Educación Secundaria

Publicado el 25 de noviembre de 2018 | por aramgom405

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La Geometría a través del diseño en 3D y la programación

Descripción de la Experiencia

En este curso iniciamos otra aventura más con  Andalucía Profundiza en el IES Valle del Azahar para poder adentrarnos en el mundo de la programación de videojuegos y construcciones geométricas. Y por supuesto, conocer y utilizar tanto el diseño como la impresión en 3D.

Tenemos un grupo de estudiantes de 4º de ESO, todos ellos alumnos y alumnas de nuestro centro. Para facilitar la comunicación se ha utilizado la plataforma Classroom de Google como herramienta del intercambio de información y entrega de tareas.

Una de las ideas que se sigue repitiendo en los proyectos que hemos presentado en las distintas ediciones de Andalucía Profundiza ha sido promover el desarrollo del pensamiento computacional de los alumnos. Ya que creemos firmemente que  conlleva múltiples e importantes beneficios como una mayor capacidad de autonomía, estimulación de la creatividad y mejora de la capacidad de razonamiento lógico y por tanto en la resolución de problemas.

Este proyecto contempla 2 importantes objetivos :

1. El objetivo prioritario, como ya se ha resaltado anteriormente, es enseñar los conocimientos básicos en programación informática. Para ello utilizaremos Scratch , lenguaje visual basado en bloques creados por el MIT de Massachusetts.

2. El siguiente objetivo se centra en el diseño en 3D y su posterior impresión para la mejora en la asimilación de conceptos de los cuerpos geométricos ,las transformaciones (escala, rotación, traslación, simetría) y operaciones entre ellos (unión, diferencia, intersección). Para la puesta en práctica de dicho objetivo, se han utilizado los entornos de diseño asistido por ordenador (CAD) que se exponen a continuación:

• • BloscksCAD (https://www.blockscad3d.com/) es una implementación gráfica de OpenSCAD, muy sencilla basada en bloques. Los objetos se van transformando en modelos compuestos mediante el uso de transformaciones en el espacio y operaciones lógicas. Desde la perspectiva de la enseñanza de las matemáticas es  el más interesante por el hecho de que se trabaja con conceptos geométricos.
  • Tinkercad (https://www.tinkercad.com) es un entorno de diseño online, gratuito y muy intuitivo. Los modelos se diseñan a partir de la unión de formas predefinidas, tales como prismas y cilindros
  • Cura programa laminador que preparan los archivos de nuestros diseños en 3D (normalmente archivos STL) en instrucciones para la impresora

Seguidamente detallamos la organización y contenido de las sesiones:

3 primeras sesiones: Programando con Scratch

Videojuegos

Nos hemos introducido en el mundo de la programación a través de animaciones y videojuegos donde se han puesto en práctica  elementos de la programación estructurada (instrucciones secuenciales, estructuras condicionales, bucles, variables para la puntuación o vidas), conceptos de programación de eventos (control mediante teclado o ratón sobre los objetos del juego) y programación orientada a objetos ( creación de clones y envío de mensajes).

Se han realizado los siguientes proyectos:

• Práctica de Introducción, donde se muestra como mover los elementos en el escenario, cambiar de disfraz, jugar con efectos, crear clones, envío y recepción de mensajes y controlar la puntuación mediante variables.
• Catch Game, el juego de coger manzanas que caen del cielo. Se trabaja el control por teclado del objeto encargado de recogerlas, la posición aleatoria de las manzanas y la variable puntuación. Como RETO: se les propone mejorar el juego añadiendo manzanas de otro color, que caigan a distintas velocidades y que reste puntuación. También se les propone que programen un control de finalización de juego (por ejemplo: a 20 puntos se gana y -1 se pierde).
• Juego del Pong, el juego de Atari. Se trabaja el movimiento, dirección y rebote de la bola  así como el control del paddle con el ratón. Como RETO: Cambiar el control del paddle con las teclas de dirección y el fin de juego cuando el jugador supere los 10 puntos.
• Juego de pájaros, donde aparece como novedad la creación de clones para los pájaros, la posición aleatoria y el movimiento de ellos. Como RETO: Se propone crear pájaros buenos que resten puntuación en el caso de matarlos y el control de fin de juego (Winner y Game Over).

Construcciones geométricas

• PintaFiguras, proyecto donde se trabaja con la herramienta lápiz de Scratch y con ayuda de bucles, programación de eventos y envío de mensajes se representan los distintos polígonos regulares. Como RETO: Se les plantea que representen figuras poligonales en cuyos vértices haya otros polígonos distintos.
• PintaFiguras2, proyecto en el que aparecen figuras geométricas atractivas repitiendo las figuras poligonales básicas, para ello se han utilizado bucles anidados.
• Fractales, proyecto que nos ha acercado al concepto de fractal como objeto cuya estructura se repite a diferentes escalas. Se han programado la estrella de Koch y el triángulo de Sierpinski en sus diferentes iteraciones

Sesiones 4ª a 7ª: Impresión en 3D

• Presentación de la impresora que el centro ha adquirido, concretamente es una 3DCPI HOME. Se explica el funcionamiento de la misma, los materiales que se pueden usar así como el proceso detallado desde el diseño hasta la impresión.
• Se hace uso de repositorios externos como Thingiverse, MyMiniFactory o Blockscad Gallery con el objetivo de seleccionar los primeros diseños (llaveros, pequeños robots, ranitas, etc…) que tras escalarlos y prepararlos adecuadamente con Cura  se procedieron a imprimir.
• Se dedicaron 2 sesiones al dominio de Blockscad, en la que se trabajaron con las diversas formas en 3D, las transformaciones y los operadores de conjuntos, haciendo especial hincapié en la importancia de diferencia. Se practicaron también estructuras de programación como bucles, parámetros y módulos, por ejemplo para la creación de un objeto árbol se utilizó un módulo y un campo de árboles utilizando bucles. Se pueden ver ejemplos de las prácticas realizadas en el siguiente enlace
• Tinkercad, con una sóla sesión fue suficiente para esta herramienta, que se basa en la construcción de modelos a partir de formas geométricas básicas  y su manejo es sencillo debido a que el movimiento, giro y la redimensión de figuras se hace fácilmente con ayuda del ratón. En la siguiente galería se pueden ver ejemplos de las prácticas, que van desde simples tornillos, tuercas, y llaveros hasta engranajes más complejos. 

Sesión 8ª: Preparación de la Exposición de Profundiza

Como novedad en esta edición, hemos creído necesario hacer visible el trabajo realizado por los alumnos en este proyecto de Profundiza y que fuera conocido y compartido con otros alumnos y miembros de la comunidad educativa de nuestro centro. Por tanto se ha organizado una exposición donde los alumnos-expertos han sido los protagonistas y han  mostrado, explicado y realizado prácticas de Scratch y de diseño en 3D. Ésta se celebró durante los días 31 de Mayo y 1 de Junio en el hall de nuestro instituto y donde grupos de alumnos y profesores disfrutaron de la experiencia.

La octava sesión la utilizamos para  realizar presentaciones en Genially de Scratch e impresión en 3D que les pudieran ayudar como guía en la exposición. También aprovechamos para seleccionar las prácticas a realizar en público y las figuras a exponer. En el siguiente enlace puedes ver una galería de imágenes de la exposición realizada

Para finalizar es necesario destacar el esfuerzo, implicación y motivación mostrada por el alumnado participante en este programa. Esto no hace más que retroalimentarnos para seguir en este camino de proponer futuros proyectos de profundización.

Para conocer nuestro proyecto con más detalle puedes acceder a nuestro web  de Profundiza: https://blogsaverroes.juntadeandalucia.es/profundizahar18/

Photo by Ash Edmonds on Unsplash

Tags: Diseño 3D, geometría, Impresión 3D, Lenguajes de programación, Málaga, Scratch

Sobre el colaborador

aramgom405

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