María Loureiro González
IES Primeiro de Marzo (Baiona - Pontevedra)
Alicia Pérez Rodríguez
IES María Soliño (Cangas - Pontevedra)

Contextualización

Neste proxecto centrámonos en tarefas e proxectos nos que establecemos unha relación entre a contorna física e a virtual, de xeito que o alumnado sexa quen de programar aplicacións que fagan funcionar un sistema de control e robótica, que poidamos controlar unha aplicación informática mediante a manipulación de determinados sensores físicos ou que poidamos deseñar e fabricar as pezas necesarias para a montaxe dos dispositivos.  Desta maneira damos un paso cara á conexión entre o mundo físico e o dixital nas aulas, facendo que funcionen de maneira completamente integrada.
A unión entre o mundo físico e o virtual favorece a adquisición simultánea de moitas competencias, introduce novas formas de aprendizaxe na diversidade de materias do currículo e resulta do máis motivador.
Outro dos obxectivos importantes é introducir o pensamento computacional en todos os niveis educativos, un pensamento que implica resolver problemas, deseñar sistemas e comprender o comportamento humano, facendo uso dos conceptos fundamentais da informática.

Obxectivos

O obxectivo é traballar o control por ordenador, a robótica, o debuxo por ordenador e a impresión 3D na educación secundaria obrigatoria e no bacharelato.
Mediante a realización de proxectos de control e robótica de maneira interdisciplinar é posible traballar contidos de todas as áreas e niveis: representación gráfica, funcións matemáticas, leis e magnitudes físicas, datos xeográficos, vocabulario, narración de historias etc. Todo dependerá do tipo de proxectos que se realicen na aula, pero de forma común, sexan cales sexan as materias nas que se desenvolvan os proxectos, a programación, control e robótica permiten traballar explicitamente os seguintes contidos incluídos nas áreas de Tecnoloxía, Matemáticas e Educación Plástica e Visual, integrados dentro das disciplinas  STEAM (Ciencia, Tecnoloxía, Enxeñaría, Artes e Matemáticas).
 

Recursos empregados

Tendo en conta as últimas dotacións de material da Conselleira de Educación e a dispoñibilidade de dispositivos móbiles por parte do alumnado, para a realización do traballo utilizaremos principalmente as seguintes ferramentas:
Hardware utilizado nas actividades:

• Arduino: tarxeta controladora para realizar todo tipo de proxectos de control e robótica.
• Compoñentes electrónicos, sensores, motores, servomotores e visualizadores.
• Dispositivos móbiles co sistema operativo Android para as actividades e proxectos con App Inventor.
• Impresora 3D.

Software utilizado nas actividades:

• Para a programación de prácticas e proxectos con Arduino, o IDE de Arduino.
• Para a elaboración de aplicacións para dispositivos móbiles con Android que utilicen os sensores (acelerómetro, posicionamento e orientación), usarase App Inventor.
• Para a impresión 3D, utilizarase OnShape para o deseño de pezas e o programa Cura para configurar os parámetros de impresión.

Descrición da actividade

Os materiais presentados están divididos en tres grandes bloques:

• Control e robótica: Arduino
• Aplicacións para dispositivos móbiles: App Inventor
• Impresión 3D

Control e robótica: Arduino

Este material vai dirixido aos niveis de cuarto da ESO e primeiro e segundo de bacharelato, principalmente na materia de Tecnoloxía. Pódense traballar xunto con outras materias do currículo, pois coa utilización de sensores de moitos tipos pódense realizar proxectos interdisciplinares moi diversos.
No apartado Como imos traballar, hai unha descrición detallada da metodoloxía empregada. Pártese dunha serie de prácticas básicas para aprender a programar que inclúen as diferentes entradas e saídas, as estruturas de programación e variables. Isto permítelle ao alumnado comprender como se realiza un programa con Arduino e preparalo para que poida ampliar por si mesmo os seus coñecementos. Despois, nas propostas de proxectos específicos, trátase de que, aplicando o aprendido, o alumnado deseñe, constrúa, programe e avalíe un proxecto que cumpra cunhas determinadas especificacións, para o que se inclúe información de consulta sobre diversos sensores e dispositivos que se poden conectar e programar segundo sexan as necesidades. Para a realización destes proxectos tamén se poden integrar os coñecementos adquiridos sobre deseño e impresión 3D ou App Inventor.
As diferentes seccións consisten en:

• Un reto ou desafío para resolver.
• Un ou varios exemplos prácticos no que se presenten posibles solucións aos problemas propostos, mostrando o código explicado e a conexión dos elementos do sistema (sensores, actuadores etc.).
• Propostas de mellora que se poden realizar, que servirán para que o alumnado realice modificacións e engadidos sobre a solución presentada.

Aplicacións para dispositivos móbiles

Este material vai dirixido aos niveis de terceiro e cuarto da ESO e bacharelato, principalmente nas materias de Tecnoloxía e TIC. Pódense traballar xunto con outras materias do currículo, pois a programación de aplicacións móbiles permite realizar proxectos interdisciplinares moi diversos.
As actividades de aprendizaxe están secuenciadas de menor a maior nivel de complexidade para o manexo do software de App Inventor.

• Un exemplo práctico onde se desenvolve unha app e se mostra o código explicado detalladamente.
• Un reto ou desafío para resolver.
• Propostas de mellora que se poden realizar, que servirán para que o usuario ou usuaria realice modificacións e engadidos sobre a solución presentada.

Nas propostas de proxectos específicos con Arduino trátase de que, aplicando o aprendido, o alumnado deseñe, constrúa, programe e avalíe un proxecto de control dun dispositivo Arduino con App Inventor que cumpra cunhas determinadas especificacións. Este apartado está relacionado co anterior de control e robótica.

Impresión 3D

Este material vai dirixido aos niveis de segundo, terceiro e cuarto da ESO e bacharelato, principalmente na materia de Tecnoloxía. Segundo as características do material, tamén se podería empregar noutras materias como en Educación Plástica e Visual ou  Debuxo Técnico.
Este apartado esta dividido en tres bloques:

• O primeiro fai unha descrición do proceso de deseño e impresión de obxectos.
• O segundo está centrado no manexo, posta en marcha e configuración dunha impresora 3D mediante un programa de laminado, Cura.
• O terceiro bloque desenvolve actividades de aprendizaxe de deseño de obxectos en 3D mediante  a ferramenta de CAD Onshape, que están dividas e secuenciadas de menor a maior nivel de complexidade:

- Un exemplo práctico onde se desenvolve un debuxo tridimensional.

- Propostas de mellora que se poden realizar, que servirán para que o usuario ou usuaria realice modificacións e engadidos sobre a solución presentada.

- Un reto ou desafío para resolver.

Metodoloxía

O proxecto Controlar a contorna física programando consiste nunha serie de propostas didácticas de actividades e proxectos de control e robótica, de impresión 3D e programación de aplicacións para dispositivos móbiles, partindo de actividades básicas e aumentando progresivamente a complexidade, de maneira que se poidan adaptar a diferentes niveis educativos.
As actividades mostraranse como retos ou desafíos que hai que resolver, que poderán solucionarse de múltiples maneiras, favorecendo a creatividade do alumnado e facilitando a súa adaptación a diversas materias e contextos.
A metodoloxía baseada en proxectos organiza os contidos curriculares desde un enfoque globalizador e significativo, que relaciona os coñecementos escolares cos da vida cotiá. A aprendizaxe prodúcese a través da participación activa por parte do alumnado e no que o profesorado actúa orientando e guiando o alumnado no proceso, para que poida atopar solucións aos problemas que van xurdindo.
Utilízase a metodoloxía de traballo conectista, ilustrada mediante a espiral da creatividade: o punto de partida é a imaxinación, utilizada cando pensamos nun proxecto creativo que queremos desenvolver, creámolo, xogamos e experimentamos, reflexionamos sobre o seu funcionamento, establecemos melloras, compartímolo e continuamos indefinidamente o proceso de creación e aprendizaxe facendo partícipe a comunidade.
Funciona? Cumpre coas especificacións preestablecidas? Se non funciona, a que se debe? Onde está o problema? Podemos melloralo? Podemos engadir máis elementos? Podemos crear un proxecto mellor a partir do que temos feito?  
Mediante preguntas coma estas e outras, o alumnado deberá reflexionar continuamente sobre o que está realizando, buscando o motivo dos fallos e corrixíndoos, buscando solucións, establecendo melloras, reinventando, experimentando e compartindo.
As tarefas e proxectos poden realizarse con moitos niveis de complexidade e poden adaptarse a todo tipo de capacidades e intereses, facilitando a atención á diversidade.
Ademais, permite que o alumnado traballe de forma autónoma e ao seu ritmo. Así, nunha mesma clase pode haber grupos de alumnos e alumnas que traballen en proxectos ben diferentes, tanto en relación coa complexidade na programación como nas características creativas e estéticas.
O alumnado, ao traballar en equipo, debe investigar e cooperar para aprender, para resolver os desafíos e desenvolver os seus proxectos.
Desta maneira, no mesmo grupo pode haber alumnado con diferentes capacidades no que a repartición de tarefas e responsabilidades fai que cada un e cada unha se sinta útil no seu traballo, o que incrementa a súa autoestima, desenvolve habilidades de cooperación, aumenta o seu interese, dedicación e motivación e contribúe  a un aumento do rendemento académico.

Avaliación

A avaliación dos proxectos non é unidireccional (o profesorado avalía o alumnado), senón que se porán en xogo diversas formas de avaliación:
A avaliación inicial será necesaria para determinar as habilidades e coñecementos necesarios para levar a cabo a realización dun proxecto.
A autoavaliación continúa por parte do alumnado durante todas as fases do proxecto, é fundamental para o seu desenvolvemento e para buscar solucións e melloras.
A coavaliación ou avaliación realizada entres os propios compañeiros e compañeiras resulta moi útil neste tipo de actividades nas que cada grupo se encarga da realización dun proxecto de forma creativa.
A avaliación por parte do profesorado tanto do resultado como do proceso de traballo.
Como ferramentas de avaliación son moi útiles as rúbricas, coas que se pode avaliar o nivel de desenvolvemento das tarefas, en relación co deseño, o funcionamento (mecánica, electrónica, programación), o proceso, a colaboración no traballo en equipo, a comprensión dos conceptos etc.

Conclusións

Grazas a este traballo, a comunidade educativa e calquera persoa interesada dispón de material en galego e en aberto para poder traballar a programación, a robótica e o deseño 3D. Este material non é estático, senón que vai ampliándose con novos proxectos, prácticas e retos.

Acceso aos materiais no repositorio de contidos do espazo Abalar

Impresión 3D

Control e robótica: Arduino

APP Inventor