INNOVACIÓN ESCOLAR: MINI INVERNADERO INTELIGENTE

INTRODUCCIÓN

Los estudiantes de 1º de bachillerato serán desafiados a aplicar sus conocimientos en Tecnología e Ingeniería, Ciencias e Inteligencia Artificial para diseñar, construir y programar un mini invernadero completamente funcional. Trabajarán en equipos colaborativos para investigar, planificar, implementar y presentar su proyecto.

Este proyecto no solo fomenta el aprendizaje práctico y el trabajo en equipo, sino que también proporciona una valiosa experiencia en la aplicación de conceptos teóricos en un contexto real. 

A través de esta iniciativa, los alumnos exploraron el diseño y la construcción de estructuras, la programación de dispositivos electrónicos y la implementación de algoritmos de inteligencia artificial para la optimización del entorno del invernadero.

ALUMNOS PARTICIPANTES

Han participado algunos alumnos de 1º de Bachillerato del grupo D de las materias anteriormente mencionadas.

SESIONES REALIZADAS

En total se han realizado 23 sesiones en clase más 5 horas de preparación en casa

Se han dedicado 18 sesiones intercalando construcción y montaje con diseño y programación, en las clases de Tecnología e Ingeniería.

En Tecnología e Ingeniería, los alumnos aprendieron sobre el diseño y la construcción de la estructura del invernadero, así como sobre los principios de la automatización. Las sesiones se han desarrollado de la siguiente manera:

Sesión 1: Introducción al Proyecto y Planificación

Presentación del proyecto: Explicación de los objetivos y el alcance del proyecto de casa domótica.

Formación de grupos: Organización de los alumnos en equipos de trabajo.

Asignación de roles: Designación de roles (líder de proyecto, programador, diseñador, etc.).

Sesión 2: Conceptualización y Diseño Inicial

Brainstorming: Generación de ideas sobre las funcionalidades de la casa domótica.

Diseño preliminar: Creación de bocetos y diagramas de la maqueta y sus componentes.

Sesión 3: Investigación de Componentes y Materiales

Identificación de componentes: Listado de sensores, actuadores y otros materiales necesarios.

Investigación de proveedores: Búsqueda de proveedores y precios de los componentes.

Sesión 4: Diseño Detallado

Creación de planos detallados: Elaboración de planos detallados de la maqueta y los sistemas eléctricos.

Documentación técnica: Redacción de especificaciones técnicas y funciones de cada componente.

Sesión 5,6,7,8,9,10: Construcción de la Maqueta

Corte y ensamblaje: Comienzo de la construcción física de la maqueta (paredes, techo, etc.).

Montaje de componentes: Instalación de componentes eléctricos y electrónicos en la maqueta.

Sesión 11, 12, 13,14: Programación Básica con Micro:bit

Introducción a Micro:bit: Sesión teórica y práctica sobre el uso y programación de la Micro:bit.

Programación inicial: Creación de programas básicos para controlar LEDs y sensores.

Sesión 15, 16,17: Integración de Sensores y actuadores

Conexión de sensores y actuadores: Instalación y conexión de sensores de luz, temperatura, movimiento, motores, servos, etc.

Programación de sensores: Programación y pruebas iniciales de sensores con la Micro:bit.

Sesión 18: Pruebas y Ajustes. Evaluación y Retroalimentación

Pruebas de sistemas: Pruebas exhaustivas de todos los sistemas y funcionalidades.

Detección de errores: Identificación y corrección de errores y ajustes

Evaluación del proyecto: Evaluación del proyecto por parte del profesor y compañeros.

Retroalimentación: Recopilación de comentarios y sugerencias para mejorar.

En Ciencias, se centraron en comprender los factores ambientales que afectan el crecimiento de las plantas y en cómo medir y controlar estos factores de manera efectiva. Se han dedicado 2 sesiones.

Finalmente, en Inteligencia Artificial, los estudiantes aplicaron técnicas de programación para desarrollar algoritmos que optimizan las condiciones dentro del invernadero, asegurando un entorno ideal para las plantas. Se han dedicado 3 sesiones.

DIDÁCTICA/METODOLOGÍA/APLICABILIDAD

La evidencia implica el uso de las tecnologías de la información y comunicación con el alumnado y promueve un aprendizaje competencial haciendo uso de metodologías activas. Ha permitido a los alumnos trabajar tanto individualmente como de forma colaborativa y puede ser replicable en otros centros.

El proyecto también contribuyó a desarrollar las competencias clave de la LOMLOE:

• Competencia Digital: Los estudiantes mejoraron su alfabetización digital, aprendiendo a utilizar herramientas avanzadas de programación, y diseño en 3D.
• Competencia en Comunicación Lingüística: A través de la preparación y presentación de proyectos, los estudiantes desarrollaron habilidades de comunicación efectiva.
• Competencia en Sentido de la Iniciativa y Espíritu Emprendedor: El desarrollo de proyectos innovadores fomentó la creatividad y el emprendimiento.
• Competencia en Conciencia y Expresiones Culturales: La creación de la maqueta permitió a los estudiantes explorar, expresar su creatividad y valorar las dificultades que tiene cualquier creación de un objeto.

La actividad también se relaciona con varios ODS específicos:

• ODS 4: Educación de Calidad: Mejorar la calidad de la educación mediante la inclusión de tecnologías avanzadas y metodologías innovadoras.
• ODS 5: Igualdad de Género: Fomentar la participación equitativa de estudiantes de todos los géneros en las disciplinas STEAM.
• ODS 9: Industria, Innovación e Infraestructura: Promover la innovación educativa y el uso de tecnologías avanzadas en el proceso de enseñanza-aprendizaje.
• ODS 10: Reducción de las desigualdades: Asegurar que todos los estudiantes, independientemente de su género o background, tengan acceso a una educación de calidad en tecnologías emergentes.
• ODS 13: Acción por el Clima: Adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos. Un invernadero eficiente puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero mediante el uso de tecnologías verdes y la optimización de los recursos, contribuyendo a la mitigación del cambio climático.

PROFESORES PARTICIPANTES

Carmen Espejo

Luis alberto Horrillo Horrillo

Mª José Pascual Mancha

PROCESO DE CREACIÓN

En la primera fase del proyecto los alumnos tienen que diseñar mediante un boceto y croquis el mini invernadero, estudiando medidas y materiales con los que van a trabajar. Posteriormente mediante un programa de diseño en 3D (Sketchup) realizarán los planos para poder ir al taller a construir el objeto.

Una vez construido han investigado en la materia de Ciencias sobre los requisitos ambientales que las plantas necesitan para crecer de manera saludable, incluyendo los niveles óptimos de temperatura, humedad y luz.

Desde el punto de vista de la sostenibilidad analizaron la eficiencia del uso de recursos como agua y energía, promoviendo prácticas sostenibles en el diseño del invernadero.

Analizaron el impacto ambiental, evaluando cómo las condiciones controladas dentro del invernadero pueden reducir el impacto ambiental en comparación con los métodos de cultivo tradicionales.

La segunda fase del proyecto consistió en programar:

Una vez esté construido el objeto, tienen que programarlo y controlarlo por placas Micro bit. Por último programaron los dispositivos domóticos usando un microcontrolador como es la placa Micro bit V2. Para ello, estudiaron programación e intentaron implementar lo aprendido en las placas llevando a cabo el control de los parámetros fundamentales para el crecimiento y desarrollo de las plantas, como son: humedad, luz, exposición al sol y activar alarmas, utilizando lenguajes de programación con make code.

        

                                                             A pesar del compromiso y el esfuerzo demostrado por los alumnos a lo largo del curso, el tiempo disponible no ha sido suficiente para implementar completamente la programación específica con Micro bit en el mini invernadero, antes de que finalizara mayo. La complejidad del proyecto, combinada con la necesidad de adquirir nuevas habilidades y la limitada disponibilidad de tiempo, han sido factores determinantes en este retraso. No obstante, el progreso realizado hasta ahora sienta una base sólida para continuar desarrollando y perfeccionando el proyecto en lo que queda de curso, con la implementación completa de las funcionalidades programadas.                                                                      

A continuación se añaden enlaces a videos con programaciones realizadas durante el proceso de enseñanza y aprendizaje de las Micro bits. 

https://drive.google.com/file/d/1alKQVf7CgZZxa-PUOQx2q25kdGIfbT4s/view?usp=drive_link

https://drive.google.com/file/d/1lgqBG339AVy4_04o7P5yqOfTf_sgDHZY/view?usp=drive_link

https://drive.google.com/file/d/1g__wxZRz5pC4_ihpfhDkRG-f6Rsu_enB/view?usp=drive_link

EVALUACIÓN

El proceso de evaluación del mini invernadero diseñado y construido por los alumnos ha sido una experiencia enriquecedora y de gran aprendizaje. Este proceso incluyó varias fases, cada una con objetivos específicos y métodos de evaluación adecuados para garantizar un análisis exhaustivo de todos los aspectos del proyecto.

• Evaluación continua del progreso y la participación de los estudiantes durante todo el proceso.

• Evaluación del proyecto final, teniendo en cuenta la funcionalidad, creatividad y presentación.

• Autoevaluación y coevaluación entre los miembros del equipo.

La evaluación final ha proporcionando importantes lecciones y áreas de mejora para futuros proyectos. A pesar de los fallos y desafíos encontrados, los estudiantes lograron desarrollar un proyecto complejo y funcional, demostrando sus habilidades y su capacidad para trabajar de manera colaborativa y creativa.

RECURSOS

• Dispositivos domóticos (placas Micro Bit, sensores, actuadores, etc.).

• Software de diseño asistido por ordenador. (Sketchup)

• Plataforma de programación (Make Code).

• Plataforma de Google (Classroom, Hojas de Cálculo,...)