ROBÓTICA EN EL AULA DE TECNOLOGÍA · 2.- Posibilitar al alumno una mejor comprensión de los...

PROYECTO DE INNOVACIÓN EDUCATIVA CONVOCATORIA 2006

MEMORIA INICIAL

ROBÓTICA EN EL AULA DE TECNOLOGÍA

Coordinación: MARÍA DEL CAMPO RELAÑO OLMO. IES Séneca, Córdoba (Córdoba)

Referencia del proyecto: PIN-057/06 Proyecto subvencionado por la Consejería de Educación de la Junta de

Andalucía. (Orden de 15 de mayo de 2006; Resolución de 15 de diciembre de

2006)

Proyecto de Innovación Educativa: APLICACIONES DIDÁCTICAS DE ROBÓTICA

EN EL AULA DE TECNOLOGÍA

1.- TITULO:

APLICACIONES DIDÁCTICAS DE ROBÓTICA


.- RESUMEN DEL PROYECTO

Con el desarrollo de este proyecto pretendemos experimentar una nueva

metodología didáctica que permita a los alumnos de 1º ciclo de secundaria y 3º de

E.S.O. aprender TECNOLOGÍA de una forma lúdica y divertida.

Proponemos desarrollar el currículo de estos cursos a través de la utilización de

autómatas programables. Con el diseño de los autómatas los alumnos aprenderán,

empíricamente todos los fundamentos básicos de la ingeniería: mecánica y electricidad

y con la programación de robots desarrollaremos el currículo relacionado con la

informática (ofimática y automática) presente en estos cursos.

2.- NATURALEZA, JUSTIFICACIÓN Y

FUNDAMENTO DE LA INNOVACIÓN

Es un hecho admitido en la sociedad actual que los aspectos tecnológicos forman

parte de nuestra cultura y no pueden ser ignorados. La asignatura de tecnología intenta

acercar esta realidad al alumno pues el niño de hoy tiene que desenvolverse en un medio

tecnológico en constante evolución y desarrollo.

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Sin duda, el método del proyecto-construcción es una de las actividades

pedagógicas más completas, sin embargo, al desarrollarlo de forma tradicional nos

encontramos con que se pueden abarcar áreas de conocimiento limitadas. Una gran

parte del tiempo se ocupa en construir estructuras, manipular materiales y herramientas

ya conocidas, que no siempre se encuentran en las mejores condiciones.

Por otra parte muchos de los contenidos teóricos que se pretendían exponer y

aplicar en el proyecto “no funcionan“ ya que surgen problemas estructurales o de

construcción, por lo que se deben adoptar otras soluciones menos complejas y, a veces,

el proyecto queda inacabado.

Aunque no dudamos de la eficacia del método de proyecto-construcción, en el

aprendizaje de los alumnos nos proponemos, a través de la utilización de este nuevo

material, solucionar este problema, ya que al contar con todas las piezas de

construcción, de transmisión y transformación del movimiento, el montaje de la

estructura se hace más rápido eliminando del proceso la problemática del ajuste de

piezas, centrándonos solo en el diseño de la misma. Tras la construcción se ha de

programar el mecanismo para que realice las funciones deseadas.

El éxito de los autómatas programables como herramienta didáctica está más que

certificada por numerosos centros de enseñanza de todos los niveles educativos y

nosotros lo hemos podido comprobar en el curso 2005/06. De forma experimental la

utilizamos en varios grupos de 3º de E.S.O. durante un mes. Las actividades

desarrolladas en la misma motivaron entre los alumnos los siguientes comentarios:

“La actividad de robótica fue una actividad en la que prendí bastante. Esta

actividad debería estar presente en todos los centros. Lo que más me gustó fue

la parte de construcción. También al ser en grupo he aprendido a trabajar en

equipo”. M.M. 3º E.S.O.

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“Me ha parecido una experiencia muy divertida, porque es mejor saber sobre

ese tema utilizando el ordenador y construyendo y no dándolo como todos los

temas. Además las clases se pasaban en “na””. F.O.3º E.S.O.

“Me ha parecido una actividad interesante y divertida . El único inconveniente

que he encontrado ha sido el poco tiempo que hemos estado con los robots, ya

que todos no hemos podido pasar el suficiente tiempo construyendo y

programando robots”. M.M. 3º E.S.O.

“Fue una experiencia nueva, ya que en los años que llevo nunca habíamos

hecho una actividad parecida”. P. P. 3º E.S.O.

“Es una de las mejores formas de aprender porque no se hace pesado y es más

divertido, además te “picas” con los compañeros para ver quién es el primero

en superar los desafíos propuestos. Mi opinión personal es que aprendí

bastante, me ayuda a conocer más a mis compañeros y me lo pasé bien”. L.V.

3º E.S.O.

Tras la experiencia, que está ampliamente desarrollada en el anexo I:

Experiencia Previa, pudimos vislumbrar el alcance didáctico de la herramienta y por

ello decimos presentar este proyecto y desarrollar todo su potencial.

Una presentación en Power Point describiendo el proyecto se adjunta en el CD.

2.1.- DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

Nuestro proyecto de investigación se basa en la utilización en el aula de un

material didáctico nuevo que soluciona todos los inconvenientes del desarrollo del

proyecto de construcción tradicional. Se trata de piezas ensamblables que permiten la

construcción de mecanismos que pueden ser conectados a dispositivos controladores.

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Evidentemente el control de los mecanismos se realiza gracias a la programación

de estas controladoras. Se trata en definitiva de autómatas programables de muy fácil

ensamblaje.

Una descripción técnica detallada de la herramienta puede encontrarse en el

Anexo II del presente proyecto.

Con esta herramienta podemos abarcar prácticamente la totalidad del currículo

de tecnología y además apoyarnos en otras disciplinas difíciles de entender para

nuestros alumnos como física o matemáticas.

Pero, para hacernos una idea, valga una imagen del material didáctico a emplear.

En la fotografía vemos a los alumnos construyendo un robot que resuelva un

desafío propuesto. Al mismo tiempo otros alumnos diseñan un programa que

permita al robot actuar cumpliendo las especificaciones determinadas por el

profesor.

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Las ventajas fundamentales del material didáctico empleado son:

1.- Aprender de forma lúdica conceptos técnicos, ya que usando motores y

sensores, los estudiantes están aprendiendo conceptos como retroalimentación y

control. Programando el comportamiento de un robot los estudiantes tienen que

entrar en la mente del robot, pensar en cómo se piensa.

Construyendo la estructura de un robot los estudiantes aprenden

intuitivamente conceptos como estabilidad estructural, ventajas mecánicas y

relación de transmisión.

2.- Fomentar las habilidades sociales, ya que trabajar en grupo ofrece

oportunidades de desarrollar habilidades de comunicación entre los miembros del

grupo, desarrollando el sentido de la comunicación entre estudiantes. Se tocan

diversas áreas del conocimiento, investigando, escribiendo y trasmitiendo

contenidos relacionados con las áreas de las ciencias las matemáticas, la arquitectura

y la ingeniería.

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3.- Desarrollar la autonomía y la iniciativa personal, aprovechando el

interés natural del alumno en crear, construir e inventar motivándole a aprender, a

investigar y pensar.

Los principios bajo los que vamos a trabajar empleando esta herramienta

son:

- Los estudiantes deben ser responsables de su aprendizaje. Deben

aprender a aprender.

- El proceso es a menudo más importante que el resultado.

- La experimentación es muy importante, tanto por parte del

profesor como de los alumnos. A veces nadie conoce la respuesta correcta.

- Los estudiantes deben disfrutar aprendiendo y trabajando juntos

en equipo, educándose en valores.

- Aprender de situaciones reales y cercanas es mejor que analizar

situaciones lejanas y teóricas

El potencial de aplicación de esta herramienta es, como vemos, ilimitado. Sin

embargo para desarrollarlo al máximo es necesario:

- Adquirir conocimientos de informática, a través de la programación de

robots, con un software moderno y así conseguir alcanzar las tareas

asignadas, manejando sucesos y comunicaciones.

- Uso de Internet para participar en las actividades “on line”.

- Desarrollar habilidades de construcción: materiales, estabilidad,

rigidez, movimiento de robots. Y contar con conocimientos de mecánica, fuerzas

y momentos, diferenciales, movimiento de robots, eje motriz,.. así como con

conocimientos electrónicos, sensores de luz y de contacto, intensidades,

impedancias, etc.

Algunos aspectos del currículo que en principio podemos abarcar, se relacionan

en el ANEXO III del siguiente proyecto.

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Además de las ventajas de tipo curricular e integración de currículo ya

mencionadas, no queremos de dejar de destacar otras, tales como:

- A los estudiantes les gusta jugar con ellos, con la importancia que

ello conlleva por la motivación de los alumnos y la disponibilidad de “pasar el

tiempo jugando con ellos”

- Potencian la creatividad, tanto por parte del estudiante como del

profesor, ya que las prácticas puede cambiar cada año sin la compra de un nuevo

material

- Se interacciona con el ordenador de modo que podemos hacer que

parezca que nuestros proyectos viven.

3.- INTERÉS, OPORTUNIDAD, RELEVANCIA Y

GRADO DE INCIDENCIA DE LA INNOVACIÓN.

Los jóvenes de nuestros días viven rodeados de aparatos altamente tecnológicos

y difícilmente se sienten atraídos por mecanismos simples. Los autómatas representan

para ellos un elemento tecnológico de enorme atractivo al estar muy próximo al tipo de

dispositivos que ellos manejan a diario. Además al programarse a través de un

ordenador personal, les resulta más interesante aún.

Desde el punto de vista de la oportunidad del presente proyecto, podemos decir

que la automática ya rodea nuestras vidas, desde una simple expendedora de refrescos a

una cortadora por láser, y que a la de hoy en la mayoría de aulas de Tecnología la

automática aún no está presente.

Pensamos por ello que es el momento de comenzar a expandir el currículo de

nuestras enseñanzas y desarrollar material didáctico para el empleo de autómatas en

nuestras aulas, para así acercar a nuestros jóvenes la realidad tecnológica que nos toca

vivir.

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Mediante el uso de estos robots nuestros estudiantes están introduciéndose en la

ingeniería presente en cualquier cadena de producción o dispositivo robóticos de los que

encontramos en las industrias tecnológicas o en nuestras propias casas o coches.

Dado que en la Orden para la concesión de subvenciones para la realización de

Proyectos de Innovación Educativa dispone entre otros que el proyecto ha de proponer

la introducción de cambios innovadores en la práctica docente y en la mejora de

resultados de los alumnos, consideramos, apoyándonos en nuestra experiencia de

aplicación de la herramienta durante el pasado curso, que su uso será una optima e

innovadora aproximación a la automática y hará que la práctica totalidad del alumnado

participe, y supere, los objetivos inicialmente propuestos, a la vez que actualice de

alguna manera el currículo de una asignatura que no corre tanto como sus avances.

El presente proyecto se trata de un proyecto de colaboración entre el IES Ciudad

Jardín de Málaga y nuestro centro: el IES Séneca de Córdoba.

Mediante el presente proyecto pretendemos adaptar la totalidad del currículo de

a E.S.O. y el Bachillerato para el uso de autómatas programables.

En esta tarea, el IES Séneca trabajará la parte correspondiente a 1º, 2º y 3º de

E.S.O. y el IES Ciudad Jardín la de 4º de E.S.O. y 1º de Bachillerato.

4.- OBJETIVOS 1.- Introducir un cambio metodológico en las enseñanzas de tecnología a través

de la introducción del laboratorio de robótica, y conseguir adaptarnos mejor a las

necesidades individuales de los alumnos.

2.- Posibilitar al alumno una mejor comprensión de los principios en los que se

apoyan las distintas ingenierías.

3.- Incorporar en la práctica docente el uso de las nuevas tecnologías.

4.- Fomentar las habilidades sociales del alumnado a la vez que su autonomía

en el aprendizaje.

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5.- Incentivar el trabajo en grupo y la distribución de responsabilidades en el

seno del mismo, de modo que todos los alumnos trabajen para conseguir un objetivo

común.

Con ello conseguiremos que nuestros alumnos desarrollen una actitud favorable

hacia el área de Tecnología y hacia todas las enseñanzas de carácter científico.

Ello lo alcanzaremos con la consecución de los siguientes objetivos parciales:

1.- Desarrollo del currículo de tecnología para 1º, 2º de E.S.O. basándonos en la

construcción y el diseño de los autómatas

2.- Desarrollo del currículo 3º de E.S.O. basándonos en la introducción de la

programación de los autómatas.

3.- Introducción del tratamiento a la diversidad en los planteamientos didácticos.

5.- ACCIONES: PLAN DE TRABAJO.

El Plan de Trabajo que, de forma orientativa, proponemos para desarrollar el

siguiente proyecto es el que sigue:

Octubre 2006 Enero 2007

Análisis del material bibliográfico, de tal forma que, tomando

como base el currículo de tecnología, desarrollemos la mayor parte

posible del currículo utilizando esta herramienta. Cada uno de los

profesores implicados se encargará de un curso.

Se realizará toda la documentación pertinente que los alumnos han

de realizar durante la resolución de los desafíos propuestos. De tal

forma que además de la observación en el aula contemos con

documentos objetivos para evaluar el grado de consecución de los

objetivos. Además pretendemos crear un portal en Internet donde

los alumnos puedan ver publicadas las fotos de sus desafíos y

comentarlas.

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Febrero 2007 Mayo 2007

Se realizan los desafíos en el 1º ciclo de la E.S.O. contrastando

empíricamente los desafíos propuestos. Elaboración de los desafíos

para 3º de E.S.O.

Junio 2007 Evaluación de la aplicación en el 1º Ciclo.

Septiembre 2008 Febrero 2008

Se realizan los desafíos en 3º de la E.S.O. contrastando

empíricamente los desafíos propuestos

Marzo 2008 Mayo 2008

Elaboración de las conclusiones de 3º E.S.O.

Junio 2008 Evaluación y conclusiones finales. Encuentro intercentros.

Competición de desafíos entre centros.

La metodología de trabajo para el uso del laboratorio de robótica en el aula, sea

cuál sea el desafío propuesto, es la siguiente:

Planteamiento del desafío a los alumnos. Previamente se habrán tratado en clase

todos los conceptos teóricos necesarios para su resolución.

Análisis del problema: Lluvia de ideas (brainstorming).

Si es necesario se ayuda a los alumnos aportando e indicando distintos caminos

e identificando el problema con los contenidos vistos.

Se reparten tareas entre los miembros del equipo. Los cuatro miembros del

grupo se dividirán en dos grupos: el equipo de construcción y el equipo de

programación, rotativos entre si. Además cada miembro del grupo será

encargado de realizar una función específica:

Especialista en Materiales y por tanto de todos los elementos de

construcción.

Especialista en Comunicación, encargado de redactar el diario de trabajo.

Especialista en Información que analiza y distribuye la información que

llega al equipo.

Coordinador de grupo que supervisa el desarrollo del trabajo según lo

programado.

Construcción de la solución.

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Programación del autómata.

Prueba y evaluación.

Conclusión de los diarios de trabajo y elaboración de la memoria del desafío.

6.- RESULTADOS ESPERADOS DEL PROYECTO Tras el desarrollo del proyecto “APLICACIONES DIDÁCTICAS DE LA

ROBÓTICA EN EL AULA DE TECNOLOGÍA”, conseguiremos:

- Desarrollar el currículo de tecnología basándonos en la utilización de

los autómatas programables.

- Diseñar una colección de prácticas o desafíos que desarrollen el

currículo de tecnología y que puedan llevarse a cabo en otros centros.

- La Introducción de Nuevas Tecnologías y Didácticas en la práctica

docente.

- Utilizar como principio didáctico en el aula de Tecnología el método

constructivista, y que nuestros alumnos “aprendan a aprender”.

- Fomento del desarrollo de las habilidades sociales de los alumnos.

- Educar en valores a nuestros alumnos.

- Potenciar la autoestima y la creatividad.

7.- METODOLOGÍA. FUNCIONAMIENTO DEL

EQUIPO. El trabajo se estructura en dos fases principales con distintas metodologías:

En la primera fase nos planteamos realizar un análisis de tipo teórico y

documental, basado en fuentes de información secundaria, tendentes a construir el

marco teórico, sobre el que se sustentará el posterior desarrollo empírico.

El análisis se centrará en la bibliografía existente sobre la construcción y

programación de autómatas programables., de tal forma que se diseñen las distintas

unidades didácticas y los desafíos más adecuados para su consecución. En esta fase es

fundamental la elaboración de los cuestionarios y la documentación pertinente para

evaluar el proceso de enseñanza-aprendizaje.

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En una segunda fase se desarrollará empíricamente el currículo propuesto para

los niveles de 1º , 2º y 3º de E.S.O. de tal forma que podamos evaluar la idoneidad de

los mismos.

Al coincidir la práctica totalidad del equipo, en el mismo departamento, se

realizarán en el marco de las reuniones de departamento el seguimiento y la

consecución de objetivos del proyecto, tanto en la primera fase de análisis de las fuentes

de información secundaria, como en el desarrollo empírico del currículo. La

coordinación se hace necesaria y obligatoria, sobre todo en la fase práctica, en cuanto a

que se dispone de un equipo y no es posible coincidir en la aplicación con dos grupos

distintos.

Los contactos con el coordinador del proyecto malagueño se realizarán

mensualmente. Sin embargo dada la facilidad de comunicación vía Internet, los

intercambios de información podrán realizarse incluso semanalmente, de modo que

todos conozcamos la evolución de los respectivos proyectos, así como las incidencias

acaecidas durante su desarrollo.

Nos proponemos igualmente mantener en la fase final un encuentro entre

profesores y alumnos del I.E.S. Séneca de Córdoba y del I.E.S. Ciudad Jardín de

Málaga implicados en el proyecto de modo que se realicen una serie de competiciones

por desafíos entre los alumnos que han trabajado la herramienta.

8.- INTERÉS E IMPLICACIÓN DEL EQUIPO DE

PROFESORES. FORMACIÓN Y EXPERIENCIA.

De los tres integrantes del Departamento de Tecnología del I.E.S. Séneca,

pasamos a comentar la situación de cada uno de los implicados.

.

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Dª Mª del Campo Relaño Olmo. Profesora con destino definitivo en el centro,

coordinadora del proyecto y que específicamente se encargará de la selección de la

bibliografía, desarrollo del currículo de 3º de E.S.O.

Entre su formación específica destacan el curso organizado por el CEP Luisa

Revuelta “La robótica en el aula de Tecnología” (40h) orientado al manejo de autómatas

y el curso organizado por el CNICE “El ordenador como instrumento de control”, (50h).

Cuenta igualmente con la experiencia previa de haber trabajado con los

autómatas con grupos de 3º de ESO durante el curso 2005/06 con excelentes resultados.

D. Eduardo Martínez. Jefe de Departamento. Profesor con destino definitivo

en el centro, que se encargará del diseño y desarrollo del currículo para 1º ciclo de

E.S.O. Como formación cuenta con amplios conocimientos sobre la herramienta y

formación específica, sirve como ejemplo el curso organizado por el CNICE “El

ordenador como instrumento de control”(50 h), además de una amplia experiencia como

docente

D. Ángel Salado Profesor en prácticas que se encargará del diseño y desarrollo

del currículo para 1º ciclo de E.S.O. y de la aplicación en el aula del mismo.

Como experiencia previa del empleo experimental de esta herramienta, nos

remitimos al anexo III, donde describimos la experiencia realizada el pasado curso en

los grupos de 3º de E.S.O..

9.- RECURSOS QUE SE EMPLEARÁN

APORTADOS POR EL CENTRO

- los 6 equipos informáticos para la programación de los autómatas

programables.

Bibliografía:

- Robotics and teaching: Promoting the effective use of technology in education.

Diana DeLuca. Tufts University 2003.

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- LEGO and Aeronautics in Kindergarten through college. Petere Caporolli and

Chris Rogers. Departmant of Machanical engineering. Tufts University.

- TeamStorms as a theory of instruction. Matt Jadud. 1999.

- Engineering with LEGO Bricks and Robolab th. The official guide to Robolab.

Eric L. Wang. Department of Mechanical Engineering. University of Nevada Reno.

October 2002.

- Exploring Physical science through engineering. Lego based lesson for grade 9.

Marie Abbatinozzi. Everett High School. David Adamek. Tufts University. 2003.

- Robolab. Intuitive robotic programming software to support lifelong learning.

Meredith Portmore. Center of engineering Educational Outreach. College of

Engineering. Tufts university.

- Creative Learning in School with LEGO programmable Robotics products. Kin

W. Lan. Department of electrical and electronic engineering. Imperial collage of

Science, Tecnology and Medicine. U.K.

Enlaces de Internet http://mindstorms.lego.com

http://www.lego.com/eng/education/mindstorms/default.asp

http://www.ceeo.tufts.edu/

http://130.64.87.22/robolabatceeo/

APORTADOS POR LA ADMINISTRACIÓN Bibliografía

De cara a la elaboración de las unidades necesitamos soporte bibliográfico para

el diseño de los distintos desafíos y la adaptación de los mismos a las necesidades de los

alumnos. Esta bibliografía en la mayoría de ocasiones es realmente cara por tratarse de

publicaciones novedosas que no siempre podemos encontrar publicadas en español y

debe acudirse al mercado americano para su adquisición.

Algunos de los textos que consideramos necesarios son:

• Guía de Actividades de Introducción al DESAFÍO EN EQUIPO. 33 €

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http://www.lego.com/eng/education/mindstorms/default.asp

http://www.ceeo.tufts.edu/

http://130.64.87.22/robolabatceeo/



• Guía de actividades de DESAFÍO EN EQUIPO • Guía del usuario ROBOLAB. • Guía de Actividades EL PARQUE DE ATRACCIONES • Guía de actividades de ROBO Tecnología “LA BUENA VIDA”. • Guía de actividades de ROBO tecnología “ ENCUENTRO CON LOS

ALIENS”. • Guía de actividades de ROBO DESAFÍO: carrera contra reloj. • Guía básica de estructuras, mecanismos, poleas, ruedas y ejes. • Guía básica de la energía. • Guía de Actividades de energías renovables. • Guía de Actividades de estructuras (puentes y torres). • Guía de actividades de palancas. • Guía de Actividades de Mecanismos simples y motorizados. • Guía de Actividades de Máquinas simples básicas. • Introductory Robotics from Grade 6 • Jin Sato`s Lego Mindstorms. The master`s technique. • Children, computers, and powerful ideas. • Creative projects. • Classis Lego Mindstorms projects and Software tools: Award- winning designs

from masters builders. Joe Nagata`s Lego Minstorms idea back.

Resumiendo:

● Bibliografía sobre robótica 450 €

● Bibliografía didáctica y aplicaciones 450 €

Total 900 € Licencia para usar el software necesario para la programación de los autómatas

• Licencia de uso en el centro del software ROBOLAB. 300 € Material no inventariable complementario

Un gasto necesario en este proyecto es la adquisición de baterías para los

equipos. La pila tradicional resulta cara y es poco ecológica, por lo que consideramos

más adecuado la adquisición de baterías que reemplacen a las pilas desechables. El

precio de cada batería ronda los 50 € y necesitamos 2 para cada autómata. Igualmente

necesitamos reponer las pequeñas piezas que se puedan deteriorar o extraviar durante el

desarrollo de las actividades con los alumnos.

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● Baterías 600 €

• Software de programación de los Autómatas 85 € • Recursos de construcción surtidos 330 € • Servomotores adicionales 108 € • Sensores de Contacto adicionales 90 € • Sensores de Luz adicionales 90 € • Sensores de Sonido adicionales 138 € • Sensores de Ultrasonido adicionales 180 €

Total 1611 € . Gastos de desplazamiento y coordinación de los RoboEncuentros

• Organización del Evento 400 € • Desplazamiento 400 €

Total 800 €

Pretendemos organizar dos encuentros de desafíos entre los alumnos

participantes en el proyecto, de modo que se desarrolle uno en cada centro.Un año los

alumnos del IES Ciudad Jardín de Málaga van al IES Séneca de Córdoba y viceversa.

10.- CRITERIOS PARA EVALUAR EL PROYECTO

La evaluación del presente proyecto se pretende realizar desde el principio del

mismo, tanto a la hora de elaborar el material didáctico, en que se desarrollarán

cuestionarios y medidas de control para valorar el aprendizaje de los alumnos, como a la

hora de su aplicación y obtención de conclusiones.

Al tratarse de un proyecto en el que colaboran dos centros, la evaluación será

conjunta y coordinada, realizándose desde el principio de la actividad por parte de los

dos centros implicados.

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El formato de aplicación de la unidades didácticas, propuestas a modo de

desafío a los equipos de alumnos, hace fácil el seguimiento del trabajo cotidiano en el

aula, así como la valoración del grado de consecución de los objetivos de cada desafío.

A la finalización del proyecto se pretende organizar unas jornadas de

encuentro entre los profesores y alumnos implicados en la experiencia, que sirva de

marco donde reflexionar y compartir experiencias.

En estas jornadas se desarrollarán competiciones por desafíos (seguidores de

líneas, recogedores de objetos, etc.) dando oportunidad para mostrar las capacidades

adquiridas por los alumnos.

De continuar el proyecto se aplicaría la herramienta en el IES Séneca en 4º de

E.S.O. gracias al material elaborado por el IES Ciudad Jardín de Málaga, e incluso se

ofertaría la asignatura de 2º de Bachillerato cuyo currículo elaborará en su proyecto este

instituto.

La publicación de nuestras experiencias así como la documentación generada

por el proyecto, permitirá la expansión de los autómatas a otros centros. Ello permitirá a

los docentes de las áreas implicadas tomar contacto con la herramienta y utilizar las

aplicaciones del currículo desarrolladas.

Asimismo, la creación de la plataforma en Internet, facilitará la difusión del

proyecto y de los resultados del mismo. De forma que los docentes interesados puedan

acceder al mismo de forma rápida y fácil.

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Anexo al apartado 2.- NATURALEZA, JUSTIFICACIÓN

Y FUNDAMENTO DE LA INNOVACIÓN

ANEXO I: EXPERIENCIA PREVIA

El proyecto se llevó a cabo con siete grupos. La duración del mismo fue de

cuatro semanas.

Al principio de cada clase se planteó un desafío a cada grupo de alumnos,

mostrándoles las herramientas que podían utilizar para su resolución. Los alumnos

debían resolver el desafío en las dos horas de clase que hay a la semana.

Evidentemente la complicación de los desafíos aumentaba a medida que

transcurrían las semanas y el alumno se familiarizaba y adquiría destreza en los

procesos de construcción y en el lenguaje de programación.

Dada la breve duración del proyecto, en relación con todas sus posibilidades,

escogimos los desafíos intentando que el alumno adquiriese una visión global de la

herramienta, del ordenador como instrumento de control de un artilugio mecánico, para

ello el alumno adquirió los conceptos fundamentales de robótica y aprendió el manejo

de los robots programables.

Los desafíos y actividades que planteamos a los alumnos fueron:

1ª semana

Conceptos trabajados: Inventario y reconocimiento de piezas que componía el

equipo de robótica. Aprendizaje del lenguaje de programación en modo básico

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Desafío: construcción de un robot que siga el perímetro de una caja de tamaño

definido.

2ª semana

Conceptos trabajados:Aprendizaje del lenguaje de programación modo

avanzado.

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Desafío de construcción: Diseño de un vehículo que se mueva sobre dos ruedas

solamente. (la imaginación al poder).

3ª semana

Conceptos trabajados: Sensores. El sensor de luz.

Desafío: Diseño de un vehículo que siga el circuito definido por una línea negra

( un seguidor de líneas). Se plantea el desafío con un sensor de luz y una vez

conseguido, con dos sensores de luz.

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Conceptos trabajados: Bifurcaciones y Programación condicional.

Desafío de construcción y de programación: Diseño de una máquina

clasificadora de ladrillos. Una máquina que almacena en lugares distintos, piezas

de distintos colores. A los alumnos se les plantea ladrillos verdes y amarillos.

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Anexo al apartado 2.1.- DESCRIPCIÓN DEL

PROYECTO

ANEXO II: DESCRIPCIÓN DE LA HERRAMIENTA

El RCX ( Robotic Command Explorer) es el cerebro del equipo, Consta de seis

puertos, tres para las entradas (1,2,3) y tres para las salidas (A,B,C)

Igualmente está equipado con una pequeña pantalla donde muestra información

básica, un altavoz interno para emitir sonidos y un puerto de comunicación de

infrarrojos o BlueTooth para la comunicación con el ordenador personal.

Los actuadores o salidas que se pueden conectar son:

● motores de corriente continua,

● motores paso a paso con retroalimentación,

● lámparas

● elementos sonoros.

Las entradas o sensores, es decir, las variables que se pueden introducir en la

programación para que en función de sus valores actúe el autómata, pueden ser de

muchos tipos:

● Ultrasonidos

● Sonido

● Luz

● Contacto

● Rotación

● Temperatura (entre -20 y + 50 º C)

● Cámara de visión artificial capaz de distinguir formas colores,

movimiento, etc.

● Otros sensores del tipo: ph, humedad, presión, voltaje,

intensidad, etc.

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La pantalla de la controladora muestra la siguiente información:

● el programa que se está ejecutando,

● la dirección que tienen los motores,

● qué sensor está activo,

● el estado de las baterías,

● el espacio libre del buffer interno de recogida de datos.

También puede adaptarse al equipo una cámara, pero los datos se enviarían al

RCX a través del puerto USB (Universal Serial Bus).

Entre las piezas de construcción que podemos encontrar en el equipo y con las

que podemos trabajar están las de transmisión de movimiento como engranajes, poleas,

tornillo sin fin, cremalleras y piñón, además de todas las necesarias para la construcción

y ensamblaje de estructuras máquinas y artefactos con partes rígidas y móviles

Lo descrito hasta ahora constituye la parte física del equipo.

El software que utiliza es ROBOLAB, basado en el lenguaje LABVIEW.

LabVIEW es un lenguaje de programación gráfico utilizado ampliamente en la

INDUSTRIA y organizaciones como PEPSI, BOEING o NASA. La presentación

gráfica de LABVIEW permite a los usuarios programar más rápido y fácil usando

gráficos e iconos en vez de escribir líneas de código, y sin la necesidad de

conocimientos previos en programación o algoritmia..

ROBOLAB pues desarrolla estructuras y funciones a través de iconos y tiene

tres modos diferentes de programación.

- Pilot que es la forma más fácil, utiliza la programación secuencial

restringiendo los iconos y su orden de modo que se asegura al usuario que el programa

se compilará y ejecutará sin problemas.

Los iconos utilizados son muy fáciles de entender ya que utiliza señales de

tráfico, flechas y relojes lo que permite a los programadores novatos programar de

forma intuitiva y rápida sin que en el proceso de aprendizaje el profesor desarrolle un

papel importante.

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- Inventor, es el segundo modo de programar, los iconos se conectan con cables

para crear programas. Este modo tiene todos los elementos típicos de programación,

como constantes, variables, funciones, bucles, subrutinas. Los iconos se escogen en la

paleta de funciones uniéndose para formar el programa.

- Investigador es la más avanzada forma de programación. En ella se incluyen

todas las posibilidades del modo inventor pero incorpora la posibilidad de almacenaje y

tratamiento de datos

El programa se trasmite al RCX a través de un puerto de infrarrojos y es posible

almacenar hasta 5 programas distintos.

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Anexo al apartado 2.1- DESCRIPCIÓN DEL

PROYECTO

ANEXO III: PROGRAMACIÓN Y CONSTRUCCIÓN

DE ROBOTS. RELACIONES CURRICULARES

Es cierto que la tecnología avanza hoy en día a un modo vertiginoso

especialmente en los campos de la programación y la automatización. Ello hace que

cada vez sean más necesarios en nuestro entorno laboral los trabajadores conocedores

de estos campos.

El aprendizaje precoz de los contenidos relacionados con la robótica, el contacto

temprano de los alumnos con la programación y la informática, sin duda, eliminará

barreras para el acceso a estas enseñanzas. Y como sabemos es el área de tecnología la

que proporciona el entorno más adecuado para introducirlas.

Una muestra de los contenidos curriculares que podemos abarcar con esta

herramienta son:

Del Área de Tecnología

- Etapas del Proceso de Diseño: Estudio de las necesidades sociales

e individuales y de la posibilidad de resolverlas. Investigación. Estudio y

documentación del problema. Confección del diseño, planos, presupuesto y plan

de construcción. Construcción. Ensayos y pruebas. Evaluación.

- Representación gráfica:

Sistema de representación por vistas, perspectiva isométrica, caballera.

Escalas, proporción

- Representación e interpretación de planos, hoja de procesos,… en

la construcción de un prototipo

- Fuerzas. Tensión interna y esfuerzo. Cargas.

- Estructuras: naturales y artificiales. Estructura resistente.

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- Estructuras de barras. Deformación. Triangulación como método

para hacer rígidas las estructuras de barras.

- Principales elementos resistentes en estructuras artificiales: viga,

pilar. Cimentación.

- Elementos auxiliares y que dan rigidez a la estructura: tirantes,

cartelas y elementos de triangulación.

- Elementos resistentes históricos: bóvedas, arcos, dinteles,

columnas.

- Tipología de estructuras a lo largo de la historia

- Articulaciones

- Diseño de estructuras: estabilidad, rigidez, centro de gravedad.

- Tipos de esfuerzos: tracción, compresión, torsión, cizalladura.

Momentos.

- Máquinas Simples.

- Sistemas de Transmisión y transformación de Movimiento:

poleas, engranajes, cremallera piñón, tornillo sin fin, diferenciales. levas, biela-

manivela, cigüeñal, ruedas excéntricas, trinquetes. Relaciones de transmisión.

Sistema motriz, sistema conducido.

- Eficiencia y eficacia.

- Principios de electricidad.

- Carga eléctrica (positiva y negativa).

- La corriente eléctrica.

- Símil hidráulico de la corriente eléctrica.

- Circuito eléctrico: componentes básicos (generadores,

transmisores de corriente, interruptores y receptores) y funcionamiento.

- Efectos básicos de la corriente: luz, calor y movimiento.

- Magnitudes básicas: ley de Ohm.

- Circuitos en serie y en paralelo. Diferencias y comportamiento

básico.

- Principios de Electrónica. LDR, termistores. Sensores.

- Conocimientos de informática y manejo del ordenador.

- Mecanismos, automatismos y robots.

27



- El sistema de control. Tipos. Realimentación.

- Representación gráfica del funcionamiento del sistema de control.

- Automatismos electromecánicos: componentes, estructura y

funcionamiento.

- Automatismos electrónicos: componentes, estructura y

funcionamiento. La etapa de potencia.

- Definición de robot.

- Arquitectura de un robot.

- Inteligencia artificial. Nanorobots.

- Aproximación a la automatización. Reconocimiento de los

periféricos de entrada, de salida y las unidades de control.

- Introducción a la programación. ROBOLAB.

- Uso de Internet tanto para la búsqueda de información como para

la publicación de la propia.

Del Área de Física

- El método científico

- Medida de magnitudes. Sistema Internacional de Unidades.

- Sistema de Clasificación de magnitudes. Trabajo con vectores.

- Cinemática: desplazamiento, velocidad, aceleración.

- Dinámica: Fuerza y cambios de movimiento.

- Fluidos. Presión. Principio de Arquímedes: Empuje.

- Trabajo, potencia y energía. Transferencia y producción de

energía.

- Principios de electricidad.

- Corriente eléctrica. Circuitos eléctricos. La Ley de Ohm.

- Movimiento Ondulatorio: Sonido y Óptica.

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ROBÓTICA EN EL AULA DE TECNOLOGÍA · 2.- Posibilitar al alumno una mejor comprensión de los...

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