Mate Makers 3D - Code INTEF

BREVE DESCRIPCIÓN

Este recurso educativo tiene como objetivo que el alumnado diseñe figuras geométricas tridimensionales mediante el uso del pensamiento computacional. Utilizando BlocksCAD, un software educativo gratuito de modelado 3D, el alumnado analizará los elementos y relaciones de la geometría tridimensional. A través del trabajo por proyectos prácticos, como el diseño de objetos cotidianos o estructuras simples, aprenderán a aplicar conceptos geométricos en contextos reales, valorando así su aplicación en la vida diaria.

NIVEL Y ETAPA

Primero de Educación Secundaria Obligatoria.

ASIGNATURAS

Matemáticas.

TEMPORALIZACIÓN

En esta propuesta se plantean 10 sesiones.

ÁREA DE TRABAJO

Pensamiento computacional.
Diseño e impresión 3D.

PUNTO DE PARTIDA

Saberes básicos correspondientes al tercer ciclo de Matemáticas de Educación Primaria:

Sentido espacial

Figuras geométricas de dos y tres dimensiones. Figuras geométricas en objetos de la vida cotidiana: identificación y clasificación atendiendo a sus elementos y a las relaciones entre ellos. Vocabulario geométrico: descripción verbal de los elementos y las propiedades de figuras geométricas.

Sentido de la medida

Medición. Experiencia en el uso de la regla para medir longitudes y del transportador para medir ángulos, lo que facilitará la precisión en el diseño de modelos. Instrumentos digitales y unidades adecuadas para medir longitudes, objetos y ángulos: selección y uso.
Estimación y relaciones. Estimación de medidas de ángulos y superficies por comparación. Evaluación de resultados de mediciones y estimaciones o cálculos de medidas, razonando si son o no posibles.

Sentido numérico

Razonamiento proporcional. Situaciones proporcionales y no proporcionales en problemas de la vida cotidiana: identificación como comparación multiplicativa entre magnitudes.

OBJETIVOS

Los objetivos de la propuesta educativa son:

Desarrollar el sentido espacial

Utilizar BlocksCAD para aplicar conceptos geométricos en el diseño de objetos tridimensionales, mejorando la comprensión espacial y la capacidad de visualización.
Diseñar modelos 3D que integren elementos geométricos variados, fomentando la aplicación práctica de estos conceptos.

Fomentar el pensamiento computacional

Aplicar estrategias de descomposición de problemas en partes más pequeñas y manejables al diseñar modelos tridimensionales, utilizando bloques de programación gráfica.
Implementar procesos lógicos y algoritmos básicos en el desarrollo de figuras geométricas tridimensionales, optimizando los pasos para lograr el diseño deseado.

Promover el aprendizaje colaborativo

Fomentar el trabajo en equipo mediante proyectos colaborativos, donde cada alumna y alumno contribuya al diseño y ejecución del modelo 3D.
Desarrollar habilidades interpersonales y de resolución de conflictos a través de la planificación y ejecución conjunta de proyectos.

Estimular la creatividad y la innovación

Diseñar modelos 3D que integren conceptos geométricos de manera creativa y funcional que tengan aplicaciones prácticas.

Desarrollar habilidades de presentación y comunicación:

Comunicar efectivamente sus ideas y procesos, mediante la elaboración y presentación de proyectos, explicando el proceso de diseño y justificando las decisiones tomadas, utilizando la terminología matemática apropiada.

Desarrollar la Capacidad de autoevaluación y reflexión:

Realizar autoevaluaciones durante el desarrollo del proyecto, identificando fortalezas y aspectos a mejorar en su enfoque de diseño.
Participar en sesiones de coevaluación, donde el alumnado intercambia retroalimentación con el objetivo de mejorar el trabajo colaborativo y las producciones.

DESARROLLO DE LA PROPUESTA

SESIÓN 1. INTRODUCCIÓN

El o la docente comenzará la sesión con una actividad introductoria en la que proyectará varias imágenes: objetos cotidianos como una taza, una lámpara o una caja; un parque infantil con diferentes estructuras geométricas; un edificio con un diseño arquitectónico moderno; una joya con formas simétricas y patrones; y mobiliario urbano, como bancos y farolas (Recurso 1). Esta actividad tiene como objetivo identificar y analizar formas geométricas en el entorno, relacionándolas con su función y propósito, además de fomentar la creatividad al reflexionar sobre cómo podrían aplicarse estos conceptos en el diseño de nuevos objetos o espacios.

El alumnado, organizado de forma individual, participará en una adaptación de la rutina de pensamiento «Veo, pienso, me pregunto», respondiendo a las preguntas siguientes:

Veo: ¿Qué formas geométricas identificas en las imágenes?
Pienso: ¿Por qué crees que se eligieron esas formas? ¿Qué función crees que cumplen?
Me pregunto: ¿Cómo podrías diseñar un objeto o espacio utilizando la geometría? ¿Qué te gustaría crear? ¿Qué desafíos consideras que encontrarías?

El alumnado podrá responder estas preguntas desde un cuestionario online interactivo a través de herramientas como Google Forms, Microsoft Forms, Mentimeter, Live Polls, entre otras, o bien, mediante la ficha que se adjunta (Recurso 2). Posteriormente, el o la docente dinamizará la puesta en común de las distintas preguntas.

A continuación, el o la docente presentará el proyecto «Mate Makers 3D», explicando que el alumnado se organizará en pequeños grupos de 4 miembros, conocido como grupo base. Para formar los grupos, el o la docente podrá asignar al alumnado al azar, grupos para que cada uno cuente con diversidad de habilidades y fortalezas o grupos heterogéneos.

Una vez formados los grupos, el o la docente les explicará que su tarea principal será diseñar objetos tridimensionales, aplicando la geometría y el pensamiento computacional de forma práctica, utilizando la herramienta BlocksCAD. Esta herramienta de modelado 3D permite construir diseños mediante bloques de código, en lugar de dibujar o modelar directamente, lo que facilita la comprensión de conceptos matemáticos y de programación.

El o la docente, entonces, presentará una lista de proyectos disponibles, que podrían incluir la creación de objetos cotidianos, mobiliario urbano, una ciudad sostenible, un parque temático, joyas, entre otros. Cada grupo tendrá tiempo para discutir internamente las opciones presentadas.

Después de la discusión, cada grupo seleccionará un proyecto, justificando su elección, considerando tanto los desafíos que pueden enfrentar como las soluciones que piensan implementar. Esta justificación puede ser compartida con el o la docente, y si es pertinente, con el resto de la clase, fomentando un ambiente de reflexión y compromiso desde el inicio del proyecto.

SESIÓN 2, 3 Y 4. FASE DE INVESTIGACIÓN

Durante estas sesiones, el o la docente guiará al alumnado a través de las fases iniciales del desarrollo del proyecto, profundizando en aprendizajes de cuerpos geométricos y el uso de BlocksCAD antes de comenzar con el diseño de sus modelos 3D.

Fase de investigación:

Enfoque de la investigación: el alumnado realizará una investigación que puede ser guiada, pautada o autónoma, en función de las necesidades y habilidades de cada grupo.
Exploración de cuerpos geométricos: cada grupo comenzará con una investigación sobre los cuerpos geométricos. Esta fase incluye la elaboración de un esquema que incluirá la clasificación, definición y ejemplos de estos cuerpos geométricos. Para su realización el (Recurso 3) estará disponible como apoyo. Una vez finalizados los esquemas, se compartirán y discutirán en una sesión en gran grupo, dinamizada por el o la docente.
Estudio de los poliedros regulares y convexos: los grupos visualizarán y estudiarán los cinco poliedros regulares y convexos, también conocido como sólidos platónicos: Tetraedro, Cubo, Octaedro, Dodecaedro e Icosaedro (Recurso 4).
Cada grupo investigará los elementos y propiedades de estos poliedros, incluyendo el número de vértices, aristas y caras. Esta información será recopilada y completada en el (Recurso 5), proporcionando una base sólida para su aplicación en el diseño 3D.

Fase práctica con BlocksCAD:

Primeras prácticas: los grupos accederán a la herramienta BlocksCAD (Recurso 6) y comenzarán con una serie de prácticas que les permitirá familiarizarse con las operaciones básicas. Estas prácticas incluirán operaciones como la diferencia, la intersección, y los ajustes en el número de aristas, siguiendo los tutoriales proporcionados (Recurso 7 Formas básicas, bloque trasladar, bloque rotar_parte1, parte2, bloque aristas, bloque escala, bloque diferencia y bloque intersección).

Exploración de formas básicas: se destacará que BlocksCAD permite construir formas básicas como esferas, cubos, cilindros y toros. El alumnado aprenderá que, a partir de estas formas básicas, es posible generar figuras más complejas. Algunos ejemplos de estas construcciones incluyen:

Tetraedro: partiendo de un cilindro con radio 2 igual a cero, al cual se le añaden aristas desde el menú de transformaciones con valor 4.
Octaedro: partiendo de una esfera, a la cual se le añaden aristas también desde el menú de transformaciones.

Boceto inicial del proyecto: después de realizar las prácticas con BlocksCAD y de haber consolidado su conocimiento de los conceptos geométricos, cada grupo comenzará a trabajar en el boceto de su proyecto final. Este boceto, elaborado utilizando BlocksCAD, servirá como una guía estructural para el desarrollo del modelo 3D en las sesiones posteriores.

Socialización del conocimiento: los grupos compartirán sus esquemas y los resultados de sus prácticas en una sesión en gran grupo. Esto permitirá socializar el conocimiento adquirido, recibir retroalimentación de sus compañeros y compañeras y del o la docente, y realizar los ajustes necesarios antes de avanzar al desarrollo del proyecto final.

SESIÓN 5, 6 Y 7. DESARROLLO

Después de varias sesiones dedicadas a la investigación y práctica, ha llegado el momento en que cada grupo comience la creación de sus proyectos finales. Estas sesiones se enfocarán en transformar las ideas y bocetos iniciales en un modelo 3D completo y detallado utilizando BlocksCAD, consolidando así todo aprendizajes adquiridos previamente.

Revisión y retroalimentación del boceto inicial: cada grupo comenzará revisando su boceto inicial y evaluando el progreso realizado hasta el momento. Esta revisión es fundamental para identificar aspectos que requieren ajustes y garantizar que el diseño se mantenga en línea con los objetivos del proyecto. Durante esta fase, el o la docente ofrecerá retroalimentación específica, guiando al alumnado sobre cómo pueden mejorar la precisión geométrica de sus diseños. Se abordarán aspectos como la correcta construcción de las figuras, la coherencia en las proporciones, y la viabilidad del modelo para su posterior desarrollo.

Transformación del boceto en un modelo 3D detallado: con las sugerencias y ajustes en mente, el alumnado procederá a transformar sus bocetos en un modelo 3D detallado. Este proceso implicará:

Refinamiento de las formas geométricas: los grupos se asegurarán de que todas las formas geométricas en el modelo están correctamente definidas, ajustando aristas, ángulos y proporciones según sea necesario.
Combinación y transformación de figuras: cada grupo aplicará operaciones de transformación y combinación de figuras geométricas, como intersección, unión y diferencia, para crear un modelo complejo y funcional.
Pruebas y simulaciones: los grupos utilizarán BlocksCAD para realizar pruebas y simulaciones que les permitan identificar posibles problemas en su diseño y corregirlos en tiempo real. Esto podría incluir la revisión de la estabilidad del modelo, la integridad estructural y la adecuación de las proporciones.

Colaboración y trabajo en equipo: estas sesiones no solo se centrarán en la creación técnica del modelo, sino también en el fortalecimiento del trabajo en equipo. Los grupos deberán coordinarse eficientemente, distribuyendo las tareas según las habilidades de cada miembro y asegurándose de que todos contribuyan al proceso. El o la docente jugará un papel activo en la facilitación de la colaboración, alentando la comunicación abierta y el apoyo mutuo dentro de los grupos.

Revisión continua y ajustes finales: a lo largo de estas sesiones, se llevará a cabo una revisión continua del modelo en desarrollo. El o la docente resolverá dudas técnicas y proporcionará orientación adicional, asegurando que cada grupo mantenga un enfoque claro y orientado a los objetivos del proyecto. El alumnado realizará ajustes finales en sus modelos, puliendo detalles y optimizando el diseño para garantizar que cumpla con los criterios establecidos.

Preparación para la presentación del proyecto final: al finalizar el desarrollo del modelo 3D, los grupos comenzarán a preparar la presentación de su proyecto. Esto incluirá:

Documentación del proceso: el alumnado recopilará y organizará toda la documentación relacionada con su proyecto, incluyendo capturas de pantalla del modelo 3D, esquemas, y notas sobre las decisiones de diseño.
Ensayo de la presentación: Los grupos practicarán la presentación de su proyecto, asegurándose de que cada miembro esté preparado para explicar su parte del trabajo y responder a posibles preguntas del o la docente o sus compañeros y compañeras.

SESIÓN 8, 9 Y 10. DIFUSIÓN Y EVALUACIÓN DEL PROYECTO

Estas sesiones estarán dedicadas a la difusión de los proyectos realizados, la coevaluación entre compañeros y compañeras, y la evaluación final por parte del docente. Se centrarán en la presentación de los modelos 3D, el intercambio de feedback constructivo, y la reflexión sobre los aprendizajes adquiridos.

Presentación de los proyectos. Cada grupo tendrá la oportunidad de presentar su modelo 3D final ante la clase. Durante la presentación, el alumnado deberá explicar detalladamente el proceso de diseño, describiendo los conceptos geométricos aplicados y cómo lograron superar los desafíos encontrados a lo largo del desarrollo del proyecto. Se espera que cada grupo resuma su experiencia, compartiendo tanto los éxitos como las dificultades que enfrentaron, y cómo lograron resolver los problemas mediante el trabajo en equipo y la aplicación de sus conocimientos.

Exposición visual. Siempre que sea posible, los grupos proyectarán sus modelos 3D en una pantalla, permitiendo que todos los detalles y características clave del diseño sean claramente visibles para la clase. En caso de que el centro educativo disponga de impresora 3D, podrían exportar sus archivos generados con la extensión .STL y realizar la correspondiente impresión, mostrando así versiones físicas de sus proyectos. Esto ofrecerá una experiencia más tangible y enriquecerá la discusión en torno a los diseños presentados.

Formulario de coevaluación. Tras la presentación de todos los proyectos, cada estudiante completará un formulario de coevaluación (Recurso 8). Este formulario permitirá al alumnado valorar el trabajo de sus compañeros y compañeras, teniendo en cuenta aspectos como la precisión geométrica, la creatividad, la efectividad del trabajo en equipo, y la claridad de la presentación, haciendo uso de la terminología matemática apropiada. Esta actividad no solo fomenta el pensamiento crítico, sino que también promueve la empatía y la capacidad de apreciar el esfuerzo del resto de compañeros y compañeras.

Retroalimentación constructiva. Además de realizar la valoración numérica, se incentivará al alumnado a proporcionar comentarios constructivos a sus compañeros y compañeras. Cada grupo destacará los puntos fuertes de los proyectos presentados y sugerirá posibles áreas de mejora. Este proceso ayudará al alumnado a desarrollar habilidades críticas, así como a aprender a dar y recibir retroalimentación de manera respetuosa y efectiva. La retroalimentación constructiva es esencial para el crecimiento académico y personal, y esta actividad busca fomentar un entorno de aprendizaje colaborativo y de apoyo.

Aplicación de la rúbrica de evaluación. El docente aplicará una rúbrica de evaluación conforme a los criterios de evaluación.

Retroalimentación individual. Después de aplicar la rúbrica, el docente ofrecerá retroalimentación individualizada a cada grupo. Este feedback se centrará en destacar los logros alcanzados y en señalar las áreas donde aún hay margen de mejora. La retroalimentación personalizada es una herramienta poderosa que ayuda al alumnado a consolidar los conocimientos adquiridos, alentando una reflexión profunda sobre el trabajo realizado y proporcionando directrices claras para futuros proyectos.

Reflexión final y metacognición. El alumnado tendrá un breve tiempo para reflexionar sobre lo aprendido, escribiendo una última entrada en su diario de aprendizaje o compartiendo sus pensamientos con el grupo. Esta reflexión les permitirá interiorizar las habilidades y conocimientos adquiridos durante el proyecto.

RECURSOS MATERIALES

Para el desarrollo de la propuesta el alumnado necesitará, al menos 1 dispositivo PC o portátil con conexión a Internet por grupo. Además, el o la docente cuenta con todos de los recursos descritos para la puesta en práctica.

En cuanto a las instalaciones necesarias, las actividades pueden desarrollarse en un aula ordinaria o en el aula de informática, con 1 ordenador PC o portátil por grupo con conexión a Internet. Además, será importante contar con un espacio de trabajo en grupos que permita al alumnado colaborar cómodamente, donde puedan discutir y planificar. Finalmente, una zona de presentación bien equipada con una pantalla interactiva o proyector será necesario en varios momentos, al inicio, desarrollo y al final, para que los grupos puedan mostrar sus proyectos finales, explicando su proceso y compartiendo sus aprendizajes con el resto de la clase.

BENEFICIOS DE SU APLICACIÓN

Desarrollo del pensamiento computacional y la codificación. Una de las principales ventajas de utilizar este recurso es que el alumnado no solo aprende conceptos geométricos, sino que también se adentran en el mundo del pensamiento computacional. A través de BlocksCAD, el alumnado utiliza bloques de código para construir sus modelos 3D, lo que les ayuda a desarrollar una comprensión profunda de la lógica, la secuenciación y la resolución de problemas. Estas habilidades son fundamentales en un mundo donde la tecnología y la programación son cada vez más relevantes.
Aprendizaje activo y creativo. El alumnado se convierte en creador, utilizando sus conocimientos de geometría para diseñar algo tangible y personal. Esta libertad creativa no solo aumenta la motivación, sino que también permite al alumnado adquirir los aprendizajes, explorando y experimentando.
Fomento del trabajo en equipo y la colaboración. En «Mate Makers 3D», el alumnado trabaja en grupos, lo que promueve habilidades de colaboración y comunicación. Aprenden a dividir tareas, negociar ideas y trabajar juntos hacia un objetivo común. Este tipo de trabajo en equipo es crucial para el desarrollo de habilidades sociales y emocionales.
Aplicación de la geometría en contextos reales. Este proyecto permite al alumnado ver cómo los conceptos geométricos se aplican en la vida cotidiana. Al diseñar objetos y espacios que podrían existir en el mundo real, el alumnado entiende la relevancia de lo que están aprendiendo. Esta conexión con la realidad hace que el aprendizaje sea más significativo y duradero.
Desarrollo de habilidades de presentación y comunicación. Al finalizar el proyecto, cada grupo presenta sus creaciones al resto de la clase. Esta actividad no solo refuerza su comprensión del material, sino que también les ayuda a desarrollar habilidades de presentación y comunicación.

EVALUACIÓN DE LA PROPUESTA

Instrumentos de evaluación

Exposición o presentación del Diseño 3D. Este instrumento permite evaluar no solo los aprendizajes adquiridos, sino también sus habilidades de comunicación y presentación. Durante la presentación, el alumnado debe demostrar su capacidad para explicar y justificar sus decisiones de diseño, cómo aplicaron los conceptos matemáticos y de pensamiento computacional, y cómo abordaron los problemas que surgieron durante el proceso de diseño, utilizando la terminología matemática adecuada.
Diseño 3D. La evaluación del diseño final en 3D se centra en el producto terminado, permitiendo evaluar la precisión técnica, la creatividad, y la aplicación práctica de los saberes básicos que se abordan.

Criterios de evaluación

1.1. Interpretar problemas matemáticos organizando los datos, estableciendo las relaciones entre ellos y comprendiendo las preguntas formuladas.
1.3. Obtener soluciones matemáticas de un problema, activando los conocimientos y utilizando las herramientas tecnológicas necesarias.
4.1. Reconocer patrones, organizar datos y descomponer un problema en partes más simples facilitando su interpretación computacional.
7.1. Representar conceptos, procedimientos, información y resultados matemáticos de modos distintos y con diferentes herramientas, incluidas las digitales, visualizando ideas, estructurando procesos matemáticos y valorando su utilidad para compartir información.
7.2. Elaborar representaciones matemáticas que ayuden en la búsqueda de estrategias de resolución de una situación problematizada.
8.1. Comunicar información utilizando el lenguaje matemático apropiado, utilizando diferentes medios, incluidos los digitales, oralmente y por escrito, al describir, explicar y justificar razonamientos, procedimientos y conclusiones.
10.1. Colaborar activamente y construir relaciones trabajando con las matemáticas en equipos heterogéneos, respetando diferentes opiniones, comunicándose de manera efectiva, pensando de forma crítica y creativa y tomando decisiones y realizando juicios informados.
10.2. Participar en el reparto de tareas que deban desarrollarse en equipo, aportando valor, favoreciendo la inclusión, la escucha activa, asumiendo el rol asignado y responsabilizándose de la propia contribución al equipo.

PROPUESTAS DE MEJORA

Equipo docente colaborativo. Dos docentes en el aula. Contar con dos docentes durante las sesiones clave del proyecto puede ser altamente beneficioso. Uno podría centrarse en guiar el contenido matemático y geométrico, mientras que el otro se enfocaría en la parte técnica, apoyando al alumnado en el uso de BlocksCAD y resolviendo cualquier problema técnico que surja. Esta colaboración permitirá una atención más personalizada a los grupos y una gestión más fluida de la clase.
Sesiones previas de introducción. Introducción al pensamiento computacional y modelado 3D. Antes de iniciar el proyecto, sería útil realizar una o dos sesiones introductorias centradas en el pensamiento computacional y el uso básico de BlocksCAD. Estas sesiones pueden preparar al alumnado para el desafío que enfrentarán y reducir la curva de aprendizaje cuando comiencen a trabajar en sus proyectos.
Materiales específicos y recursos adicionales. Acceso a una impresora 3D. Si es posible disponer de una impresora 3D, permitiría al alumnado imprimir sus producciones, convirtiendo sus modelos digitales en objetos físicos.

MATERIAL DE APOYO Y/O AMPLIACIÓN

Beltrán-Pellicer, P. y Muñoz-Escolano, J. M. (2021). Una experiencia formativa con BlocksCAD con futuros docentes de matemáticas en secundaria. Didacticae, (10), 71-90. https:/doi.org/10.1344/did.2021.10.71-90
Magreñán-Ruiz, Á.-A., González-Crespo, R.-A., Jiménez-Hernández, C., y Orcos-Palma, L. (2024). Desarrollo del pensamiento computacional a través de BlocksCAD, Blockly y la resolución de problemas en matemáticas [Development of computational thinking through BlocksCAD, Blockly and problem-solving in mathematics]. Revista Española de Pedagogía, 82 (287), 135-152. https://doi.org/10.22550/2174-0909.3933