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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE MATERIALDIDÁCTICO,AUDITIVO Y VISUAL PARA ELRECONOCIMIENTO Y APRENDIZAJE DELAPARATO REPRODUCTOR MASCULINO Y

FEMENINO PARA NIÑOS DE LA FUNDACIÓNIPCA

Pedro Alcibiades Jara Maldonado,Johnny Mauricio Sigua SalinasIng. Ana Cecilia Villa Parra MSc

pjaram@est.ups.edu.ec,jsigua@est.ups.edu.ec,avilla@ups.edu.ecUniversidad Politécnica Salesiana,Cuenca-Ecuador

Resumen—La problemática en el déficit de conocimientogenera muchos problemas diversos entre niños y adolescentes,e incluso personas con discapacidad de mayor edad, por tanto esimportante contar con instrumentos de enseñanza que refuercenel aprendizaje de manera didáctica, que sea de fácil manejo yapoye a la comprensión de la temática a abordar por un profesor.En este contexto, el presente trabajo describe el desarrollo de unprototipo diseñado para ayudar a los educadores a complementarla enseñanza de niños respecto a los órganos reproductoresmasculinos y femeninos. El prototipo cuenta con un sistemamecánico de rotación manual para la elección del género ycon sistemas de iluminación y audio a partir del uso de unmicrocontrolador para crear rutinas de trabajo con los niñosque consisten en colocar correctamente los órganos reproductoresen la estructura del prototipo. El dispositivo desarrollado fueevaluado en la fundación IPCA de la ciudad de Cuenca con laasesoría de sus profesionales con resultados muy satisfactorios.

Index Terms—Control, discapacidad, órganos reproductores,matriz de LED, modulo MP3.

I. INTRODUCCIÓN

Más de 1000 millones de personas en el mundo enteroviven con alguna forma de discapacidad. Casi 93 millones deestas personas son niños [1]. En el Ecuador existen 1’653.000personas con discapacidad según el CONADIS. Entre losmenores de cinco años con limintaciones, el 56.7 % sonniños y el 43.6 % son niñas [2]. Estas personas suelen versemarginadas a causa de los prejuicios sociales acerca de lasdiversas modalidades de discapacidad y la limitada flexibili-dad de los agentes sociales para atender a sus necesidadesespeciales. En la vida cotidiana, los discapacitados padecenmúltiples desigualdades y disponen de menos oportunidadespara acceder a la educación de calidad que se imparte encontextos integradores.

La importancia de la educación sexual ayuda a los es-tudiantes con necesidades educativas especiales a aceptar

responsabilidades por sus propios actos fomentando en ellosla madurez en forma muy positiva. Los niños aprenden acercade la sexualidad desde los momentos más tempranos de susvidas. Así los padres u otros adultos que tengan a cargo sucuidado tienen la responsabilidad de orientarlos acerca de lasexualidad.[3]

El aparato reproductor femenino y masculino se encuentradentro del amplio tema de la educación sexual, que se usapara describir el conjunto de actividades relacionadas con laenseñanza, la difusión y la divulgación acerca de la sexua-lidad humana en todas las edades del desarrollo. Todo estocon el objetivo de alcanzar una satisfactoria salud mental yreproductiva.

El sistema diseñado pretende contribuir a la enseñanzaexclusiva de las partes de los órganos reproductores de ambosgéneros del ser humano, de manera didáctica con la aplicaciónde la electrónica para contribuir en la ayuda del aprendizaje.

El desarrollo técnico de este prototipo cuenta con diversasaplicaciones de electrónica para hacer de este un sistemallamativo y que genere interés sobre todo en los niños yadolescentes que estudian en la fundación.

II. DISEÑO DE MATERIAL DIDÁCTICO

Se elaboraron siete piezas con la forma de los órganosreproductores masculinos y femeninos de tal manera quepuedan ser manipulados y colocados en la estructura estáticaque se construyó. El prototipo dispone de una base giratoriaque permite elegir el género masculino o femenino a traba-jar. Los órganos que forman parte del aparato reproductormasculino son: pene, testículos y vejiga, cada uno de ellostiene un color diferente, los órganos que forman el aparatoreproductor femenino son: vagina, trompas de falópio, ovariosy vulva. Se tiene un cajón con cerradura para guardar todas

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las piezas. En la parte inferior de la maqueta se tiene una cajaen donde se encuentra todo el sistema electrónico que permiteel funcionamiento del prototipo.

En la figura 1, se observan todas las piezas de los órganosmasculinos y femeninos colocados.

Figura 1. Maqueta con piezas de órganos femeninos y masculinos

III. FUNCIONAMIENTO

Al momento de colocar en su posición correcta cualquierade las tres piezas que conforman el órgano reproductor mascu-lino, se escuchará una voz de hombre diciendo el nombre deórgano colocado, logrando de esta manera llamar la atencióndel niño, a su vez se incentiva la parte visual, ya que se tieneun cartel conformado por matrices de LEDs de 50x7 en el queaparecerá el nombre de la pieza colocada, se dispone de unLCD en el cual se visualiza el funcionamiento del órgano. Undiodo LED se encenderá indicando que se puede colocar otrapieza, estos están ubicados en la base fija de cada género aidentificar. De igual manera sucede con las partes femeninas,salvo que esta vez la voz que se escuchara será la de unamujer. Cuando todas las piezas hayan sido colocadas en suposición correcta se escucha una voz dependiendo del géneroseleccionado que felicitará al niño por haberlo intentado, estoviene acompañado por unos aplausos.

En la figura 2 , se observa las piezas tanto masculinas comofemeninas para ser colocadas en la base fija.

Figura 2. Piezas masculinas y femeninas

El funcionamiento de todo el proyecto se basa en el diagra-ma de flujo que se observa en la figura 3.

Figura 3. Diagrama de Flujo

IV. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE CIRCUITOSELECTRÓNICOS

Se han diseñado para el prototipo sistemas de lectura desensores, señalización luminosa, respuesta auditiva, controlcon el microcontrolador y alimentación. En la figura 4, semuestra la distribucion de los elementos empleados en lamaqueta.

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Figura 4. Circuitos electrónicos implementados.

IV-A. SISTEMA DE LECTURA DE SENSORES

El prototipo dispone de siete sensores CNY70 ubicadosen un lugar donde las piezas se deben colocar para serdetectadas de manera correcta. Cuando esto no ocurre no setiene respuesta de los sistemas auditivo y visual. La señal devoltaje proporcionada por el sensor se envía a las entradasanalógicas de un microcontrolador, y éste analiza los rangosde voltajes para realizar el proceso de encender la matriz deLEDs conjuntamente con la reproducción de una pista de audiocasi al mismo tiempo. Con esto se gana mucha interactividady percepción para captar los órganos reproductores del cuerpohumano.

IV-B. SISTEMA DE SEÑALIZACIÓN LUMINOSA

Al ubicar en la posición adecuada cada uno de los órganosse visualiza en una matriz de LEDs de 50x7 el nombre quecorresponde a la pieza colocada, también se enciende un LCDque da una breve descripción del mismo. Se enciende un diodoLED indicando que se puede colocar la siguiente pieza en lamaqueta.

IV-C. SISTEMA DE RESPUESTA AUDITIVA

Este sistema refuerza la enseñanza interactiva en la edu-cación de los niños. El prototipo presenta, después de suencendido, una pista de audio de introducción de hombre paralos órganos reproductores masculinos y una voz de mujer paralos órganos reproductores femeninos, esto con el fin de motivarla manipulación de las piezas. Adicional a esto se reproduceuna pista de audio con el nombre de cada órgano reproductorcolocado, para lo cual se utilizó un Módulo MP3 USB-SDMP3 WT9501M03 mediante comunicación serial por mediode un microcontrolador.

IV-D. SISTEMA DE CONTROL CON EL MICROCONTRO-LADOR

Para el control de todo el prototipo se usó el PIC16F877A.Se utilizó los siete de los ocho canales analógicos que posee

el microcontrolador para sensar todas las diferentes piezas

(pene, testículos, vejiga, trompas de Falópio, vulva, ovarios,vagina). Todo el Puerto B fue utilizado para comandar el cartelde 50x7, siete pines del puerto fueron usados para controlar lasfilas y 2 adicionales se utilizaron para controlar a los registrosde desplazamiento que permitían comandar las columnas decada matriz. Los pines del Puerto C se utilizaron para controlarla iluminación de los diodos LED, para comandar al móduloMP3 y para sensar e identificar el género masculino que seha seleccionado para trabajar. El Puerto D se usó para elcontrol del LCD y para sensar el género femenino que seha seleccionado para trabajar.

IV-E. SISTEMA DE ALIMENTACIÓN

Este punto es importante para alimentar los circuitos ydeterminar si la corriente es suficiente para que pueda tenerun nivel de operación efectivo. Se diseñó un sistema derectificación basado en dos tipos de voltaje: 5 VDC y 12VDC. Este último es utilizado para el circuito amplificadorde audio, que eleva la potencia de la carga, en este caso elparlante de 5W. La alimentación de 5 VDC alimenta al restode los circuitos.

V. PRUEBAS

V-A. PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

Se verificó el correcto funcionamiento de los circuitos deamplificación, circuito de alimentación, circuito de comandode matriz de LED, circuito de control de matriz de LEDs ycircuito de control principal.

V-B. PRUEBA DE CAMPO

Estas fueron desarrolladas en el Instituto de Parálisis Ce-rebral del Azuay (IPCA), logrando alcanzar los objetivostrazados, uno de ellos era que los niños se vean motivadosal momento de colocar las piezas por los distintos incentivoselectrónicos, como señalización luminosa y de audio. Existiómucho interés por parte de ellos en conocer cada uno delos órganos reproductores masculinos y femeninos, todo estose llevó a cabo bajo la asesoría de los profesionales de laInstitución.

Figura 5. Pruebas realizadas con niños de la Fundacion IPCA

VI. CONCLUSIONES.

El sistema de enseñanza de órganos reproductores ha contri-buido de buena manera puesto que se notaba gran motivaciónpor parte de los alumnos de la fundación para el armado delas diferentes piezas en la maqueta. Casi en su mayoría optópor colocar los órganos reproductores de su mismo género. A

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los niños se les observó repetir los sonidos generados en lamaqueta, mientras que otros observaban con atención el cartelde LEDs y la iluminación de piezas.

Debido a la excesiva carga que se usa en las matrices deLEDs, se usó registros de desplazamiento, permitiendo obtenerel mismo resultado pero optimizando el uso de puertos delPIC16F877A y el consumo de energía

Esta herramienta de enseñanza ha servido para que losprofesores de la fundación complementen reforzando la en-señanza, por ejemplo, decirles a los niños y adolescentes lafunción de cada órgano reproductor.

Gracias a las pruebas realizadas se pudo hacer mejorasrespectivas para obtener un prototipo de conectores de piezasfirmes y duraderas, como también piezas resistentes a caídas,así como también el color de la maqueta han sido detallesclaves para su mejor presentación.

Existen niños que tienen mucha fuerza al colocar las piezasen la maqueta por tal motivo para seguridad de la misma, serequiere de un docente que acompañe en el proceso.

Temas como educación sexual son delicados y escasosen las fundaciones ya que según investigaciones al respec-to, adolescentes discapacitados cometen serios problemas almanipularse sus órganos reproductores sin la debida higiene,razón por la cual se optó por elegir este proyecto enfocado ala educación sexual pero de manera didáctica e involucrandola electrónica.

VII. AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al Instituto de Parálisis Cerebral delAzuay, a sus estudiantes y profesores por permitir realizar laspruebas en su institución y por la asesoría brindada.

REFERENCIAS

[1] Personas con discapacidad, Fecha de Consul-ta:19/10/2013,Disponible en:http://www.unesco.org/new/es/education/themes/strengthening-education-systems/inclusive-education/people-with-disabilities/

[2] Introduccion discapacidad,Fecha de consul-ta:19/10/2013,Disponible en:http://http://www.feaps.org/conocenos/sobre-discapacidad-intelectual-o-del-desarrollo.html

[3] I Congreso Nacional “Las necesidades educativas especiales: Situaciónactual y retos del futuro”, Magdalena Junoy García, fecha de creación:14/06/2013, fecha de consulta: 05/07/2013, disponible en: http://www.doredin.mec.es/documentos/00920063000022.pdf.

[4] Manual de Atención al Alumnado con Necesidades Específicas de ApoyoEducativo Derivadas de Discapacidad Visual y Sordo ceguera, PilarAguirre Barco y Rosa Hernández Hurtado, Fecha de creación: 11/052011,Fecha de consulta: 05/07/2013, disponible en: http://www.slideshare.net/EscuelaBicentenario/discapacidad-visual-y-sordoceguera-15149552

Johnny Mauricio Sigua Salinas Nació en Cuenca- Ecudoar en 1988. Recibió el titulo de bachilleren “Técnico Electrónico” en el colegio TécnicoDaniel Córdova Toral, Cuenca, Ecuador en el 2007.Actualmente egresado en Ingeniería Eléctrica enla Universidad Politécnica Salesiana (UPS) sedeCuenca, mensión en Sistemas Industriales.

Pedro Alcibiades Jara Maldonado, Nació enCuenca – Ecuador en 1987. Bachiller en la es-pecialidad de Físico – Matemáticas en el ColegioNacional Experimental “Benigno Malo”. Estudiantede noveno ciclo de Ingeniería Electrónica menciónSistemas Industriales de la Universidad PolitécnicaSalesiana Sede Cuenca.

Ana Cecilia Villa Parra, Recibió su título deIngeniero Electrónico en la Universidad PolitécnicaSalesiana, Cuenca, Ecuador en el año 2008 y el títulode Magistra en Ingeniería Electrónica en la PontificiaUniversidad Javeriana, Bogotá, Colombia en 2011.Desde el año 2011 se desempeño como DocenteAccidental en la Carrera de Ingeniería Electrónica ydesde el 2012 colaboró en el Grupo de Investigaciónen Ingeniería Biomédica GIIB-UPS en el área debiomecánica y análisis de movimiento.