comprensión de variables (D.3.3.1), representación de gráficos con medios digitales (E.1.3.3) y estrategias de pensamiento algorítmico (D.6.4.2).También desarrolla la competencia específica de visualizar ideas y estructurar procesos matemáticos mediante herramientas tecnológicas (CE7)
- Vínculo narrativo. Para garantizar la estabilidad de la estación submarina, el equipo debe cumplir con el protocolo de seguridad. Manejarán con exactitud las variables para cerrar las compuertas sin sufrir daños físicos ni riesgos en las instalaciones.
Objetivo
El objetivo principal es usar herramientas tecnológicas para modelizar y representar datos críticos, como la presión y el nivel del agua, asegurando la estabilidad de la estación submarina. Para ello, el alumnado traducirá problemas reales al lenguaje matemático mediante el uso de variables y el cumplimiento de protocolos técnicos.
Para lograrlo, cada estudiante diseñará un sistema digital que asocie los cambios físicos con su representación gráfica. Utilizarán conceptos de comparadores numéricos para analizar la inundación, garantizando que los datos obtenidos permitan tomar decisiones precisas y responsables ante situaciones de riesgo.
Finalmente, mediante Scratch y Makey Makey, programarán el cierre simultáneo de las esclusas cuando los valores alcancen niveles críticos. Esta automatización estabilizará la presión y el nivel del agua, protegiendo las instalaciones y cumpliendo con éxito la misión de seguridad submarina.
Conocimientos previos
Aquí se muestran todos los conocimientos necesarios para poder trabajar con Makey Makey y Scratch:
- Presentación sobre el entorno Scratch y la placa Makey Makey.
- Vídeo sobre el funcionamiento y primeros pasos con la placa Makey Makey.
- Prácticas para familiarizarnos con Scratch y Makey Makey.
Comencemos conociendo Scratch y Makey Makey:
Para ver a pantalla completa clicamos en presentación.
Aquí tenemos cómo se utiliza el dispositivo.
Para ver a pantalla completa clicamos en presentación.
¿Qué necesitas preparar?
Antes de la sesión de acompañamiento es conveniente:
- Presentar el REA al alumnado.
- Mostrar al alumnado el dispositivo Makey Makey, su funcionalidad y uso.
- Mostrar al alumnado la interfaz de Scratch. De esta forma, en el acompañamiento podremos centrarnos en cómo programar por bloques y la sesión será más ágil.
- Explorar el proyecto en blanco. Éste servirá para que el alumnado pueda comenzar su proyecto editando directamente este proyecto sin necesidad de importar los sonidos, escenarios o disfraces.
Además, necesitarás este material:
- Un portátil por cada dos alumnos/as (máximo 3) con conexión a internet o con la aplicación Scratch instalada.
- Para construir un panel de control, para conectar la placa Makey Makey, puedes guiarte por lo siguiente:
- Imprimir en A4 y en color o b/n la plantilla facilitada. (editable, pdf). 1 por cada equipo. Para darle consistencia se puede pegar en un cartón/cartón pluma tamaño A4. (Imprimir la plantilla facilitada es opcional, aunque recomendable, ya que se puede crear por el alumnado con un folio y/o cartón).
- Elige uno de los siguientes elementos, para la conductividad eléctrica, que hay que poner en cada tecla a accionar: (necesitarás 4, del elegido, por cada plantilla)
- Encuadernador.
- Papel de aluminio.
- Clip.
- Vaso de agua salada. (vaso, agua, sal y utensilio para mezclar).
- Elige uno de los siguientes elementos, para la conductividad eléctrica, que hay que poner en cada tecla a accionar: (necesitarás 4, del elegido, por cada plantilla)
- Imprimir en A4 y en color o b/n la plantilla facilitada. (editable, pdf). 1 por cada equipo. Para darle consistencia se puede pegar en un cartón/cartón pluma tamaño A4. (Imprimir la plantilla facilitada es opcional, aunque recomendable, ya que se puede crear por el alumnado con un folio y/o cartón).
- Documentos:
- Diario de aprendizaje (será necesario uno por grupo de alumnos o como especifique el docente)
Aquí tenemos una guía de los pasos que deben de seguir los alumnos.
Para comenzar: Acceso a Scratch.
Se puede acceder a Scratch de dos formas:
- A través de la web de Scratch.
- Trabajo sin conexión. Para descargar la aplicación y trabajar offline, habrá que ir a Descargar Scratch y elegir el sistema operativo de nuestro dispositivo.
Si usamos el proyecto en blanco ofrecido, en el que ya están los fondos, los disfraces y creadas las dos variables.
Paso 1. Añadir la extensión de Makey Makey
Para poder programar con Scratch necesitamos añadir una extensión especial. Tus bloques tienen el icono del mando rojo, lo primero es activar la compatibilidad:
- Tenemos que abrir nuestro proyecto o crearlo.
- Una vez dentro del proyecto, haz clic en el botón "Añadir extensión" (esquina inferior izquierda).
- Dentro de extensiones tendrías que buscar la extensión Makey Makey que será la extensión para trabajar desde Scratch y haz doble clic para que se instale directamente:
- Cuando añadimos la extensión, aparece una nueva opción en el menú de Categorías relacionada con Makey Makey, las cuales son las siguientes “al presionar tecla espacio” o “al presionar tecla flecha derecha”
Paso 2. Creación de variables.
Para crear las variables necesarias en el proyecto, dirígete a la categoría “Variables” en el panel de bloques de Scratch. Luego sigue estos pasos:
- Haz clic en el botón “Crear una variable”.
- Escribe el nombre “Nivel de agua” y confirma la creación.
- Repite el proceso y crea otra variable llamada “presión”.
Ambas variables quedarán disponibles en la sección de bloques y también podrán mostrarse en el escenario si la casilla está activada.
Entorno del escenario y fondos
El escenario se encarga de gestionar la navegación global y el almacenamiento de datos del sistema, actuando como el cerebro que decide qué lugar se muestra en cada momento. Para ello debes de dar click en el recuadro que pone “Escenario”
- Para añadir fondos a un escenario podemos visualizar las páginas 25 y 26 de esta presentación.
- Nuestro escenario tiene que tener los fondos listos: "vacío", "desvío" y "achique", que representan los tres estados del escenario vacío, medio lleno y lleno, respectivamente. Los podemos crear usando las herramientas del editor gráfico o, si usamos el proyecto en blanco ofrecido, comprobamos que ya los tenemos incluidos.
Paso 3. Inicialización y control de flujo.
La secuencia principal se activa al presionar la "tecla espacio" para establecer las condiciones de inicio de la simulación.
- Reseteo de parámetros. Al iniciar, el programa utiliza bloques de la categoría Variables para fijar tanto el "nivel de agua" como la "presión" a 0, estableciendo el fondo inicial en "Vacío".
- Bucle de monitorización. Se emplea un bloque "repetir hasta que" de la categoría Control que mantiene el sistema funcionando mientras el usuario no presione simultáneamente la flecha derecha y la flecha izquierda.
- Incremento automático. Mientras el bucle está activo, el sistema espera 0.5 segundos y suma automáticamente 1 unidad a las variables de agua y presión, simulando un llenado constante.
Paso 4. Gestión de alertas y restauración.
En esta fase, el programa evalúa los datos en tiempo real y responde a las acciones preventivas del usuario para estabilizar el entorno.
- Lógica de peligro. El sistema utiliza un bloque condicional con el operador lógico "y"; si el "nivel de agua" y la "presión" son mayores a 10, el fondo cambia a "achique".
- Alertas parciales. Mediante el operador lógico "o", si sólo uno de los valores supera 10, el fondo cambia a "desvío". De lo contrario, permanece en "Vacío".
- Intervención manual. El usuario puede usar la placa Makey Makey para reducir los niveles: presionar la flecha izquierda resta 3 a la presión y 1 al agua, mientras que la flecha derecha resta 1 a la presión y 3 al agua. Ambos con una pequeña espera para mejor sincronización.
Paso 5. Conexión con la placa Makey Makey
Aquí tenemos el esquema de conexión con la placa Makey Makey
Para conectar el panel de control con la placa Makey Makey, usando la plantilla facilitada (editable, pdf), a modo de ejemplo, puedes visualizar la siguiente imagen:
En este enlace podemos encontrar el resultado de la actividad al completo.
Comenzamos - Equipo de Matemáticas
¡Equipo de Analistas de Datos, vuestra labor es vital!
Nuestra estación submarina corre riesgo inminente de inundación y debemos actuar con rapidez. Solo siguiendo estrictamente los protocolos de seguridad lograremos estabilizar la base y evitar daños estructurales catastróficos.
Nuestra misión para proteger la instalación es diseñar un sistema de monitorización con Scratch y Makey Makey que controle la presión y el nivel del agua. Programaremos una gráfica en tiempo real y configuraremos comparadores numéricos para que las esclusas se cierren completamente cuando activemos manualmente los botones de nuestro mando físico, garantizando que la presión se estabilice.
Aprenderemos a representar el cambio de valores mediante gráficas estadísticas digitales y a manejar con precisión el concepto de variable. Utilizaremos estrategias de pensamiento algorítmico para que la tecnología responda con exactitud a los desafíos del entorno, y diseñaremos una gestión segura y responsable de nuestra misión.
¡Comprobemos los niveles!
Visualizamos el vídeo
Aquí tenemos un vídeo que nos ayudará con los pasos que debemos de seguir.
Lectura facilitada
¡Hola, equipo de analistas de datos! Vuestro trabajo es fundamental. Los ingenieros cierran las puertas, pero vosotros decidís cuándo deben cerrarse. Sin vuestros cálculos, las puertas no sabrían protegernos del peso del agua.
🎯 ¿Cuál es nuestro objetivo?
Queremos programar la consola de mando para que sea un sistema inteligente. El objetivo es que la estación aprenda a:
- Cerrar las puertas (esclusas) en el momento justo.
- Sacar el agua de las habitaciones inundadas.
📉 El lenguaje de las reglas (Lógica)
Para que la estación funcione sola, usaremos reglas matemáticas de SÍ o NO (llamadas lógica booleana).
Vuestra misión es convertir estas reglas en seguridad real:
- Regla 1. SI el nivel de agua es alto Y la presión sube... ENTONCES cierra la puerta de emergencia.
- Regla 2. SI el agua entra... ENTONCES activa las bombas para sacarla.
¡Atención! Si vuestras reglas son correctas, detendremos la inundación. Si fallan, el océano romperá la base. ¡Debemos ser muy precisos!
📋 Pasos para la misión
- Comprobar los niveles. Mira los datos de los sensores de agua y presión.
- Escribir las reglas. Crea las instrucciones lógicas en el ordenador.
- Probar el sistema. Asegúrate de que las puertas se cierran justo cuando hay peligro.
¡Sistemas listos! ¡A vuestros puestos de control!
Nos preparamos
En esta presentación se muestra toda la información que nos pudiese ser de ayuda para realizar nuestra misión.
Código Escuela 4.0 Extremadura Presentación Makey Makey + Scratch. Teoría, CC BY-SA
Para ver a pantalla completa clicamos en presentación.
Hacemos clic en Scratch punto de partida y la reutilizamos, es decir, clicamos en "Reinventar" (botón verde). Si no estamos registrados/as, este botón verde no aparece, por ello al menos un miembro del equipo debe registrarse con la cuenta educarex
Aquí tenemos las instrucciones y pistas para poder realizar el proyecto:
Fase 0. Preparando los parámetros de la simulación
Como equipo de Analistas de Datos de la estación Abyss-Zero, nuestra primera tarea consiste en diseñar el entorno y las estructuras donde guardaremos la información crítica de la base submarina.
- Nuestro reto. Activar el hardware, crear las variables de control y dibujar los tres estados del tanque de agua en el escenario.
- Pista de investigación. Tras añadir la extensión turquesa de Makey Makey, nos dirigimos a la categoría de Variables. Investigamos cómo crear dos variables llamadas nivel de agua y presión. Después, en la pestaña Fondos del Escenario, utilizamos el editor de Scratch para diseñar tres estados: uno llamado Vacío, uno medio lleno llamado desvío y uno lleno de agua llamado achique.
- Comprobación / visualización. Comprobamos que ambos contadores aparecen en pantalla y que nuestros tres fondos están listos para ser llamados por la lógica de programación.
Fase 1. El protocolo de arranque e inicialización (tecla espacio)
Todo sistema de seguridad de vanguardia debe comenzar con un reseteo total para garantizar que los datos anteriores no interfieran con la nueva emergencia.
- Nuestro reto. Configurar el evento de inicio, limpiar la pantalla y resetear los contadores matemáticos para comenzar la monitorización desde cero.
- Pista de investigación. Comenzamos con el bloque de evento de Makey Makey al presionar tecla espacio. Conectamos inmediatamente debajo el bloque de la categoría Apariencia para cambiar fondo a Vacío. Seguidamente, localizamos en la categoría de Variables los bloques necesarios para dar a nivel de agua el valor 0 y dar a presión el valor 0.
- Comprobación / visualización. Observamos cómo, al presionar el espacio, el escenario se limpia y los marcadores se ponen a cero automáticamente, dejando el sistema listo para la acción.
Fase 2. El bucle de vigilancia y la clave de seguridad
Para que la estación esté protegida, necesitamos crear una estructura que mantenga el sistema funcionando constantemente, pero que incluya una condición de salida para detener la inundación cuando sea seguro.
- Nuestro reto. Programar un bucle de monitorización que solo se rompa cuando detectemos una combinación lógica de seguridad en nuestro hardware.
- Pista de investigación. Localizamos en la categoría de Control el bloque repetir hasta que. En su hueco hexagonal insertamos el operador verde y. Dentro colocamos los bloques de Sensores:
- ¿tecla flecha derecha presionada?
- ¿tecla flecha izquierda presionada?
- Comprobación / visualización. El sistema queda en vigilancia activa y no saldrá del ciclo hasta que accionemos los dos sensores físicos al mismo tiempo.
Fase 3. El metrónomo de inundación (ritmo de incremento)
En esta etapa configuramos el motor de la simulación. Necesitamos que las variables aumenten a un ritmo constante, como si fuera un cronómetro que marca la velocidad del desastre.
- Nuestro reto. Configurar un ritmo interno que haga subir los niveles de riesgo de forma automática y constante.
- Pista de investigación. Dentro del bloque repetir, añadimos el bloque esperar 0.5 segundos de la categoría Control. Este bloque funciona como metrónomo. Justo después utilizamos los bloques de Variables para sumar 1 tanto a nivel de agua como a presión en cada ciclo.
- Comprobación / visualización. Observamos que los números aumentan de forma rítmica cada medio segundo, simulando la entrada constante de fluido y el aumento de presión en la estación.
Fase 4. Análisis de datos y alertas (lógica booleana)
El cerebro del sistema debe analizar los datos que aumentan y decidir qué fondo mostrar basándose en umbrales numéricos de peligro.
- Nuestro reto. Configurar una estructura de decisión que evalúe si la emergencia es total o parcial.
- Pista de investigación. Dentro del bucle, debajo del metrónomo, insertamos un bloque si / si no.
- En el primer si, usamos el operador y para comprobar: nivel de agua > 10 y presión > 10. Si esto ocurre, cambiamos el fondo a achique.
- En el bloque si no, añadimos otro si / si no. Utilizamos el operador o para detectar: nivel de agua > 10 o presión > 10. Si esto ocurre, cambiamos el fondo a desvío.
- En la última opción, si ninguna condición se cumple, el fondo vuelve a Vacío.
- Comprobación / visualización. El fondo cambia a desvío si solo una variable supera el límite, pero pasa a achique si ambas variables superan el umbral crítico.
Fase 5. Intervención táctica manual (estabilización)
Para evitar el colapso, el equipo de analistas puede intervenir manualmente reduciendo los valores desde el panel físico.
- Nuestro reto. Programar las flechas para reducir los niveles de forma estratégica.
- Pista de investigación. Creamos dos eventos independientes fuera del bucle principal:
- Al presionar flecha izquierda: esperar un instante y luego sumar -3 a presión y sumar -1 a nivel de agua.
- Al presionar flecha derecha: esperar un instante y luego sumar -1 a presión y sumar -3 a nivel de agua.
- Comprobación / visualización. Mientras los valores suben automáticamente, podemos usar las flechas para reducirlos y mantener estable la estación Abyss-Zero.
Fase 6. Conexión del panel de control físico
Para ejecutar esta lógica en el mundo real, conectamos el programa con la placa Makey Makey.
- Nuestro reto. Conectar la placa a nuestros sensores conductores para transmitir las señales de inicio y estabilización.
- Pista de investigación. Utilizamos cables con pinzas de cocodrilo conectados al panel frontal de la placa:
- pin espacio para iniciar la simulación
- pin flecha derecha
- pin flecha izquierda
- Comprobación / visualización. Al sujetar la toma de tierra y tocar los sensores conductores, las variables en Scratch reaccionan. Si tocamos ambas flechas simultáneamente, el sistema detecta la condición de seguridad y el bucle se rompe.
Para conectar el panel de control con la placa Makey Makey, usando la plantilla facilitada (editable, pdf), a modo de ejemplo, puedes visualizar la siguiente imagen:
Nuestras herramientas de apoyo
- Consejo lógico. El bloque esperar 0.5 segundos define el ritmo del sistema. Sin él, el ordenador realizaría los cálculos tan rápido que las variables superarían el límite crítico casi instantáneamente.
- Consejo hardware/físico. Como utilizamos el operador lógico y para salir del bucle, la placa debe recibir dos señales al mismo tiempo. Aseguramos un buen contacto con los materiales conductores mientras sujetamos la toma de tierra.
Nuestra autocomprobación
- ¿Contiene el bloque repetir hasta que el operador verde y con los dos sensores de flechas? (Sí/No)
- ¿Hemos situado el bloque esperar 0.5 segundos dentro del bucle para que actúe como metrónomo del incremento? (Sí/No)
- ¿El fondo de achique se activa únicamente cuando ambas variables superan el umbral de 10? (Sí/No)
Un poco de ayuda
Montamos nuestro código
En este apartado podemos acceder al código necesario pero desmontado, nosotros tendremos que ensamblarlos de la forma adecuada.
Aprendo, pienso y crezco
Aprendo , pienso y crezco
El diario de aprendizaje es nuestro Informe de Seguridad de la Estación personal de "ingenieros". No sirve para copiar teoría, sino para reflexionar sobre cómo hemos aprovechado la química del agua para crear un sistema de defensa electrónico en la Estación Abyss-Zero.
- Diario de aprendizaje (será necesario uno por grupo de alumnos o como especifique el docente)
Después de...
¡Atención a todas las unidades de la estación Abyss-Zero! En nuestra próxima sesión realizaremos el resumen del protocolo de contención de agua. Debemos presentar la documentación técnica al resto del comité de seguridad.
Organización de las exposiciones
- División de Matemáticas. Explicaremos cómo hemos programado el sistema de validación de presión y la integración del algoritmo de equilibrio mediante la placa Makey Makey.
- División de Física y Química. Explicaremos cómo hemos programado el simulador de inundación (fondos de Base 1 a Base 6) y la integración de las esclusas físicas mediante materiales conductores.
Roles del equipo
Para la presentación, debemos repartir el trabajo de campo. Cada integrante de la división asumirá uno de los siguientes roles operativos:
- La oficialía de enlace (liderazgo de comunicación). Se encarga de la exposición oral, presentar los objetivos de homeostasis y explicar las conclusiones del protocolo de rescate.
- La ingeniería de sistemas (control de hardware). Maneja la terminal durante la presentación, muestra los bloques de código en Scratch y realiza la demostración táctica con la placa Makey Makey y los materiales conductores.
- La especialidad en análisis de riesgos (gestión de datos). Registra el feedback de las otras divisiones y responde a las preguntas sobre vulnerabilidades del casco, errores en las variables y ajustes técnicos realizados.
Objetivo y programación (¿qué y por qué?)
En este apartado de nuestra guía debemos explicar los fundamentos de nuestro blindaje estructural:
- Objetivo del sistema. Explicamos qué reto de seguridad estábamos resolviendo (ej. detener la subida del nivel de agua mediante el cierre coordinado de 3 esclusas para proteger el reactor central).
- Herramientas de programación. Detallamos qué bloques específicos de Scratch hemos usado para construir el sistema (eventos de Makey Makey, operadores de igualdad "=", variables de control de presión).
- Lógica de homeostasis. Explicamos cómo hemos estructurado el código. ¿Cómo hemos configurado el reset del sistema con la tecla espacio? ¿De qué manera la variable esclusas cerradas interactúa con el ciclo de inundación para permitir la supervivencia?
Diario de errores y soluciones
En Abyss-Zero, cada fallo es una oportunidad para evitar el colapso total. Compartimos nuestros hallazgos.
- Brechas técnicas. ¿Qué falló durante la configuración? ¿Había problemas de conductividad en el agua salada de los pulsadores? ¿El sistema registraba contactos fantasma en las esclusas?
- Soluciones de campo. Explicamos exactamente qué ajustes técnicos realizamos para parchear esos errores y conseguir que el prototipo de sellado fuera 100% estanco.
Test de homeostasis y conclusiones
Llegamos a la fase de evaluación de nuestra capacidad técnica. Respondemos a estas cuestiones críticas:
- Validación operativa. ¿Nuestro protocolo de cierre funciona correctamente? Realizaremos una demostración táctica donde se verifique que el nivel de agua se detiene con precisión al activar el código programado.
- Conclusiones. Según las pruebas realizadas, ¿es nuestro sistema lo suficientemente robusto para ser implementado en los sectores más profundos de la estación?
Formato de presentación (opciones DUA)
Elegimos el formato que mejor demuestre nuestra competencia técnica para exponer el protocolo:
- Opción A - Demo táctica en vivo. Ejecución del programa en tiempo real en la pantalla de la base, explicando los algoritmos de presión y realizando la validación física con el panel conductor.
- Opción B - Infografía de ingeniería. Un esquema visual o presentación digital (Genially/Canva) que conecte el diagrama de flujo de nuestro código (inundación/esclusas) con el diseño de nuestra interfaz física de emergencia.
- Opción C - Videotutorial de reparación. Grabación de la terminal de Scratch narrada por nosotros y nosotras, explicando paso a paso cómo configurar el sistema para salvar la estación de la inundación.