CONSTRUYENDO UN VIDEOJUEGO CON MATEMÁTICAS, FÍSICA Y SCRATCH

Teresita Montañez – Cinhtia González – Michel García – Manuel Escalante {monmay, gsegura, michel.garcia, manuel.escalante}@uady.mx

Universidad Autónoma de Yucatán, UMT, México Tema: V.5 – TIC y MatemáticasModalidad: Mini Curso (MC)Nivel educativo: Medio (11 a 17 años) Palabras clave: videojuego, matemáticas, física y software de animación

Resumen En este Mini Curso se abordarán temas básicos de las áreas de ciencias de la computación y matemáticas. Se empleará la herramienta de animación Scratch (software libre), para ayudar a cada profesor participante a diseñar y desarrollar una estrategia de enseñanza-aprendizaje que resulte divertida y motivadora para sus estudiantes. Las actividades consisten en utilizar la animación por computadora en 2D para diseñar y construir un videojuego que permita abordar conceptos matemáticos de forma amena y divertida. Entre los temas que se ejemplificarán se encuentran: el plano cartesiano, las funciones, la función paramétrica, la derivada, la anti-derivada y algunos conceptos de física tales como velocidad y aceleración; todos estos temas son de nivel medio-superior y superior, aunque el uso de esta herramienta de animación permite abordar temas de cualquier nivel educativo. Durante el curso se mostrarán los pasos necesarios para construir juegos del tipo “Mario Bros” o “Angry Birds”. Al finalizar el curso los participantes habrán desarrollado un videojuego completo y funcional.

Introducción

Desde el 2001, en la Unidad Multidisciplinaria Tizimín de la Universidad Autónoma de

Yucatán se realizan anualmente las “Jornadas de Computación y Matemáticas” cuyo

objetivo es mostrar a la comunidad de nuestra región la relación que existe entre la

computación, las matemáticas y el mundo real. Durante estas jornadas se han impartido

diversos talleres como: Papiroflexia, Filigrana de Papel, Magia con los números,

Robótica, Introducción a Linux, Introducción a Redes, Introducción al Procesamiento

de Imágenes, Electrónica Básica, Programación con Matlab, Programación con Scilab,

Animación con Blender y Animación con Scratch, todos dirigidos a estudiantes y

profesores de primaria, secundaria, bachillerato y carreras que tienen en su plan de

estudio la asignatura de cálculo. Del trabajo realizado en estos talleres han salido

algunas publicaciones (Tec, 2010)(Montañez 2010), pero sin duda, uno de los talleres

que ha sido de mayor utilidad y que ha superado las expectativas iniciales, tanto de

estudiantes como de profesores, ha sido el Taller de Animación con Scratch, el cual

desde el año 2009 se ha utilizado como apoyo en las asignaturas de Cálculo Diferencial

e Integral, de la Licenciatura de Ciencias de la Computación que se imparte en nuestra

institución. Con esta herramienta se han podido elaborar proyectos relacionados con los

videojuegos, en los que se requieren aplicar conceptos abstractos abordados en las

asignaturas. También se han presentado trabajos e impartido talleres de Scratch con

Matemáticas en diversos foros Internacionales (Escalante, 2010) (Escalante, 2011). Así,

hemos preparado esta propuesta que podría interesar y ser de utilidad para los

participantes del VII Congreso Iberoamericano de Educación Matemática. El mini curso

le permitirá al profesor participante vislumbrar el gran potencial que tiene esta

herramienta en sus estrategias de enseñanza-aprendizaje, para despertar el interés de sus

estudiantes, motivándolos mediante el uso de los videojuegos y el software de

animación, lo cual se ha observado que permite obtener resultados satisfactorios,

especialmente con asignaturas que guardan una estrecha relación con las matemáticas y

la física, consideradas tradicionalmente temas complicados para los estudiantes.

Objetivo General

El participante diseñará y desarrollará un videojuego en 2D para utilizarlo como

material de apoyo en sus procesos de enseñanza-aprendizaje con estudiantes de

educación media superior y superior, para lo cual aplicará conceptos básicos de

matemáticas, física y animación por computadora en 2D.

Objetivos Específicos

El participante:

1. Definirá y aplicará conceptos básicos de matemáticas, física y animación por

computadora para la conceptualización y el diseño de un videojuego en 2D.

2. Utilizará el software de animación Scratch para desarrollar una aplicación que

permita simular el movimiento de un objeto que se rige ya sea por un modelo

matemático o por las leyes de la física.

3. Construirá un videojuego sencillo del tipo “Mario Bros” o “Angry Birds” que

involucre las leyes de la física con los conceptos matemáticos función, función

paramétrica, derivada y antiderivada.

Estructura del Mini Curso

La duración del mini-curso será de 240 minutos (4.0 horas) de capacitación, divididos

en 2 intervalos de aproximadamente 2 horas cada uno, con un breve receso intermedio.

Los participantes trabajarán en equipos de dos personas y cada equipo dispondrá de al

menos una computadora.

Actividades a realizar

A continuación se listan las actividades que se realizarán, para las cuales se requieren

algunos materiales de apoyo tales como: la guía de referencia, la guía de inicio, videos

tutoriales, aplicaciones de ejemplo y las tarjetas de Scratch que se encuentran

disponibles en el Sitio Web a página Web oficial de Scratch

(http://info.scratch.mit.edu/es/Support). En la página Web del Cuerpo Académico

Ciencias de la Computación Unidad Tizimín (http://www.tizimin.uady.mx/calcc/),

también se puede encontrar algunos artículos relacionados y material adicional.

Actividad 1

Proyección de los videos “Demo del videojuego de Super Mario Bros”, “Demo del

videojuego Angry Birds”. Jugar un breve momento con los videojuegos “Angry Birds

en el Espacio” y “Plantas contra Zombis”. El propósito de esta actividad es ejemplificar

la importancia que tienen la matemática y la física para desarrollar videojuegos con

animación real. Duración 5 minutos. La Figura 1 ilustra los materiales que se

proyectarán.

Figura 1. Proyecciones y material de la actividad 1

Actividad 2

Con ayuda del Software de Animación Scratch los participantes comprenderán los

conceptos básicos de la animación 2D, construyendo la animación de un cohete que

viaja por el espacio y choca con un planeta. Duración 45 minutos. Véase Figura 2.

Figura 2. Animación de un cohete que viaja por el espacio

Temas que cubriremos en la segunda actividad

Área de Animación: Definición de Scratch, Ingredientes básicos de un proyecto,

Escenario, Nuevos objetos, Borrar objetos, Lista de objetos, Disfraces de objetos,

Sonidos de objetos, Información del objeto, Rotación y movimiento del objeto,

Introducción a la programación

Área de Matemáticas y Física: plano cartesiano, función, función paramétrica, derivada,

antiderivada y los conceptos de física velocidad y aceleración

Actividad 3

Realizar por parte de los profesores la modelación de diversas trayectorias: línea recta,

trayectorias parabólicas, exponenciales, circulares y elipsoidales que siguen los

personajes o objetos de los videos presentados, el propósito de esta actividad es mostrar

el gran número de situaciones que se pueden plantear al estudiante para analizar y

resolver. Duración 15 minutos. Véase ejemplos en la Figura 3.

Figura 3. Trayectorias modeladas

Actividad 4

Elaborar por parte de los profesores las animaciones previamente modeladas utilizando

el cohete como objeto y el software de animación Scratch. Esta actividad nos mostrará

la sencillez y usabilidad que tiene el software para servir como un laboratorio de

simulación. Duración 55 minutos. Véase ejemplos en la Figura 4.

Figura 4. Trayectorias animadas

Actividad 5

Contruir un juego del tipo “Angry Birds” utilizando todo el material elaborado y todo el

conocimiento adquirido en las actividades 1, 2, 3 y 4 . Duración 115 minutos. Véase

ejemplos en la Figura 5.

Figura 5. Videojuego simulado desde Scratch

Actividad 6

Obtener opiniones de los profesores participantes sobre la utilidad de la herramienta, la

estrategia utilizada para aprender y enseñar matemáticas y fisica, y sobre la forma como

se impartió el Mini Curso, por medio de una breve encuesta. Duración 5 minutos.

Necesidades técnicas

Para un cupo de 20 participantes se requiere lo siguiente: 1 salón, 1 cañón proyector, 20

PC ó laptop (con Windows 2003 ó superior) preferentemente conectadas a Internet (no

es primordial), 21 sillas, 21 mesas para las PC. El software Scratch será proporcionado e

instalado por el instructor (tiempo de instalación 3 minutos por Computadora).

Referencias bibliográficas

Tec B., Uc J., González C., García M., Montañez T. & Escalante M. (2010). Análisis comparativo de dos formas de enseñar Matemáticas Básicas: Robots LEGO NXT y animación con Scratch. Memorias de la Conferencia Conjunta Ibero-americana sobre Tecnologías para el Aprendizaje 2010, pp. 103-106. Mérida, México.

Montañez T., González C., García M. & Escalante M., (2010). Cálculo Integral con aprendizaje por proyecto empleando celular con cámara digital y la caja de herramientas de procesamiento digital de imágenes de Matlab. Memorias de la Conferencia Conjunta Ibero-americana sobre Tecnologías para el Aprendizaje 2010, pp. 25-32. Mérida, México.

Escalante M., Montañez T., González C. & García M., (2010). Matemáticas basadas en Proyectos, Software de Animación, Robots, Lenguajes de Programación y Cámara Digital. Memorias del Congreso Iberoamericano de Informática Educativa 2010, pp. 727-735. Santiago de Chile, Chile.

Escalante M., González C., Montañez T. & Chi V. (2011) Matemáticas con software de animación 2D. XV Jornadas de Aprendizaje y Enseñanza de las Matemáticas. España. URL: http://15jaem.org/images/stories/food/descargas/ programa_15Jaem.pdf Consultado 28/06/2012.

Sitio Web de Scratch del Massachusetts Institute of Technology en español (2012); URL: http://info.scratch.mit.edu/es/Support Consultado 28/06/2012

Sitio Web del Cuerpo Académico de Ciencias de la Computación UMT de la UADY (2012); URL: http://www.tizimin.uady.mx/calcc/ Consultado en 28/06/2012