Autor: Francisco Javier Arteaga Cardineau 

---

BREVE DESCRIPCIÓN 

Respaldada en la gamificación, esta propuesta anima al alumnado a participar con sus robots en un «Pentatlón». El alumnado tendrá que superar cinco circuitos para demostrar los conocimientos adquiridos en pensamiento computacional, programación y robótica.  

Para ello, según el circuito, se programarán una secuencia de acciones para que los robots completen su recorrido eficientemente. 

Tras cada prueba, el equipo del robot que haya resuelto mejor el circuito deberá explicar al resto de la clase el programa empleado. 

NIVEL/NIVELES Y ETAPA 

2º, 3º y 4º de ESO.

ASIGNATURA/S 

Tecnología y Digitalización (2º y 3º de ESO) y Tecnología (4º de ESO). 

TEMPORALIZACIÓN 

6 sesiones aproximadamente.  

ÁREA DE TRABAJO 

Robótica educativa / Lenguajes de programación / Placas programables.

PUNTO DE PARTIDA 

Es preferible que el alumnado tenga adquiridos conocimientos matemáticos básicos de trigonometría. Si no es así, la infografía que se adjunta ofrece la información necesaria para seguir la propuesta sin problemas. 

La propuesta parte de un sistema de desarrollo compuesto por la placa BBC micro:bit, el kit de robótica RingBitCar básico y su entorno de programación en línea Microsoft MakeCode. 

El sistema de desarrollo permite tanto la programación gráfica por bloques (ej. Scratch) como lenguajes de programación de texto (ej. Python o JavaScript). 

Se propone al alumnado, organizado en equipos de tres a cinco, la creación de una competición compuesta de cinco pruebas (pentatlón) mediante la programación de robots. Cada prueba ha de ser elaborada por los miembros del equipo y consistirá en la superación de un conjunto de etapas puntuables. Cada uno de ellos estará sujeto a unas indicaciones que se deben cumplir.  

Esto supone: 

• La calibración por software de los desplazamientos lineales y los giros de los robots. 
• Ahorro de energía. La realización de la preparación y la ejecución de las pruebas se desarrollará con un único juego de pilas. Por ello, se penalizará con tiempo extra a aquellos equipos que requieran recambio de baterías. 
• Empleo de materiales reciclables en los circuitos. 
• La programación de trayectorias en base a datos matemáticos: distancias y ángulos. 

Se trabajará por equipos de tal manera que cada uno de ellos: 

• Cree un circuito del «Pentatlón» y las normas que rija esa prueba. 
• Programe el robot para las 5 pruebas de la competición. 

Si bien se ha empleado para este material un robot con placa de desarrollo Micro:bit, la idea es extrapolable a otras soluciones de hardware de código abierto. 

OBJETIVOS 

Este material educativo está ideado para las asignaturas de Tecnología y Digitalización y Tecnología. En función de la materia, se contempla trabajar las siguientes competencias específicas, criterios de evaluación y saberes básicos (RD217/2022): 

• Tecnología y Digitalización: 
  • CE5. Desarrollar algoritmos y aplicaciones informáticas en distintos entornos, aplicando los principios del pensamiento computacional e incorporando las tecnologías emergentes, para crear soluciones a problemas concretos, automatizar procesos y aplicarlos en sistemas de control o en robótica. 
    • CritEval5.3. Automatizar procesos, máquinas y objetos de manera autónoma, con conexión a internet, mediante el análisis, construcción y programación de robots y sistemas de control. 
      • Saberes básicos involucrados: 
        • Algoritmia y diagramas de flujo. 
        • Fundamentos de robótica: montaje y control programado de robots de manera física o por medio de simuladores. 
        • Autoconfianza e iniciativa: el error, la reevaluación y la depuración de errores como parte del proceso de aprendizaje. 
  • CE7. Hacer un uso responsable y ético de la tecnología, mostrando interés por un desarrollo sostenible, identificando sus repercusiones y valorando la contribución de las tecnologías emergentes, para identificar las aportaciones y el impacto del desarrollo tecnológico en la sociedad y en el entorno. 
    • CritEval7.2. Identificar las aportaciones de las tecnologías emergentes al bienestar, a la igualdad social y a la disminución del impacto ambiental, haciendo un uso responsable y ético de las mismas. 
      • Saberes básicos involucrados: 
        • Desarrollo tecnológico: creatividad, innovación, investigación, obsolescencia e impacto social y ambiental. Ética y aplicaciones de las tecnologías emergentes. 
• Tecnología: 
  • CE4. Desarrollar soluciones automatizadas a problemas planteados, aplicando los conocimientos necesarios e incorporando tecnologías emergentes, para diseñar y construir sistemas de control programables y robóticos. 
    • CritEval4.1. Diseñar, construir, controlar o simular sistemas automáticos programables y robots que sean capaces de realizar tareas de forma autónoma, aplicando conocimientos de mecánica, electrónica, neumática y componentes de los sistemas de control, así como otros conocimientos interdisciplinares. 
      • Saberes básicos involucrados: 
        • Componentes de sistemas de control programado: controladores, sensores y actuadores. 
        • Robótica. Diseño, construcción y control de robots sencillos de manera física o simulada. 
  • CE6. Analizar procesos tecnológicos, teniendo en cuenta su impacto en la sociedad y el entorno y aplicando criterios de sostenibilidad y accesibilidad, para hacer un uso ético y ecosocialmente responsable de la tecnología. 
    • CritEval6.1. Hacer un uso responsable de la tecnología, mediante el análisis y aplicación de criterios de sostenibilidad y accesibilidad en la selección de materiales y en el diseño de estos, así como en los procesos de fabricación de productos tecnológicos, minimizando el impacto negativo en la sociedad y en el planeta. 
      • Saberes básicos involucrados: 
        • Sostenibilidad y accesibilidad en la selección de materiales y diseño de procesos, de productos y sistemas tecnológicos. 

Para esta propuesta, se plantean los siguientes objetivos generales: 

• Resolver problemas mediante el pensamiento computacional por descomposición y la creación de algoritmos. 
• Crear, depurar y optimizar programas para el movimiento del robot, de manera que resulten eficientes en el desarrollo de las pruebas. 
• Contemplar el ahorro energético y económico como variable necesaria para la resolución de los problemas planteados, programando el robot de manera que haya un ahorro de consumo eléctrico. 

DESARROLLO DE LA PROPUESTA 

La propuesta consiste en el diseño, planificación, ejecución y desarrollo de una competición «Pentatlón» de robots compuesta por cinco pruebas (problemas) en forma de circuitos, que se deben resolver mediante la programación de robots móviles. 

Se desarrolla en cuatro fases:  

1. Presentación del pentatlón robótico. 
2. Planificación de las pruebas. 
3. Construcción de la solución de las pruebas. 
4. Competición y difusión. 

Fase 1 (Sesión 1). Presentación del «pentatlón» robótico. 

Presentación de la propuesta al alumnado con una frase que invite al desafío, tal como: «Demuestra lo que sabes hacer con tu robot en el Pentatlón» 

Veamos el modelo de robot, el entorno de programación y un ejemplo de circuito-prueba: 

• 

• 

• 

Actividades de exploración del robot y del entorno de programación: 

• Conexionado del robot: servomotores izquierdo y derecho. 
• Programación de elementos del robot:  
  • Programación de movimientos de los servomotores. 
  • Programación de la matriz de LED para caracteres y símbolos. 
  • Programación de monitorización del sensor brújula. 
  • Programación de sonidos. 

Fase 2 (Sesión 2). Planificación de las pruebas. 

Notas para docentes: la sesión se dividirá en tiempos cronometrados por actividad. 

• Se informará de los requisitos que han de cumplir los circuitos: 
  • Las dimensiones de los circuitos no excederán de un cuadrado de 40 x 40cm. 
  • El ancho del trazado de los circuitos tendrá unas dimensiones mínimas de 10 cm y máximas de 15 cm. 
  • Junto a los bordes del trazado, se pegará una regla de medición que permita saber las dimensiones de los trazados rectos. 
  • Si los giros no son de 90º o 180º, se deberá indicar su magnitud o aportar los datos necesarios para su cálculo sencillamente (ver infografía de trigonometría). 
  • Los robots podrán incluir gestos en la zona de una etapa, como dar un giro de 360º antes de continuar o esperar en un punto 3 segundos mostrando una frase o un símbolo. En cualquier caso, el gesto deberá estar descrito sin que puede haber más de una interpretación. 
  • Cada circuito puede tener 4 etapas, que puntuarán en el caso de que un robot no llegue a completar todo el circuito. Se apuntará el tiempo que tarda en llegar a la última etapa alcanzada. 
  • La puntuación de cada etapa irá creciendo, de manera que la etapa 1 otorga menos puntos que la 2, la etapa 2 otorga menos que la 3 y la etapa 3 menos que la 4 que tendrá la puntuación de 8 puntos sobre 10. La puntuación por etapa se decidirá con el consenso de los integrantes del equipo en función de la dificultad. Esta puntuación por etapas deberá aparecer en una tabla en el propio circuito fuera del trazado del robot. 
  • Completar el circuito otorgará al robot 10 puntos, debiéndose anotar el tiempo que ha tardado en conseguirlo. 

Ejercicio 1 (15 minutos). Bocetado del circuito.

• Se realizará a mano alzada o con medios digitales, impreso en un DIN-A4 y se incluirá en la cartelería de difusión del concurso por el centro. 

Ejercicio 2 (25 minutos). Creación del circuito.

• Esta fase que es más manipulativa. Con el fin de ayudar a los equipos a avanzar más rápidamente, se adjunta una plantilla con reglas de medida en centímetros (a escala 1:1), así como la rotulación para los circuitos, que puede imprimirse en papel pegatina, con pegamento de barra o con cinta de doble cara fina. Está pensada para que cada equipo no necesite más de una plantilla impresa. 

• 

• 

• Se recomienda cinta ancha, tipo americana gris o negra, o bien cinta de pintor para el marcado de los bordes del camino que tienen que recorrer por los robots. 

Ejercicio 3 (5 minutos). Elaboración de las puntuaciones de las etapas.

El alumnado deberá consensuar la puntuación de cada etapa teniendo en cuenta que: 

PuntosEtapa1<PuntosEtapa2<PuntosEtapa3<PuntosEtapa4

PuntosEtapa4=8

Fase 3 (sesiones 3, 4 y 5). Construcción de la solución para las pruebas. 

Se establecen tres sesiones, de modo que se concede media sesión por prueba. Los grupos tendrán turnos de ensayo rotativos, de manera que solo puedan coincidir dos equipos en el mismo circuito. Para agilizar el tema de la cartelería, se adjunta un modelo sobre el que pegar la información. Cada una de las sesiones se dividirá en tramos cronometrados. Cada estudiante deberá resolver individualmente al menos una prueba, con la posibilidad de que los miembros del equipo se puedan ayudar entre sí. 

Tramo 1 y 2 (20 minutos). Programación, en cada tramo, de una prueba y ensayos.

Tramo 3 (10 minutos). Explicación de los programas de las pruebas. Cada equipo diseñará un cartel de las pruebas para la difusión del «Pentatlón» en el centro. Además, deberá indicar el programa utilizado para su creación y los pasos que ha seguido para ello. 

Fase 4 (Sesión 6). Competición y difusión.

La parte de pega de carteles por el centro se podrá hacer en la sesión 6. Los equipos también podrán ensayar más tiempo, si se aprovecha un recreo para la competición. 

Establecimiento de las normas de la competición.  

• Entre los requisitos: 
  • Tras la competición, el equipo ganador de cada prueba deberá explicar al resto de la clase el programa utilizado y los aspectos que se han tenido en cuenta para su desarrollo. 
  • Cada equipo aportará un árbitro que dará fe de los tiempos, etapas y pruebas superadas por robots de otros equipos. 
  • Deberá tenerse en cuenta el tiempo disponible y el espacio para el desarrollo de la competición. 
  • Se penalizará a los equipos que requieran un segundo juego de baterías. 
• Entre lo que hay que establecer por consenso: 
  • El número de intentos para superar una prueba. 
  • Si no se supera a la primera o si tiene penalización en tiempo o no. 
• Modelo de competición: 
  • Todos contra todos. 
  • Clasificatoria. 
  • Mixta. 
• En cuántos circuitos se competirá a la vez. 

RECURSOS MATERIALES 

• Hardware: 
  • RingBitCar (robot sencillo basado en la placa BBC micro:bit), uno por equipo. 
  • Ordenador con acceso a Internet por equipo. 
  • Impresora para DIN-A4. 
• Software: 
  • MakeCode para BBC micro:bit
• Material para los circuitos: 
  • Caja de cartón de paquetes de hojas tamaño DIN-A4. 
  • Cartón reciclado. 
  • Hojas de tamaño DIN-A4. 
  • Barra de pegamento o cinta de doble cara fina. 
  • Cinta ancha: americana, de embalar o de pintor (para la creación artesanal del circuito). 

BENEFICIOS DE SU APLICACIÓN 

Esta propuesta permite al alumnado desarrollar habilidades de creación, ejercitación o planificación a través de ejercicios y actividades cronometradas dentro de un ambiente competitivo. Como consecuencia, el nivel de desempeño adquirido es mayor. Por otro lado, el que los equipos que han obtenido mejor resultado expliquen al resto de la clase sus «trucos» hace más enriquecedor el aprendizaje. 

EVALUACIÓN DE LA PROPUESTA 

Para la evaluación de la propuesta, se plantea como técnica la «observación directa con intervención». El instrumento de evaluación que se emplea es una «lista de cotejo de taller», que permite evaluar la actividad durante todo el proceso. Esta lista, puede convertirse en una escala de valoración o derivar en una rúbrica.  

PROPUESTAS DE MEJORA 

Desde el punto de vista didáctico, el nivel de desempeño en programación robótica puede aumentar con la incorporación de otros sensores disponibles para el robot, tales como el medidor de distancia ultrasónico o el detector de blanco/negro, que permitirían aumentar la complejidad de los programas, así como incorporar obstáculos que esquivar o arrastrar y tramos para que sigua líneas. 

Desde el punto de vista logístico, si se emplean cajas-prueba para el transporte y almacenaje de los circuitos y los robots durante la competición, se desarrollarían otros aspectos relacionados con la gestión y el desarrollo de proyectos, también incluidos en el currículo de 4º de Tecnología.  

Otra opción consistiría en realizar competiciones entre grupo-clase del mismo centro o de distintos centros para incrementar la motivación. 

MATERIAL DE APOYO Y/O AMPLIACIÓN 

• Infografía de trigonometría para el cálculo de trayectorias. 
• Elementos para circuitos (Escala 1:1). 
• Modelo de circuito (Escala 1:2). 
• Modelo de documento explicativo de los programas.
• Ejemplo de programa básico para el circuito modelo. 
• Modelo plantilla de la cartelería para difusión. 
• Modelo de caja-prueba para transporte y almacenado.