Este proyecto se desarrolla con estudiantes de 4º de ESO como una experiencia piloto para fomentar las STEM a partir del método científico y la investigación, acercando los itinerarios científicos y técnicos a todos los participantes pero, especialmente, a las chicas, que cuentan con una inexplicable menor representación en los mismos. Partiendo de un hilo conductor como es el conocimiento de la Tierra, sus fenómenos físicos y astronómicos y el lenguaje matemático que tras ellos se esconde, nuestros equipos de investigación participaron en una masterclass con un experto externo y abordaron tres desafíos teóricos, dos experiencias prácticas y un reto de alcance internacional basado en conseguir colaboradores británicos que ayudaran a reproducir el experimento de Eratóstenes en el que logró calcular el radio terrestre hace veintitrés siglos.

Conocer la Tierra desde un nuevo punto de vista como el que nos ofrecen la física y las matemáticas en función de los datos que pueden ser recopilados por numerosos ingenios técnicos es algo que nos resulta tan sorprendente como ilusionante. Este fue el punto de partida para diseñar el proyecto: acercar contenidos de cierta profundidad al centro de interés de nuestros estudiantes. Para ello se planificaron tres desafíos, dos experiencias prácticas y un reto internacional integrados en un contexto basado en el conocimiento de este “punto azul pálido” (como llamó Carl Sagan a nuestra casa en el medio celeste). 

Presentación del curso. El experimento de Eratóstenes 

Los retos se estructuraron tratando de hibridar campos de diferentes materias con el ánimo de que los contenidos impartidos se vieran como un todo, dejando de lado el obsoleto prisma de las islas de conocimiento pues, la realidad, es que no existe un solo fenómeno que no pueda ser analizado desde distintas vertientes del saber. 

DESAFÍO 1: PHILEAS FOGG

Este desafío ha partido de conocer la fabulosa novela de Julio Verne “La vuelta al mundo en 80 días” para realizar una investigación sobre recorridos de aerolíneas de transporte, el valor del dinero y su depreciación con el tiempo, la ordenación planetaria en husos horarios y las singularidades que esto provoca en algunas zonas de nuestras antípodas. 

DESAFÍO 2: MAGALLANES-ELCANO 

Aquí nuestros jóvenes investigadores se arremangaron para analizar el valor de mercado de las especias en la época en la que el Imperio Otomano había controlado los accesos principales al Mediterráneo, monopolizando el comercio y obligando a los poderosos reinos europeos a encontrar una ruta hacia las indias orientales. Con ayuda de Google Earth siguieron la ruta de la Trinidad y la Concepción (la nave capitana de Magallanes y la que contaba con Juan Sebastián Elcano como contramaestre, respectivamente) y analizaron los estudios físicos y matemáticos que llevaron a John Harrison a crear el primer cronómetro marino de alta precisión. Aprendieron a calcular el valor de la declinación solar realizando cambios entre sistemas de coordenadas y trabajaron con los principales fenómenos que se producen en los cambios de marea. Esto fue aprovechado para analizar el efecto de las corrientes marinas en la costa mediterránea usando valores de las tablas de mareas así como para comparar matemáticamente los datos obtenidos de los actuales sistemas de GPS con los datos de batimetría que obtuvieron los marinos de la nave de Magallanes en 1808. 

En su componente práctica realizaron una simulación de un seguidor de las placas fotovoltaicas en un huerto solar automatizado con ayuda de Geogebra. 

Uso de Geogebra para simular seguidores solares 

DESAFÍO 3: CARTOGRAFÍA GPS 

En este tramo de la investigación los equipos han tenido que aprender algo tan curioso como por qué es imposible envolver una pelota con un papel de regalo sin crear dobleces y por qué los mapas que solemos utilizar presentan fallos de importancia al representar la porción ocupada de los distintos territorios dependiendo del tipo de proyección escogida. 

Que el mapa sea correcto resulta de vital importancia para que el GPS resulte fiable y, por ello, se ha estudiado cuál es la utilidad de la red GPS y qué procesos se manifiestan para acabar mostrando una ruta solicitada en nuestro navegador. Tras esta tecnología se esconde la mano de Einstein y su relatividad general, que habla de que el tiempo no transcurre de idéntica manera en todas las condiciones y que la velocidad y la gravedad influyen (y mucho). De no contarse con unos precisos relojes atómicos, con algoritmos que permitan la sincronización y las técnicas de trilateración para posicionar un punto sobre la superficie terrestre, no podríamos escuchar de nuestro navegador qué salida tomar en una rotonda. 

Relatividad general, trilateración y GPS 

Visto desde el cielo no resulta nada sencillo medir el contorno de una superficie y aquí entra en juego el análisis de los fractales. Cada estudiante ha tenido que diseñar un fractal personalizado y calcular en equipo, usando un programa CAD y un editor de imágenes, la dimensión fractal de una zona del término municipal de Roquetas de Mar. Los datos que se han empleado para su cálculo han sido reutilizados para obtener distintas correlaciones empleando distintas herramientas matemáticas y Geogebra. Posteriormente, han calculado analítica y gráficamente distintos valores geométricos relacionados con fractales bien conocidos como la curva y el copo de Koch o el tapiz de Sierpinski, han tenido que teorizar sobre una estructura real basada en la aplicación tridimensional de la estructura de Menger y resolver un problema de luminotecnia relacionado con un castillo construido en Apulia en 1250 por Federico II, cuya planta atiende a un primitivo esbozo de diseño fractal. Para finalizar, se ha aplicado el estudio de fractales a un caso singular, como es el de las regiones de Voronoi, que ha permitido analizar temas tan distintos como la distribución poblacional de los institutos de Almería o la ordenación de la plantilla de un equipo de fútbol sobre el campo de juego. 

EXPERIENCIA PRÁCTICA 1: desarrollo en taller de un captador GPS con Arduino que consiga subir los datos con una API a Google Earth. Para este cometido se realizó una Masterclass online a cargo de un antiguo alumno que ahora es responsable de ingeniería y automatización de una gran firma internacional.

Masterclass, construimos nuestro GPS 

EXPERIENCIA PRÁCTICA 2: replicación del experimento de Eratóstenes a partir del diseño y ejecución de un artefacto calibrable fabricado con materiales reciclados. Para esta experiencia tuvieron que contactar con estudiantes de Bristol, Manchester y Liverpool para que repitieran, sincrónicamente, el experimento en su latitud e intercambiaran los datos que servirían, posteriormente, para realizar diversos cálculos y simulaciones. 

Diseño y construcción de artefacto calibrable

El modelo de trabajo escogido, basado en la cooperación para lograr un objetivo, con un liderazgo distribuido, ha permitido que desarrollen iniciativas individuales que posteriormente han puesto en común para enriquecerlas y consolidarlas en equipo. Los grupos fueron creados de la forma más heterogénea posible procurando la confluencia de personas poco afines, a priori, para potenciar las habilidades sociales y la empatía. El resultado ha sido una experiencia en la que todos hemos aprendido de todos, se ha logrado el objetivo de aprender por el placer de entender cómo funciona el mundo que nos rodea y lo que se inició como una nueva forma de enfocar el aprendizaje se ha traducido en una aventura del saber con nuestros jóvenes investigadores e investigadoras como actores principales. 

• Coordinador: Fco. javier Luque Calderón
• Desafío matemático: Guillermo sierra Tortosa
• Relaciones internacionales: Marta Sánchez Valverde

Aquí, toda la información del proyecto.