El horizonte del control y la robótica. Interfaz cerebro-computador by ciencia2aula

El horizonte del control y la robótica. Interfaz cerebro-computador. Documento para el profesor De la ciencia al aula:

Fomento de las vocaciones científicas y de la innovación entre jóvenes estudiantes a través del aprendizaje basado en proyectos de investigación

Documento alumno r

Autores: Jorge Pastor María Dolores Peláez Javier Martínez Pilar Pastor Sonia Val Gonzalo Robles Autoría y edición de los recursos audiovisuales: Raquel Gil Colaboradores: BitBrain Technologies (http://bitbrain.es) Instituto Pirenaico de Ecología (www.ipe.csic.es) El presente libro está formado por dos partes: -‐ Documento para el alumno. -‐ Documento para el profesor. Al libro le acompaña un DVD de recursos didácticos que contiene: -‐ Videos del proyecto. -‐ Anexos de contenidos teóricos. -‐ Anexos de actividades y soluciones. -‐ Programación general del curso. Edita: Centro Universitario de la Defensa Ctra. de Huesca s/n. 50090, Zaragoza. Impreso en España Printed in Spain ISBN: 978-‐84-‐940583-‐4-‐9 Depósito Legal: Z 1888-‐2013

Dime y lo olvidaré, enséñame y lo recordaré, involúcrame y lo aprenderé.

Benjamin Franklin

En esta propuesta docente se parte de un proyecto de investigación en el que se controla un robot a partir de la información obtenida por una interface cerebro-‐computador. Con este proyecto se logra atraer el interés de los alumnos hacia la robótica y se utiliza como excusa para desarrollar los contenidos del bloque de control y robótica. Como este proyecto lo lleva a cabo una empresa ‘spin-‐off’ de la Universidad de Zaragoza (Bit Brain), aprovechamos para estudiar los diferentes mecanismos de transferencia de conocimiento desde la investigación a la sociedad y la estructura de investigación local, nacional e internacional, dentro de los contenidos del bloque de tecnología y sociedad.

¿Qué recursos encontrarás en esta unidad didáctica?:

Guía didáctica para el Alumno Guía didáctica para el Profesor Materiales para el estudio de los contenidos de control y robótica que marca el Currículo de Aragón

Selección de materiales educativos en línea.Actividades de autoevaluación Actividades de invesigación

Video-‐entrevistas con Javier Minguez, fundador de la 'spin-‐off' Bit Brain

Proyectos de control de robots a través de la interface cerebro-‐computador

Trabajo cooperativoen linea con tus compañeros y con otros Institutos Trabajo cooperativo entre profesores: eules.unizar.es Redes sociales: facebook, twitter, canal Youtube, Picasa

DIifusión de experiencias reales: www.ipe.csic.es http://bitbrain.es

Web del proyecto http://auladelaciencia.es Twitter: @ciencia2aula

English activities

Tecnología y sociedad Canal de noticias relacionadas con el tema Estructura de investigación local, nacional e intrnacional

Proyectos con simuladores Canal YouTube

Animaciones ilustrativas sobre los contenidos Webquest de robótica y control

Índice El proyecto de la ciencia al aula

1. Relación de la unidad didáctica con los elementos del currículo oficial

1.1. Justificación

1.2. Contenidos

1.3. Objetivos

1.4. Criterios de evaluación

1.5. Contribución de esta unidad didáctica a las competencias básicas

1.6. Estrategias metodológicas

2. ANÁLISIS DE LA UNIDAD

2.1. Introducción

2.2. Esquema de la unidad

2.3. Desarrollo de la unidad

3. Evaluación

4. Recursos y medios necesarios

5. Adaptación de la unidad

6. Educación en valores

7. Relación interdisciplinar

8. Notas para el profesor.

EL PROYECTO “De la ciencia al aula” De la ciencia al aula es un proyecto para el fomento de vocaciones científicas y de la cultura de innovación dirigido especialmente a los jóvenes estudiantes de Enseñanza Secundaria Obligatoria (ESO). En él se desarrolla una propuesta docente, y los recursos educativos necesarios, con el que abordar los contenidos de la materia de Tecnologías de 4º de la ESO, basándose en resultados obtenidos a través de proyectos de investigación desarrollados recientemente por diferentes organismos, grupos de investigación o empresas de nuestro entorno. El proyecto pretende, también, difundir la estructura de investigación, innovación y desarrollo a través de proyectos que han sido desarrollados por investigadores de Aragón. Mediante este proyecto se pone a disposición, tanto de profesores como de alumnos, diversos materiales y recursos con los que impartir y estudiar los bloques de contenidos que establece el currículo de Aragón para la materia de tecnologías en 4º de la ESO: •

Bloque 1. Instalaciones en viviendas.

•

Bloque 2. Electrónica.

•

Bloque 3. Tecnologías de la información y de la comunicación.

•

Bloque 4. Control y robótica.

•

Bloque 5. Neumática e hidráulica.

•

Bloque 6. Tecnología y sociedad.

Los recursos generados en el proyecto son abiertos y de libre acceso desde internet y constan de video-‐entrevistas con los investigadores del proyecto, simulaciones, materiales de estudio y para realizar ejercicios, material para el profesor, recursos educativos digitales, proyectos y concursos.

1. RELACIÓN DE LA UNIDAD DIDÁCTICA CON LOS ELEMENTOS DEL CURRÍCULO OFICIAL 1.1. Justificación Esta unidad didáctica, diseñada para 4º de ESO, tiene como finalidad: Acercar al alumno al mundo de la robótica, tanto a nivel autonómico como mundial, que conozca los principales organismos y programas dedicados a la investigación en España y en Europa, fomentar su autonomía personal en la elaboración de trabajos de investigación, promover el trabajo en equipo, mejorar algunos de los conocimientos adquiridos en Tecnologías en cursos anteriores e integrar los aprendizajes alcanzados en materias tales como: Lengua castellana y literatura, Biología Física, mejorando así la interdisciplinaridad. Para los alumnos de 4º de secundaria, la tecnología no es una materia nueva puesto que la han cursado en años anteriores. Gracias a ello, tenemos la ventaja de contar con estudiantes que ya poseen conocimientos previos de la misma y sus peculiaridades, sobre todo en la parte organizativa, de normas y usos en el aula taller y en el aula de informática. No obstante, para estos alumnos la unidad supone el primer contacto con los contenidos específicos del Bloque de Control y robótica de 4º curso. Para ubicarla es necesario tener en cuenta todos los contenidos de la materia de Tecnologías que recoge la Orden de 9 de mayo de 2007, por la que se aprueba el currículo de la ESO en la comunidad autónoma de Aragón. Si bien muchos de los contenidos abordados en cursos anteriores guardan relación con esta unidad, de especial dependencia son los contenidos de los bloques 7,8 y 9. Por ello, el éxito de la unidad didáctica dependerá, en gran medida, de la habilidad del profesor en conectarla con los conocimientos previos de los alumnos a través de las actividades de iniciación propuestas. Asimismo, los contenidos que aquí se estudian son importantes para abordar, en el futuro, con éxito los contenidos de las materias de Tecnología Industrial I y II, que se cursan durante el Bachillerato, así como para desarrollar procedimientos, destrezas, habilidades y actitudes destinadas 8

a alcanzar los objetivos de la materia con el mayor grado de coherencia y adecuación a los recursos cognitivos del alumnado. La ya citada Orden de 9 de mayo de 2007 determina que los contenidos que se trabajen en las materias científico-‐tecnológicas no deben estar orientados a la formación específica sino a que el alumnado adquiera las bases propias de la cultura científica, haciendo especial énfasis en el desarrollo de actitudes responsables, dirigidas a sentar las bases de un desarrollo sostenible. Asimismo, considera de gran interés hacer participes a los alumnos de innovaciones e investigaciones científicas, así como conocedores de los últimos avances y aportaciones en el mundo de la ciencia. En definitiva, se trata de realizar actividades que, además de permitir que el alumnado adquiera los conocimientos básicos para su vida sobre las Tecnologías, vayan orientadas a que tome conciencia de la importancia de la cultura científica y tecnológica en el mundo actual. 1.2. Contenidos (En negrita los contenidos mínimos) Como se ha dicho anteriormente, la unidad pretende desarrollar, como eje central, los contenidos de 4º curso relativos a los Bloques Temáticos 4:Control y robótica y 6:Tecnología y sociedad y, también, reforzar con las actividades propuestas los contenidos de cursos anteriores relacionados con los Bloques 7, 8 y 9. Control y robótica •

Sistemas de control: estructura, sensores, controlador, actuador, tipos de sistemas, entrada, salida, control en lazo abierto, realimentación, control en lazo cerrado, sistemas discretos.

•

Qué son los sensores, tipos de sensores, características, sensores de posición, sensores de temperatura, sensores de fuerza y presión y otros sensores.

•

Acondicionamiento de señal: elementos de protección, amplificadores y comparadores, amplificadores operacionales, filtros, convertidores de señal; actuadores: sistemas de 9

accionamiento, de transmisión, sistema reductor, sistema de control. Características de los actuadores: rango de actuación, control, precisión, temporización. Clases de actuadores: eléctricos, hidráulicos y neumáticos. •

Procesador de datos, núcleo, controlador, microprocesador, controladores específicos, controladores lógicos programables (PCL), control por ordenador. Aplicaciones de los ordenadores: adquisición y análisis de datos, control secuencial, control analógico y digital. Lenguajes de programación y hardware.

•

Sistemas automáticos: adaptación al medio, tiempo de respuesta, incertidumbre, lógica difusa, robot, precisión, aplicaciones robóticas, cronología y arquitectura de robots, empleo a nivel industrial y la robótica en la actualidad.

•

Trabajo con simuladores automáticos para verificar y comprobar el funcionamiento de los sistemas diseñados.

•

Los sentidos humanos y la posibilidad de incorporarlos a los robots.

Tecnología y sociedad •

Ciencia y tecnología en Europa y España en el contexto internacional.

•

Espacio Europeo de Investigación: qué es, cómo funciona, con qué instrumentos cuenta.

•

Programa Marco de la Unión Europea: qué es, objetivos, programas específicos, ejemplos de proyectos financiados por el 7ª Programa Marco.

•

Fundación Europea de la Ciencia: cuál es su importancia y su misión.

•

El sistema de investigación, desarrollo tecnológico e innovación (I+D+i) en España: qué es un sistema de investigación, cuáles son sus agentes en España, qué agentes se ubican en Aragón, qué investigación realizan los diversos agentes.

•

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología: sus objetivos y actividades.

•

Organismos Públicos de Investigación en España: cuáles son, dónde se ubican, en qué áreas del conocimiento se especializan.

•

El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC): objetivos, áreas científico técnicas, centros de investigación, centros en Aragón, ejemplos de proyectos en las diferentes áreas científicas. 10

•

El Instituto Pirenaico de Ecología (IPE): su misión, cuáles son sus líneas de investigación, cómo las desarrollan, proyectos vigentes, cómo se financian, perfil de sus investigadores. Detalle de algunos de sus proyectos.

1.3. Objetivos Objetivos de la materia 3. Analizar los objetos y sistemas técnicos para comprender su funcionamiento, conocer sus elementos y las funciones que realizan, aprender la mejor forma de usarlos y controlarlos…

4. Expresar y comunicar ideas y soluciones técnicas, así como explorar su viabilidad y alcance, utilizando los medios tecnológicos, recursos gráficos, la simbología y el vocabulario adecuado, valorando su funcionalidad y la multiplicidad y diversidad de saberes… 5. Adoptar actitudes críticas fundamentadas en el conocimiento tecnológico para analizar cuestiones tecnológicas y científicas y sus repercusiones en la sociedad, en el medioambiente, en la salud y en el bienestar personal y colectivo… 7. Asumir y adoptar de forma crítica y activa el avance caracterizado por la presencia de las tecnologías de la información y de la comunicación, incorporándolas al quehacer cotidiano, integrando los aprendizajes tecnológicos con los aprendizajes adquiridos en otras materias del currículo, utilizándolos para crear, almacenar procesar y transmitir información… 8. Desarrollar actitudes flexibles y responsables en el trabajo en equipo, en la toma de decisiones, ejecución de tareas y búsqueda de soluciones, así como en la toma de iniciativas o

Objetivos de la unidad • Conocer y diferenciar los sistemas de control: en lazo abierto, en lazo cerrado y discretos. • Reconocer que un sistema de control automático es capaz de controlar, sin intervención humana, una función de salida. • Analizar la estructura y el funcionamiento de automatismos en diferentes dispositivos técnicos habituales. • Expresar y comunicar ideas y soluciones técnicas utilizando los medios tecnológicos, recursos gráficos, la simbología y el vocabulario adecuado. • Mejorar la redacción escrita y la expresión oral

• Conocer el impacto positivo que pueden tener en el ámbito de la salud avances tecnológicos como el control de sistemas automáticos mediante señales cerebrales. • Tener una opinión propia que le permita tomar decisiones entre alternativas en conflicto sobre la automatización en la sociedad actual. • Utilizando el ordenador elaborar documentos en diversos formatos. • Buscar y analizar en Internet información relevante para realizar las actividades propuestas. • Utilizar el ordenador como instrumento para el control y programación de sistemas automáticos.

• Trabajar como miembro de un equipo asumiendo responsabilidades individuales de forma flexible y tolerante. • Aprender a tomar decisiones analizando las ventajas y

acciones emprendedoras, valorando la importancia de trabajar como miembro de un equipo en la resolución de problemas tecnológicos… 9.-‐ Conocer las diferentes aportaciones científicas y tecnológicas de la Comunidad Autónoma de Aragón…

10. Conocer y utilizar técnicas y destrezas de manejo de la información a través de la incorporación de las tecnologías de la información y… 11. Aplicar los conocimientos adquiridos en el ámbito de las Tecnologías para apreciar, disfrutar y utilizar los recursos que nos ofrece el medio natural, muy especialmente el de la comunidad aragonesa, valorando y participando en su conservación y… 12. Comprender la importancia de utilizar los conocimientos de las tecnologías para satisfacer las necesidades humanas y participar en…

los inconvenientes de las alternativas posibles.

• Conocer el proyecto de control de robots mediante señales cerebrales que desarrolla la empresa aragonesa Bitbrain technologies. • Conocer las aportaciones científicas que realiza el Instituto Pirenaico Aragonés en relación con el glaciar de Monte perdido. • Mejorar las técnicas de búsqueda y extracción de información de Internet, en ocasiones contenida en páginas web escritas en inglés o en francés, aprendiendo, además, a citar las fuentes de información. • Aumentar la curiosidad por conocer el ecosistema del glaciar de Monte perdido y su evolución en los últimos años.

• Comprender la importancia de aprovechar la ventaja que reportan los conocimientos sobre los sistemas automáticos para satisfacer algunas necesidades humanas en la sociedad actual.

1.4. Criterios de evaluación (En negrita los criterios mínimos) La numeración de los criterios corresponde a la establecida en la orden del 9 de mayo de 2007. Criterios de la materia 5. Analizar sistemas automáticos, describir sus componentes y montar automatismos sencillos.

Criterios de la unidad • Reconocer la estructura y el funcionamiento de automatismos en diferentes dispositivos técnicos habituales. • Conocer y diferenciar los sistemas de control: en lazo abierto, en lazo c- errado y discretos. • Reconocer que un sistema de control automático es capaz de controlar, sin intervención humana, una función de salida.

6. Desarrollar un programa para controlar un sistema automático o un robot y su funcionamiento de forma autónoma en función de la realimentación que reciba del entorno. 8. Conocer la evolución tecnológica a lo largo de la historia. Analizar objetos técnicos y su relación con el entorno y valorar su repercusión en la calidad de vida.

9. Utilizar el ordenador como herramienta de adquisición e interpretación de datos y como realimentación de otros procesos con los datos obtenidos.

12. Conocer los hitos fundamentales del desarrollo tecnológico y la evolución de algunos objetos técnicos, valorando su implicación en los cambios sociales y laborables.

13. Reconocer el impacto que sobre el medio natural produce la actividad tecnológica y comparar los beneficios de esta actividad frente a los costes medioambientales que supone.

• Conocer distintos lenguajes de programación de un sistema automático o de un robot. • Desarrollar, mediante un lenguaje de programación simple, un programa que ejecute las instrucciones de un dispositivo técnico. • Controlar un robot sencillo mediante un programa apropiado a través del ordenador. • Elaborar juicios de valor frente al desarrollo tecnológico a partir del análisis de la evolución de los sistemas automáticos de producción. • Relacionar inventos y descubrimientos con el contexto en el que se desarrollan, interpretando las modificaciones tecnológicas, económicas y sociales en cada periodo histórico. • Recoger información de manera correcta utilizando las técnicas de expresión y representación adecuadas e incorporando el ordenador como medio para la comunicación y la obtención de la información. • Utilizar las tecnologías de la información y de la comunicación de forma creativa para explorar, analizar, intercambiar y presentar la información. • Conocer e investigar aspectos y contenidos relativos a realizaciones e impactos producidos por los sistemas de control, acaecidos en los últimos tiempos, en relación entre el actuar (la técnica), el saber (la ciencia) y su incidencia en la sociedad. • Conocer los principales organismos y programas que promueven el desarrollo de la ciencia y la técnica en España y en el resto de la Unión Europea. • Tener una opinión propia que le permita tomar decisiones entre alternativas en conflicto sobre la automatización en la sociedad actual.

1.5. Contribución de esta unidad didáctica a las competencias básicas El Anexo I del currículo aragonés recoge las competencias básicas que debe alcanzar mediante la realización de las siguientes actividades todo el alumnado al finalizar la Educación Secundaria Obligatoria, a través de las diversas materias.

La presente unidad didáctica, mediante la realización de las actividades programadas, contribuirá al desarrollo de las siguientes competencias básicas: Competencias 1. Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico. 2. Competencia en comunicación lingüística.

Actividades •Mediante el conocimiento y comprensión de los sistemas de control y los robots. • Mediante el conocimiento y análisis crítico de la repercusión en la industria y en la forma de vida en general que tienen los avances tecnológicos y científicos.

• Lectura de textos y realización de actividades de análisis y descripción utilizando un vocabulario técnico y artístico. • Presentación oral de sus opiniones al resto de la clase, empleando los recursos gráficos y verbales necesarios de forma clara y comprensible. • Lectura y traducción de páginas web escritas en inglés o francés. 4. Tratamiento de la • Búsqueda de información en Internet. información y • En la simulación de procesos de programación de sistemas automáticos. competencia digital. 5. Competencia • El trabajo en equipo permite el desarrollo de habilidades relevantes de interacción social: social y ciudadana. abordar dificultades, gestionar conflictos, tomar decisiones en grupo, etc. • Con el conocimiento del desarrollo tecnológico y su influencia en los cambios en la producción industrial y su incidencia en el entorno vital. 6. Competencia para • La realización de las actividades de investigación propuestas hace precisa la obtención, aprender a análisis y selección de información útil, contribuyendo al desarrollo de estrategias de aprender. resolución de problemas. 8. Autonomía e • La ejecución de las actividades prevista ofrece oportunidades para el desarrollo de iniciativa personal. cualidades personales como la iniciativa, la autonomía, la autocritica, etc.

1.6. Estrategias metodológicas La unidad consta de dos partes claramente diferenciadas: por un lado están los seis primeros núcleos de interés en los que se desarrollan los contenidos relativos al bloque de control y robótica, cuya estructura es similar y las actividades propuestas son dirigidas y concretas. En la otra parte de la unidad, dedicada a tratar los contenidos relativos al bloque de tecnología y sociedad, se ofrece una visión panorámica de los principales organismos y programas de investigación a nivel europeo, así como de las diez tecnologías más avanzadas que se están desarrollando en el mundo actual, tales como las nano-‐células solares, las redes de sensores sin cables, la ingeniería inyectable de tejidos,

etc. En esta segunda parte, los alumnos tendrán mayor autonomía en la búsqueda de información para realizar las actividades de investigación. No obstante, en el desarrollo de toda la unidad didáctica, procuraremos: •

Partir del nivel de conocimientos previos de los alumnos. Realizando una prueba inicial para determinar los conocimientos que poseen los alumnos sobre los contenidos que van a estudiar.

•

Motivar a los alumnos sobre el tema que se va a trabajar. Se puede hacer mostrándoles la evolución de la automatización a lo largo de la historia como respuesta a la necesidad de aumentar la producción y, al mismo tiempo, de liberarnos de tareas peligrosas o pesadas, y descubrir la gran incidencia que tiene esta actividad industrial en la sociedad actual.

•

Favorecer que el alumno desarrolle una intensa actividad mental. Para ello, se han diseñado las apartados de tal forma que la mayor parte del tiempo el alumno esté atareado, ya sea resolviendo ejercicios, buscando información, realizando actividades o debatiendo.

•

Favorecer las relaciones interpersonales para el desarrollo de valores. Procurando que haya una relación cordial entre los alumnos y entre ellos y el profesor, potenciando un clima de trabajo que favorezca el desarrollo de la autoestima personal y la creatividad de los alumnos. Organizando los grupos de trabajo o para el debate convenientemente.

•

Fomentar la comunicación oral y escrita. Lo haremos en las aportaciones en los grupos de trabajo, en los debates y en la exposición oral de los temas que se traten. Y, también, en la correcta redacción en los exámenes.

•

Favorecer la autonomía del aprendizaje. Algunas actividades como las de investigación, en las que el alumno debe centrarse en la búsqueda de información, favorecen la autonomía del aprendizaje.

•

Emplear adecuadamente las Tic. 15

Tanto en las actividades de investigación como en la búsqueda de información para ampliar conocimientos se favorece esta estrategia metodológica. •

Fomentar la utilización de distintas fuentes de información. En la búsqueda de soluciones y de información se les facilitarán diversas fuentes de investigación.

•

Utilizar distintas organizaciones del espacio y del tiempo. Se usará el aula ordinaria o el aula de informática en caso de no disponer de portátiles del programa escuela 2.0 y, para determinadas partes de la unidad, establecer grupos reducidos de trabajo.

•

Hacer que los contenidos trabajados sean funcionales fuera del ámbito escolar. Muchos de los contenidos que se trabajan en la unidad tienen su ejemplificación en el ámbito domestico o en el entorno próximo.

•

Y que la evaluación sea formativa. Para ello, se han diseñado ejercicios de autoevaluación. También, haciendo que los alumnos elijan la mejor exposición hecha en los debates. Esta clase de actividad les hace valorar lo realizado por sus compañeros y favorece la autocrítica.

2. ANÁLISIS DE LA UNIDAD 2.1. Introducción La spin-‐off Bitbrain ha convertido en una realidad, de forma pionera en el mundo, el control mental de una silla de ruedas y un robot, situando a Aragón en la vanguardia de la investigación internacional. El mundo de la robótica ha evolucionado mucho en las últimas décadas, y la importancia de conocer cómo funcionan los sistemas de control nos ha llevado a utilizar dicho proyecto para, así, facilitar la comprensión de los conceptos y ejemplificar los contenidos del tema de control y robótica. 16

Bitbrain technologies. BitBrain es una empresa spin-‐off que surgió a raíz de una línea de investigación de la Universidad de Zaragoza. Básicamente, lo que hacían era decodificar señales cerebrales para usarlas en un entorno de control de robots. De este modo, se construyó el segundo prototipo del mundo de silla de ruedas controlada con la mente o el primer prototipo del mundo de un robot teleoperado con la mente. Como resultado de estas investigaciones se levantó un gran interés mediático y se empezó a preguntar cuando iba a llegar a la sociedad esta tecnología. El primer problema es que el control de robots con la mente no es algo tan fácil de usar y es que, para seleccionar un destino con la mente necesitaban casi 3 minutos. Así que se empezó a valorar otras aplicaciones de esta tecnología y se vio que en el ámbito de la salud podía ser muy interesante. Dentro del campo médico, recuperar o sustituir funciones motoras del cuerpo humano ha sido una de las tareas más fascinantes, aunque frustrantes, de investigación del último siglo. La posibilidad de interconectar el sistema nervioso humano con un sistema mecatrónico y usar este concepto para recuperar alguna función motora ha motivado enormemente a los científicos durante mucho tiempo. En los últimos años, los grandes avances en la interacción cerebro-‐computador y la robótica han hecho posible utilizar la actividad cerebral en línea para el control de dispositivos robóticos con un objetivo de recuperación o sustitución motora. 2.2. Esquema de la unidad En esta unidad didáctica, además de tratar el tema de Control y robótica se pretende dar una visión global de la investigación en España y en el resto de la Unión Europea. Por ello, los contenidos de la unidad didáctica se han dividido en dos bloques: uno que desarrolla el control y la robótica, y otro que trata la relación entre Tecnología, sociedad e investigación. Cada uno de estos bloques contiene los siguientes núcleos de interés:

•

Control y robótica: sistemas de control, sensores, acondicionamiento de la señal, actuadores, controladores, sistemas automáticos y robots.

•

Tecnología, sociedad e investigación:

•

Ciencia y tecnología en Europa y España en el contexto internacional.

•

Espacio Europeo de Investigación: qué es, cómo funciona, con qué instrumentos cuenta.

•

Programa Marco de la Unión Europea.

2.3. Desarrollo de la unidad Después de realizar la introducción de la unidad, cada uno de los núcleos de interés sigue el mismo esquema en su desarrollo: •

En primer lugar, los alumnos tienen que estudiar los conceptos básicos necesarios para, así, poder realizar el resto de actividades del apartado.

•

Después del estudio de los conceptos básicos, proponemos una actividad de autoevaluación que les permitirá saber si los has comprendido. Si no ha alcanzado la mínima puntuación que haya indicado el profesor, deberá repasar y preguntar antes de proseguir con la unidad.

•

Una vez asimilados los conceptos básicos, cada núcleo de interés consta de varias actividades que o bien están relacionadas con el proyecto de Bitbrain technologies, donde se muestran una parte del proyecto que conecta directamente con los contenidos vistos, o son ejemplos prácticos relacionados con los conocimientos adquiridos.

•

Al final de algunos apartados, se propone una actividad de investigación y una puesta en común con el resto de la clase sobre los resultados de dicha investigación. Y, en todos ellos, existe un recurso denominado @ para saber más @ en el que se ha seleccionado interesante información “online”, que le permitirá resolver las actividades propuestas y ampliar conocimientos.

•

Para comprender mejor cómo funcionan los sistemas automáticos se proponen dos actividades de simulación con el programa freeware MSWLogo.

•

También, se incluye una actividad en inglés para que practiquen la lectura y comprensión de textos redactados en esta lengua, ya que muchos de los documentos técnicos así como la programación con la que se trabaja actualmente es en inglés.

•

Y en algunos núcleos de interés se ha propuesto la realización de un debate, pero será el profesor el que valore la conveniencia de realizar aquellos que considere más oportuno.

•

Así, aunque al principio de cada núcleo de interés de la unidad se tratan los conceptos fundamentales en relación con el tema propuesto, son las actividades de investigación y las de @ para saber más @ las que se han concebido para que sean el principal elemento de aprendizaje. Y en el desarrollo de todas ellas es donde se trabajan la mayoría de las competencias básicas.

Con la realización de este proyecto se trabajan las competencias básicas: COMPETENCIA Lingüística

Aprender aprender

FASE Todo el proceso

a Todo el proceso

Autonomía e Todo el proceso iniciativa personal Digital tratamiento de información Conocimiento interacción con medio físico

y En el bloque de la contenidos de control y robótica. e En el bloque de el contenidos de control y robótica.

Social y ciudadana

Todo el proceso

ACTUACIONES • Lectura de textos y realización de actividades de análisis y descripción utilizando un vocabulario técnico y artístico. • Presentación oral de sus opiniones al resto de la clase, empleando los recursos gráficos y verbales necesarios de forma clara y comprensible. • Lectura y traducción de páginas web escritas en inglés o francés. • La realización de las actividades de investigación propuestas hace precisa la obtención, análisis y selección de información útil, contribuyendo al desarrollo de estrategias de resolución de problemas. • La ejecución de las actividades previstas ofrece oportunidades para el desarrollo de cualidades personales como la iniciativa, la autonomía, la autocritica, etc. • Búsqueda de información prevalente en Internet. • En la simulación de procesos de programación de sistemas automáticos. •Mediante el conocimiento y comprensión de los sistemas de control y los robots. •Mediante el conocimiento y análisis crítico de la repercusión en la industria y en la forma de vida en general que tienen los avances tecnológicos y científicos. • El trabajo en equipo permite el desarrollo de habilidades relevantes de interacción social: abordar dificultades, gestionar conflictos, tomar decisiones en grupo, etc. • Con el conocimiento del desarrollo tecnológico y su influencia en los cambios en la producción industrial y su incidencia en el entorno vital.

3. EVALUACIÓN Para realizar la evaluación de los alumnos se han formulado los criterios de evaluación y los contenidos mínimos que están reflejados en los apartados 2.4 y 2.2 de la unidad, pero necesitaremos utilizar diferentes procedimientos e instrumentos. Para ello proponemos: •

Realizar una prueba escrita para recabar los conocimientos previos que tienen los alumnos sobre el tema.

•

Hacer un examen escrito sobre los contenidos trabajados en la unidad

•

Controlar que los alumnos hayan realizado correctamente todos los ejercicios propuestos en las actividades programadas.

•

Observación del profesor de la actitud y aportaciones de los alumnos en los grupos de trabajo y/o en los debates.

Se calificará, también, la correcta presentación de los ejercicios y del examen. Los criterios de calificación los establecerá el departamento de tecnologías.

Al terminar la unidad se analizará el grado de consecución de los objetivos, de los contenidos, de las competencias básicas previstas, así como la cantidad de alumnado que los ha adquirido. También se tendrá en cuenta el interés despertado en el alumnado y la motivación que ha suscitado en los mismos. 4. RECURSOS Y MEDIOS NECESARIOS Además del libro de texto, cuaderno personal, etc., para la búsqueda de información en Internet y para las actividades de simulación será necesaria la utilización individual de un equipo de ordenadores conectado a la red. También serán precisos un ordenador y un cañón-‐proyector para que el profesor se ayude en las explicaciones o para ampliar conocimientos.

5. ADAPTACIÓN DE LA UNIDAD La variedad de actividades propuestas, así como la posibilidad de diferentes grados de profundización en su desarrollo, permite dar respuesta a la pluralidad de capacidades, motivaciones e intereses del alumnado. Para los alumnos con necesidades educativas especiales, así como para los alumnos con dificultades de aprendizaje y retraso escolar significativo, la adaptación debe realizarse de manera personalizada en colaboración con el Departamento de Orientación. A los alumnos con mayor nivel de competencia curricular se les propondrá que profundicen en las actividades de investigación. 6. EDUCACIÓN EN VALORES En las actividades se han planteado debates donde los alumnos pueden aportar ideas y opiniones, haciéndoles ver la importancia de ser tolerantes y respetar la diferencia de criterio de cada individuo, contribuyendo así a la Educación moral y cívica. En cuanto a la Educación para la Igualdad de Derechos de ambos sexos, se debe incidir en que en el trabajo de los equipos de investigación las tareas que cada uno desarrolla dependen de sus capacidades y no responden a las labores que tradicionalmente se asignaban a un sexo u otro. También es importante que los grupos que se formen en clase sean heterogéneos, en sexos y nacionalidades, de forma que se trabaje la Educación para la Paz, haciendo que durante la unidad los alumnos conozcan las aportaciones tecnológicas que han realizado las diferentes culturas a lo largo de la historia de la humanidad 7. RELACIÓN INTERDISCIPLINAR Los contenidos de la unidad se relacionan con las materias de Lengua castellana y literatura al ser necesario recabar información, redactar textos y exponer al resto de la clase sus opiniones; con Biología al tratar la actividad cerebral. Y con Física y Química en todo lo relacionado con la electricidad.

8. NOTAS PARA EL PROFESOR. A la hora de abordar y planificar esta unidad didáctica, se han tenido presentes los siguientes aspectos: •

El trabajo debe estar orientado al logro de las competencias básicas.

•

El tratamiento de los contenidos debe hacerse de forma globalizada.

•

La organización de los contenidos agrupados en centros de interés.

•

La posibilidad de realizar algunas tareas en grupo.

•

El tratamiento de un tema relevante del currículo.

•

El logro de competencias útiles para resolver problemas de la vida real.

Para facilitar esta planificación de la unidad se han estructurado todos los apartados con el esquema mostrado en el apartado 3.3. Por otra parte, el trabajo diario se podría reflejar en un blog de asignatura que se puede solicitar en el centro aragonés de tecnologías para la educación (CATEDU). En él, los alumnos “colgarían” sus trabajos y actividades y podrían realizar un glosario de términos. El proyecto “de la ciencia al aula” también cuenta con una sección de blogs en su web donde se pueden ir contando las principales actividades realizadas. Así mismo en esta unidad, si el profesor lo considera oportuno y el centro dispone de este recurso, sería conveniente realizar alguna actividad de taller con los robots “Mindstorm” de “Lego education” [http://www.firstlegoleague.es/ev3/esp].

El horizonte del control y la robótica. Interfaz cerebro-computador. Fin de la guía didáctica para el profesor Accede a todos los contenidos digitales en la web del proyecto ‘de la ciencia al aula’: DIifusión de experiencias reales: www.ipe.csic.es http://bitbrain.es

Web del proyecto http://auladelaciencia.es Twitter: @ciencia2aula

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