Breve descripción: Celebremos este curso un divertido Halloween 2.0 que nos servirá para adquirir conocimientos básicos de programación y robótica.
Nivel/niveles: Primaria y Primer ciclo ESO.
Asignatura/s: En principio está especialmente indicado para Tecnología y Digitalización y Educación Plástica y Visual, pero se puede abordar desde cualquiera de las áreas STEAM.
Conocimientos previos: No se requiere por tanto ningún conocimiento previo. Los contenidos que se tratan en esta propuesta son los elementales tanto de programación como de robótica, por lo que es una buena forma de iniciarse en estos campos.
Objetivos: CyberHalloween se ha diseñado como una primera toma de contacto con la robótica y la programación. Los objetivos que pretendemos conseguir a partir del recurso son los siguientes:
- Conocer cómo funciona un sistema de control: sensores – controladora – actuadores
- Utilizar el pensamiento computacional en el diseño de un sistema automático. Programación de eventos.
- Conocer la plataforma Arduinoblocks. Elementos básicos de programación. Comparadores y condicionales.
- Fomentar el uso de la robótica en campos distintos a los convencionales, alejándonos mediante la creatividad del alumnado de los típicos automatismos industriales.
- Familiarizarnos con la robótica desde una perspectiva lúdica.
¿Qué áreas del Pensamiento Computacional y/o de la Inteligencia Artificial queremos cubrir con él?
Con este recurso se cubren principalmente las áreas de programación y robótica
¿Qué ventaja obtengo al utilizar este recurso en el aula?
- Introduce al alumnado en el área de la robótica y la programación.
- Es enormemente abierto. A partir de unos pocos elementos simples y de fácil control nos permite realizar infinidad de proyectos.
- Tiene un plazo de realización concreto. Los proyectos deben estar finalizados el día de Halloween.
- Es un proyecto muy adecuado para comenzar el curso, ya que combina sencillez con resultados muy atractivos. Esto hace que el alumnado trabaje muy motivado.
- Al no ser un proyecto cerrado, se generan en el aula gran diversidad de trabajos diferentes.
¿Qué habilidades de los alumnos desarrollo que no se pueden obtener de manera más tradicional?
- Creatividad.
- Investigación.
- Aplicación de conocimientos.
- Trabajo colaborativo.
¿En qué consiste el recurso?
Mediante este recurso seremos capaces de realizar un proyecto de robótica desde cero, así como a programarlo mediante la plataforma Arduinoblocks.
Desarrollo de las Sesiones
Primera sesión. Elementos de nuestro proyecto.
Estamos rodeados de robots, pero, ¿sabemos lo que es un robot?, ¿qué robots tenemos en casa?, ¿qué diferencia a un robot de un automatismo?
Un sistema de control es una máquina que a partir de información que obtiene del exterior, realiza una acción que nosotros hemos programado. Este consta, al menos, de tres componentes:
La información del exterior se obtiene por medio de los sensores. Hay infinidad de sensores: de temperatura, nivel de iluminación, sonido, presencia, distancia, etc…
Esta información es procesada por una placa controladora que nosotros programaremos para que envíe órdenes a los actuadores. Estos últimos pueden ser también de muchos tipos: motores, leds, servos, zumbadores…
Para nuestro proyecto vamos a utilizar un sensor de distancia, concretamente el HC-SR04.
Es un sensor muy económico y sencillo de programar mediante el cual podremos detectar objetos a distancias comprendidas entre 2 y 450 cm.
Como controladora usaremos una ARDUINO UNO, que para los no iniciados es actualmente una de las más usadas en enseñanza.
El actuador que necesitemos dependerá de lo que pretendamos hacer. Los que más juego nos van a dar son los servos y los leds.
Un SERVOMOTOR es un micromotor que tiene un giro limitado normalmente entre 0º y 180º. Mediante una sencilla orden nos permite llevarlo a la posición deseada con una precisión de 1 grado.
En la mayoría de los casos será mucho más fácil de aplicar y programar que un motor.
El precio de estos SG90 9g es también muy contenido, pero por un poco más tendremos los MG90S que son de dimensiones similares y cuentan con engranajes metálicos que le dan más durabilidad.
Los LEDS también nos pueden ser útiles en este proyecto. Su funcionamiento y control también son muy sencillos, teniendo que tener en cuenta solo dos cosas:
- Tenemos que conectar la patilla MÁS larga al +, y la MENOS larga al –
- La tensión máxima que soportan depende del color, pero podemos tomar como valor orientativo algo menos de 3V. Teniendo en cuenta que las salidas de Arduino dan 5V, deberemos insertar una resistencia de entre 220 ohm y 330 ohm.
Segunda sesión. Primeras ideas.
Una vez que conozcamos que nuestras posibilidades pasan por un movimiento de vaivén, por abrir/cerrar algo, mover a determinadas posiciones, encender luces, y que este se producirá cuando se pase por delante del sensor, podemos empezar a diseñar nuestra propuesta.
¿Qué podemos construir con estos elementos?
Lo ideal es aportar cuantos menos ejemplos posibles, mejor, con el fin de que sean ellos los que, a partir de su creatividad, generen propuestas lo más diversas posible. No obstante, algún ejemplo puede ser:
- Murciélago que se mueve al detectar a alguien.
- Ataúd que se abre al …
- Momia que se levanta al …
- Calavera cuyos ojos se iluminan al …
- Tablero Ouija que “escribe” algo al …
Estas primeras ideas se realizan de forma individual. Una vez generadas dos o tres ideas por alumno, se procederá a una puesta en común con el resto del grupo, que puede estar compuesto por 2-4 personas. Aquí podemos utilizar la técnica de cooperativo 1-2-4 para llegar a un acuerdo.
Tercera sesión. Pensamiento computacional.
Todo programa ha de poderse contar con palabras, sin necesidad de que tengamos ningún conocimiento de programación. Se propone que entre todos se desarrolle el programa a usar.
Nuestro caso es sencillo:
Que se irá convirtiendo en:
Tercera sesión. Construcción de nuestro proyecto. Circuito electrónico.
Construiremos nuestro proyecto y haremos las conexiones de los distintos componentes que hayamos elegido. Para ello necesitaremos una placa protoboard. Así, podremos conectarlos directamente por medio de cables dupont.
El esquema básico es el siguiente, pudiendo usar solo aquellos componentes que aparezcan en nuestro proyecto:
Cuarta sesión. Programación.
Para programar nuestro proyecto vamos a usar ARDUINOBLOCKS, por ser una plataforma libre, gráfica y muy intuitiva. Al final podéis encontrar un minitutorial para los primeros pasos con este interesantísimo entorno.
¿Qué es una variable?
Una variable es un elemento cuyo valor varía a lo largo de la ejecución de un programa. En nuestro caso, podemos definir la variable Distancia como el valor que lee el sensor. Lógicamente dependerá de lo cerca o lejos que esté el objeto que situemos delante. Siguiendo con nuestros primeros pasos con el programa, avanzaremos “traduciendo” nuestras palabras para que la controladora las entienda:
Que en arduinoblocks quedará así:
Si queremos que la reacción sea menos brusca, podemos añadir un retardo después de cada acción, deteniendo la ejecución del programa el tiempo en milisegundos que consideremos conveniente. Tenemos que tener en cuenta que durante este “delay”, el programa se detendrá el tiempo que le digamos, por lo que tampoco detectará las variaciones de distancia.
¿Qué materiales necesito para ponerlo en práctica en el aula?
Sensor de distancia HC – SR04 
Controladora Arduino o compatible. 
Servomotor SG90 9g o MG90S. 
Leds. 
Resistencias 220 ohm – 330 ohm. 
Placa protoboard. 
Cables dupont.
¿Por qué usar CyberHalloween en el aula?
- Es una actividad muy apropiada para el primer
trimestre, por los siguientes motivos:
- No precisa de grandes conocimientos en robótica y programación.
- Es adaptable al nivel de cada grupo
- Es breve en su desarrollo, ya que en el primer trimestre buscamos actividades que no sean demasiado densas.
- Se presta a la interdisciplinariedad, pudiendo trabajarse bajo varias áreas o asignaturas.
- Tiene una fecha límite, el día 1 de noviembre todos los trabajos se expondrán por los pasillos del centro.
- Es muy motivadora.
- No precisa de grandes equipaciones.
¿Cómo evalúo las competencias adquiridas por mis alumnos con este recurso?
De acuerdo a las competencias clave, generaremos la rúbrica que más se adapte a nuestro grupo. Como orientación podemos evaluar:
1. Competencia en Comunicación Lingüística (CCL), mediante la creación y exposición de una presentación multimedia.
2. Competencia plurilingüe, mediante el uso de diversas lenguas durante el proceso de programación y exposición.
3. Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología (CMCT), aplicando razonamientos matemáticos en el funcionamiento de nuestra maqueta.
4. Competencia digital (CD), programación con Arduinoblocks, recogida y tratamiento de material multimedia.
5. Competencia para aprender a aprender (CPAA). No trabajamos replicando proyectos existentes perfectamente guiados, sino que cada proyecto es original.
6. Competencias sociales y cívicas, mediante el respeto al compañero y sus opiniones, adoptando roles en el equipo.
7. Sentido de la iniciativa y espíritu emprendedor (SIE), valorando la planificación del proyecto
8. Competencia en conciencia y expresiones culturales (CEC), evaluando el componente creativo y artístico que diferencia a cada uno de los proyectos.
RÚBRICA DE EVALUACIÓN – acceso al recurso
Fotos y vídeos de los proyectos reales realizados en el aula de ESO
Otros recursos que te pueden ser útiles:
Arduinoblocks desde cero – acceso al recurso