Autor: admin

Autores:

Luis Pastor y Ana Verde

Klimt:La experiencia inmersiva.MAD (Madrid Artes Digitales), octubre 2022. Fotografía de Luis Pastor.

Resumen: El uso de tecnologías inmersivas en la educación puede mejorar los procedimientos didácticos al proporcionar entornos que ofrecen estímulos sensoriales mejorados, que afectan a la vista, el oído y, a veces, el tacto. Pero generar una sensación de inmersión para grupos no es fácil, y las soluciones disponibles suelen implicar hardware caro y sofisticado (gráficos potentes, sistemas de seguimiento -tracking, en la literatura técnica-, auriculares, etc.). Últimamente, las proyecciones múltiples que cubren una gran parte del campo visual de los espectadores se han convertido en alternativas plausibles para proporcionar cierto grado de inmersión con un coste y una complejidad mucho menores. Exploramos este enfoque para crear entornos de aprendizaje para niños. También se presenta un ejemplo de la vida en la Edad de Piedra.

Palabras clave: Visualización (semi) inmersiva, medios digitales, creación de contenidos digitales, arte digital.

Lista de recursos: Se necesitan uno o varios proyectores de vídeo comerciales básicos, ordenadores y pantallas de proyección (o paredes blancas) para generar las imágenes de vídeo, y una zona de proyección en la que se puedan atenuar las luces. Asimismo, se recomienda contar con diferentes instrumentos, dispositivos u otros elementos de atrezzo relacionados con la actividad diseñada que puedan ayudar a recrear el entorno, la atmósfera o la época histórica deseados. Por último, cabe señalar que los sistemas de proyección no requieren gráficos de alta resolución ni ordenadores de alto rendimiento, pudiendo utilizar proyectores y ordenadores incluso algo obsoletos.

Contexto e importancia del tema

El objetivo de esta actividad es proponer a los docentes y a los alumnos de los grados de educación un método para crear actividades basadas en la utilización de proyecciones múltiples. Esto incluye la generación de materiales audiovisuales y su distribución entre varios proyectores, buscando la creación de escenarios semi-inmersivos de bajo coste que puedan presentar una gran variedad de información o recrear entornos históricos, culturales o naturales específicos con fines didácticos. El objetivo subyacente es crear contextos que proporcionen una gran cantidad de información y/o faciliten que los niños se sientan como si estuvieran sumergidos en determinados temas o entornos. Este sentimiento favorecerá su participación en las actividades didácticas organizadas dentro de una determinada temática, mejorando de este modo la asimilación de los principales aspectos de los entornos estudiados. Algunos posibles ejemplos de temas a utilizar son la vida prehistórica, las selvas tropicales, la Edad Media, el sistema solar, los océanos y la exploración espacial.El enfoque presentado aquí está basado en dos etapas diferentes e independientes. La primera está dedicada al diseño y desarrollo de los elementos con los que recrear el entorno en el que se desarrollarán las actividades infantiles. La segunda persigue el diseño de las actividades a realizar con los niños, en función de los objetivos didácticos buscados para cada actividad y grupo de niños. En cuanto a la primera etapa, también implica dos pasos:

• La creación de contenidos audiovisuales relacionados con el tema general de la actividad.
• El diseño y uso de combinaciones de diferentes proyectores con las que cubrir una gran área del campo visual de los participantes, acompañándolos con diferentes accesorios para mejorar el realismo. El fin principal es sumergir a los niños en los escenarios específicos seleccionados, con el objetivo de facilitar la consecución de los objetivos didácticos de la actividad. 

En cierto modo, el objetivo es generar una especie de pseudo realidad virtual (RV) de bajo coste, sencilla (es decir, sin necesidad de alta tecnología), orientada a grupos y que no requiera de un hardware caro ni de herramientas o habilidades sofisticadas. Los procedimientos y los recursos necesarios para ello son bastante sencillos y están adaptados a niños, docentes y escuelas de educación infantil y primeros cursos de educación primaria (por ejemplo, es posible utilizar ordenadores y proyectores relativamente anticuados). Dentro de este enfoque, el uso de proyecciones y atrezzo adecuados es fundamental para dar a la actividad un punto extra de realismo.

En resumen, la consecución de los objetivos de la actividad puede ayudar a los docentes que están (o no) en formación a:

• Utilizar de forma integrada imágenes, vídeos y otro tipo de contenido multimedia para recrear determinados lugares del mundo, eventos culturales o históricos, etc.  
• Trabajar con los niños llevando a cabo actividades didácticas de diferentes ámbitos en los escenarios seleccionados. Entre las posibles actividades se incluyen:
  • Arte: pintura, fotografía, teatro, sombras chinescas, danza, música, etc.
  • Tecnología: fabricación de herramientas primitivas, recreación de hallazgos como el descubrimiento del fuego o de la rueda, conservación de alimentos, etc.
  • Recreaciones históricas.
  • Medio ambiente: descubrir/entender la naturaleza (océanos, selvas tropicales, zonas de alta montaña), etc. 

Hay que señalar que se trata de un enfoque fácilmente adaptable. Dada la flexibilidad inherente a los medios digitales, puede aplicarse a cualquier área curricular, y todo el escenario puede reutilizarse para crear otros eventos con diferentes temas, guiones y actividades asociadas, o para alumnos de otras edades. Aquí sólo nos centraremos en el planteamiento general del diseño, y en proporcionar a los profesores una metodología que pueda aplicarse a una amplia variedad de actividades.

Descripción de la actividad

Como se mencionó anteriormente, este documento presenta una metodología para crear actividades en entornos semi-inmersivos. La propuesta se puede llevar a cabo siguiendo los siguientes pasos: 

1. Definición de los objetivos pedagógicos a alcanzar. Este paso debe realizarse en dos niveles distintos:  A nivel de materia o temática, y a nivel de actividad. Además, se puede pensar en otros objetivos e incluirlos en el proceso de diseño de la actividad.  a. A nivel de materia o temática: Se selecciona un tema específico, como la Edad de Piedra, el Imperio Romano, la exploración del universo y el espacio, la selva amazónica, etc. La selección del tema lleva a que los niños aprendan aspectos específicos de ese tema, y a que lo hagan sin que importe demasiado el tipo específico de actividad que realizan, porque el tema estará presente en todas y cada una de las actividades. Los niños adquieren estos conocimientos por tanto de una forma atractiva, utilizando los diferentes materiales que se les ofrecen. b. A nivel de actividad o tarea: Se desarrollan las habilidades relacionadas con las tareas que se realizan en las actividades planificadas (por ejemplo, para temas audiovisuales/artísticos, se desarrollan habilidades en campos como el dibujo, la pintura, la música, el teatro, la danza, etc.). Se pueden concebir muchas otras capacidades, como el control motor básico o fino; la coordinación mano-ojo necesaria para construir objetos con bloques o conjuntos similares a los juegos tipo Lego; aprender sobre la recolección de frutas o bayas, cocinar, etc.

c. Además, la forma en que se llevan a cabo las actividades puede fomentar que se exploren competencias que se incluyen bajo la etiqueta «habilidades del siglo XXI» a través de la realización de actividades grupales, como puede ser la cooperación, la comunicación, etc.

2. Diseño de la actividad. Este proceso también puede llevarse a cabo en distintos niveles: a. Selección o creación de un guion: Si bien no es obligatorio, lo cierto es que adoptar un enfoque basado en la narración de historias puede ayudar a fomentar una mayor participación de los niños. Por ejemplo, si se desea centrarse en el arte e integrar las actividades dentro de la Edad de Piedra, se puede presentar una situación en la que la escuela ha encontrado una cueva más grande, mejor para estudiar y para jugar y en la que los niños se van a encargar de la tarea de decorarla con pinturas (como huellas de manos, por ejemplo) u organizar una fiesta inaugural con música, teatro, danza, comida, etc. b. Diseño del conjunto específico de actividades didácticas que se realizarán, centradas en el arte, la tecnología, la recogida y preparación de alimentos, etc. c. Planificación del ritmo de toda la actividad. ¿Tienen que ver los niños una determinada secuencia de imágenes o vídeos? ¿Se deben realizar las actividades siguiendo un orden específico? ¿Tienen que seguir todos la misma secuencia o puede haber distintos grupos de niños realizando actividades distintas? La elección de una de esas propuestas influye en toda la actividad.

3. Diseño o selección de los contenidos que se van a proyectar. Una vez definidos el tema y la actividad, hay que seleccionar los materiales que se van a proyectar. Las imágenes, la música y los vídeos pueden descargarse de Internet, pero también es posible crear y editar contenidos multimedia utilizando cualquier software disponible, como Adobe Creative Cloud o cualquier otro. También es posible preparar presentaciones de diapositivas que incluyan sonidos o vídeos y reproducirlos en bucle. Por supuesto, los contenidos seleccionados deben coincidir con los objetivos pedagógicos y las actividades diseñadas. 4. Diseño de la distribución espacial del área de proyección. Si es posible colocar los proyectores libremente dentro de un área extensa, puede resultar interesante definir una narrativa espacial que haga que los visitantes recorran una serie de contenidos multimedia antes de llegar al lugar donde se realizan las principales actividades. En cierto modo, la idea es crear algún tipo de narrativa que incluya las formas y los tiempos en los que se les presenta la información a los niños.. 5. Selección de atrezzo y creación del entorno. Dependiendo del tema, pueden incluirse objetos y dispositivos que tengan relación con el tema y el guion seleccionados o que se parezcan a otros que sean relevantes para el tema y el guion seleccionados. El atrezzo es normalmente una forma eficaz de aumentar la sensación de inmersión de los niños. Dentro del attrezzo se pueden incluir los disfraces o atuendos preparados en clase o traídos de casa. 6. Iterar estos pasos hasta alcanzar un diseño plenamente satisfactorio. Es importante realizar repeticiones de los primeros cinco pasos y perfeccionarlos hasta que la actividad esté completamente desarrollada. Por ejemplo, encontrar nuevo contenido puede llevar a introducir cambios en el tema, en el guion, en las actividades o en el plano del área de proyección. 7. Montaje de la toda la instalación y realización de la actividad o actividades. Una vez que se ha diseñado, creado y montado el entorno, se puede llevar a cabo la actividad o actividades planificadas en el paso 2. 

Solución de la actividad

En esta sección, se ofrece un ejemplo de diseño de actividad temática y pedagógica, centrada en la prehistoria y en los habitantes de las cavernas: Somos prehistóricos. En este ejemplo, los niños se sumergen en la prehistoria y observan diferentes aspectos de la vida durante los periodos que van desde el Paleolítico al Neolítico e incluso otros aspectos relacionados con la temática, como, por ejemplo, la forma en que las ciencias (en particular, la paleontología y la paleoantropología) han ido recopilando evidencias sobre todo lo que sabemos actualmente de los seres humanos que vivían en esos tiempos.

Para ello, se pueden considerar dos niveles de actividades:

• Actividades temáticas, centradas en aspectos relacionados con la Edad de Piedra, y dirigidas a crear el marco para todo el conjunto de actividades.
• Actividades pedagógicas que abarquen acciones educativas específicas (como pintura, danza, cocina, etc.) y que se realizan dentro del marco temático general.

En cuanto a las actividades pedagógicas, se pueden dividir en tres categorías en función de cómo se planifique su puesta en marcha: actividades introductorias, de desarrollo y de conclusión. En las siguientes secciones se ofrece un ejemplo de diseño de una actividad temática y pedagógica, centrada en la prehistoria y en los seres humanos que habitaban las cavernas. En el ejemplo, se siguen los pasos de diseño descritos previamente en la sección de Descripción de la actividad.

Arte rupestre. Fotografía: Hipólito Collado, Jefe Secc. Arqueología, Dir. Gral. Patrimonio Cultural, Consejería de Cultura, Junta de Extremadura. Reproducida con permiso del autor.

1. Definición de los objetivos pedagógicos que se persiguen.

a. A nivel de materia o temática: Se ha seleccionado la vida durante la Edad de Piedra y se ha incluido el periodo que va desde el Paleolítico hasta el Neolítico. Se considera que este tema se adapta perfectamente al desarrollo de una amplia gama de actividades con niños de educación infantil y que también encaja muy bien con niños de educación primaria y secundaria. El interés por este tema se debe tanto al hecho de que se trata de una época y un contexto muy diferentes a los actuales, como a que permite introducir las ciencias y los métodos y técnicas de investigación que nos han permitido saber todo lo que sabemos sobre aquella época.

b. A nivel de actividad o tarea: Recrear cómo vivían los seres humanos (desde hace cientos de miles de años hasta hace un par de millones de años) permite trabajar con un entorno muy interesante, bien adaptado a la realización de muchas actividades curriculares, entre las que se incluyen dibujo y pintura, modelado con arcilla o plastilina, construir herramientas, música y baile, teatro, etc. Nuestra propuesta se basa en el arte: pintura, modelado en arcilla, teatro y danza.

c. Además, las actividades propuestas permiten fomentar aspectos como la cooperación y la comunicación.

2. Diseño de la actividad

a. Guion: Somos un grupo de habitantes de las cavernas. Nuestros amigos y familiares que viven más allá de las montañas vienen de visita y queremos mudarnos a una cueva más grande en la que quepamos todos. Nos han encargado decorarla y preparar una fiesta de bienvenida con música, teatro, danza, comida, etc.

b. Actividades didácticas a realizar:

• Dibujo y pintura: Muchas cuevas prehistóricas tienen huellas de manos en diferentes paredes. Verdaderamente, conseguir que el pigmento soplado sobre la mano se fije a la pared de la cueva, o embadurnarse las manos con algún tipo de pintura para luego ponerlas en la pared de la cueva son los métodos más antiguos utilizados para la creación de arte rupestre. Podemos hacer algo parecido y hacer que los niños se pongan pintura en las manos y dejen huellas en cartulinas grandes, o que coloquen las manos en trozos de cartulina y dibujen o pinten los espacios que quedan (obteniendo así un «negativo» de sus manos). Después podemos colgar las cartulinas, o alternativamente, escanear las huellas individuales y componer imágenes con todas las huellas de las manos utilizando programas informáticos de dibujo e ilustración. Estas composiciones de imágenes pueden imprimirse y colgarse o proyectarse en las paredes. También pueden añadirse dibujos infantiles de animales a los cartones o a las imágenes proyectadas.

Figura 2. Arte rupestre: huellas positivas y negativas (Fotografía: Hipólito Collado, Jefe Secc. Arqueología, Director General Patrimonio Cultural, Consejería de Cultura, Junta de Extremadura. [Collado 21], reproducido con permiso del autor.

• Música: instrumentos antiguos como flautas, percusión, etc. Se pueden cantar canciones o incluso cantar temas de personajes y películas como Los Picapiedra.
• Teatro: Prepare una obra de teatro donde los niños representen acciones como recolectar bayas, encender un fuego, pescar o asustar y reunir animales en granjas. Los guiones de las obras pueden enfatizar la importancia que tiene para la vida humana la colaboración, tanto en la actualidad como durante la Edad de Piedra.

c. Temporización: Las actividades pueden terminar en una actuación para los padres. En ese caso, el dibujo y la pintura no se harían en directo durante la actuación, pero el espectáculo musical y teatral sí se representaría frente a los padres.

3. Diseño o selección de los contenidos que se van a proyectar. En internet, hay disponible una gran cantidad de contenido relacionado con cuevas, arte rupestre, los habitantes de las cavernas, espeleología, paleontología, paleoantropología, etc. Los materiales elegidos para las proyecciones tienen que depender necesariamente de las actividades planeadas y de la edad de los niños. Por ejemplo, se pueden buscar y seleccionar contenidos de los siguientes temas: a. El mundo de las cavernas. Tipos de cuevas, cuevas situadas cerca de nuestro pueblo o ciudad o que sean relevantes por algún motivo, etc. Exploración de cuevas. b. Arte rupestre. Descubrimiento de las primeras pinturas rupestres en Altamira y reacciones que causó su descubrimiento en todo el mundo. Huellas de manos en cuevas. Pinturas esquemáticas y estilizadas. Pinturas de animales a todo color. Distribución mundial del arte rupestre. c. Cambios climáticos durante la Edad de Piedra. Glaciaciones. d. Fauna de la Edad de Piedra. e. La vida de los cavernícolas. Herramientas y armas.

Cada uno de estos temas se puede asignar a un proyector o conjunto de proyectores o se pueden combinar todos y mostrarlos en uno o dos proyectores. El espacio disponible para desarrollar la actividad, junto con el número de proyectores disponibles, van a condicionar necesariamente la forma en que se presentan los contenidos audiovisuales. La planificación de esta sección tiene que estar estrechamente relacionada con cómo se diseña el plano del área de proyección acorde a lo explicado en el siguiente apartado.

4. Diseño de la distribución espacial del área de proyección. En función del espacio disponible, los proyectores y los contenidos, podemos pensar en cómo se distribuirán los proyectores y los materiales audiovisuales dentro de la zona de proyección. Si los niños y visitantes tienen que seguir algún recorrido para llegar a la zona central donde se desarrollarán las actividades principales, es posible crear una narrativa con la forma en que se exponen los materiales. Por ejemplo, la sección tres (Diseño o selección de los contenidos que se van a proyectar) incluye un listado de temas que pueden presentarse de forma secuencial, ya sea separados en el tiempo o en el espacio.    5. Selección de atrezzo y creación del entorno. Se pueden incluir elementos de atrezzo simples como una cueva simulada creada con tela de camuflaje, lámparas que simulen el fuego, leña, etc. Además, se pueden incluir vestidos o disfraces preparados en el aula o que los niños traigan de casa.

6. Iterar estos pasos hasta alcanzar un diseño plenamente satisfactorio. En función del entorno disponible, es importante repasar los pasos del 1 al 5 para comprobar que se pueden llevar a cabo las actividades y que éstas son significativas para los niños.

Mejorar la actividad

Hay muchas formas de mejorar esta actividad. Por ejemplo, se puede hablar de las profesiones prehistóricas, es decir, se puede explicar cuáles eran las actividades fundamentales en los tiempos prehistóricos: fabricación de herramientas, armas e instrumentos de piedra, madera y hueso; encendido y cuidado del fuego; fabricación de ropa y calzado; alfarería; agricultura y ganadería, etc. También se puede hablar sobre los primeros descubrimientos «industriales» entre los que se incluyen la rueda y el telar. Períodos de tiempo y sugerencias sobre posibles actividades para cada período (algunas de las sugerencias son para estudiantes de más edad):

• Paleolítico: Cazadores – recolectores (proyecciones inmersivas con vídeos + imágenes; en internet, hay disponible una gran cantidad de materiales gratuitos para su uso en entornos educativos).
• La revolución neolítica (proyecciones inmersivas con vídeos + imágenes; en Internet, hay disponible una gran cantidad de materiales gratuitos para su uso en entornos educativos).
• Fabricación de herramientas: preparación de una herramienta con filo utilizando piedras.
• Taller de fósiles: creación de nuestros propios «fósiles»; impresión de pisadas o huellas de manos en arcilla.
• Fuego: cómo encender y cuidar un fuego con los recursos disponibles de aquella época.
• Taller de cerámica.
• Teatro: vestirse y representar una obra de teatro (distribuyendo a los alumnos en grupos).
• Merienda del recolector: recoger (o comprar) y preparar una merienda con frutas y bayas; aprender a distinguir los diferentes tipos de bayas y de alimentos comestibles del bosque.
• Cómo la ciencia (en particular, la paleontología y la paleoantropología) ha estado reuniendo evidencias para respaldar todo lo que sabemos actualmente sobre los seres humanos que vivían esos tiempos.

Prueba de conocimientos adquiridos

Algunos ejemplos de este tipo de pruebas:

• ¿Dónde vivían los seres humanos en la prehistoria?
  • ¿Qué tipo de materiales utilizaban los seres humanos prehistóricos para fabricar herramientas y armas?

Algunos ejemplos de temas de debate:

¿Por qué crees que los seres humanos prehistóricos vivían en cuevas?

¿Fue siempre el clima como el actual durante la prehistoria?

Para estudiantes con necesidades especiales

Las características específicas de las actividades basadas en proyecciones las hacen adecuadas para desarrollar entornos de aprendizaje adaptados a niños con necesidades especiales, ya que están basadas en captar su atención a través de medios audiovisuales y semi-inmersivos. El diseño de una actividad para niños con necesidades especiales tiene que, necesariamente, tener en cuenta sus edades, sus niveles educativos y los objetivos didácticos específicos que se persigan alcanzar con la actividad. Hay que resaltar que la flexibilidad de este método hace que sea posible adaptarlo a una gran variedad de públicos y de necesidades didácticas.

Realización de un taller

Esta actividad de aprendizaje está diseñada para facilitar que los docentes en activo o en formación (estudiantes de grados de educación) se familiaricen con las posibilidades que ofrecen los medios digitales, incluidas las herramientas para crear contenidos audiovisuales y para que aprendan a montar áreas de exposición combinando conjuntos de proyectores de bajo coste, ordenadores y sistemas de sonido (pudiendo usar para este fin proyectores y ordenadores antiguos y obsoletos). En general, los asistentes a los talleres de la Actividad 4 del IO2 tienen que estar familiarizados con paquetes de software comunes, que permitan dibujar, pintar y preparar presentaciones con diapositivas. Además, tienen que estar familiarizados con la configuración e instalación de sistemas de proyección compuestos por ordenadores y proyectores. Por lo tanto, tienen que tener los conocimientos básicos necesarios para llevar a cabo esta actividad, conocimientos por otra parte ampliamente difundidos en la actualidad.  Sin embargo, existen actualmente otras herramientas específicas no tan conocidas, pero que ofrecen una gran cantidad de posibilidades para crear contenidos digitales y arte digital. Además, el procedimiento de diseño de este tipo de actividades requiere tener en cuenta otra serie de cuestiones. Por lo tanto, un taller para esta actividad debe abarcar tanto aspectos metodológicos (incluido el procedimiento de diseño) como actividades básicas para la creación de contenidos (retocar imágenes y añadir textos, sonidos o efectos especiales simples a las imágenes de los vídeos o crear vídeos editando y procesando posteriormente las secuencias previamente capturadas con cámaras digitales, tabletas o teléfonos móviles).

Taller

Los talleres para la Actividad 4 de IO2 se pueden organizar del siguiente modo: En primer lugar, se debe realizar una sesión breve en la que se lleve a cabo una lluvia de ideas para proponer diferentes temas para la temática de la actividad a desarrollar. Se debe organizar a las personas que asistan al taller en grupos en función de sus intereses y de los temas que mejor se adapten a sus necesidades y gustos. En realidad, esta sesión puede llevarse a cabo en línea antes del taller, en una reunión específicamente dedicada a esta cuestión. Además, los participantes pueden formar grupos y seleccionar temas y guiones de una colección de temas disponibles y previamente diseñados. Dependiendo de cómo esté diseñado el taller y del tiempo disponible, se pueden ofrecer seminarios cortos sobre herramientas sencillas para la edición de imágenes y vídeos. Posteriormente, cada grupo tiene que realizar las actividades de diseño enumeradas en la sección de «Descripción de la actividad». Los contenidos digitales se tienen que reunir, organizar y recopilar en presentaciones. Después, se tienen que subir a los sistemas de proyección disponibles y así el entorno estará listo. Por último, cada grupo tiene que diseñar una serie de actividades educativas aprovechando el entorno creado.  Una vez que todos los grupos han finalizado las tareas, cada uno de ellos presentará su diseño. Además, si hubiese tiempo, cada grupo podría igualmente desarrollar una actividad diseñada por otro grupo. De este modo, cada grupo diseñaría una actividad para que la realice otro grupo y cada grupo llevaría a cabo una actividad diseñada por otro grupo. Por último, para terminar el taller se llevará a cabo una actividad de recapitulación en la que los participantes podrán debatir sobre cualquier cuestión que se haya tratado en el taller.

Referencias

• [Collado 21] Collado Giraldo, Hipólito & García Arranz, José & Bea, Manuel & Ramos Muñoz, José & Cantalejo, Pedro & Domínguez-Bella, Salvador & Fernández-Sánchez, Diego. (2021). HANDPAS: Manos del pasado. Catálogo de representaciones de manos en el arte rupestre paleolítico de la península ibérica. Publisher: European Union/Junta de Extremadura 

Creado por

Luis Pastor y Ana Verde – Universidad Rey Juan Carlos

luis.pastor@urjc.es; ana.verde@urjc.es  

Autores:

Carlos Garre, Elena Peribáñez

Fotografía de Elena Peribáñez

Resumen: Esta actividad ofrece una descripción general de cómo diseñar e implementar proyectos para niños en edad preescolar (3-7 años). El objetivo de esta actividad es, por un lado, crear un modelo para evaluar las competencias digitales para el aprendizaje STEAM, y, por otro, generar módulos de aprendizaje para el desarrollo de competencias STEAM entre los docentes de diferentes niveles educativos (infantil y primer año de educación primaria) mediante el uso de un robot educativo. La robótica educativa ha demostrado ser una herramienta útil y eficaz en el aula para el desarrollo de habilidades cognitivas, para mejorar la creatividad y la resolución de los retos propuestos por los docentes. Se suele introducir en la escuela primaria (menos de 6 años). Sin embargo, se está volviendo cada vez más necesario anticipar la introducción a la robótica básica y a otras actividades que involucran la tecnología.

Palabras clave: Gamificación, robot educativo, realidad aumentada (RA), sistema solar. Lista de recursos: Un robot educativo programable (Bee-Bot o robot Code & Go) por equipo (entre 2 y 4 miembros) de estudiantes; una impresora y cartón/papel; y un dispositivo de control (un iPad o una tableta Android para que los alumnos puedan tener una experiencia de RA) con una aplicación instalada de visor de realidad aumentada por cada equipo de estudiantes. Se puede realizar en el suelo o sobre una mesa.

Contexto e importancia del tema

La robótica educativa ha demostrado ser una herramienta útil y eficaz en el aula para el desarrollo de habilidades cognitivas, para mejorar la creatividad y la resolución de los retos propuestos por los docentes. Se suele introducir en la escuela primaria (menos de 6 años). Sin embargo, se está volviendo cada vez más necesario anticipar la introducción a la robótica básica y a otras actividades que involucran la tecnología. Nuestras propuestas de actividades han sido probadas con éxito en varias instituciones. Nuestra recomendación es que en la Fase 1 se trabaje el pensamiento computacional sin dispositivos (robótica desconectada). Para una Fase 2, hay una propuesta adicional que incluye realidad aumentada, en función de las características del alumnado. 1. El sistema solar y los planes de estudio en el jardín de infancia Los planes de estudio oficiales incluyen la obligación de estudiar desde edades tempranas el sistema solar y los elementos relacionados con el espacio. En el jardín de infancia, ya se introducen, de forma básica, algunos elementos y características del sistema solar, como, por ejemplo, que éste toma su nombre de la estrella que ocupa el centro del sistema y que es «muy antigua» (unos 4 600 millones de años). O que distintos cuerpos astronómicos o celestes orbitan alrededor del sol.  El Sol, como estrella, tiene luz propia y produce una gran cantidad de energía, a diferencia de los planetas, que no tienen luz propia. En esta etapa, se puede explicar a los niños los tipos de planetas, así como los planetas más importantes. En orden de proximidad al sol, se pueden mencionar los endoplanetas: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Además, los niños pueden aprender que estos 4 planetas más cercanos al sol son pequeños y rocosos, a diferencia de los otros 4 planetas más alejados del sol, que son gigantes gaseosos. En esta etapa, los docentes pueden alternar la presentación de fotografías con adaptaciones infantiles del sistema solar (Fig. 1).

Fig. 1. El sistema solar: una adaptación para niños Fuente de la imagen: EESA, https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2014/08/Explore_our_Universe_poster)

Los niños también deben conocer los cuatro grandes exoplanetas: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Además, los niños pueden aprender también sobre los asteroides. Detrás de los cuatro exoplanetas, hay un cinturón de asteroides llamado Cinturón de Kuiper (disco circumestelar en el sistema solar exterior que se encuentra detrás de Neptuno y es mucho más grande, 20 veces más ancho y de 20 a 200 veces más masivo que el cinturón de asteroides que está detrás de Marte).

2. Más objetos astronómicos

En las sesiones teóricas de esta actividad, también se puede hablar de la existencia de otros cuerpos celestes en el sistema solar: los planetas menores o enanos, los satélites naturales, los asteroides (los meteoritos son fragmentos de asteroides) y los cometas (fragmentos de hielo, roca y gas; Fig. 2).

Fig. 2. El sistema solar: una adaptación para niños Fuente de la imagen: EESA, https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2016/09/Rosetta_s_grand_finale).

En la actividad principal, se han incluido algunos planetas menores o planetas enanos. Entre ellos, Plutón, considerado hasta el año 2006 el planeta más pequeño del sistema solar y que ahora está catalogado como planeta enano. Plutón está considerado «el Rey del Cinturón de Kuiper» debido a que su tamaño es mucho mayor que el de los otros planetas enanos. Plutón es muy similar en tamaño a Ceres, Makemake y Eris. Se puede explicar que, además de la luna, el satélite que orbita alrededor de la Tierra, existen otros planetas que también tienen sus «propias lunas» (satélites naturales que orbitan a su alrededor) y que cada luna tiene su propio nombre (aunque no es necesario que se aprendan los nombres en este nivel educativo). En lo que respecta a satélites naturales, Mercurio y Venus no tienen ninguno. Marte tiene 2, el gigante Júpiter tiene 67 (uno de los más grandes se llama «Europa»). Saturno tiene 61, Urano 27 y Neptuno 13.

3. Movimientos de los planetas y de las lunas

Otros conceptos que se pueden explicar en esta etapa educativa son la rotación de los planetas alrededor del sol (órbita) y que esta es diferente a la rotación del sol y los planetas sobre su propio eje (rotación). En este punto, se puede hablar de Nicolás Copérnico (siglo XV) y de Galileo Galilei (siglo XVI). En el caso de la luna, otros elementos que se pueden introducir son los cambios visibles que se pueden observar en la cara visible del satélite natural de la Tierra durante un «ciclo lunar» (las «fases lunares»). Además, se puede explicar que la parte que podemos ver (la parte iluminada de la superficie de la luna) varía en función de su posición con respecto a la Tierra y al sol. De esta manera, los niños pueden aprender los conceptos de luna nueva, luna creciente, luna menguante y luna llena. En este punto se puede introducir el concepto de «eclipse». Los eclipses solares se producen cuando la luna pasa por delante del sol y proyecta su sombra sobre la Tierra. Los eclipses lunares se producen cuando la luna se ve afectada por la sombra de la Tierra. También se pueden introducir elementos culturales vinculados a la luna y a sus fases.

4. Explorando el espacio: viajeros espaciales

En esta etapa educativa, ya se pueden introducir otras cuestiones antrópicas, como los viajes espaciales o los objetos que se lanzan al espacio. Respecto al primer tema, los viajes espaciales son aquellos que tienen lugar en el espacio exterior. Recordemos que cuando estos viajes superan la órbita de la Tierra y la luna, se denominan viajes interplanetarios, dejando el nombre de viajes interestelares a los van más allá del sistema solar. Hasta la fecha, este tipo de viajes y lanzamientos de artefactos (como satélites de comunicaciones o sondas espaciales) se han realizado con diferentes fines: científicos, militares, para las comunicaciones y ahora… incluso con propósitos turísticos. En torno a este tema, surgen nuevos retos como el establecimiento de bases estables en la luna o la creación del primer campamento base en Marte.

Descripción de la actividad

En esta sección, se describe la actividad, sus objetivos pedagógicos y los materiales a desarrollar. La actividad ha sido diseñada para ser realizada junto con un robot educativo programable (PER, por sus siglas en inglés). Se puede utilizar uno de los muchos robots educativos programables actualmente disponibles en el mercado (Fig. 3).  El PER propuesto para esta etapa es fácilmente programable por niños y docentes, no siendo necesario para ello utilizar tabletas u otro tipo de dispositivo electrónico. Los docentes pueden desarrollar los materiales de la actividad de forma más «tradicional» o aprovechar esta oportunidad para mejorar sus habilidades digitales. La introducción de los PER y del uso de tecnologías, como la realidad aumentada, en esta actividad busca mejorar la eficacia de las intervenciones docentes (generando mayor interés, motivación y una participación más activa de los estudiantes durante el proceso de aprendizaje), así como promover una mayor interacción individual y colectiva con los estudiantes (docente-alumno) y generar al mismo tiempo entornos colaborativos, de comunicación y de cooperación entre los niños. Además de fomentar la participación y la implicación, la introducción de los robots PER y las actividades propuestas facilitan el desarrollo del pensamiento computacional al mismo tiempo que se trabaja el procesamiento visoespacial.

1. Objetivos pedagógicos/didáctico

El primer paso es siempre establecer los objetivos pedagógicos de la actividad en base a las obligaciones curriculares. En este caso, la actividad básica (y las actividades complementarias o de enriquecimiento propuestas) contribuye a la consecución de las competencias objetivo de esta etapa o ciclo educativo. En particular, contribuye a desarrollar parte de los objetivos generales del «área de conocimiento del medio» y, a través de una de las propuestas de enriquecimiento, a desarrollar parte de los objetivos generales del «área de autoconocimiento». Entre los objetivos del área de conocimiento del medio ambiente se encuentran, entre otros, la observación y exploración del medio natural, el desarrollo de la creatividad y la iniciación en el conocimiento de las ciencias. Entre estos objetivos se pueden incluir, entre otros:

• Conocer algunos elementos del universo y del sistema solar (los planetas y algunos cuerpos celestes, incluyendo la posición y características del planeta Tierra en relación con los demás planetas del sistema solar); la rotación de los planetas alrededor del sol y sobre sí mismos; la luna (fases y eclipses) y la existencia de otras «lunas» o satélites naturales que orbitan alrededor de otros planetas.
• Aprender sobre viajes espaciales, inventos y tecnologías utilizadas para explorar el espacio (como los cohetes o la Estación Espacial Internacional) y para nuestra vida diaria (como los satélites de comunicación).
• Practicar nociones básicas de medida y comparación (grande/pequeño, más grande que… más lejos que… más frío que…).
• Construir por sí mismos los elementos de enriquecimiento de la actividad (en función de los retos propuestos).
• Cuidar de los materiales y de los robots.
• Ayudar a los compañeros que lo necesiten a programar el robot y respetar los turnos establecidos.

2.  Componentes de la actividad

El robot (PER) se debe seleccionar en función de los recursos económicos disponibles, número de alumnos, etc. Existen robots comerciales PER en el mercado (Fig. 3). Programar los robots es muy fácil, solo hay que especificar qué acciones tiene que realizar el robot. Entre las acciones que se pueden especificar se incluyen cuántos pasos debe dar hacia adelante o hacia atrás, girar a la izquierda o a la derecha o realizar cualquier otra acción, como, por ejemplo, hacer ruido, reproducir música, encender las luces, etc. Estas acciones se establecen pulsando de forma repetida los botones que los robots tienen en sus carcasas (movimientos mínimos necesarios: adelante, atrás, girar a la izquierda, girar a la derecha). Las páginas web del fabricante del robot y los folletos de instrucciones ofrecen información sobre cómo usar el robot.

Fig. 3. Algunos modelos comerciales de robots educativos: Bee-Bot®, Code&Go® y Pro-Bot® Fuente de las imágenes: https://www.tts-international.com; https://www.learningresources.com/

Puede parecer obvio, pero es importante comprobar que los robots están correctamente cargados antes de iniciar la sesión. Algunos robots educativos funcionan con pilas o baterías, mientras que otros se cargan a través de una conexión USB. Tablero de juego/alfombrilla de ratón: existe un modelo descargable en formato PDF y listo para imprimir. También puede descargar las tarjetas con las que se puede construir un tapete o tablero personalizado (usando para ello Indesing, Coreldraw, Illustrator, etc.; Fig. 4). A modo de ejemplo, se facilitan tableros de cuadrados 4×4, pero es posible construir manualmente tapetes con un mayor número de cuadrados de juego, repitiendo algunos elementos (por ejemplo, añadiendo asteroides para delimitar zonas por donde no es posible pasar). El modelo descargable está dimensionado para un robot educativo concreto, por lo que los cuadrados y piezas del juego son cuadrados de 12,5 cm, que es la distancia que recorre el robot elegido (Code&Go®) con cada pulsación (por ejemplo, en el caso del robot Bee-Bot esta distancia es de 20 cm).

Fig. 4. Ejemplo de diseño de tablero de juego. Fotografías de Elena Peribáñez

* El diseño de las piezas y/o tablero de juego puede realizarlo el docente (dibujo o retoque de fotografías mediante una aplicación) o pueden hacerlo los alumnos pintando sobre papel o cartulina. ** Para el diseño de las tarjetas, tablero o escenarios, se debe considerar la distancia del giro de la rueda (Code&Go, 12 cm)

Las «tarjetas ordinarias» se utilizan, por ejemplo, para indicar a los niños a dónde deben llevar su robot (Fig. 4, abajo). También se utilizan para poder comentar/preguntar determinadas cuestiones relacionadas con el tema general seleccionado. Por ejemplo, para introducir un tema sobre qué es un satélite artificial y para qué sirve. Se pueden usar «gráficos especiales» para mostrar los planetas con realidad aumentada. En ese caso, es necesario utilizar un nuevo componente que permita la visualización de los elementos de realidad aumentada, como un teléfono inteligente o tableta (ver Mejorar la actividad). Las tarjetas y otros componentes deben ser impresos (tinta/láser) o fabricados de otra forma (se pueden hacer a mano o se puede contratar un servicio profesional (como, por ejemplo, PrintNinja[1] o BoardgamesMaker[2])). Compruebe que tiene todas las cartas necesarias para el tema que quiere tratar en la sesión. Decida si va a utilizar un tapete de juego o si va a utilizar fichas con la dimensión del desplazamiento del robot seleccionado. En el caso de que vaya a realizar actividades complementarias, asegúrese de tener los materiales necesarios para ello (rotuladores, plastilina, cartón, etc.). Prepare una narración adecuada del tema que se vaya a tratar durante la sesión (estudiar los planetas, las fases de la luna, los viajes espaciales, etc.). Verifique que la narración (narrativa) y la actividad propuesta (juego) integran todos los elementos conceptuales y pedagógicos necesarios para cumplir con los objetivos pedagógicos de la sesión.

Solución de la actividad

No existe una única forma de desarrollar la actividad, por lo que existen múltiples opciones antes de preparar una sesión o taller con los niños. Una vez determinado el tipo de tablero de juego que se va a utilizar para jugar, el siguiente paso consiste decidir si la actividad a desarrollar va a ser de tipo exploratorio, cooperativo, competitivo… para así poder comunicar las «reglas del juego». La mecánica debe estar clara y transmitida (en la que se explique cómo elegir los «destinos» a los que se dirigirá el robot, si hay turnos o si el juego se jugará simultáneamente, si habrá algún tipo de reconocimiento o recompensa). Se puede empezar «explorando» y durante las siguientes sesiones ir perfilando los contenidos que se tienen que aprender y comprender. Una forma muy fácil de empezar es usando el robot con un tablero prediseñado por el docente y seleccionando los «destinos» mediante dados o cartas. De este modo, los niños pueden aprender los planetas. Los niños tendrán que programar el robot para que se mueva de un planeta a otro de forma individual, en parejas o en grupos. Los niños también pueden crear su propio circuito con las tarjetas y luego usar el robot para moverse sobre esas tarjetas como si fuera un tablero de juego (Fig. 5).

Fig. 5. Ejemplo de un tablero de juego diseñado por una alumna para crear su propio desafío espacial. Explicación del orden dado a las cartas seleccionadas. Fotografía de Elena Peribáñez

Posteriormente, revise lo que han aprendido creando un tablero basado en tarjetas en el que se les pide que ordenen los planetas usando la tarjeta «sol» como punto de partida. Los niños deben programar los pasos que tiene que dar el robot para desplazarse desde un punto de partida a uno de llegada. Por ejemplo, el robot se tiene que desplazar desde la Tierra a Júpiter sin pasar por la tarjeta o ficha que representa los asteroides. Los niños tienen que programar los pasos que tiene que dar el robot para ir desde un punto seleccionado a otro. Por ejemplo, mover el robot desde la Tierra a Júpiter sin pasar por la tarjeta o ficha que representa los asteroides. Una vez los niños hayan aprendido a utilizar el robot y estén familiarizados con los planetas, con los cuerpos celestes y con conceptos como la rotación o las fases de la luna, se pueden empezar a hacer actividades más complejas (con una mayor dificultad en el juego o que introduzcan elementos competitividad o cooperación) y que impliquen la incorporación de componentes tradicionales del juego como insignias populares, la entrega de recompensas, etc. Una vez que ya hayan aprendido los planetas y se hayan tratado en el aula los viajes espaciales, se puede proponer una actividad basada en el «aprendizaje activo» (aprendizaje basado en proyectos, aprendizaje basado en problemas, aprendizaje por descubrimiento, etc.). Por ejemplo, se puede proponer la idea de establecer una «base/campamento en Marte» (en el aula) comenzando con una simple pregunta que sirva como guía, por ejemplo: «¿Qué necesitamos para establecer nuestro campamento y vivir en Marte?». En este caso, por ejemplo, los niños pueden utilizar el PER como un robot explorador para transportar lo que quieran de un campamento a otro. En cada reto o actividad propuesta, el docente debe indicar claramente: a) El objetivo del juego (por ejemplo, llevar el robot a todos los planetas del sistema solar).  b) Las reglas del juego (por ejemplo, un error en la programación del destino del robot significa la pérdida de un turno).  c) Y las recompensas (por ejemplo, otorgar una insignia por cada planeta visitado).

Mejorar la actividad

El material ha sido diseñado de forma que facilita la implicación de los alumnos y el desarrollo de actividades diferentes, pero relacionadas, basadas en el uso de modificaciones con respecto a la mecánica y a los componentes del juego. Los materiales de la actividad propuesta permiten introducir fácilmente nuevas actividades complementarias de acuerdo con las necesidades educativas de cada clase. Hay múltiples posibilidades para complementar o mejorar la actividad. En esta sección, proponemos a los docentes introducir la realidad aumentada (RA). La realidad aumentada permite a los estudiantes entrar en contacto con una «realidad diferente» gracias a la tecnología, de la mano de los docentes y en un entorno seguro. También permite ofrecer a los niños una correcta vista espacial (3D) de los elementos que estudian en la actividad (es decir, los planetas) en lugar de mostrar solo imágenes estáticas.  Usando la terminología del Marco Europeo para la Competencia Digital de los Educadores (DiGCompEdu), se abordan iniciativas para el enriquecimiento de las actividades para todos aquellos cuyas habilidades digitales aún se encuentran en los niveles A1 (principiante) y A2 (explorador), pero que desean experimentar con nuevos formatos y métodos pedagógicos en sus actividades. Para incorporar la realidad aumentada, se requiere tanto hardware como software. El hardware es el dispositivo utilizado para la visualización de la realidad aumentada. Para ello, el dispositivo debe contar con una pantalla en la que se muestren imágenes del entorno real (captadas con la cámara del dispositivo) sobre las que se superponen las imágenes virtuales que complementan la escena (por ejemplo, un planeta en 3D que emerge del tablero). Este dispositivo puede ser cualquier teléfono inteligente o tableta. Eso sí, si se utiliza un dispositivo muy antiguo o de gama baja, el rendimiento de éste puede ser demasiado bajo y arruinar la experiencia.

Fig. 6. Ejemplo de creación de una aplicación de realidad aumentada ad hoc para la actividad del sistema solar, utilizando el motor Unity 3D[3] con el conjunto de herramientas Vuforia[4] Fotografías de Carlos Garre

El software hace referencia a la aplicación instalada en el dispositivo que debe ejecutarse para realizar la superposición de imágenes en la pantalla. Para ello, existen básicamente dos opciones. En la web del proyecto «Erasmus+ STEAM UpGrade», hay disponible una aplicación descargable que funciona automáticamente con las piezas también facilitadas para diseñar el tablero del sistema solar y que asocia a cada pieza un modelo 3D animado del planeta u objeto correspondiente.  En caso de que se quiera personalizar la imagen asociada a las piezas del tablero con otro modelo 3D, puede recurrir a apps genéricas como MyWebAR[5] o ARViewer[6], si bien estas aplicaciones tienen ciertas limitaciones. Por un lado, aunque son aplicaciones diseñadas para usuarios sin muchos conocimientos técnicos, puede resultar complicado conseguir una verdadera personalización. Por otro lado, las versiones gratuitas de estas aplicaciones pueden estar limitadas a algún tipo de imágenes (por ejemplo, la versión gratuita de MyWebAR solo permite utilizar códigos QR) o pueden limitar la cantidad de modelos diferentes que se pueden mostrar. La imagen aumentada del planeta también puede ir acompañada de una grabación de voz y/o texto, ya sea para ofrecer información complementaria o para plantear un reto.

Prueba de conocimientos adquiridos

Algunos ejemplos de pruebas de conocimientos:

• ¿A dónde fueron los primeros astronautas?
  • ¿Cuál es el planeta más grande del sistema solar?

Algunos ejemplos de temas de debate:

• Basura o desechos espaciales (¿qué es la basura espacial y por qué es peligrosa para nosotros?); satélites artificiales y sondas espaciales (¿para qué sirven?).
• Vivir en otro planeta (¿qué te llevarías a un campamento en Marte? ¿qué reglas establecerías para vivir en ese campamento?)

Para estudiantes con necesidades especiales

El uso de los robots educativos y de actividades como la propuesta también puede resultar beneficioso para los alumnos con necesidades educativas especiales, si bien para ello es necesario realizar ciertas adaptaciones. En el caso de los niños con altas capacidades, el modelo de robot presentado no es el más recomendable, ya que resulta demasiado fácil programarlo. Se recomienda ver los robots propuestos para las actividades de primaria e incluso de secundaria. En estos casos, habría que evaluar la conveniencia de realizar propuestas de juego (retos) que introduzcan un mayor nivel de dificultad. Por ejemplo, haciéndoles calcular distancias visualmente, en lugar de usando tarjetas. En el caso de alumnos con dificultades de aprendizaje, se deben tener en cuenta las características de cada niño antes de seleccionar el robot con el que van a trabajar, especialmente en el caso de niños con TEA. Por ejemplo, debe analizarse si los sonidos o destellos molestan o alteran a los niños con ciertas sensibilidades. En el caso de niños con TDAH, el uso del robot puede mejorar la atención y ayudar a controlar la impulsividad. En ambos casos es recomendable que estos niños aprendan a manejar el robot antes de realizar las actividades con el grupo para que así adquieran un mayor control y confianza en sí mismos. Uno de los problemas que suelen surgir cuando se empieza a usar este tipo de modelos de robots educativos es conseguir que el alumnado entienda que absolutamente todos los movimientos que va a realizar el robot tienen que estar programados. Para ello, hay que descomponer el movimiento del robot en todos los diferentes pasos. Esta es una característica de la programación que los niños deben entender bien. Para facilitar su comprensión, una posibilidad es empezar usando pequeñas tarjetas para marcar la dirección del movimiento o planificando los movimientos antes de programarlos con los botones (Fig. 7).

Fig. 7. Un error muy común que se comete cuando se empieza a programar. Fotografía de Elena Peribáñez

Uno de los errores más comunes al principio es pensar que al presionar el «botón de giro» el robot gira y avanza al mismo tiempo. Sin embargo, no es así. Los niños tienen que comprender que rotar y avanzar son dos comandos diferentes y que por tanto tienen que programarlos por separado. Si no entienden esto, pueden aparecer errores que frustren a los niños, especialmente en el caso de los niños con necesidades especiales. Por lo tanto, es muy importante que practiquen esto hasta que todo el grupo lo entienda.

Realización de un taller

Este taller de actividades de aprendizaje STEAM está enfocado a que a los docentes de preescolar (y primaria) en activo y en formación se familiaricen con los robots educativos (RE) y con el diseño de las piezas del juego utilizando diferentes programas (por ejemplo, Paint 3D, Illustrator, Photoshop, GIMP). Esta actividad presenta a los docentes sin experiencia previa en robótica conceptos del hardware y del software de los RE y les ofrece ejemplos y temas de debate sobre las actividades realizadas en el aula. En función de las características de los niños y del número de robots disponibles, esta actividad se puede llevar a cabo utilizando diferentes variantes del juego. La proporción recomendable es como máximo 1 robot por cada 4 niños. No es recomendable que los niños jueguen solos (salvo en el caso de niños con necesidades especiales). De esta forma, los niños tienen que compartir materiales y esperar su turno para hablar. Al comienzo del taller, se prueban todos los materiales.  Los participantes reciben información básica sobre los robots y los materiales que se van a utilizar. Así como sobre la necesidad de cuidar los materiales para poder utilizarlos de nuevo en otras actividades en el futuro. Tienen que actuar como los astronautas que cuando viajan al espacio trabajan en grupo, ayudan a otros equipos y cuidan los materiales.

Taller

Al inicio del taller, se facilita a los participantes los materiales, términos y conceptos necesarios para la actividad (los conceptos teóricos relacionados con el sistema solar).  Los primeros minutos de la actividad son para explicar el significado de los distintos botones del robot (el cual podrá actuar a veces como nave espacial). Antes de empezar a utilizar los materiales del sistema solar, es necesario realizar varios ejercicios para comprobar que los alumnos han entendido bien cómo se programan los movimientos del robot. Durante la actividad, se pueden utilizar insignias y otros elementos para valorar el progreso de los niños. Se recomienda dedicar a la actividad 45 minutos aproximadamente, reservando siempre unos minutos al final de la clase para escuchar los comentarios de los niños: si les ha gustado programar el robot, si tuvieron algún problema y cómo se ayudaron entre ellos para resolverlo, lo que más les gustó de lo que aprendieron, etc.

Referencias

• San Martin, J. Peribañez, E. (2021); Robótica y tecnologías emergentes aplicadas a la innovación educativa; Ed. Dykinson; ISBN 9788413779928
• Benitti, F. (2019); Exploring the educational potential of robotics in schools: A systematic review; Computers and Education, 58(3):978–988; https://doi.org/10.1016/j.compedu.2011.10.006
• Ümmü Gülsüm Durukan, Ebru Turan Güntepe & Necla Dönmez Usta (2022); Evaluation of the Effectiveness of Augmented Reality-Based Teaching Material: The Solar System; International Journal of Human–Computer Interaction; DOI: 10.1080/10447318.2022.2121041
• Leoste, J. Pastor, L. San Martín, J. Garre, C. Seitlinger, P. Martino, P. Peribañez, E. (2020); Using Robots for Digital Storytelling. A Game Design Framework for Teaching Human Rights to Primary School Students; International Conference on Robotics in Education (RiE).

^[1] https://printninja.com/printing-products/card-game-printing/ ^[2] https://www.boardgamesmaker.com/customized/custom-game-cards.html ^[3] http://www.unity3d.com ^[4] https://developer.vuforia.com ^[5] https://mywebar.com ^[6] https://www.augment.com/blocks/ar-viewer/

Creado por

Elena Peribáñez y Carlos Garre – Universidad Rey Juan Carlos

elena.peribanez@urjc.es; carlos.garre@urjc.es

Autor:

Ana Verde

Fotografía de Ana Verde

Resumen: Esta actividad propone fusionar la expresión corporal y la robótica educativa. El objetivo principal de este proyecto es desarrollar la conciencia corporal de los alumnos y profundizar en la relación entre la música y el movimiento a través del movimiento de sus propios cuerpos y del movimiento del robot Bee-Bot. Palabras clave: Bee-Bot, danza, expresión corporal, coreografía, primera infancia. Lista de recursos: Bee-Bots, música, papel y lápices, reproductor de música u ordenador, altavoces y un espacio amplio y preferiblemente ventilado.

Contexto e importancia del tema

La actividad es parte del proyecto «Erasmus+ STEAM-UpGrade: Actualización de las habilidades digitales de los docentes en formación y en servicio con un módulo STEAM de capacitación práctica y en línea». La propuesta está dirigida a alumnos de educación infantil con edades comprendidas entre los 3 y los 5 años. Está adaptada a las primeras etapas educativas, teniendo en cuenta el nivel madurativo de los alumnos a esas edades. El movimiento y la danza son dos elementos muy importantes desde edades muy tempranas en el desarrollo de la expresión corporal o motriz. La expresión corporal tiene muchos beneficios a nivel físico, intelectual y afectivo. Además de favorecer el aprendizaje musical, permite el desarrollo de las relaciones sociales a través de la comunicación y de la interacción en el grupo de la clase, ayuda a crear un ambiente distendido y no competitivo y a desarrollar el gusto artístico y la creatividad del alumnado. Desde tiempos prehistóricos, la danza ha sido parte de la civilización y de la vida cotidiana del ser humano. La danza estaba presente en rituales, en danzas de la lluvia, en cacerías, etc. Tenemos constancia de ello gracias a las pinturas prehistóricas.

Fig. 1. Abrigo de Voro, Quesa, Valencia, España. Pinturas rupestres pertenecientes al Arte Rupestre Levantino, declarado Patrimonio de la Humanidad en 1998. Foto: https://www.quesa.es/sites/www.quesa.es/files/images/img_5675.jpg

Los beneficios de utilizar la danza en la educación infantil son múltiples y se pueden observar en los siguientes aspectos:

• Nivel físico: Ayuda a desarrollar la coordinación y el control del cuerpo mientras se sigue un ritmo.
• Nivel cognitivo: Potencia la memoria y la creatividad.
• Nivel social: Favorece la cohesión social y fomenta que los miembros del grupo se ayuden entre sí y cooperen.
• Nivel psicológico: Ayuda a aumentar la motivación y la autoestima y a desarrollar la personalidad.

Al tomar conciencia de su propio cuerpo, los niños y niñas desarrollan esquemas corporales que usan como forma de expresión, a ser capaces de investigar la relación entre el espacio y el movimiento y a adquirir conciencia del mundo en el que viven.  En la actualidad, las TIC son cada vez una parte más importante de nuestras vidas. La Ley de Educación de España establece un enfoque sobre el aprendizaje basado en competencias. Las competencias se pueden definir como la capacidad para aplicar de forma integrada los contenidos de cada etapa educativa y docente para poder realizar actividades de forma adecuada y resolver eficientemente problemas complejos. La competencia digital implica un uso creativo, crítico y seguro de las tecnologías de la información y la comunicación para alcanzar objetivos relacionados con el trabajo, la empleabilidad, el aprendizaje, el uso del tiempo libre y la inclusión y participación en la sociedad.

Descripción de la actividad

En esta actividad, utilizaremos un robot llamado Bee-Bot, que es un robot de suelo programable con la forma de una simpática abeja y que está especialmente diseñado para ser utilizado en la etapa de educación infantil. El robot permite que los alumnos aprendan un lenguaje direccional al mismo tiempo que empiezan a desarrollar habilidades de programación y mapeo.

Fig. 2. Bee-Bot Fotografía: https://ro-botica.com/producto/bee-bot/

El Bee-Bot tiene siete teclas:  –   Girar a la izquierda 90° –   Ir a-   Iniciar el programa (GO) –   Girar a la izquierda 90° –   Pausa de un segundo –   Ir atrás –   Borrar la memoria

Con cada comando, el robot avanza 15 centímetros y en caso de girar, lo hace 90°. Es posible presionar hasta 40 comandos al mismo tiempo, lo que significa que el Bee-Bot puede ir desde un punto A a un punto B siguiendo los comandos utilizados por los estudiantes. A partir de esta actividad, es posible realizar nuevas actividades educativas basadas en la robótica educativa y en la danza. La siguiente actividad es una propuesta básica, sencilla de implementar y cuyo nivel de dificultad se puede modificar según el nivel madurativo de los alumnos y los objetivos didácticos.

Fig. 3. Bee-Bot Fuente de la imagen: https://ro-botica.com/producto/bee-bot/

El Bee-Bot está fabricado con un material duradero, cuenta con una batería recargable integrada y se carga a través de un puerto USB. Además, para realizar la actividad, se necesitan una o varias piezas musicales a elección del docente, un reproductor de música o, en su defecto, un ordenador, y unos altavoces. Se recomienda disponer de un espacio abierto y sin elementos que puedan resultar peligrosos y provocar que los niños tropiecen

Preparación de la actividad

La actividad tiene dos partes diferenciadas:   A) Coreografía imitativa: creación y diseño de una coreografía por parte del docente: En primer lugar, el docente debe diseñar una coreografía, que posteriormente enseñará a los alumnos para que puedan imitarla. B) Coreografía programada: creación y programación de una coreografía por parte de los alumnos. El objetivo de estas coreografías es que los niños diseñen libremente su propia coreografía. El docente debe preparar la primera parte de la actividad (A) teniendo en cuenta la edad específica de los alumnos. Para la segunda parte (B), es necesario tener preparadas 2-3 canciones.

Solución de la actividad

Desarrollo de la actividad

• Participación. En primer lugar, se realizarán actividades de preparación: – Recuerde las direcciones (adelante, atrás, izquierda, derecha) a medida que los niños se mueven en el espacio. – Canción recomendada My body in movement con la que se puede desarrollar la lateralidad de los alumnos: https://www.youtube.com/watch?v=4S7_nTdC_RU&ab_chann el=C.L.V. – Programe estas instrucciones en el Bee-Bot. Se puede utilizar un tablero o una superficie plana para mayor comodidad.
• Descripción de la propuesta: Se busca motivar a los niños y conseguir que se interesen por la actividad. El docente llevará a cabo las siguientes actividades: i. Reproducir la canción que se va a utilizar en la actividad. Dejar que los alumnos se muevan libremente por el aula para que sin darse cuenta interioricen la canción de forma divertida. ii. El docente enseña los comandos a los alumnos y los dicta poco a poco para que los alumnos los programen en el robot. iii. Se reproduce la música y, a la señal del docente, los alumnos tocan el botón verde (GO) para que los Bee-Bots empiecen a bailar. iv. Se vuelve a hacer bailar a los Bee-Bots, pero esta vez los niños también bailan siguiendo las indicaciones que hayan programado previamente. v. Para terminar, los alumnos realizan su propia coreografía. Esta actividad se puede realizar en grupos o individualmente, dependiendo del número de Bee-Bots disponibles.

Fig. 4. Solución de la actividad. Fotografía de Ana Verde

Mejorar la actividad

Si el docente desea hacer más compleja la actividad, puede utilizar varios Bee-Bots para aumentar la dificultad de la coreografía. El material ha sido diseñado para facilitar la implicación de los alumnos y su repetibilidad, que se puede lograr utilizando diferentes canciones y coreografías. A continuación, encontrará algunas sugerencias para enriquecer la actividad básica propuesta: Se puede empezar realizando dramatizaciones libres, cantando la canción en grupo, siguiendo el ritmo y realizando los gestos que se crean oportunos, mientras los Bee-Bots se mueven. Las canciones a escenificar deben tener una trama de fondo. La escenificación es muy positiva para el grupo. Otra posibilidad es dividir la clase en dos grupos para formar un diálogo o realizar actuaciones en parejas en las que unos cantan y otros actúan. Otra posibilidad es que la mitad de la clase se mueva con su cuerpo y la otra mitad active el movimiento de los robots. Con la escenificación, se consigue despertar el interés de los alumnos por la actividad, aprovechando la experiencia y la continuidad de la canción que se está utilizando. Creamos una conexión entre la canción y las indicaciones programadas en el Bee-Bot por los alumnos.

Prueba de conocimientos adquiridos

• ¿Cuántas teclas tiene un Bee-Bot?
  • ¿Cuántos centímetros avanza una Bee-Bot con cada comando?
  • Cuando gira, el robot hace un giro de…

Para estudiantes con necesidades especiales

Esta actividad se puede adaptar para los alumnos con necesidades educativas especiales. Los alumnos con dificultades de movilidad pueden centrarse en la primera parte del taller. En la segunda parte del taller, se pueden adaptar los movimientos para que estos alumnos se sientan cómodos y puedan bailar según sus capacidades. En todo momento, se debe intentar que sea una actividad divertida y libre para los alumnos. En ningún caso, debe generar estrés.

Actividad alternativa

Si no dispone de robots Bee-Bot como: – Edison – Ozoot Bit – Dash and Dot

Realización de un taller

Se utilizan diferentes canciones para desarrollar conceptos espaciales y temporales, así como hábitos saludables y de higiene. La expresión corporal favorece los procesos creativos y comunicativos, la interacción y la socialización, la conciencia corporal y la interacción con el espacio. Para futuros proyectos, se recomienda tener en cuenta la edad y el nivel educativo de los alumnos, la temática del texto (sugerente y adecuado para su puesta en escena). las características musicales de la canción (ritmo, melodía y forma) y las ventajas que puede suponer usar una ambientación musical pregrabada o que los alumnos realicen una interpretación musical en directo. Consejos para elegir las canciones: Se debe tener en cuenta la edad del público objetivo. Las canciones deberán tener preferiblemente las siguientes características:

• Canciones divertidas y con melodías animadas en tonalidades mayores.
• Canciones conmovedoras con un ritmo fuerte. En caso de tener partes más lentas, éstas le ofrecen a los alumnos la posibilidad de aprender a canalizar la energía.
• Si la música tiene letra, busque canciones con contenido y vocabulario adecuado a las edades de los alumnos.
• Canciones motivacionales que puedan resultarles conocidas a los alumnos (de películas, de dibujos animados, de sus cantantes favoritos, etc.).

Referencias

• Benitti, F. (2019). Exploring the educational potential of robotics in schools: A systematic review. Computers and Education, 58(3):978–988. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2011.10.006
• Kim, C., Kim, D., Yuan, J., Hill, R. B., Doshi, P., & Thai, C. N. (2015). Robotics to promote elementary education pre-service teachers’ STEM engagement, learning, and teaching. Computers & Education, 91, 14-31.https://doi.org/10.1016/j.compedu.2015.08.005
• Verde Trabada, A. (2021) Expresión corporal y robótica en educación infantil, in [Robótica y tecnologías emergentes aplicadas a la innovación educativa: estudios y propuestas de actividad para educación infantil y educación especial. Dykinson: Madrid.
• https://www.dykinson.com/libros/robotica-y-tecnologias-emergentes-aplicadas-a-la-innovacion-educativa/9788413779928/

Creado por

Ana Verde – Universidad Rey Juan Carlos

ana.verde@urjc.es  

Autor:

José San Martín

Fotografía de José San Martín-Universidad Rey Juan Carlos

Resumen: Esta actividad implica la creación y estudio de un primer mecanismo: la palanca de Arquímedes. Este mecanismo permite a los niños aprender de forma indirecta conceptos relacionados con el peso y el volumen de los objetos.

Palabras clave: Palanca de Arquímedes, mecanismo simple, impresora 3D.

Lista de recursos: Una impresora 3D, filamentos para impresoras 3D, objetos comunes como monedas, etc.

Antecedentes e importancia del tema

La Palanca de Arquímedes es uno de los mecanismos más antiguos y sencillos de la historia. Por lo tanto, es fácil entender el concepto de causa-efecto usando un mecanismo simple.

Descripción de la actividad

La actividad descrita en este documento se presenta en su forma más básica. Sin embargo, si se utiliza un enfoque adecuado, la actividad permite mayores niveles de complejidad. Por ejemplo, es posible incluir en la actividad elementos que combinen tecnologías como la realidad aumentada o la realidad virtual, adaptadas específicamente al ámbito y entorno en el que se desarrollará la actividad. Por lo tanto, esta actividad puede ser una de las primeras actividades básicas a realizar dentro de las áreas curriculares de competencias matemáticas y competencias básicas en ciencia y tecnología, entre las que se incluyen sistemas tecnológicos, máquinas y herramientas. El principal objetivo de esta actividad es mostrarle al alumnado las ventajas que ofrecen incluso las máquinas más sencillas, como en este caso la palanca de Arquímedes. Con este modelo de palanca, los niños y niñas pueden entender conceptos básicos sobre el peso de los objetos, así como sobre el esfuerzo necesario para levantarlos. Además, pueden entender el concepto de palanca en sí y relacionarlo con algunos objetos comunes que utilizan en su día a día. Claramente, esta actividad está vinculada al reto que tenemos como sociedad con respecto a la educación. Sin embargo, de manera más tangencial, es posible relacionar esta actividad con actividades similares relacionadas con máquinas simples para producir energía verde como turbinas eólicas. Para ello, solo hay que realizar algunos cambios bastante sencillos en cualquiera de las piezas descritas en este documento y en su montaje.

1. Palanca de Arquímedes.

Arquímedes (287-212 a. C.) fue uno de los científicos más importantes de la antigüedad.  Durante sus muchos años de investigación, realizó diversas aportaciones a diferentes campos de estudio. Por ejemplo, es muy conocido por su trabajo en hidrostática, y, en particular, por su famoso grito «¡Eureka!» con el que celebró el descubrimiento del principio de flotabilidad. También es muy conocido por sus investigaciones en física general con contribuciones como el tornillo que lleva su nombre. Además, se le recuerda por su famosa explicación del funcionamiento de la palanca que popularizó la célebre frase: «Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo». El significado de esta frase está relacionado con el concepto de palanca, un concepto de Física muy simple, y según el cual, a través de un mecanismo muy simple, es posible multiplicar la fuerza ejercida por una persona u objeto para conseguir así una fuerza mucho mayor que la aplicada (como también ocurre, por ejemplo, cuando se usan poleas). Cuando tratamos de levantar cualquier objeto con nuestra mano, aplicamos una cantidad de fuerza directamente sobre el objeto. En ese caso, la fuerza que se debe ejercer debe ser vertical, hacia arriba y siempre igual o mayor que el peso del objeto que se desea levantar. Esto implica que tiene una limitación muy clara. Para multiplicar esa fuerza, podemos usar precisamente el efecto de una palanca. Desde el punto de vista de la Física, la palanca (Fig. 1) es una máquina simple cuya función es transmitir, a través de la propia palanca, una fuerza desde un punto de aplicación hasta el extremo final de la palanca. Se compone de un brazo rígido que puede rotar libremente alrededor de un punto de apoyo. El uso de una palanca permite que un objeto situado en un extremo de la misma reciba de forma amplificada la cantidad de fuerza utilizada en el otro punto de la palanca.

Fig. 1. Ejemplo simple del concepto de palanca Fuente de la imagen: José San Martín-Universidad Rey Juan Carlos

El pivote se debe ubicar entre el punto en el que sitúa la carga (o resistencia) y el punto de aplicación de la fuerza (o potencia). Dependiendo de dónde estén ubicados el pivote, la fuerza aplicada y la carga, es posible conseguir que la aplicación de una pequeña fuerza dé como resultado una fuerza mayor en el punto en el que se sitúa la carga. En la práctica, cuanto más larga sea la sección del brazo que une el punto donde se aplica la fuerza Bp   y el pivote, en relación con la longitud de la sección del brazo que une la carga Br y el pivote (Fig. 2), menos fuerza se necesitará para conseguir el mismo resultado con respecto a la carga. Con una palanca lo suficientemente larga (y fuerte) y un soporte adecuado para el pivote, Arquímedes podría efectivamente haber movido el mundo entero. Aunque en la práctica esto no sea posible, lo cierto es que la palanca de Arquímedes es una máquina que nos ayuda a levantar cargas pesadas.Ley de la palanca. En Física, la ley que relaciona las fuerzas que intervienen en una palanca en equilibrio se expresa mediante la siguiente ecuación (Fig. 2):                                                       es la fuerza que aplicamos, es la distancia entre el punto donde se aplica la fuerza y el pivote, es la fuerza resultante aplicada en la resistencia y, es la longitud entre el lugar donde se encuentra la resistencia y el pivote. En otras palabras, existe un torque o un momento de fuerza (el producto de la fuerza por la distancia) asociado tanto a la fuerza que aplicamos, , como a la fuerza que actúa sobre la resistencia, . La ley de la palanca, también conocida como la ley de los momentos o torques, establece que el torque horario (debido a nuestra fuerza) y el torque antihorario (debido a la resistencia) deben ser iguales. Por lo tanto, modificando las distancias, también podemos modificar las fuerzas.

Fig. 2. Elementos que intervienen en la ley de la palanca. Fuente de la imagen: https://es.wikipedia.org/wiki/Palanca

2. Impresoras 3D

Las impresoras 3D se han convertido en una herramienta muy útil para elaborar prototipos rápidos, componentes para las diferentes fases de diseño y rediseño y también para entornos educativos, ya que permiten crear piezas y elementos para juegos que se adapten completamente a las necesidades de los diferentes entornos educativos. A la hora de diseñar piezas para ser generadas en una impresora 3D, hay que tener en cuenta cuestiones como el tamaño de las piezas, ya que, por ejemplo, no todas las impresoras tienen la misma capacidad. En la actividad propuesta, se presentan diferentes diseños. Para solucionar posibles problemas en cuanto a la capacidad, una propuesta explica cómo dividir las distintas piezas en componentes más pequeños. También hay que tener en cuenta el manejo de la impresora 3D, que si bien no es difícil, sí que requiere cierta formación y experiencia. Además, también hay que considerar el mantenimiento necesario de la misma.

Solución de la actividad

En esta sección se describe la actividad propuesta y los materiales necesarios para desarrollarla. Las piezas que componen la máquina (palanca) se han diseñado en AutoCAD (Fig. 3) y se han exportado a archivos STL, que es el formato que utilizan las impresoras 3D (Fig. 4). Actualmente, estos archivos STL están a disponibilidad de cualquier docente que quiera llevar a cabo esta actividad.

Fig. 3. Aspecto de las diferentes partes que componen este sistema.  Fuente de la imagen: José San Martín-Universidad Rey Juan Carlos

En función de las edades de los participantes, puede ser recomendable realizar adaptaciones a la hora de escoger la actividad STEAM. En este sentido, hay que tener en cuenta que el conjunto de piezas que componen el mecanismo de esta actividad es muy sencillo y que no se contempla la necesidad de crear diferentes versiones adaptadas a la edad en el caso de los grupos de educación infantil.  Como se indica más adelante, resulta más interesante jugar a «pesar» distintos elementos en la palanca. Se pueden pesar elementos como animales, monedas u otros objetos, siempre según las edades de los participantes. Brazo-palanca (Fig.3-En verde): Es la pieza más grande, con forma alargada, cuenta con 3 partes bien diferenciadas y aparece en verde en la imagen.

• En uno de los extremos, está la cesta en la que se pueden colocar los objetos que van a ser levantados. Según la terminología que hemos utilizado para enunciar la ley de la palanca, este sería el punto de resistencia R.
• On the opposite tip of the lever, we have the point where we will apply our force, that is, the point P according to the terminology we have been using so far. It has been designed so that it resembles a hand (cartoon style), for illustrative purposes.
• Finally, we have the arm itself. It has 7 slots that allow anchoring the arm to the support through a peg-shaped axis, positioning the axis in any of the mentioned 7 slots. According to the chosen slot, we can change the distances between the support and the basket (Br, according to the terminology used), as well as between the support and the hand (Bp, according to the terminology followed so far).

Soporte de equilibrio (Fig.3-En azul): Es el soporte de la palanca y es recomendable que esté anclado a una superficie para asegurar la estabilidad de toda la máquina. Por lo tanto, es recomendable que en la lista de material se incluya, por ejemplo, una tabla de madera a la que se le pueda pegar el soporte.  Su función es permitir el giro del brazo-palanca. Dependiendo de la ranura elegida, la máquina tendrá diferentes grados de inclinación.

Eje (Fig.3-En rojo): Este es el eje que sirve de unión entre las dos piezas anteriores, es decir, el brazo-palanca y el soporte, y que, por tanto, permite la rotación del brazo respecto al soporte.

Fig. 4. Ejemplo de archivo STL generado Fuente de la imagen: José San Martín-Universidad Rey Juan Carlos

Pesos: Para demostrar el funcionamiento de la palanca, es necesario que tengamos una serie de objetos para colocar en la cesta. La idea es poder jugar con las diferentes combinaciones de pesos y de posiciones del pivote. Por ejemplo, una opción es representar los diferentes pesos como animales, pudiendo jugar con diferentes tipos de materiales de diferente densidad (por ejemplo, plástico, madera, metal, etc.) y con diferentes tipos de animales, como un ratón, un caballo y un elefante.

Otros componentes de la actividad que pueden resultar útiles son, por ejemplo, representaciones de diferentes planetas del sistema solar. En este caso, se pueden representar los planetas más grandes y pesados y representar la idea de “levantar la Tierra”.

Terminamos esta sección con algunas recomendaciones sobre los materiales básicos y complementarios que se pueden utilizar en la actividad. En situaciones como la de la actual pandemia de la COVID-19, es necesario higienizar los materiales. Dado que todos los componentes de la máquina se imprimen con una impresora 3D (Fig. 4), son muy fáciles de limpiar después de cada sesión, sin que por ello sufran ningún tipo de desgaste o su uso posterior se vea afectado. También es necesario higienizar otros elementos que se utilizan, como, por ejemplo, los objetos que harán de pesos.

Solución de la actividad

Las actividades educativas que se pueden realizar a partir de esta propuesta basada en la palanca de Arquímedes son múltiples. A continuación, presentamos una sencilla propuesta de implementación que, en función de las características del alumnado, de los recursos disponibles y de los objetivos didácticos que se persigan, puede ser enriquecida con otras actividades complementarias (Mejorar la Actividad). El contenido de esta sección se divide en los siguientes apartados:

a. Lista de materiales necesarios b. Preparación de la actividad c. Desarrollo de la actividad                                   i. Objetivos pedagógicos/didácticos                                  ii. Participación/implicación

                           iii. Incorporación de los objetivos a la actividad

a. Lista de materiales necesarios

En este ejemplo en concreto la lista de materiales es la misma que la de la sección de Componentes de la actividad, ya que solo se utiliza un elemento en cada clase. Si se quieren diseñar distintas palancas, es necesario copiar de nuevo la lista de materiales que se facilita a continuación. Por lo tanto, para llevar a cabo esta actividad se necesita lo siguiente:

• Archivos STL para imprimir.
• Acceso a una impresora 3D.
• Después de imprimir todas las piezas, tendremos lo siguiente:
  • Brazo-palanca (Fig.3-En verde): Es la pieza más grande y alargada y aparece representada en verde.
  • Soporte de equilibrio (Fig.3-En azul): Es el soporte del sistema y se recomienda anclarlo a una superficie.
  • Eje (Fig.3-En rojo): Es el eje que sirve de unión entre las dos partes anteriores.
• Diferentes pesos para colocar en la cesta, por ejemplo:
  • Objetos de volumen similar, pero diferentes materiales (plástico, madera, metal…).
  • Objetos del mismo material, pero diferente volumen, que pueden representar, por ejemplo, animales con distintos pesos, como un ratón, un caballo y un elefante.
  • Monedas que se puedan ir colocando en la cesta de forma sucesiva, de manera que cuantas más monedas haya en la cesta, más fuerza será necesaria para levantarlas, incluso llegando a ser necesario mover el eje de la palanca.
• Monedas que se puedan ir colocando en la cesta de forma sucesiva, de manera que cuantas más monedas haya en la cesta, más fuerza será necesaria para levantarlas, incluso llegando a ser necesario mover el eje de la palanca.

b. Preparación de la actividad

Para esta actividad, es necesario crear las piezas con una impresora 3D o usando cualquier otra herramienta, dependiendo de los materiales, piezas y recursos de los que se disponga.  No es necesario imprimir todas las piezas con una impresora 3D. Por ejemplo, para el eje se puede utilizar cualquier objeto con forma cilíndrica, como un lápiz. En el caso del soporte de balanceo, se puede decir lo mismo: siempre y cuando tenga un orificio con un diámetro similar al del eje y la forma y las dimensiones sean adecuadas, se puede utilizar cualquier otro objeto. Una vez que estén listas todas las piezas, se pueden ensamblar como se muestra en la Figura 5. Además, es necesario seleccionar los elementos que se van a utilizar como pesos, identificando los que pesan más y los que pesan menos. Se recomienda tener al menos 3 elementos o pesos diferentes y fácilmente distinguibles.

Fig. 5: Imagen de la palanca de Arquímedes en reposo. Fuente de la imagen: José San Martín-Universidad Rey Juan Carlos

El brazo-palanca tiene 7 ranuras diferentes que permiten ajustar el sistema de diferentes maneras (con distintas distancias relativas desde el soporte hasta los lugares donde se coloca la fuerza y la carga). Como consecuencia, es posible ajustarlo de distintas formas para llevar a cabo pruebas diferentes (Fig. 6).

Fuente de las imágenes:  José San Martín-Universidad Rey Juan Carlos

Para visualizar estos escenarios diferentes (Fig. 6 a y b), el docente puede quitar el eje de rotación y posicionarlo en distintas ranuras del brazo principal. Así, con el mismo peso en la cesta, el docente puede mostrar a los niños cómo, según la longitud del brazo, el esfuerzo que hay que aplicar es mayor o menor (tal y como indica la ley de Arquímedes).

c. Desarrollo de la actividad

i. Objetivos pedagógicos/didácticos. Describir los objetivos pedagógicos de la actividad. La actividad básica (y los ejercicios complementarios o de enriquecimiento propuestos en el apartado Mejorar la actividad) contribuyen a fomentar la adquisición de conocimientos entre los que se incluyen, entre otros, la observación y exploración del entorno de los niños, el desarrollo de la creatividad y la iniciación de los niños en la ciencia. Los objetivos podrían incluir:

1. Comprender que una máquina/mecanismo puede ayudarnos a realizar tareas que no podemos hacer solos.
2. Entender intuitivamente qué es una palanca.
3. Comprender que los animales más grandes pesan más (ratón < caballo < elefante). Además, lograr que los niños entiendan que los diferentes materiales de los que están hechos los objetos también contribuyen a que tengan diferentes pesos.

ii. Participación/implicación. Describa el entorno de la actividad para que a los participantes les resulte atractiva. Para lograr este objetivo, se le propone al docente realizar alguna o todas las siguientes actividades:

1. Introducir el concepto de mecanismo o máquina simple.
2. Aportar ejemplos que los niños puedan conocer, como una balanza que se inclina hacia donde pesa más o un columpio con el que los niños juegan en el patio de recreo.
3. Preguntar a los niños qué es lo más pesado que pueden levantar.
4. A continuación, preguntar si alguien cree que es capaz de levantar, por ejemplo, algo del tamaño de un adulto, la Tierra entera, etc.
5. Preguntar a los niños si saben qué es una palanca, sin añadir ningún comentario más. Antes de hacer una explicación formal de qué es una palanca, dejar que expresen diferentes definiciones y que intenten explicar su funcionamiento, aunque se equivoquen.
6. Preguntar si alguien sabe cómo era la vida en la antigua Grecia, si han visto alguna serie o película sobre el tema (por ejemplo, es posible que alguien haya visto la película Hércules de Disney o alguna otra referencia similar). Preparar una imagen como la que se muestra en la Figura 7. Enunciar la frase «Dadme un punto de apoyo y levantaré el mundo» y preguntarles si entienden lo que significa después de una sencilla explicación.

iii. Incorporación de los objetivos a la actividad. Ajuste los objetivos pedagógicos al entorno y a la historia (narrativa) que se utiliza para la actividad. Es decir, presente ciertas pautas sobre cómo introducir de forma práctica los objetivos a alcanzar en la actividad.

1. Una vez iniciada la actividad con las preguntas descritas en la fase de Participación/implicación, presente a los alumnos 3 posibles pesos para levantar. Cada uno de ellos puede ser de un material diferente, por ejemplo, plástico, madera y metal. Sin embargo, pueden tener un volumen similar.
2. Presente a los niños los pesos de los diferentes materiales y explíqueles que los animales tienen distintos pesos. Haga que los niños lo comprueben por sí mismos.
3. Coloque el eje en una posición intermedia en relación a los orificios de la palanca, entre el conjunto del eje y el soporte de equilibrio. Coloque los pesos en la cesta de forma sucesiva y vaya presionando con la mano para comprobar que es más fácil levantarlos con la palanca, pero que es un poco más difícil levantar el elefante que el ratón.
4. Cambie la posición del eje y de los pesos que se ponen en la cesta para que los niños comprueben que la fuerza necesaria va cambiando y que la palanca es de gran utilidad en esta tarea. Además, puede hacer preguntas acerca de la posición del eje que facilita más levantar los distintos pesos, por ejemplo, puede preguntar si es más fácil cuando el eje está más cerca de la mano o de la canasta. O puede hacer preguntas como: «¿Es más difícil levantar el ratón con el eje en la posición más cerca de la mano o el elefante con el eje en la posición más lejos de la mano?» La idea principal es dejar que los niños experimenten todas las opciones disponibles y saquen sus propias conclusiones.

Vídeo de demostración

Mejorar la actividad

El material ha sido diseñado de forma que facilita la implicación de los alumnos y facilita el desarrollo de actividades diferentes, pero relacionadas, basadas en el uso de modificaciones con respecto a la mecánica y a los componentes del juego.  En esta sección, encontrará algunas sugerencias para mejorar la actividad básica propuesta:

1. Puede utilizar los materiales de forma lúdica. Por ejemplo, puede hablar de monedas con materiales que simulen el oro, la plata y el bronce.
2. Puede representar la Tierra y colocarla en la cesta para que así los alumnos hagan realidad la famosa frase de Arquímedes.
3. Es posible utilizar la palanca para explicarles los conceptos de fuerza y torques a los estudiantes de secundaria.
4. Puede modificar el uso de la palanca para convertirla en otros objetos, por ejemplo, una catapulta.
5. Puede utilizar versiones más pequeñas del mecanismo (los modelos más pequeños para impresoras 3D se incluyen entre los materiales que se facilitan) o un sistema más grande dividido en partes más pequeñas que se puedan ensamblar (estos modelos también se incluyen).

Prueba de conocimientos adquiridos

• ¿De dónde era Arquímedes?
  • ¿Cómo podrías levantar mejor un peso?
  • La palanca de Arquímedes es un ejemplo de

Para estudiantes con necesidades especiales

Los estudiantes con dificultades de aprendizaje y/o habilidades cognitivas bajas deben conocer de antemano la máquina, antes de realizar actividades en grupo, ya que esto les ayudará a comprender mejor la tarea y a tener éxito en las actividades conjuntas. Cuando se divida la actividad en grupos, tenga en cuenta las diferentes habilidades cognitivas del alumnado. A veces, es útil crear grupos homogéneos para que los estudiantes similares puedan intercambiar experiencias, mientras que, otras veces, es conveniente crear grupos heterogéneos para que unos estudiantes puedan ayudar y guiar a los otros. Los estudiantes con TEA, a menudo, tienen dificultades para tomar decisiones y/o resolver tareas creativas. Por ello, se les debe dirigir con cuidado para que puedan completar la actividad.

Actividad alternativa

Si no tiene acceso a una impresora 3D, puede utilizar solo las herramientas CAD citadas y crear con ellas un conjunto virtual de elementos que podría llegar a usar más adelante, cuando disponga de una impresora 3D o bien quedarse solo en su uso como herramienta de diseño 3D. También es recomendable usar el repositorio Thingiverse para entender que la creación de los modelos es también una parte opcional de la actividad.

Realización de un taller

La actividad plantea un ejemplo de un mecanismo simple. La idea es introducir el concepto de máquina a través de la creación de prototipos simples y de una serie de juegos. La palanca de Arquímedes es uno de los mecanismos más antiguos que existen. Se ha reproducido con herramientas CAD, como TinkerCAD, con el fin de crear un modelo de la palanca que pueda ser posteriormente impreso en 3D. La actividad se complementa con una serie de animales de diferentes tamaños y pesos, objetos, monedas simuladas, etc. El mecanismo permite ajustar la longitud de la palanca para así poder experimentar con diferentes pesos y brazos de palanca. Se pueden crear otros modelos complementarios mediante impresión 3D. Los participantes tendrán diferentes palancas de Arquímedes de diferentes escalas, más grandes o más pequeñas, y con diferentes longitudes de brazos. El peso que se puede levantar depende del tamaño, a mayor tamaño, más capacidad de elevación; y de la longitud de la palanca, cuanto más larga, mayor capacidad para levantar peso. Se juega con el mecanismo al mover el eje, de modo que la palanca tenga un brazo más largo o más corto. Esto permite que los niños aprendan a aumentar o disminuir el efecto multiplicador de la fuerza ejercida que se consigue gracias a la palanca. Como se ha comentado anteriormente, no es necesario que los participantes tengan conocimientos previos sobre máquinas, mecanismos o Física básica. Pero dentro del taller, los participantes se familiarizarán con los conceptos de máquina simple, peso y volumen.

Taller

Al inicio del taller, se les proporciona a los participantes el vocabulario, términos y conceptos necesarios para utilizar la palanca de Arquímedes. También se adjunta una pequeña introducción teórica donde se les explican de forma sencilla aquellos conceptos mecánicos que van a ser presentados en la actividad. A continuación, se les explica la importancia de comprender un primer mecanismo sencillo para que, a partir de ese conocimiento, los niños puedan aprender, paso a paso, conceptos cada vez más complejos. Después, se presenta una pieza sencilla impresa en 3D como ejemplo de impresión, indicando que esta máquina nos permite reproducir cualquier objeto que queramos utilizar en cualquiera de nuestras actividades. Se explica el funcionamiento básico de una impresora 3D. Una vez realizada esta explicación, se introduce la herramienta TinkerCAD, que permite crear modelos 3D de forma sencilla, sin necesidad de tener conocimientos de dibujo técnico. Se realizan unos sencillos ejemplos para que los participantes puedan crear sus propios modelos 3D listos para imprimir. A continuación, de manera complementaria, se muestra el repositorio de Thingiverse, en el que los participantes pueden comprobar que no hace falta crear nuevos modelos, ya que muchos de ellos están disponibles en el repositorio, por lo que se pueden descargar directamente a través de la plataforma para usarlos en la actividad. Después, se comenta durante unos minutos sobre la facilidad de uso de cada una de estas herramientas y la conveniencia de su uso básico para crear una cantidad ilimitada de componentes para las actividades que los docentes realizan con los niños en el aula. Para terminar, se comparten los conocimientos e impresiones obtenidos a partir de las investigaciones realizadas sobre por qué aún no está muy extendido entre los docentes el uso de las tecnologías de impresión, los diseños 3D y otros tipos de suites de STEAM. A continuación, se forman tres equipos, cada uno con un conjunto de palancas de diferentes tamaños y se continúa con el taller. En primer lugar, estos equipos deben combinar los diferentes conjuntos de piezas disponibles que van a hacer de pesos, entre las que se incluyen objetos comunes como monedas, lápices y gomas de borrar, experimentando con las diferentes posiciones del eje de rotación de la palanca y con los diferentes tamaños de la palanca. Por último, cada grupo debe encontrar otro sencillo uso del mecanismo de la palanca con su diseño actual o con cambios mínimos. Algunos ejemplos comunes son: el uso del mecanismo como catapulta o su transformación en una balanza realizando pequeñas modificaciones. A continuación se enumeran las ventajas que desde un punto de vista didáctico tiene esta actividad para los participantes. Cada participante es capaz de:

• Observar las posibilidades de utilizar una impresora 3D y una herramienta CAD como elementos motivadores en las clases de ciencias y arte.
• Utilizar recursos de aprendizaje interactivos digitales creados en GeoGebra.
• Evaluar de forma crítica la calidad y la utilidad de los recursos de aprendizaje digital. 

El taller de 60 minutos está pensado para ofrecer a los docentes una experiencia práctica y emocionante sobre las ventajas del uso de impresoras 3D, de herramientas CAD, etc. como recursos educativos en las clases de matemáticas. Esperamos tener una conversación fructífera con los participantes del taller sobre la efectividad de llevar a cabo talleres tan cortos. El objetivo es reflexionar sobre si estos talleres pueden utilizarse para concienciar sobre las ventajas de los paquetes STEAM, especialmente los de mecanismos simples, y reducir la ansiedad que provoca el uso de STEAM en las prácticas docentes. Impresión 3D de archivos STL

Referencias

• Archimedes and the Law of the Lever https://physics.weber.edu/carroll/archimedes/theIndex.htm
• Ultimaker 3D printers. 3D printing in education https://ultimaker.com/es/applications/education
• Repository of 3D models ready to print https://www.thingiverse.com/
• Tinkercad | Create 3D digital designs with online CAD  https://www.tinkercad.com/

Creado por

José San Martín – Universidad Rey Juan Carlos

 jose.sanmartin@urjc.es