Ya estamos con el proyecto final de moocbot. En este caso voy a
explicar un proyecto para poder tener una enseñanza nueva en un centro
de educación de adultos. Ésta será la asignatura de "Programación,
Robótica e Impresión 3D" y se trabajará durante todo un curso escolar.
Título del proyecto
Programación, Robótica e Impresión 3D en Educación de Adultos
Descripción y justificación del proyecto
El
CEPA Sierra Norte lleva varios años apostando claramente por conseguir ser un centro de innovación tecnológica y por ello ha realizado distintas actividades encaminadas a ello. Por ejemplo, organizar la
primera jornada de programación, robótica e impresión 3D en educación de adultos en el año 2017.
Como el resultado fue bastante bueno, nos ha llevado a plantearnos realizar un curso especial para aquellas personas que, pudiendo tener cualquier tipo de titulación superior, estén interesadas en trabajar estos temas.
Contexto de trabajo
Trabajaremos en el CEPA Sierra Norte, un centro de adultos, y se realizará en un aula una vez por semana dos horas seguidas, con unos 20 alumnos, todos ellos adultos (mayores de 18 años) y matriculados en el centro.
Los
objetivos que nos planteamos son proporcionar a los alumnos capacidades suficientes para el diseño de programas informáticos sencillos y poder utilizarlos en aplicaciones del mundo real gracias a la robótica y a diseños realizados en 3D.
Se desarrolla el principio didáctico de "
aprender-haciendo", es decir se pretende que los alumnos desarrollen sus propias herramientas interactuando con el entorno ya que ellos, en este nivel, están más interesados en los usos que se le puede dar, que en el fundamento de los materiales que se usan.
Los objetivos que se pretenden alcanzar en este curso son los siguientes:
- Conocer el entorno de un sistema operativo Linux, como es el caso de MAX, para utilizar los recursos propios de éste, de una forma adecuada.
- Programación:
- Entender instrucciones de lenguaje de programación.
- Usar un entorno didáctico y lúdico para programar.
- Creación de pequeños programas para el aula.
- Robótica
- Conocer los distintos elementos que forman un sistema de control automático.
- Describir las características generales y el funcionamiento de un robot.
- Describir el papel y el funcionamiento de un sensor y conocer las características de los principales tipos de sensores.
- Saber la función que tiene la realimentación en los sistemas de control automático.
- Conocer diversas aplicaciones de los robots en la industria, explicando algunas de las ventajas de los robots frente a mecanismos automáticos, por ejemplo.
- Saber diseñar y construir un robot sencillo con varios sensores.
- Aprender a ensamblar la mecánica y la electrónica en un proyecto, de manera que un motor determinado sea capaz de mover la estructura elegida como soporte para un robot.
- Impresión 3D:
- Conocer distintos programas para el modelado 3D
- Conocer los distintos repositorios
- Adquirir los fundamentos tecnológicos necesarios para desenvolverse con soltura en el ámbito de la impresión 3D.
- Saber cómo pasar del modelado 3D a la impresión.
- Conocer posibles aplicaciones presentes y futuras de la impresión 3D.
- Interacción y socialización con el resto de los alumnos del centro.
Competencias clave y estándares de aprendizaje
Las competencias clave son siete y las que se van a trabajar en esta enseñanza son las siguientes:
- Competencia en comunicación lingüística. Se refiere a la habilidad para utilizar la lengua, expresar ideas e interactuar con otras personas de manera oral o escrita. Se trabajará sobre todo en el proyecto final cuando se exponga el producto.
- Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología. La primera alude a las capacidades para aplicar el razonamiento matemático para resolver cuestiones de la vida cotidiana; la competencia en ciencia se centra en las habilidades para utilizar los conocimientos y metodología científicos para explicar la realidad que nos rodea; y la competencia tecnológica, en cómo aplicar estos conocimientos y métodos para dar respuesta a los deseos y necesidades humanos. Por lo tanto, en la parte de programación, se trabajará en profundidad la competencia matemática y durante todo el curso estaremos trabajando la tecnología.
- Competencia digital. Implica el uso seguro y crítico de las TIC para obtener, analizar, producir e intercambiar información. Por lo tanto es la que más se trabajará durante todo el curso.
- Aprender a aprender. Es una de las principales competencias, ya que implica que el alumno desarrolle su capacidad para iniciar el aprendizaje y persistir en él, organizar sus tareas y tiempo, y trabajar de manera individual o colaborativa para conseguir un objetivo. Y en el producto final es donde más vamos a poder trabajar esta competencia, aunque día a día ellos mismos van a poder ver su trabajo y aprender ellos por su cuenta, de tal modo que el profesor sólo será un guía.
- Competencias sociales y cívicas. Hacen referencia a las capacidades para relacionarse con las personas y participar de manera activa, participativa y democrática en la vida social y cívica. Se podrá trabajar cuando se realicen actividades fuera del aula con otros alumnos de otras enseñanzas.
- Sentido de la iniciativa y espíritu emprendedor. Implica las habilidades necesarias para convertir las ideas en actos, como la creatividad o las capacidades para asumir riesgos y planificar y gestionar proyectos. Claramente el producto final ayuda a este espíritu emprendedor.
- Conciencia y expresiones culturales. Hace referencia a la capacidad para apreciar la importancia de la expresión a través de la música, las artes plásticas y escénicas o la literatura. Se podrá trabajar en la parte de programación cuando se realicen animaciones con scratch o cuando se exponga un producto.
Señalaremos a continuación los estándares de aprendizaje que seguiremos en cada uno de los módulos.
Programación
Señalamos los criterios de evaluación de la parte de programación:
1. Analizar los diferentes niveles de lenguajes de programación
1.1. Identifica las características de los lenguajes de programación de bajo nivel.
1.2. Describe las características de los lenguajes de programación de alto nivel.
1.3. Reconoce las diferencias entre las diferentes formas de ejecución de los programas informáticos.
1.4. Representa mediante diagramas de flujo diferentes algoritmos.
1.5. Analiza el comportamiento de los programas a partir de sus diagramas de flujo.
2. Utilizar con destreza un entorno de programación gráfica por bloques
2.1. Describe el proceso de desarrollo de una animación o un juego y enumera las fases principales de su desarrollo.
2.2. Emplea, con facilidad, las diferentes herramientas básicas del entorno de programación.
2.3. Sitúa y mueve objetos en una dirección dada.
2.4. Inicia y detiene la ejecución de un programa.
2.5. Modifica, mediante la edición, la apariencia de objetos. Crea nuevos objetos: actores, fondos y sonidos.
2.6. Maneja, con soltura, los principales grupos de bloques del entorno.
2.7. Utiliza, con facilidad, los comandos de control de ejecución: condicionales y bucles.
2.8. Emplea de manera adecuada variables y listas.
2.9. Usa, con soltura, la interacción entre los elementos de un programa.
2.10. Analiza el funcionamiento de un programa a partir de sus bloques.
2.11. Identifica y considera las implicaciones del “diseño para todos” para los programas que realiza.
Robótica
Señalamos los criterios de evaluación de la parte de robótica:
1. Describir las características de los sensores.
1.1. Definición de un sensor como conversor a magnitudes eléctricas de otras variables.
1.2. Determinar las características básicas y las diferencias entre sensores analógicos y sensores digitales.
1.3. Describe los principios de funcionamiento físico de diferentes sensores resistivos (temperatura, iluminación).
1.4. Identifica los principios de funcionamiento físico de otros tipos
de sensores (por ejemplo los basados en ultrasonidos, sensores de
presencia, sensores magnéticos).
1.5. Distingue los principios de funcionamiento de otros sistemas de conversión como micrófonos o cámaras.
1.6. Realiza el montaje de circuitos electrónicos de acuerdo a un esquema propuesto.
2. Describe los elementos básicos de la conversión analógico-digital y digital-analógico
2.1. Describe los fundamentos básicos de la conversión digital-analógica.
3. Analizar las características de actuadores y motores.
3.1. Identifica las características básicas de los motores y actuadores
3.1.1. Motores de DC.
3.1.2. Servomotores y servomecanismos.
3.1.3. Relés y otros conmutadores de estado sólido.
3.2. Calcula los valores del consumo de corriente, potencia eléctrica.
3.3. Enumera las características de otros elementos como luces, zumbadores.
Impresión 3D
Señalamos los criterios de evaluación de la parte de impresión 3D:
1. Utilizar software de diseño en 3D y señalar las posibilidades de la impresión 3D para la creación de objetos sencillos.
1.1. Describe con precisión el funcionamiento de un sistema de impresión 3D.
1.2. Enumera las características básicas de los materiales utilizados para la impresión 3D y selecciona el adecuado.
1.3. Utiliza programas de diseño adecuados para la representación y
documentación de las piezas de los prototipos que elabora.
1.4. Usa programas de diseño adecuados para la impresión de las piezas de los prototipos que elabora.
1.5. Realiza consultas a bases de datos de diseños disponibles en Internet.
1.6. Diseña y realiza la impresión de las piezas necesarias para un montaje sencillo.
Metodología
Todo el proceso de enseñanza/aprendizaje tiene un carácter eminentemente práctico.
Cada alumno contará con un ordenador para las prácticas de programación e impresión 3D y podrán hacer uso de una impresora 3D en el aula. Compartirán un kit de robótica cada dos alumnos; esto es debido a que es más fácil resolver problemas de robótica y realizar trabajos en parejas que de forma individual.
Durante el curso la metodología que se va a utilizar es predominantemente activa, en la cual el alumno construye su propio aprendizaje con la ayuda del profesor, mediante breves explicaciones previas de los contenidos a tratar, realizando las prácticas guiadas que desarrollan el contenido y, en consecuencia, el aprendizaje del alumno. Además realizaremos actividades de refuerzo, para aquellos alumnos que no asimilen los conocimientos. El ritmo de las actividades y su dificultad irá en relación al grupo y cómo avanza este aprendizaje.
También se realizarán actividades de consolidación para que los alumnos no olviden lo que han aprendido con anterioridad. Al ser grupos heterogéneos, en el que algunos alumnos asimilarán los contenidos más fácilmente que otros, realizaremos ejercicios de mayor dificultad adecuados para que profundicen en el conocimiento de las diferentes herramientas.
Se intentará practicar un enfoque metodológico interdisciplinar que nos permitirá facilitar al alumno actividades con un mayor carácter significativo al permitir globalizar mucho más su aprendizaje. Las actividades del tipo: "resolución de problemas", "proyectos guiados" o "tareas de la vida cotidiana" requieren un entorno de enseñanza/aprendizaje mucho más parecido a las actividades que el alumno realiza fuera del CEPA y se llevarán a cabo, en la medida de lo posible.
En este sentido, se hará partícipes a los alumnos de esta enseñanza de la información de las actividades complementarias y extraescolares que se organicen en el centro y estarán abiertas a ellos, cubriendo el objetivo de la interacción y socialización con el resto de los alumnos del centro.
Se desarrolla el principio didáctico "aprender-haciendo", es decir, se pretende que los alumnos desarrollen sus propias herramientas interactuando con el entorno.
Los materiales que se van a emplear, para la consecución de nuestros objetivos, deben mantener unas cualidades generales:
- Que respondan a los objetivos que nos proponemos, por tanto, que se adapten a la programación.
- Que se acomoden al proceso evolutivo de construcción del conocimiento del alumno.
- Que sean atractivos, variados.
- Que sean graduados respecto de la dificultad (partiendo de un grado de dificultad accesible a las posibilidades del alumno y sus intereses).
- Que le ofrezcan un margen de libertad en las resoluciones, para que tenga oportunidad de cultivar su personalidad creativa.
- Que sean por escrito, de modo que el alumno vaya elaborando su propio cuaderno, con sus anotaciones, y que pueda consultarlo en otro entorno que lo necesite.
Se concede extraordinaria importancia al trabajo autónomo del alumno (a partir del material que se le proporciona) al objeto de poder atender al grupo y a sus dudas en un mismo horario, de dos horas semanales.
Las distintas actividades de enseñanza-aprendizaje propuestas serán supervisadas de forma individualizada con cada alumno, potenciando así la autoestima y el interés por la materia, buscando progresivamente su autonomía para resolver los problemas.
Se buscará, en la medida de lo posible, un enfoque práctico en cada una de las actividades, relacionándolas con tareas básicas de su realidad.
Cronograma
Lo más importante de esta nueva enseñanza será el producto final real que realicen los alumnos. Por lo tanto todas las actividades irán encaminadas a llegar a ese objetivo.
Por eso es importante comenzar con la programación y cuando se domine esta parte y sepamos lo que son conceptos como algoritmo, función, bucle, etc., ya podremos programar en arduino. Y una vez sepamos diseñar piezas en 3D e imprimirlas, podremos juntar estos tres bloques fundamentales para realizar nuestro producto final.
Secuencia de actividades
Se impartirá semanalmente en sesiones de dos horas durante un curso académico. La distribución de los contenidos será:
- Trimestre: programación.
- Trimestre: robótica e impresión 3D.
- Trimestre: proyectos complejos.
Producto final
Realizar un proyecto complejo en al menos uno de los tres grandes módulos del curso. Puede ser un robot hecho con arduino e impreso en 3D o un robot hecho con arduino pero fabricado en cartón; puede ser un programa informático en scratch; etc.
Lo importante es que sea un producto propio hecho por cada alumno o grupo de alumnos. Si no supieran qué hacer, yo les orientaría para poder conseguir algo real.
Luego, publicarían su producto en internet, tanto en las redes sociales como en la web del centro.
Evaluación
Lo que el adulto aprende está en función de lo que ya sabe, de su experiencia, de las expectativas y motivos, de los deseos y de las condiciones en que se enmarca su actividad.
La evaluación no es, pues, un juicio de valor sobre el alumno, ni siquiera sobre sus realizaciones. Lo que pretende la evaluación es conseguir las informaciones pertinentes para conocer la eficacia de la acción. Y la eficacia de la acción no depende solamente del alumno, sino de un cúmulo de componentes de variada naturaleza: la adecuación de las pretensiones a la capacidad y actitudes, el ritmo del aprendizaje, los medios de que se dispone, los momentos elegidos, la relación del profesor con los alumnos, el ambiente de aprendizaje, etc.
En la evaluación, no solo se tendrán en cuenta los resultados obtenidos, sino aspectos de todo el proceso, como:
- ¿Qué es lo que se puede alcanzar con cada uno de estos alumnos?, ¿qué potencialidad educativa tienen?, ¿qué necesidades manifiestan?
- ¿Cómo se está realizando la adaptación de la programación a cada uno de los alumnos?
- ¿Qué estrategias didácticas se están desarrollando con cada uno de ellos?
- ¿Qué tipo de obstáculos aparece en el proceso?
Visto lo anterior se llevarán a cabo diversas prácticas. Las prácticas serán obligatorias. Y cada una de ellas se evaluará mediante un
rúbrica.
El nivel de elaboración de las prácticas propuestas serán las que den el resultado de la nota de la evaluación según venga estipulado en la rúbrica, pero también influirá sobre esta nota la asistencia y la actitud del alumno frente al proceso enseñanza/aprendizaje.
Se tendrá en cuenta la asistencia a las clases debido a la gran demanda inicial que suele tener este tipo de enseñanzas y con vistas a la ocupación máxima de las aulas de informática y del aprovechamiento óptimo por parte del alumnado. Se evaluará negativamente la reiterada e injustificada falta de asistencia.
La asistencia a clase será obligatoria. Si un alumno/a faltase durante tres semanas a clase, se procederá a darle de baja administrativa con el fin de que pueda aprovechar esa plaza otro alumno/a que estuviera en lista de espera. Por ello, se realizará un control de asistencia en cada clase.
En función de todo esto, el alumno obtendrá su calificación en esta enseñanza.
Recursos y herramientas TIC
Además de ciertos materiales fotocopiables que se entregarán para diversas prácticas, se utilizará sobre todo distintos programas informáticos para la resolución de las actividades planteadas. También se realizarán actividades fuera de línea y sin ordenador como los recursos de csunplugged.
Destacamos:
- Programación
- La hora del código y code.org
- Scratch
- Robótica
- Arduino IDE
- BitBloq
- Impresión 3D
- Tinkercad
- FreeCad
También se utilizarán otros recursos materiales para impartir este curso:
- Para las explicaciones de contenidos teóricos: Medios audiovisuales (Pizarra, Ordenador Personal, Cañón, Pantalla de proyección)
- Para la teoría y la resolución de los ejercicios prácticos: Fichas teórico-prácticas que se distribuirán impresas a cada alumno/a mediante fotocopias
- Equipos informáticos con sistema operativo MAX:
- Aula de Informática (Torrelaguna): 23 PC' s conectados en red
- Impresora
- Kits de robótica tipo arduino (BQ zum kit). Uno para cada dos alumnos.
- Impresora 3D para el uso en el aula.
Se recomendará a los alumnos que dispongan de un dispositivo usb particular para grabar en él los distintos ejercicios que vayan ejecutando.
Agrupamientos y organización
Al comenzar la clase, realizaremos una actividad de robótica o programación sin ordenador entre todos. Será una actividad participativa y podrá realizarse en grupo o en grupos reducidos.
Después, cuando estemos en la parte de programación o impresión 3D, se colocará cada alumno en un ordenador para poder trabajar individualmente y a su ritmo; y cuando estemos en la parte de robótica o en el proyecto final, se colocarán de dos en dos compartiendo materiales o en grupos más numerosos en el proyecto final si así lo necesitan.
