Una Propuesta Pedagógica innovadora para la enseñanza de la ciencia y la tecnología.
CATALOGO
PROPUESTA PEDAGOGICA La propuesta ATA-epe para la introducción en la cienciatecnología (en particular, de la tecnología contemporánea) consiste en un conjunto de elementos teóricos y prácticos.
c. Ataos institucionales con posibilidades de construcción de artefactos complejos como ascensores y brazos antropomórficos de hasta cinco grados de libertad.
1. Una conceptualización acerca de lo que es la cienciatecnología en la que se caracteriza la tecnología contemporánea más como una manera de pensar, que por los artefactos característicos que inundan nuestra cotidianidad.
d. Ataos electrónicos con bucles de retroalimentación, que ilustran el control mediante circuitos con transistores.
2. Una concepción de conocimiento en la que se plantean fronteras puntuales para distinguirlo de la información. Si bien la información es fundamental, solo tendremos el conocimiento cuando la información se enriquezca con la imaginación y la experiencia y se contextualice en procesos de conversación, razonamiento y creatividad. 3. Una concepción de aprendizaje que antagonice con las prácticas de repetición y memorización y coloque en primer plano los aprendizajes en los que el sujeto que aprende sea protagónico, activo y comprometido. Se trata de rechazar la obediencia por su contribución a la aceptación de la arbitrariedad. 4. Una dinámica de trabajo que garantiza el sentido y pertinencia de las actividades de clase: las Actividades Totalidad Abiertas ATAs. Esta estrategia pedagógica es el resultado de la investigación y es reconocida por Colciencias y la comunidad académica. En la propuesta ATA, las actividades se organizan en términos de proyectos, de aula, disciplinares o heterogéneos, dependiendo de las circunstancias.
e. Ataos que permiten el uso de microcontroladores. Estos Ataos están constituidos por piezas plásticas fabricadas por inyección (en Bogotá), elementos eléctricos, así como tornillos y tuercas que se consiguen comercialmente. Esta circunstancia hace que su precio no tenga competencia frente a otros materiales similares. 6. Un conjunto de materiales escritos que respaldan las actividades con fidelidad frente las perspectivas teóricas enunciadas y que enriquece las posibilidades prácticas que posibilitan los materiales. a. Guías. b. Cartillas. c. Libros. 7. Un conjunto de cursos y exposiciones sobre la propuesta, que pueden dividirse e n dos tipos: a.
Exposiciones cortas i.Exposición A sobre la alternativa ATA-epe: conferencia-taller de 3 horas. ii. Exposición B sobre la alternativa ATAepe: conferencia-exposición de 1 hora y 30 minutos. iii. Curso introductorio de formación de 8 horas sobre la propuesta, dirigido a maestros, que incluye dos exposiciones - seminario con dos talleres de manipulación de los artefactos.
b.
Cursos de formación iv. Nivel exploración con las máquinas simples. (30 h). v. Nivel de artefactos electromecánicos. Control 1. (30h). vi. Nivel de artefactos electrónicos. Control 2. (30 h). vii. Nivel de artefactos con control automático. (30 h).
5. Un conjunto de materiales que posibilitan la concreción de lo imaginado. Este conjunto puede organizarse en diferentes conjuntos que denominamos ATAOS de acuerdo con diferentes niveles de elaboración. a. Ataos introductorios que enfatizan en el protagonismo y en las posibilidades de convertir, mediante el diseño, las ideas y planes en concreciones. b. Ataos electromecánicos que permiten vivir la experiencia de la retroalimentación negativa y el control de manera transparente. Se trata de cuatro artefactos que denominamos, ratón, termita, cangrejo y toro.
El Atao Exploración es una solución para aquellos creativos que no quieren que sus ideas se frustren por no contar con un taller de carpintería. Además pueden usar una y otra vez los mismos materiales dada su robustez y durabilidad; siendo este un punto de partida para iniciarse en el diseño e invención de artefactos. El Atao exploración, se trata de un conjunto de piezas que permite el armado de artefactos, maquinas y móviles. Este Atao está constituido por 62 piezas de plástico, tornillos de diferentes especificaciones, un motor y lo necesario para utilizar el movimiento con diferentes objetivos. Viene acompañado de dos herramientas (una llave mixta y un destornillador doble punta) y de un empaque que permitirá el transporte y uso de los materiales de manera práctica.
PIEZA
No. de Piezas
TOTAL DE PIEZAS
305 79
PIEZAS PLASTICAS VIGA VIGA DE 15 HUECOS VIGA DE 11 HUECOS VIGA DE 9 HUECOS VIGA DE 5 HUECOS
PLATINA DE 4 HUECOS
25 12
RUEDA DE 5 CM RUEDA DE 3,5 CM RUEDA DE 1 CM
2 3 2 1
SOPORTES DE MOTOR SOPORTE DE MOTOR GRANDE TORNILLOS Y TUERCAS TORNILLO 3/16 x 1/2" TORNILLO 3/16 x 5/8" TORNILLO 3/16 x 3/4" TORNILLO 3/16 x 1" TORNILLO 3/16 x 1 1/4" TORNILLO 3/16 x 1 1/2" TORNILLO 3/16 x 2" TORNILLO 3/16 x 2 1/2" TORNILLO 3/16 x 3"
TORNILLO 3/16 x 4" TUERCA SEGURIDAS 3/16 TUERCA HEXAGONAL MARIPOSA ARANDELA 3/16 GANCHO CON ROSCA 3/16" TORNILLO SIN FIN 3/16 x 15CM TORNILLO SIN FIN 3/16 x 13CM
RUEDA RUEDA DE 9 CM
TORNILLO 3/16 x 3 1/2" TORNILLO 3/16 x 5 /14"
10 4 11 8
PLATINA PLATINA DE 7 HUECOS
PIEZA
ACOPLE MOTOR TUBO 3/16" X 1,5 CM LLANTAS Y CORREAS
2 5 1 30 70 1 15 1 0 0 0 1 6
LLANTAS LLANTA PEQUEÑA
1 214 15 4 19 21 9 12 2 2 4
No. de Piezas
LLANTA GRANDE CAUCHO CORREA MATERIAL ELECTRICO Y ELECTRONICO MOTOR GRANDE CIRCUITOS IMPRESOS CONECTOR DE PILA HERRAMIENTAS DESTORNILLADOR PEQUEÑO DESTORNILLADOR GRANDE LLAVE MIXTA
2 2 2 3 1 1 1 3 1 1 1
La robótica es un campo de aplicación fascinante en el cual confluyen conocimientos de mecánica, electricidad y electrónica, además de la ciencia del control o cibernética. Los robots móviles tienen una gran variedad de aplicaciones, en el transporte, en puertos, industrias y en las grandes bodegas de abastecimiento, en actividades de riesgo como desactivación de explosivos y exploración de campos de guerra, en sitios donde han ocurrido desastres, en lugares como el fondo del mar donde es difícil que el hombre llegue y en la exploración del cosmos, entre otras. El conjunto de robots móviles al cual pertenecen el Ratón, la Termita, el Toro y el Newton están diseñados para ilustrar las posibilidades y versatilidad de los materiales ATA-EPE, practicar con algunos elementos fundamentales de las ciencias físicas y dar los primeros pasos hacia la incursión en la tecnología contemporánea, al aproximarnos a las ciencias del control por retroalimentación. Al trabajar con los materiales ATA – EPE podemos crear un número infinito de posibilidades, no sólo para la elaboración de los robots móviles introductorios, sino para la construcción de elementos de laboratorio como catapultas, balanzas, palancas, tornos y máquinas. Así pues, la construcción de estos móviles es un buen preámbulo para conocer las características y ventajas del material ATA – EPE. En el proceso de armado de los cuatro artefactos encontraremos ejemplos muy bien logrados de transmisión y transformación de movimientos y de la manera como se logra estabilidad y rigidez en las estructuras, además de ocasiones interesantes para aproximarnos a la interpretación de gráficos y textos.
PIEZA
No. de Piezas
TOTAL DE PIEZAS
221 61
PIEZAS PLASTICAS
VIGA DE 11 HUECOS VIGA DE 9 HUECOS VIGA DE 5 HUECOS
7 4 6 14
PLATINA DE 4 HUECOS PLATINA FIN DE CARRERA
6 9 2
RUEDA RUEDA DE 9 CM RUEDA DE 5 CM RUEDA DE 3,5 CM RUEDA DE 1 CM
0 6 2 2
SOPORTES DE MOTOR SOPORTE DE MOTOR PEQUEÑO SOPORTE DE MOTOR GRANDE TORNILLOS Y TUERCAS TORNILLO 3/16 x 1/2" TORNILLO 3/16 x 5/8" TORNILLO 3/16 x 3/4" TORNILLO 3/16 x 1" TORNILLO 3/16 x 1 1/4" TORNILLO 3/16 x 1 1/2" TORNILLO 3/16 x 2"
TORNILLO 3/16 x 4" TORNILLO 3/16 x 5 /14" TUERCA SEGURIDAS 3/16 TUERCA HEXAGONAL MARIPOSA
PLATINA PLATINA DE 7 HUECOS
TORNILLO 3/16 x 3" TORNILLO 3/16 x 3 1/2"
VIGA VIGA DE 15 HUECOS
PIEZA
TORNILLO 3/16 x 2 1/2"
1 2 148 12 0 5 25 8 10 8
ARANDELA 3/16 GANCHO CON ROSCA 3/16" TORNILLO SIN FIN 3/16 x 15CM TORNILLO SIN FIN 3/16 x 13CM ACOPLE MOTOR TUBO 3/16" X 1,5 CM LLANTAS Y CORREAS
No. de Piezas
4 3 3 0 0 20 40 0 10 0 0 0 0 0 4
LLANTAS LLANTA PEQUEÑA LLANTA GRANDE CAUCHO CORREA MATERIAL ELECTRICO Y ELECTRONICO MOTOR GRANDE MOTOR PEQUEÑO CIRCUITOS IMPRESOS CONECTOR DE PILA HERRAMIENTAS DESTORNILLADOR PEQUEÑO DESTORNILLADOR GRANDE LLAVE MIXTA
2 0 2 5 2 1 1 1 3 1 1 1
El robot ratón es un ejemplo inicial de cómo un artefacto "toma decisiones", de manera contraria a los casos tradicionales, donde un móvil que incorpora en su funcionamiento un motor únicamente se mueve hacia adelante o hacia atrás. Dependiendo de donde se encuentre, este móvil puede quedarse dando vueltas o al encontrar una pared, continuar su movimiento a lo largo de ella. Mientras un motor lo acerca a la pared, cuando llega a ésta (al contacto con ella) se dispara el otro motor que lo separa, iniciando el ciclo de acercamiento y distanciamiento periódico. El artefacto está compuesto de varias partes: 1. Chasis o esqueleto del móvil. 2. Sistema de tracción compuesto por dos motores, dos ruedas poleas y una rueda libre. 3. Un circuito eléctrico que incluye los dos motores eléctricos, la batería de 9 voltios, el interruptor general, los cables y el sensor mecánico (interruptor). 4. El circuito lógico que está constituido por el sensor mecánico y el circuito eléctrico. El sensor es el contacto del móvil con su entorno. Su respuesta es digital: Hay (1) o no hay (0) contacto. Para (1) actúa el motor cercano a la pared. Para (0) actúa el motor distante de la pared. Todos estos elementos están a la vista para mostrar el funcionamiento de manera transparente.
Este móvil avanza entre dos paredes, laberinto, tocándolas alternativamente. Cuando detecta una pared cambia su estado dinámico: deja de funcionar un motor y comienza a funcionar el otro. Claro, si no encuentra pared su movimiento será circular. El artefacto está compuesto de varias partes: 1.Chasis o esqueleto del móvil. 2.Sistema de tracción compuesto por dos motores y dos ruedas poleas. 3.Un circuito eléctrico que incluye los dos motores eléctricos, la batería de 9 voltios, el interruptor general, los cables y los dos sensores mecánicos (interruptores). 4. El circuito lógico que está constituido por los sensores mecánicos y el circuito eléctrico. Los sensores son el contacto del móvil con su entorno. En cada uno de ellos la respuesta es digital: Hay (1) o no hay (0) contacto. Para (1) actúa el motor cercano a la pared. Para (0) actúa el motor distante de la pared. Todos estos elementos están a la vista para mostrar el funcionamiento de manera transparente. Cuando el móvil inicia su movimiento, la dirección dependerá de la posición de las palancas, "antenas", articuladas con los sensores mecánicos.
Este móvil se desplaza por una superficie y cuando encuentra un obstáculo al frente, retrocede en una dirección aleatoria para reiniciar un nuevo ciclo, como si buscara una trayectoria libre de obstáculos. La utilización de un solo motor muestra con claridad la consecuencia de los cambios de polaridad de la batería. La manera como la detección del obstáculo hace que (1) el móvil retroceda, (2) continúe su movimiento en otra dirección y (3) mantenga este movimiento en búsqueda de una trayectoria libre de obstáculos, nos muestra el funcionamiento de una "memoria mecánica". El artefacto está compuesto de varias partes: 1. Chasis o esqueleto del móvil. 2. Sistema de tracción compuesto por un motor y una rueda polea. 3. Un circuito eléctrico que incluye un motor eléctrico, una batería de 9 voltios, un interruptor general, los cables y los dos sensores mecánicos (interruptores). 4. El circuito lógico está constituido por los sensores mecánicos y el circuito eléctrico. Los sensores son el contacto del móvil con su entorno. En cada uno de ellos la respuesta es digital. Hay (1) o no hay (0) obstáculo. La detección del obstáculo cambia la polaridad del motor. Si no hay, el móvil continúa su movimiento. Todos estos elementos están a la vista para mostrar el funcionamiento de manera transparente. Para iniciar el funcionamiento del robot se debe mover una de las vigas que detectan el obstáculo, de tal manera que se active el sensor - interruptor .
Es sorprendente observar el movimiento del Cangrejo sobre una mesa. Cuando llega al borde, se detiene, retrocede en una dirección aleatoria y avanza ahora hasta llegar a otro borde en donde ocurre algo parecido ya que las trayectorias que sigue son cambiantes. La utilización de un solo motor muestra con claridad la consecuencia de los cambios de polaridad de la batería. La manera como la detección del vacío hace que (1) el móvil se detenga, (2) comience a moverse en la dirección contraria y (3) mantenga este movimiento aunque el vacío que se detectó ya haya sido eludido, nos coloca ante un reto mecánico que podría describirse como la fabricación de una memoria mecánica. El artefacto está compuesto de varias partes: 1. Chasis o esqueleto del móvil. 2. Sistema de tracción compuesto por un motor y una rueda polea. 3. Un circuito eléctrico que incluye un motor-reductor eléctrico, una batería de 9 voltios, el interruptor general, los cables y los dos sensores mecánicos (interruptores). 4. El circuito lógico que está constituido por los sensores mecánicos y el circuito eléctrico. Los sensores son el contacto del móvil con su entorno. En cada uno de ellos la respuesta es digital. Hay (1) o no hay (0) vacío. La detección de vacío cambia la polaridad del motor. Si no hay, el móvil continúa su movimiento. Todos estos elementos están a la vista para mostrar el funcionamiento de manera transparente. Para iniciar el funcionamiento del robot se debe mover uno de los brazos que detecta el vacío. Este activará el sensor interruptor a través de una palanca.
El conjunto de piezas ATA-EPE requieren de ajustes ( en forma similar que los equipos reales) para lograr un 贸ptimo funcionamiento, esta es una de las fortalezas del sistema pues enfrenta al estudiante a resolver problemas de funcionamiento y mejora de los dise帽os desarrollados.