GUÍA DEL FACILITADOR

VERSIÓN 2.0

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN ..................................................................................03

PARTE I - APRENDIZAJE DE SALUD ................................. 10

PARTE II - APRENDIZAJE SOBRE EL DISPOSITIVO .......13

PARTE III - CONSTRUCCIÓN ................................................17

PARTE IV - RECOPILACIÓN DE DATOS .............................21

PARTE V - ENFRIAMIENTO ..................................................25

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INTRODUCCIÓNEl 4-H National Youth Science Day (NYSD, Día Nacional de la Tecnología para la Juventud de 4-H) pretende unir a jóvenes de todo el mundo a través de una experiencia de aprendizaje apasionante e interactiva que los haga comprometerse con la ciencia, la tecnología, la ingeniería y la matemática (CTIM). El evento reúne a jóvenes, voluntarios y educadores de las 110 universidades y facultades de concesión de terrenos de la nación para completar simultáneamente el “National Science Challenge” (Desafío nacional de ciencias).

El apasionante tema de este año para el NYSD son las Prendas Inteligentes Increíbles. Desde relojes y gafas hasta auriculares de moda y de realidad virtual, las tecnologías ponibles se están convirtiendo rápidamente en accesorios imprescindibles para la gente vanguardista de todo el mundo. Las tecnologías ponibles no comenzaron como objetos que marcan tendencias. Sin embargo, una de las primeras tecnologías ponibles fue el audífono. Las tecnologías ponibles ahora se usan en sectores de todo el mundo, desde la educación y los deportes, hasta la salud, la moda, el espectáculo, el transporte y las comunicaciones. Incluso la agricultura está ingresando en el espacio de las prendas inteligentes con sensores biométricos de identificación de oreja con los que se puede identificar y señalizar las enfermedades en los animales (http://quantifiedag.com/about/).

Con el desafío de este año se verá a los jóvenes aplicar el proceso de diseño industrial para construir un prototipo de tecnología ponible que recopilará datos para ayudar a resolver un problema de la vida real. El desafío de las Prendas Inteligentes Increíbles (Incredible Wearables) tomará aproximadamente 90 minutos, con opción a agregar una actividad previa para ayudar a los jóvenes a comprender el contexto para resolver el problema. El desafío es adecuado para jóvenes de 4 grado en adelante.

TECNOLOGÍAS PONIBLESEn el sentido más amplio, los textiles electrónicos representan un campo de la ingeniería que combina la electrónica y la computación con textiles y diseño. La tecnología ponible hace referencia a las telas electrónicas textiles o los accesorios electrónicos que se pueden llevar puestos tales como los relojes, las gafas o la ropa, como una remera o una chaqueta, que contienen electrónica y un dispositivo informático. El campo de las tecnologías ponibles continúa creciendo tanto en cantidad como en calidad. Las tecnologías nuevas se desarrollan y se lanzan al mercado con regularidad, incluso los dispositivos de realidad virtual y realidad aumentada, la ropa y los accesorios, así como también los dispositivos de monitoreo de salud con los que se monitorea todo, desde la respiración y la frecuencia cardíaca hasta los patrones de sueño y la cantidad de oxígeno en sangre. El único límite que tiene el futuro de las tecnologías ponibles es la imaginación de quienes las diseñen. Al estudiar CTIM, los jóvenes pueden desarrollar mecanismos tales como los exoesqueletos, las extremidades artificiales controladas por la mente o cinturones con cohetes. Use la sección “Trabajos relacionados con la tecnología ponible” en la página 27 de la guía para jóvenes a fin de ver las diferentes carreras que se encuentran disponibles en estas áreas.

GUÍA DEL FACILITADOR DEL NYSD - 2017

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EL DESAFÍOEn este desafío del National Youth Science Day - 2017, los jóvenes diseñarán y construirán su propio monitor de salud ponible siguiendo el proceso de diseño industrial. El monitor de salud estará compuesto por una computadora pequeña llamada ESP8266 (o, de forma coloquial, “El APARATO”), un pulsioxímetro y un sensor de inclinación (que se puede usar como podómetro). Los detalles de cada componente se proporcionarán en la sección de esta guía referida al desafío. El desafío abordará tres temas importantes: el diseño industrial, la optimización especial de la solución de diseño mediante la cual se prueben y perfeccionen sistemáticamente las soluciones (NGSS, 2013), las tecnologías ponibles y el monitoreo de salud.

El problema que intentarán resolver los participantes es que ni lo jóvenes ni los adultos se mantienen lo suficientemente activos como para tener vidas saludables. Para ayudar a resolver este problema, los jóvenes aprenderán a construir el prototipo de un dispositivo de rastreo de actividad física que en última instancia se pueda comercializar y vender a consumidores para influenciar de forma positiva el comportamiento respecto de la actividad física. Para este desafío, el problema central de ingeniería es: “Diseñar un dispositivo ponible funcional que pueda registrar señales biológicas múltiples de modo que los datos se puedan usar para tomar decisiones informadas sobre la salud de quien lo lleva puesto”.

A fin de cumplir con los objetivos del desafío, los participantes deben:

1. aprender a seguir el proceso de diseño industrial a fin de poder crear una tecnología nueva; y

2. aprender lo suficiente sobre los datos de actividad física y de salud de modo que puedan diseñar, probar y utilizar un producto funcional.

El proceso de diseño industrial consiste en una serie de pasos que se aplican para resolver un problema. Es importante recordar que el proceso es repetitivo, lo cual significa que los ingenieros pueden volver y repetir los pasos todas las veces que consideren necesarias a fin de resolver el problema. No es necesario seguir los pasos en orden; parte del proceso de diseño industrial es el trabajo en grupo y el diseño abierto.

METAS, OBJETIVOS Y RESULTADOS1. Diseñar y construir el prototipo de un dispositivo de seguimiento de actividad física

que sea funcional.

2. Aplicar el proceso de diseño industrial (diseñar, construir, probar, perfeccionar) a la creación del producto tecnológico.

3. Aprender sobre la salud humana y cómo se le puede dar seguimiento y mejorar mediante el uso de la tecnología.

4. Entender el vasto potencial de la tecnología ponible al aprender cómo la fisiología y la tecnología pueden funcionar juntas.

RESTRICCIONESDurante el desafío de Prendas Inteligentes Increíbles, se debe diseñar un dispositivo para medir los múltiples signos biológicos y convertir esos signos en datos que se puedan analizar. A fin de que el producto sea viable, el dispositivo debe ser pequeño, cómodo, discreto para quien lo usa y, por supuesto, estéticamente agradable.

Tamaño: El dispositivo debe ser lo suficientemente pequeño como para usarlo en el cuerpo.Estética: El dispositivo debe ser visualmente atractivo.Componentes disponibles: Un pulsioxímetro, un sensor de inclinación, “El APARATO”, alimentación eléctrica, pinzas de contacto, cables para puentes, fieltro, cinta velcro y baterías AA.Tiempo: 90 minutos para construir y hacer funcionar el dispositivo.

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COMPONENTES DEL KITEn el desafío, los jóvenes usarán los componentes del kit para construir un monitor de salud ponible. Si los jóvenes llevan a cabo el desafío completo, los ayudará a entender mejor por qué construyen el monitor de salud y cuánto más fácil es rastrear sus datos de salud con un dispositivo. Trabajarán en grupos de hasta 10 miembros y necesitarán disponer de un dispositivo conectado (computadora, teléfono inteligente, tableta) para ver los datos del monitor de salud.

Los componentes del kit de prendas inteligentes increíbles incluyen tres baterías AA, un fieltro de 12"× 9", una cinta velcro para crear una muñequera y un destornillador, además de lo siguiente:

MICROPROCESADOR ESP9266 (“El APARATO”)

Una computadora pequeña que también funciona como router WiFi que “enviará automáticamente” los datos del sensor a un sitio web que luego puede verse en línea.

SENSOR DE INCLINACIÓN

Un sensor que toma mediciones cuando algo se inclina, se acelera o reduce la velocidad.

PULSIOXÍMETRO

Un sensor que mide la cantidad de oxígeno en sangre y la temperatura.

SUMINISTRO ELÉCTRICO

Baterías y soporte para proveer energía al ESP8266/El APARATO.

PINZAS DE CONTACTO

Una pinza de metal con hilos de cobre para hacer conexiones eléctricas provisorias.

CABLES PUENTE

Un cable corto con un pin metálico en cada extremo que se utiliza para completar un circuito eléctrico.

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ACERCA DE “EL APARATO”El diagrama que se encuentra a continuación muestra los diferentes componentes que conforman “El APARATO”. “El APARATO” es una computadora económica denominada microprocesador. Funciona porque el chip recopila los datos y transmite las instrucciones a otras partes del microprocesador. Estas piezas incluyen los conectores hembra. Se comunican con el chip a través de líneas de plata que se encuentran en “El APARATO”. Estas líneas funcionan como una ruta eléctrica a través de la cual se envía la información desde los conectores hembra hacia el chip. Mire “El APARATO” detenidamente y verá algunos números o letras al lado de los conectores hembra. Estas etiquetas contienen el nombre de cada pin de los conectores hembra por separado. En el desafío, los jóvenes conectarán el sensor de inclinación y el pulsioxímetro con pines específicos en los conectores hembra. El chip reconoce cómo hacer que los sensores funcionen debido a que los pines que están conectados a los sensores reconocen lo que cada pin hará y comunican esas instrucciones al resto del microprocesador.

CÓMO FUNCIONA“El APARATO” tiene WiFi integrada y un servidor web para leer los datos del sensor de inclinación y el pulsioxímetro. “El APARATO” después propaga los datos como una página web pero no está conectado a la red. Este tipo de servicio inalámbrico se conoce como LAN, red de área local.

Conectores hembra:Son dos barras negras que se encuentran en “El APARATO” y están formadas por pines.

Antena impresa:Transmite la señal de la red a tu computadora o a otro dispositivo.

JÓVENES El APARATO

SITIO WEBSPARKFUN

PÁGINA WEBLEGIBLE

DATOSDEL SENSOR

DATOSDEL SENSOR

Pines:Los orificios pequeños de los conectores hembra. Pueden ingresar o extraer datos hacia hardware externo.

Interruptor de encendido/apagado:Con esto se controla la energía que fluye desde y hacia “El APARATO”

Chip:Es el cerebro de “El APARATO”. Ejecuta las instrucciones escritas en su programación.

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SER EL FACILITADOR DE TU GRUPOA continuación se encuentran opciones diferentes para completar versiones completas y cortas de este desafío con los jóvenes en grupos de entre 3 y 6 o entre 7 y 10 personas. Sería bueno preparar un espacio para que los jóvenes trabajen en grupos, construyan su dispositivo y tengan su computadora, teléfono o tableta conectados en una mesa, de modo que sea fácil ver la información.

NOTA: El sitio de internet será único para cada APARATO del equipo. Los datos no se harán públicos.

Las funciones en un grupo de entre 3 y 6 jóvenes se encuentran enumeradas a continuación:

1. Gerentes de proyectos: Coordinan el trabajo para el equipo, se aseguran de que todos estén involucrados y mantienen el grupo enfocado en la tarea.

2. Ingenieros principales: Documentan el proceso de diseño industrial en el “diario del desafío del grupo” y mantienen a los ingenieros enfocados en la tarea.

3. Analistas de datos: Traducen los números a un inglés sencillo y los comunican para tomar mejores decisiones.

4. Diseñadores textiles: Crea una estructura para el diseño textil.

5. Ingenieros biomédicos: Diseñan las soluciones para reunir la información biológica a través de la tecnología, incluido el sensor de calibración.

6. Especialistas en comercialización: Toman fotografías y realizan publicaciones sobre el progreso a fin de comunicar al público acerca de las CTIM.

Si tiene un grupo de entre 3 y 6 JÓVENES

Completo:105 minutos

Corto:90 minutos

25minutos

10minutos

10minutos

10minutos

15minutos

45minutos

10minutos

10minutos

45minutos

15minutos

DESAFÍOVARIACIÓN

SALUDAPRENDIZAJE

DISPOSITIVOAPRENDIZAJE CONSTRUCCIÓN

RECOPILACIÓNDE DATOS ENFRIAMIENTO

Las funciones en un grupo de entre 7 y 10 jóvenes se encuentran enumeradas a continuación. Se dividirá a los jóvenes en grupos de 3 a 4 integrantes, con una persona de cada equipo que realice cada trabajo. Mientras el primer grupo lleva a cabo la repetición, el segundo y el tercer grupo pueden mirar y tomar notas para que cuando prueben su diseño puedan haber hecho algunas mejoras de antemano.

1. Gerentes de proyectos: Coordinan el trabajo para el equipo, se aseguran de que todos estén involucrados y mantienen el grupo enfocado en la tarea.

2. Ingenieros principales: Documentan el proceso de diseño industrial en el “diario del desafío del grupo” y mantienen a los ingenieros enfocados en la tarea.

3. Analistas de datos: Traducen los números a un inglés sencillo y los comunican para tomar mejores decisiones.

4. Diseñador textil: Crea una estructura para el diseño textil.

Si el tiempo lo permite, todos los ingenieros se reunirán en grupo, los gerentes formarán otro y los analistas de datos formarán un tercer grupo. Esto se explica más adelante en la parte sobre datos del desafío. Luego, compararán sus datos y verán si el equipo entero puede realizar una repetición nueva que mejore el diseño del grupo.

Si tiene un grupo de entre 7 y 10 JÓVENES

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ANTES DEL EVENTO IMPORTANTE: Si tiene más de un kit para prendas inteligentes increíbles, debe programar anticipadamente “el APARATO” para que tenga SSID exclusivo siguiendo las instrucciones que se encuentran en la pág. 18.

Tome sus dispositivos (computadoras portátiles o tabletas) y pruébelos con cada rastreador de actividad física (por problemas de conectividad consulte la pág. 18).

Prepare actividades activas y divertidas que involucren a todos los jóvenes. Recomendamos las actividades como los desafíos grupales de saltar a la soga o el hula-hula. Las actividades que no impliquen objetos portátiles tienen menor probabilidad de interferir con los rastreadores.

Tenga disponibles algunos elementos para que los jóvenes sean creativos con el diseño. Se pueden incluir cosas como fieltro extra, tijeras, cinta autoadhesiva, grapadoras, adhesivos, lana o cualquier otra cosa con lo que los niños se diviertan.

Recomendamos que haya un facilitador adulto por cada grupo con un rastreador. Así se puede mantener la actividad en movimiento.

Antes del evento, le puede mostrar a los jóvenes el video sobre Cómo hacerlo (How-to) del NYSD para que los ayude a entusiasmarse. Lo puede hallar en www.4-H.org/NYSD.

PREPARACIÓNMezcle a los jóvenes menores y mayores.

Distribuya los componentes del kit para que los jóvenes puedan ver todas las partes y los verifiquen antes de empezar.

Divida cualquier material extra de antemano dado que a veces los grupos trabajan a distinta velocidad.

DURANTE EL DESAFÍOAsegúrese de que cada joven de cada grupo tenga una función tal como se describe en la pág. 7. De este modo se ayuda a que todos estén involucrados.

Haga que los facilitadores visiten cada grupo para asegurarse de que todos tengan la oportunidad de ver cómo encajan los componentes y de probar el rastreador.

LISTA DE VERIFICACIÓN DEL EVENTOEsta lista de verificación lo ayudará a prepararse para el desafío de las Prendas Inteligentes Increíbles. Se brindan recursos adicionales en www.4-H.org/nysd, incluso el kit de herramientas “4-H NYSD Toolkit” que ofrece información acerca del alcance y la planificación de la comunidad.

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PARTE I

APRENDIZAJE SANITARIO

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DESAFÍO

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE1. Formulación de la pregunta sobre el diseño industrial.

2. Conceptos de salud: a. Pulso (frecuencia cardíaca) b. Pulso en reposo c. Puntos del cuerpo para tomar el pulso

DECLARACIÓN DEL PROBLEMA DE INGENIERÍAComience por explicar que los participantes se enfrentarán al desafío de aumentar los niveles de actividad de jóvenes y adultos a fin de ayudar a que tengan estilos de vida más saludables. Para hacerlo, va a ser necesario que diseñen y construyan un monitor de salud ponible y funcional.

¿POR QUÉ PRENDAS INTELIGENTES?Es útil que los jóvenes descubran por sí mismos por qué el dispositivo ponible es tan apropiado para aumentar los niveles de actividad. Para esto, muéstreles lo difícil que es monitorear su propio pulso y la cantidad de pasos que dan mientras realizan una actividad invitándolos a que intenten medirlo. (Para tomar el pulso de forma manual, coloque dos dedos en el lado interno de la muñeca y ejerza una leve presión hasta sentir el pulso). Debata sobre cómo los jóvenes podrían resolver este problema. Para ello, escriba las ideas a medida que surjan. Si es necesario, dirija la conversación de modo que los jóvenes empiecen a pensar sobre cómo la tecnología podría ser una solución para el problema. Lo más probable es que lo hagan naturalmente.

La definición de la problemática de ingeniería incluye la definición del problema a resolver de la forma más clara posible en términos de criterio de éxito y de restricciones o límites.

El diseño de soluciones a los problemas de ingeniería comienza con la generación de cierta cantidad de soluciones posibles, y se sigue con la evaluación de dichas soluciones para ver cuáles cumplen mejor con los criterios y los obstáculos del problema.

La optimización de la solución de diseño incluye un proceso en el cual las soluciones se prueban y perfeccionan sistemáticamente y el diseño final se mejora al compensar las funciones menos importantes con aquellas que son más importantes.

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

OPTIMIZACIÓN DE LA SOLUCIÓN

DE DISEÑO

DISEÑODE SOLUCIONES

PASO 1Las restricciones y el cuadro de flujo del diseño industrial se enumeran en la página 9 de la Guía para Jóvenes. Repase brevemente el proceso y las restricciones del diseño industrial. En la computadora portátil del diseño, los jóvenes deben dibujar cómo diseñarían un monitor de salud con los dos sensores y una computadora pequeña.

(15 MINUTOS)

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PASO 2(Omita este paso si el desafío en el que trabaja es el más corto) Explíqueles a los jóvenes que el pulso es la cantidad de veces por minuto que late el corazón, y que esto les dará la frecuencia cardíaca. La frecuencia cardíaca en reposo es la menor cantidad de sangre que bombea el corazón de una persona que no está en movimiento y normalmente es de entre 60 y 100 latidos por minuto. Explique que el sensor del pulsioxímetro mide un pulso como una función de tiempo. Hay varias áreas en el cuerpo en las que se puede medir el pulso. Haga que los jóvenes midan con sus dedos durante 30 segundos su frecuencia cardíaca en reposo y que la registren. Después, indíqueles que multipliquen ese número por dos.

Al hacer ejercicio, es útil conocer su frecuencia cardíaca, la cantidad de calorías que se queman y la distancia que se recorre o la cantidad de pasos que se dan. Más adelante, durante el transcurso del desafío, compararán los datos de la frecuencia cardíaca en reposo que se tomaron aquí con las frecuencias cardíacas en reposo y activa que se tomaron con el pulsioxímetro.

(10 MINUTOS)

Arteria tibialposterior

Arteria tibialdorsal

Arteria radial

Arteria humeral

Arteria carótida primitiva

Arteria temporal

Arteria poplítea

PUNTOS PARA TOMAR EL PULSO

PARTE II

APRENDIZAJE SOBRE EL DISPOSITIVO

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DESAFÍO(10 MINUTOS)

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE1. Comprender cómo crear un circuito básico.

2. Comprender cómo interactúa “el APARATO” con otros dispositivos inalámbricos.

CIRCUITO BÁSICOPara que la electricidad haga cualquier trabajo, debe poder moverse. Pregúnteles a los jóvenes qué provoca que la electricidad se mueva. Después de hacer esta pregunta, indique a los jóvenes que consulten la página 13 de la Guía para Jóvenes.

Se puede proporcionar la siguiente analogía para ayudarlos a visualizar este proceso (ver la ilustración):

Es como cuando se explota un globo. Si se lo pincha, el aire en su interior podría hacer algo cuando sale pero no hará nada hasta que lo deje salir. La electricidad tiende a fluir de una tensión más alta a una más baja. Sucede exactamente lo mismo que con el globo: el aire presurizado en el globo tiende a fluir desde el interior del globo (presión alta) hacia el exterior del globo (presión baja). Si crea una ruta de conductividad entre una tensión mayor y una menor, la electricidad fluirá a través de ella. Si inserta un componente útil en esa ruta, como una luz de LED, la electricidad que fluye cumplirá una función que te sea útil como la de encender la luz de LED.

Entonces, ¿dónde se encuentran la tensión alta y la baja en una batería? ¿Por qué las baterías tienen un signo positivo en uno de los extremos y uno negativo en el otro? A continuación se ofrece un dato muy útil: cada fuente de electricidad tiene dos lados. Puede observarlo en las baterías que tienen tapas metálicas en ambos extremos. En las baterías, estos lados, llamados terminales, se denominan positivo (+) y negativo (-).

Finalmente estamos listos para hacer que la electricidad nos sea útil. Si conectamos el lado positivo de una fuente de tensión con algo que funciona, como una luz de LED, y el otro lado, el negativo, a la fuente de tensión, la electricidad o la corriente fluirán.

Dirección del flujo de electrones

Material conductivo (alambre de cobre)

Batería

Un circuito simple con electrones que se mueven a través de un material conductor.

PRECAUCIÓN: Provocará un cortocircuito de la batería que causará calentamiento y posiblemente un incendio.

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EL PULSIOXÍMETROPregúnteles a los jóvenes qué mide un pulsioxímetro. ¿Cómo mide un pulsioxímetro?

Un pulsioxímetro mide la cantidad de luz que se desplaza a través de una arteria (tubos del cuerpo que transportan la sangre desde el corazón). La cantidad de luz que se recibe a través del sensor de luz depende de la cantidad de sangre que debe atravesar la luz así como de la cantidad de oxígeno en sangre. Como la arteria se expande cada vez que bombea el corazón, la señal de luz disminuye y el pulso se puede detectar como un cambio en la señal del sensor.

Longitud del trayecto con menos luz

Menos absorción Más absorción

Longitud del trayecto con más luz

Circuitocerrado

Placa conductiva en la parte inferior

Circuitoabierto Bola libre que

abre o cierra la conexión con el circuito

EL SENSOR DE INCLINACIÓNEl sensor de inclinación usa una bola metálica pequeña que se mueve cuando el sensor se inclina. Hay una placa de conductividad en la parte inferior del sensor de inclinación de manera que cuando la bola entra en contacto con la placa, cierra el circuito.

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DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS COMPONENTES ENSAMBLADOSEl diagrama que se encuentra a continuación brinda una descripción general de las conexiones entre los sensores, la computadora ESP8266 (El APARATO) y la fuente de energía. Los componentes se conectan con los cables puente y las pinzas de contacto según se detalla en el diagrama a continuación. Encontrará instrucciones para la construcción del kit en la página 17 y en la página 17 de la Guía para Jóvenes.

FUENTEDE ALIMENTACIÓN

PULSIOXÍMETRO

SENSOR DE INCLINACIÓN

El APARATO

PARTE III

CONSTRUCCIÓN

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DESAFÍO(15 MINUTOS)

OBJETIVO DE APRENDIZAJEConectar los sensores al APARATO.

PASO 1: CONECTA LA ELECTRICIDAD1. Verifica que el interruptor de alimentación del APARATO esté en la posición de apagado.

2. Activa el suministro eléctrico con el destornillador provisto e inserta tres baterías AA.

3. Conecta el suministro eléctrico al APARATO.

4. Enciende el suministro eléctrico deslizando el interruptor de alimentación hacia la posición de encendido.

5. Enciende el APARATO deslizando el interruptor pequeño hacia la posición de encendido. Aparecerá una luz en el APARATO.

*Nota: Tanto el suministro eléctrico como el APARATO deben estar encendidos para que el dispositivo funcione.

IMPORTANTESi estás utilizando cinco o más APARATOS, debes cambiar la SSID (el nombre de la red inalámbrica) para cada APARATO.

• El tiempo estimado que tomará cambiar el SSID es de entre 30 y 60 minutos, según la cantidad de dispositivos.

• Para este proceso será necesario contar con un microcable de USB-A a USB-B.

• Para acceder a instrucciones más detalladas, consulta www.4-h.org/NYSD y haz clic en la pestaña “Guías y recursos”.

PASO 2: CONECTARSEUna de las grandes ventajas del APARATO es que puede funcionar como servidor web, lo que significa que si nos conectamos a él mediante un navegador estándar en nuestro dispositivo (computadora portátil o teléfono móvil), se mostrará una página web.

Para conectar un APARATO a un dispositivo: 1. En tu dispositivo, abre las conexiones WiFi y selecciona la red “Incredible Wearables”.

Si tu dispositivo no se conecta la primera vez, espera 30 segundos y vuelve a intentarlo. A veces, pueden ser necesarios varios intentos para conectarse.

2. Una vez conectado, abre un navegador de Internet e ingresa 192.168.4.1 en la barra de direcciones.

Al utilizar más de un APARATO al mismo tiempo, sigue los pasos de la página 18.

Indique a los jóvenes que sigan las instrucciones de construcción que comienzan en la página 17 de la Guía para Jóvenes.

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Para conectar de 2 a 4 APARATOS a dispositivos múltiples:Cada APARATO puede transmitir su SSID (el nombre de su red inalámbrica) como Incredible Wearables o Incredible Wearables 1-3. Al utilizar más de un APARATO al mismo tiempo, cada uno de ellos debe tener una SSID única. En este paso, utilizarás cables puente para conectar pines en cada APARATO, de modo que cada APARATO se conecte a una red separada.

Consejo: Coloca una etiqueta con su SSID en cada APARATO para poder recordarlas.

1. Asegúrate de que todos los aparatos estén apagados.

2. Utiliza los cables puente para establecer una SSID única en cada APARATO. Estos cables estarán conectados durante todo el desafío. Consulta las imágenes de la derecha para tener una referencia.

APARATO 1: Conecta el pin 16 al pin 0 y conecta el pin 13 al pin a tierra. Ahora, el APARATO 1 se conectará a la red “Incredible Wearables 1”.

APARATO 2: Conecta el pin 16 al pin 0 y conecta el pin 12 al pin GND (tierra). Ahora, el APARATO 2 se conectará a la red “Incredible Wearables 2”.

APARATO 3: Conecta el pin 16 al pin GND. Ahora, el APARATO 3 se conectará a la red “Incredible Wearables 3”.

APARATO 4: Conecta el pin 16 al pin 0. Ahora, el APARATO 4 se conectará a la red “Incredible Wearables”.

3. Enciende tus APARATOS.

4. En tu dispositivo, abre las conexiones WiFi y selecciona una de tus redes. Si tu dispositivo no se conecta la primera vez, espera 30 segundos y vuelve a intentarlo. A veces pueden ser necesarios varios intentos para conectarse.

5. Una vez conectado, abre un navegador de Internet e ingresa 192.168.4.1 en la barra de direcciones.

6. Repite los pasos 4 y 5 para cada APARATO al que se le haya modificado la red.

Para conectar más de cinco APARATOS a dispositivos múltiples:Para conectar más de 5 dispositivos será necesario un microcable USD-A a USD-B. El procedimiento tarda de 30 a 60 minutos. Asegúrate de hacer esto antes de su evento 4-H NYSD planificado. Para acceder a instrucciones más detalladas, consulta: www.4-h.org/NYSD y haz clic en la pestaña “Guías y Recursos”.

RESOLUCIÓN DE PROBLEMASSi tienes problemas para conectarte a la red “Incredible Wearables”, intenta lo siguiente:

• Abre las conexiones de red de tu dispositivo y desconéctalo de cualquier otra red inalámbrica seleccionando “olvidar red”.

• Busca el interruptor de encendido/apagado en el APARATO. Cuando tu dispositivo esté intentando conectarse a la red “Incredible Wearables”, apaga el APARATO y, luego, vuelve a encenderlo inmediatamente.

• Para acceder a instrucciones más detalladas para la resolución de problemas, consulta www.4-h.org/NYSD y haz clic en la pestaña “Guías y Recursos”.

APARATO 1 APARATO 2

APARATO 3 APARATO 4

Las siguientes imágenes hacen referencia a conexiones para 2 a 4 APARATOS

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PASO 4: SENSOR DE INCLINACIÓNEn este paso, conectarás el sensor de inclinación al APARATO utilizando pinzas de contacto.

1. Conecta la pata más larga del sensor de inclinación al pin 4 del APARATO.

2. Conecta la pata más corta del sensor de inclinación a GND en el APARATO.

¿Has completado la parte III? Marca cada ítem después de completarlo.

1. Conecté la fuente de alimentación al APARATO.

2. Conecté el APARATO a la red “Incredible Wearables”.

3. Abrí la página web 192.168.4.1 en el navegador de Internet y vi la página de Prendas Inteligentes.

4. Conecté el pulsioxímetro al APARATO utilizando cables puente.

5. Conecté el sensor de inclinación al APARATO utilizando pinzas de contacto.

6. Los jóvenes colocaron el pulsioxímetro en el dedo de uno de los miembros de su equipo y se aseguraron de que registrara los datos.

7. Moví el sensor de inclinación hacia adelante y hacia atrás para asegurarme de que los datos se mostraran en el dispositivo.

PASO 5: PRUEBAS1. Enciende el APARATO. Una luz azul en el APARATO indica que el sensor de

inclinación está funcionando. A medida que muevas el sensor de inclinación, se apagará y se encenderá una luz azul al abrirse y cerrarse el circuito del sensor. Se encenderá una luz roja en el pulsioxímetro para indicar que está funcionando.

2. Por último, coloca el pulsioxímetro en el dedo de uno de los miembros de tu equipo. El lado opuesto a los pines estará contra tu dedo.

3. Actualiza el navegador que muestra los datos de “incredible wearables” en 192.168.4.1. Dirígete a la parte inferior de la página para ver los datos más recientes.

PASO 3: CONECTAR EL PULSIOXÍMETROEn este paso, utilizarás cables puente para conectar los pines del pulsioxímetro al APARATO.

1. Apaga el APARATO.

2. Utiliza la siguiente tabla para realizar las conexiones adecuadas entre el pulsioxímetro y el APARATO

Pin del Pulsioxímetro

5V

GND

SDA

SCL

Pin del APARATO

3v3

GND

2

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Conexión del pulsioxímetro con el APARATO

PARTE IV

RECOPILACIÓN DE DATOS

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DESAFÍO:DESCRIPCIÓN GENERALRESUMENEn esta parte del desafío, los jóvenes completarán la construcción del rastreador de actividad física y luego comenzarán a recopilar datos para el grupo, tanto del pulso en reposo como del pulso en actividad. Indique a los jóvenes que sigan esta actividad a partir de la página 21 de sus Guías para Jóvenes.

PREPARACIÓNLas instrucciones para un grupo de 3 a 6 jóvenes aparecen primero, seguidas de las instrucciones para un grupo de 7 a 10 jóvenes que utilicen un kit. Si tiene varios kits y los jóvenes están divididos en grupos de 3 a 6, debe utilizar las instrucciones para grupos de 3 a 6.

Consejo: El pulsioxímetro funcionará mejor si se lo utiliza en el dedo índice; sin embargo, el sensor de inclinación puede ser más eficiente en la muñeca, el brazo o la pierna.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE1. Comprender cómo analizar e interpretar datos.

2. Saber qué carreras se relacionan con las habilidades utilizadas en este desafío.

PASO 1Ahora, es momento de que los jóvenes elaboren un diseño para que el rastreador de actividad física sea ponible. Utilizando sus cuadernos, indíqueles que realicen un bosquejo de sus diseños iniciales. Recuérdeles que el producto final debe ser ponible y agradable a la vista al mismo tiempo. En el cuaderno, hay un espacio para que definan el problema y señalen las restricciones del proyecto. Una vez que tengan una idea clara sobre cómo crear su proyecto, indíqueles que utilicen sus dibujos a modo de guía. En este momento, pueden desconectar las pinzas de contacto, aunque se recomienda que registren el diagrama de conexión en sus cuadernos. En esta etapa, pida a los jóvenes que diseñen el monitor de modo que el sensor de inclinación esté ubicado en la muñeca del usuario. Consulte las indicaciones de la página 7 para armar la muñequera.

PASO 2Una vez que el rastreador de actividad física esté construido, es momento de recopilar datos. En este paso, cada joven debe usar el pulsioxímetro en el dedo índice. Pídales que abran la página web (dirección IP 192.168.4.1) en su dispositivo y que registren la frecuencia de su pulso en reposo y la cantidad de pasos que dan en un minuto. Deben anotar esta información en sus cuadernos. Una vez que hayan obtenido todos los datos de cada persona, deben calcular el pulso promedio en reposo de todo el grupo (sumar todos los resultados o la cantidad de resultados).

3 A 6 JÓVENES POR KIT(45 MINUTOS)

En la primera parte del desafío, el sensor de inclinación se ubicará en la muñeca para todos los equipos. En la segunda parte del desafío, los jóvenes optimizarán su diseño para determinar si pueden colocar el sensor de inclinación en otras partes del cuerpo que resulten mejores. Cada miembro del equipo recopilará información para cada condición y, luego, calculará un promedio para todo el equipo.

ENSAMBLAJE DE LA MUÑEQUERAUtilice las bandas de goma y las tiras de velcro para convertir el fieltro en una muñequera. Se pueden utilizar otros materiales, como tijeras, grapadoras y calcomanías, para fomentar la creatividad de los jóvenes.

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PASO 4Ahora, es momento de que los jóvenes optimicen su diseño. En primer lugar, indíqueles que modifiquen el diseño, de ser necesario, para colocar el sensor de inclinación en otras partes del cuerpo (por ejemplo, la mano, el codo o la parte superior del brazo). Deben elegir dos lugares adicionales como mínimo. A continuación, deben calcular un promedio en reposo y un promedio en movimiento moderado para los otros dos lugares de pulso. Cada joven debe colocar el sensor de inclinación en otras partes del cuerpo.

PASO 5Indique a los jóvenes que compartan sus datos grupales (no individuales) respecto de su pulso promedio en reposo, su pulso en actividad y las frecuencias de movimiento, y que indiquen cuál fue, en su opinión, el lugar más preciso para colocar el sensor de inclinación.

PASO 1Ahora, es momento de que los jóvenes elaboren un diseño para que el rastreador de actividad física sea ponible. Utilizando sus cuadernos, indíqueles que realicen un bosquejo de sus diseños iniciales. Recuérdeles que el producto final debe ser ponible y agradable a la vista al mismo tiempo. En el cuaderno, hay un espacio para que definan el problema y señalen las restricciones del proyecto. Una vez que tengan una idea clara sobre cómo crear su proyecto, indíqueles que utilicen sus dibujos a modo de guía. En este momento, pueden desconectar las pinzas de contacto, aunque se recomienda que registren el diagrama de conexión en sus cuadernos. En esta etapa, pida a los jóvenes que diseñen el monitor de modo que el sensor de inclinación esté ubicado en la muñeca del usuario.

PASO 3En esta etapa, repetirán el paso 2, salvo que esta vez los jóvenes trotarán en el lugar mientras se mide su pulso durante un minuto. Nuevamente, deben registrar sus respuestas en sus cuadernos de actividades.

7 A 10 JÓVENES POR KIT(45 MINUTOS)

Cada equipo se subdividirá en grupos de 3 o 4 personas. Cada subgrupo tendrá la oportunidad de utilizar el dispositivo que construyeron para recopilar información sobre cada condición y, luego, calcular un promedio para todo el equipo. En la primera parte del desafío, el sensor de inclinación se ubicará en la muñeca para todos los equipos.

En la segunda parte del desafío, los jóvenes optimizarán su diseño para determinar si pueden colocar el sensor de inclinación en otras partes del cuerpo que resulten mejores.

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PASO 3En esta etapa, repetirán el paso 2, salvo que esta vez, para la medición, los jóvenes trotarán en el lugar mientras se mide su pulso durante un minuto. Nuevamente, deben registrar sus respuestas en sus cuadernos de actividades.

PASO 5Indique a los jóvenes que compartan sus datos grupales (no individuales) respecto de su pulso promedio en reposo, su pulso en actividad y las frecuencias de movimiento, y que indiquen cuál fue, en su opinión, el lugar más preciso para colocar el sensor de inclinación.

PASO 4Ahora, es momento de que los jóvenes optimicen su diseño. En primer lugar, pídales que modifiquen su diseño, de ser necesario, para colocar el sensor de inclinación en otras partes del cuerpo (como la mano, el codo o la parte superior del brazo). Deben elegir dos lugares adicionales como mínimo. A continuación, deben calcular un promedio en reposo y un promedio en movimiento moderado para los otros dos lugares de pulso.

El grupo decidirá con cuáles lugares adicionales del cuerpo desean probar y, luego, se le asignará un punto a cada grupo. Nuevamente, se dividirán en subgrupos. Cada subgrupo probará un punto en un miembro del subgrupo. Mientras un grupo trabaja con el dispositivo, el resto debe debatir cómo colocarán el sensor de inclinación y cómo la ubicación propuesta de este se enmarca dentro del diseño ponible. Por ejemplo, ¿cómo conectarán el sensor de inclinación si desean colocarlo en la parte inferior de la pierna o en el brazo? ¿A qué distancia del APARATO pueden colocar el sensor con las pinzas de contacto o los cables de los que disponen? El miembro del grupo que se desempeñe como especialista de marketing también podría recopilar información o imágenes para las redes sociales (con permiso de un adulto).

PASO 2Una vez que el rastreador de actividad física esté construido, es momento de recopilar datos. En este paso, un joven de cada subgrupo debe usar el pulsioxímetro en el dedo índice. Pídales que abran la página web (dirección IP 192.168.4.1) en su dispositivo y que registren la frecuencia de su pulso en reposo y la cantidad de pasos que dan en un minuto. Uno de los jóvenes puede ser el analista de datos que registra la información para su análisis; otro brindará los datos al utilizar el pulsioxímetro, y un tercero se asegurará de que el dispositivo funcione adecuadamente y recopile los datos. Indique a los jóvenes que registren el número en sus cuadernos. Una vez que hayan obtenido todos los datos para cada subgrupo, pídales que vuelvan a juntarse y que calculen el pulso promedio en reposo de todo el grupo (sumar todos los resultados o la cantidad de resultados).

PARTE V

ENFRIAMIENTO

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DESAFÍO(10 MINUTOS)

En esta parte, los jóvenes siguen los pasos del proceso de diseño industrial para construir y optimizar un monitor de salud ponible. El monitor brinda datos de series cronológicas en relación con la frecuencia del pulso, que pueden utilizarse para determinar el nivel de actividad relativo de quien lo usa.

Guíe a los jóvenes para que reflexionen y compartan su experiencia en el Desafío de Prendas Inteligentes Increíbles. Pueden registrar sus reflexiones en sus cuadernos antes de compartirlas con el grupo. La pregunta más importante para cada parte aparece primero. Si aún hay tiempo, hay preguntas adicionales para que los jóvenes respondan en relación con cada parte de la actividad que aparecen a continuación.

PASO 1COMPARTE TUS LOGROS. ¿QUÉ HAS APRENDIDO?

• ¿De qué manera los jóvenes y los adultos podrían usar la información que recopila tu dispositivo para tomar decisiones que mejorarían su salud?

• ¿Qué podrías mejorar acerca de tu dispositivo para que los jóvenes y los adultos sean más activos?

PASO 2PROCESA LO IMPORTANTE. ¿QUÉ DEBES APRENDER?

• ¿De qué manera planificar tu diseño en papel antes de construir el monitor de salud te ayudó a resolver problemas de diseño?

PASO 3PIENSA EN LA VIDA COTIDIANA. ¿DE QUÉ MANERA TE AYUDARÁ EN LAS TAREAS DE TODOS LOS DÍAS?

• ¿Cuál es el beneficio de conocer la frecuencia de tu pulso y monitorear tu salud?

PASO 4APLICA LO QUE HAS APRENDIDO. ¿CÓMO SE APLICARÍA A OTRAS SITUACIONES?

• ¿Qué carreras estarían relacionadas con este desafío? Describa las carreras que utilizarían las habilidades que los jóvenes aprendieron en esta actividad. Utilice los tres pasos restantes de las carreras de 4-H y confeccione una lista de oportunidades/actividades en las que podrían aprender, practicar o experimentar estas habilidades.

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MÁS INFORMACIÓNPara obtener más información, visite learn.sparkfun.com.

Microcontroladores - Arduino, ESP8266El APARATO es un pequeño servidor web con WiFi que, como hemos visto, tiene muchas funciones. Los jóvenes pueden obtener más información sobre las características del APARATO en learn.sparkfun.com.

Programación - Procesamiento, HTML, JavaScriptUna de las funciones interesantes del APARATO es que puede funcionar como servidor web al responder solicitudes web por medio de HTML (lenguaje de marcas de hipertexto) y JavaScript. Esto se puede modificar utilizando el lenguaje de programación Arduino (https://processing.org/).

Servidores - PHP, NodeJS, LAMPUn servidor web tiene la capacidad de responder solicitudes web de los navegadores de clientes. Utilizando lenguajes de script como PHP, NodeJS y LAMP, es posible construir sitios web y aplicaciones web dinámicos.

Sensores - sparkfun.com, BMP280, ADXL345, MAG3110Los sensores permiten que el APARATO recopile datos ambientales externos. Se incluyen el sensor de presión BMP280, el acelerómetro de triple eje ADXL345 y el magnetómetro MAG3110, que pueden utilizarse como una brújula para determinar la orientación.

Datos - SQL, JSON, CSVLos datos pueden recopilarse, guardarse y recuperarse en formatos comunes. SQL y JSON son formas electrónicas de manejar datos, y CSV es una manera de guardar datos en texto plano (legible para un ser humano).

BioMed - pulsioxímetro, respiración, temperaturaEl pulsioxímetro, la respiración y la temperatura son maneras de evaluar la salud de un individuo, y pueden monitorearse para detectar posibles cambios en la salud.

¡GRACIAS!Nuestro especial agradecimiento a SparkFun Electronics por respaldar el desarrollo del desafío Prendas Inteligentes Increíbles.

DECLARACIÓN FINALLos jóvenes han tenido la experiencia de utilizar el proceso de diseño industrial para construir un dispositivo que los ayudará a monitorear su salud, de modo que puedan obtener datos y tomar decisiones. Ahora saben más acerca de cómo se fabrican las tecnologías ponibles, como FitBits, aunque el monitoreo de la salud es solo una parte de estas tecnologías; existen muchas otras industrias, como la agricultura y la moda, que las utilizan para mejorar nuestra vida.

DE CARA AL FUTURO

El monitor de salud es un gran paso a otros proyectos electrónicos de

realización propia. Los jóvenes pueden seguir optimizando sus monitores de salud,

ya sea desde el punto de vista estético o mediante la investigación de otros

sensores que podrían añadirse al APARATO. Otros recursos se

encuentran disponibles en Sparkfun.com/NYSD2017.

Diez años estimulando mentes curiosas4-H lleva la posta en proyectos CTIM para jóvenes en campos como la ingeniería aeroespacial, la robótica, la ciencia veterinaria y la hidroponía, brindándoles a los jóvenes habilidades para ser líderes toda la vida.

Visite 4-H.org/NYSD y explore hoy mismo.

2017 - PRENDAS INTELIGENTES INCREÍBLES

2016 - DESCUBRIMIENTOS CON DRONES

2015 - MOVIMIENTO Y CONMOCIÓN

2014 - COHETES AL RESCATE

2013 - MAPAS Y APLICACIONES

2012 - DESAFÍO ECO BOT

2011 - COMPUTARIZADOS PARA EL VIENTO

2010 - 4-H20

2009 - LA EXPLOSIÓN DE LOS BIOCOMBUSTIBLES

2008 - HIDROGELES ÚTILES

En 4-H, creemos en el poder de los jóvenes. Creemos que todos los niños tienen fortalezas valiosas e influencias reales para mejorar el mundo que nos rodea. Somos la organización de formación de jóvenes más grande de los Estados Unidos: fortalecemos a casi seis millones de jóvenes de todo el país al brindarles herramientas para que sean líderes durante toda su vida.

Más información en línea en www.4-H.org #4HNYSD

El nombre y el emblema de 4-H están protegidos por 18 USC 707 | www.4-H.org es mantenida por National 4-H Council. 4-H es el programa de formación de jóvenes del Sistema de Extensión Cooperativa y el Departamento de Agricultura (USDA) de nuestro país.

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