Proyecto STEAM: Biorreactor Inteligente Interactivo con IA (Teachable Machine)
Escuela: ___________________________
Curso: ___________________________
Docente: ________________________
Duración: 6 semanas (4 horas semanales)
Título del proyecto: Biorreactor Inteligente Interactivo
1. Situación de inicio (Caso real)
La empresa Biotech Santa Fe convoca a escuelas secundarias a desarrollar un prototipo de biorreactor de escritorio tipo velador para uso educativo. El objetivo es crear un dispositivo que mida el pH del líquido, permita observar el contenido con un sistema lumínico (puntero láser), registre datos en una base digital (conexión Agrid), genere una factura simulada en AutoPlay Media Studio e incluya una app de realidad virtual (VR) en App Inventor para mostrar el prototipo. Cada equipo debe asumir el rol de una microempresa tecnológica, con nombre, logo y presentación comercial.
2. Objetivos
· - Diseñar y construir un biorreactor tipo velador funcional.
· - Integrar hardware: puntero láser, sensor de pH y Micro:bit (semana final).
· - Desarrollar software en AutoPlay Media Studio con menú, imágenes, planos, video y módulo de facturación conectado a Agrid.
· - Crear una app VR en App Inventor para visualizar el prototipo.
· - Elaborar un informe final individual en formato APA (7ª edición).
3. Roles y responsabilidades
· Desarrollador/a Principal y Coordinador/a: Diseña el biorreactor, coordina la integración entre hardware y software, realiza pruebas de calibración y asegura que el equipo cumpla los tiempos.
· Responsable de Hardware y Circuitos: Monta sensores, actuadores y cableado, asegura conexiones seguras, organiza el diseño físico y ayuda en pruebas y correcciones.
· Programador/a y Control del Sistema: Programa la gestión de sensores y la comunicación entre hardware y software, ajusta calibraciones, depura errores y desarrolla interfaces digitales.
· Analista de Datos y Comunicación Científica: Registra y analiza datos, interpreta resultados, elabora conclusiones y diseña la presentación final: informe, blog, video o formulario Google.
4. Materiales y hardware necesarios
· - Micro:bit (con cable)
· - Sensor de pH analógico + ADC si es necesario
· - Puntero láser de baja potencia
· - Transistor o relé para controlar el láser
· - Protoboard, cables, resistencias, diodos
· - Fuente de alimentación 5V (powerbank)
· - Recipiente transparente para líquido
· - Materiales para estructura: acrílico, madera, cartón, cola caliente
· - Celulares Android para pruebas App VR
· - Gafas VR tipo Cardboard
· - PC con AutoPlay Media Studio
· - Conexión a internet para Agrid
· - Cámara o celular para registrar fotos y videos
5. Plan de 6 semanas con tareas por rol (4 horas semanales)
Semana 1: Introducción, roles, nombre/logo, bocetos
· Desarrollador/a Principal:
· - Lidera la discusión sobre diseño y organiza ideas.
· - Define el plan de construcción y cronograma semanal.
· - Supervisa la creación del nombre y logo del equipo.
· Responsable de Hardware:
· - Inspecciona materiales disponibles.
· - Planifica la ubicación de sensores y circuitos.
· - Dibuja boceto inicial del prototipo.
· Programador/a:
· - Diseña la estructura inicial del software AutoPlay.
· - Define pantallas básicas y organiza recursos digitales.
· - Crea carpeta de trabajo para imágenes y planos.
· Analista de Datos:
· - Diseña metodología de registro de datos.
· - Organiza documentación inicial.
· - Toma fotos y registra avances del equipo.
Semana 2: Construcción física del velador
· Desarrollador/a Principal:
· - Supervisa construcción física, asegura estabilidad y estructura.
· - Define estética general y colores.
· - Documenta decisiones y cambios.
· Responsable de Hardware:
· - Monta cableado y protoboard.
· - Prueba conexiones iniciales.
· - Registra ajustes y fallas.
· Programador/a:
· - Prepara plantillas de interfaz para AutoPlay con espacio para imágenes y planos.
· - Inserta logo y nombre del equipo.
· - Crea pantallas de prueba para navegación.
· Analista de Datos:
· - Toma fotos y registra avances de construcción.
· - Comienza plan de registro experimental.
· - Elabora tabla de observación de pruebas.
Semana 3: Diseño plano y AutoPlay parte 1
· Desarrollador/a Principal:
· - Corrige detalles del diseño físico y supervisa croquis finales.
· - Verifica la ubicación de sensores según plano.
· - Presenta diseño final al docente.
· Responsable de Hardware:
· - Ajusta ubicación de sensores y cableado según plano final.
· - Organiza protoboard y pruebas de circuito.
· - Prepara espacio para capturas fotográficas.
· Programador/a:
· - Integra imágenes, planos y croquis en AutoPlay.
· - Programa menú principal y navegación básica.
· - Inserta botones y áreas de interacción.
· Analista de Datos:
· - Registra parámetros de pruebas iniciales.
· - Organiza base de datos preliminar.
· - Actualiza informe APA con resultados parciales.
Semana 4: AutoPlay parte 2, videos, facturación y conexión Grid (Planilla de càlculo) + inicio IA
· Desarrollador/a Principal:
· - Supervisa grabación de video del prototipo.
· - Prepara guion de narración y subtítulos.
· - Coordina integración con AutoPlay y Agrid.
· Responsable de Hardware:
· - Revisa conexiones y seguridad eléctrica.
· - Realiza pruebas con líquidos y sensores.
· - Captura fotos y videos de prueba.
· Programador/a:
· - Integra video, base de datos y módulo de facturación en AutoPlay.
· - Conecta AutoPlay con Agrid.
· - Inicia recopilación de imágenes para entrenamiento IA (Teachable Machine).
· Analista de Datos:
· - Analiza primeros datos y genera gráficos preliminares.
· - Valida información en la base de datos.
· - Organiza dataset para entrenamiento de IA, en LearningML o Teachable Machine
Semana 5: App VR en App Inventor + IA
· Desarrollador/a Principal:
· - Define estructura de la app VR y navegación.
· - Supervisa coherencia visual y funcional entre AutoPlay y App VR.
· - Organiza captura de fotos/videos 360°.
· Responsable de Hardware:
· - Prepara prototipo físico para fotos y videos panorámicos.
· - Asegura iluminación adecuada para IA.
· - Colabora en capturas para entrenamiento.
· Programador/a:
· - Crea la app VR en App Inventor.
· - Entrena modelo IA en Teachable Machine para reconocer estados del líquido.
· - Prueba integración de IA en AutoPlay y app VR.
· Analista de Datos:
· - Prepara contenido para app VR y verifica calidad.
· - Evalúa precisión del modelo IA y registra aciertos/errores.
· - Actualiza informe con metodología IA y resultados. En LearningML o Teachable Machine
Semana 6: Integración Micro:bit, calibración y presentación final
· Desarrollador/a Principal:
· - Supervisa integración final de Micro:bit, puntero láser y sensores.
· - Coordina presentación y video resumen.
· - Revisa consistencia visual de todos los módulos.
· Responsable de Hardware:
· - Conecta sensor de pH y puntero láser a Micro:bit.
· - Calibra sensores y verifica funcionamiento seguro.
· - Realiza pruebas finales.
· Programador/a:
· - Programa lectura de pH y envío de datos a AutoPlay.
· - Integra IA y app VR con Micro:bit.
· - Verifica comunicación completa entre módulos.
· Analista de Datos:
· - Analiza resultados finales y genera gráficos definitivos.
· - Completa informe APA con anexos, tablas y gráficos.
· - Prepara presentación final grupal.
6. Entregables por semana
· - Semana 1: Croquis, nombre/logo, roles
· - Semana 2: Estructura física y fotos
· - Semana 3: Plano técnico y material multimedia
· - Semana 4: Software AutoPlay funcional con módulo de facturación y dataset IA
· - Semana 5: APK de App VR, integración IA y pruebas
· - Semana 6: Prototipo completo con Micro:bit, video, software, app VR y informe APA
7. Rúbrica de evaluación
· - Diseño y construcción: 20 pts
· - Software AutoPlay: 20 pts
· - App VR: 15 pts
· - Integración Micro:bit: 20 pts
· - Informe APA: 15 pts
· - Trabajo en equipo y presentación: 10 pts
8. Plantilla para informe final APA (7ª ed.) en procesador de textos, es decir documentaciòn técnica
· - Portada
· - Resumen
· - Introducción (contexto, caso Biotech Santa Fe, objetivos)
· - Metodología (materiales, montaje, pasos experimentales)
· - Resultados (tablas, gráficos, imágenes)
· - Discusión
· - Conclusiones
· - Referencias
· - Anexos (código, archivos CSV, esquemas eléctricos)
9. Entregables
- Biorreactor funcional con integración de Hardware Microbit con sensor de Temperatura y PH
- Software autoplay funcional
- Aplicación VR
- Muestra de proyecto con integración con IA, ya sea en LearningML o Teachable machine
- Documentación Técnica
NOTA: PUEDE INTEGRAR TODO DENTRO DE SU SOFTWARE AUTOPLAY PARA ENTREGAR UN SOLO SISTEMA INTEGRADO
Cronograma Visual Semanal por Rol
Semana | Desarrollador/a Principal | Responsable de Hardware | Programador/a | Analista de Datos |
Semana 1 | Lidera la discusión sobre diseño y organiza ideas. / Define el plan de construcción y cronograma semanal. / Supervisa la creación del nombre y logo del equipo. | Inspecciona materiales disponibles. / Planifica la ubicación de sensores y circuitos. / Dibuja boceto inicial del prototipo. | Diseña la estructura inicial del software AutoPlay. / Define pantallas básicas y organiza recursos digitales. / Crea carpeta de trabajo para imágenes y planos. | Diseña metodología de registro de datos. / Organiza documentación inicial. / Toma fotos y registra avances del equipo. |
Semana 2 | Supervisa construcción física, asegura estabilidad y estructura. / Define estética general y colores. / Documenta decisiones y cambios. | Monta cableado y protoboard. / Prueba conexiones iniciales. / Registra ajustes y fallas. | Prepara plantillas de interfaz para AutoPlay con espacio para imágenes y planos. / Inserta logo y nombre del equipo. / Crea pantallas de prueba para navegación. | Toma fotos y registra avances de construcción. / Comienza plan de registro experimental. / Elabora tabla de observación de pruebas. |
Semana 3 | Corrige detalles del diseño físico y supervisa croquis finales. / Verifica la ubicación de sensores según plano. / Presenta diseño final al docente. | Ajusta ubicación de sensores y cableado según plano final. / Organiza protoboard y pruebas de circuito. / Prepara espacio para capturas fotográficas. | Integra imágenes, planos y croquis en AutoPlay. / Programa menú principal y navegación básica. / Inserta botones y áreas de interacción. | Registra parámetros de pruebas iniciales. / Organiza base de datos preliminar. / Actualiza informe APA con resultados parciales. |
Semana 4 | Supervisa grabación de video del prototipo. / Prepara guion de narración y subtítulos. / Coordina integración con AutoPlay y Agrid. | Revisa conexiones y seguridad eléctrica. / Realiza pruebas con líquidos y sensores. / Captura fotos y videos de prueba. | Integra video, base de datos y módulo de facturación en AutoPlay. / Conecta AutoPlay con Agrid. / Inicia recopilación de imágenes para entrenamiento IA (Teachable Machine). | Analiza primeros datos y genera gráficos preliminares. / Valida información en la base de datos. / Organiza dataset para entrenamiento de IA. |
Semana 5 | Define estructura de la app VR y navegación. / Supervisa coherencia visual y funcional entre AutoPlay y App VR. / Organiza captura de fotos/videos 360°. | Prepara prototipo físico para fotos y videos panorámicos. / Asegura iluminación adecuada para IA. / Colabora en capturas para entrenamiento. | Crea la app VR en App Inventor. / Entrena modelo IA en Teachable Machine para reconocer estados del líquido. / Prueba integración de IA en AutoPlay y app VR. | Prepara contenido para app VR y verifica calidad. / Evalúa precisión del modelo IA y registra aciertos/errores. / Actualiza informe con metodología IA y resultados. |
Guía de Laboratorio: 10 Biorreactores Escolares Seguros
�� Nota: Todos los experimentos deben realizarse dentro de un líquido (agua o solución indicada) y, siempre que sea posible, mantenerlos cerrados o tapados para seguridad y observación más clara.
1. Biorreactor de Fermentación con Botella PET (globo)
- Objetivo: Observar la fermentación alcohólica.
- Materiales: Botella PET, globo, levadura, azúcar, agua.
- Procedimiento:
1. Llenar la botella con agua y azúcar.
2. Agregar levadura y colocar el globo en la boca de la botella.
3. Observar cómo se infla el globo con CO₂.
- Observaciones: _______________________
- Conclusión: _________________________
- Fotos/Dibujos: ______________________
2. Biorreactor de Cristales Rápidos
- Objetivo: Observar la cristalización por sobresaturación.
- Materiales: Frasco reciclado, agua caliente, sal o azúcar.
- Procedimiento:
1. Disolver sal o azúcar en agua caliente hasta saturación.
2. Dejar enfriar y observar la formación de cristales.
- Observaciones: _______________________
- Conclusión: _________________________
- Fotos/Dibujos: ______________________
3. Biorreactor de Microalgas Verdes
- Objetivo: Observar crecimiento de microalgas y fotosíntesis.
- Materiales: Botella transparente, agua de pecera, fertilizante.
- Procedimiento:
1. Mezclar agua de pecera con unas gotas de fertilizante.
2. Exponer a la luz y observar el cambio de color.
- Observaciones: _______________________
- Conclusión: _________________________
- Fotos/Dibujos: ______________________
4. Biorreactor de Té de Compost Líquido
- Objetivo: Observar el reciclaje de materia orgánica.
- Materiales: Bidón cortado, restos de hojas, agua.
- Procedimiento:
1. Colocar hojas en agua dentro del bidón.
2. Dejar 2–3 días y observar el líquido marrón.
- Observaciones: _______________________
- Conclusión: _________________________
- Fotos/Dibujos: ______________________
5. Biorreactor de Turbidez con Levaduras
- Objetivo: Observar el crecimiento microbiano.
- Materiales: Botella pequeña, agua, azúcar, levadura.
- Procedimiento:
1. Mezclar agua con azúcar y levadura.
2. Observar cómo el líquido se vuelve turbio con el tiempo.
- Observaciones: _______________________
- Conclusión: _________________________
- Fotos/Dibujos: ______________________
6. Biorreactor de Cristales de Bórax o Sulfato de Cobre
- Objetivo: Observar crecimiento de cristales.
- Materiales: Frasco, agua caliente, bórax o sulfato de cobre.
- Procedimiento:
1. Disolver el compuesto en agua caliente.
2. Dejar enfriar y observar la formación de cristales en 1–2 días.
- Observaciones: _______________________
- Conclusión: _________________________
- Fotos/Dibujos: ______________________
7. Biorreactor de Colorantes Vegetales
- Objetivo: Observar extracción de pigmentos.
- Materiales: Frascos con agua, hojas de espinaca, remolacha, cúrcuma.
- Procedimiento:
1. Colocar hojas en agua caliente.
2. Observar el cambio de color del agua.
- Observaciones: _______________________
- Conclusión: _________________________
- Fotos/Dibujos: ______________________
8. Biorreactor de pH con Repollo Morado
- Objetivo: Observar cambios de pH.
- Materiales: Frasco, agua caliente, hojas de repollo morado.
- Procedimiento:
1. Preparar infusión de repollo morado.
2. Agregar gotas de limón o bicarbonato y observar cambio de color.
- Observaciones: _______________________
- Conclusión: _________________________
- Fotos/Dibujos: ______________________
9. Biorreactor de Agua con Plantas Acuáticas
- Objetivo: Observar crecimiento y fotosíntesis de plantas acuáticas.
- Materiales: Frasco con agua, lenteja de agua o elodea.
- Procedimiento:
1. Colocar plantas en el agua.
2. Observar crecimiento y comportamiento de las plantas.
- Observaciones: _______________________
- Conclusión: _________________________
- Fotos/Dibujos: ______________________
10. Biorreactor de Agua con Semillas Germinadas
- Objetivo: Observar germinación y respiración celular.
- Materiales: Frasco, agua, semillas de lentejas o porotos, algodón.
- Procedimiento:
1. Colocar semillas sobre algodón húmedo en el frasco.
2. Mantener un poco de agua en la base y observar germinación.
- Observaciones: _______________________
- Conclusión: _________________________
- Fotos/Dibujos: ______________________