WEBQUEST ROBÓTICA EN EL AULA DE TECNOLOGÍA CON LEGO

TECNOLOGÍA 4º de ESO

Autor: José Antonio García Parrado

Introducción

El mundo de la robótica nos acompaña en infinidad de aplicaciones tecnológicas y en general en nuestra sociedad actual, tanto en la automatización de procesos industriales, en el campo de la medicina, en la fabricación de automóviles, en aplicaciones tales como la nanotecnología, y están muy relacionadas con las nuevas tecnologías y los nuevos materiales, etc. Etc.

A través de esta Webquest sobre el uso de la robótica en el aula de tecnología encontrarás las distintas aplicaciones de la robótica, sus componentes, sus tipos de programación, el diseño de un programa, de un robot o de un mecanismo capaz de realizar la función que vosotros y vosotras queráis, desarrolléis, diseñéis y porqué no inventéis.

Por tanto:

¿Te gustaría diseñar, construir y programar un robot para por ejemplo controlar la temperatura de nuestra habitación, para realizar la recogida de todo aquello que encuentre por el suelo, para que no choque, para que no salga de una determinada zona, para que detecte los distintos obstáculos que se encuentre y porqué no para que éste sepa realizar una tarea que le programemos?

Entonces manos a la obra, creo estamos dando un primer paso o toma de contacto con las distintas utilidades de los robots.

Para ello vamos a encontrar un lugar favorable para realizar y conseguir nuestro objetivo, éste será Nuestro Aula-Taller de Tecnología. Aquí aprenderemos a montar un robot para una función determinada que le asignemos según un cometido o desafío y utilizando para ello un programa de diseño, programaremos el robot a través de nuestro ordenador para que realice todo aquello que nos planteemos en los distintos retos o desafíos propuestos por nuestro profesor o profesora de Tecnología.

Vamos a utilizar robots de LEGO y comprobarás como serás capaz de realizar un diseño, un montaje, una programación y darás todos pasos para que la robótica para completar tu formación en Tecnología para este curso de 4º de ESO.

Además verás como en la vida real los ingenieros y diseñadores realizan la construcción de robots o máquinas para realizar trabajos que los humanos no quieren hacer o no pueden hacer ya que a veces los trabajos son repetitivos y aburridos, siendo por tanto No seguros para las personas que lo realizan, es decir, a veces en determinados puestos de trabajo son el robot hace las funciones y operaciones que nosotros no podríamos y todo ello con seguridad.

Por tanto a partir de ahora seréis Ingenieros y Técnicos de programación, montaje, por lo que formaréis parte de la prestigiosa Empresa TECNOrobot09 formando por tanto parte de un Departamento o equipo de ingenieros para diseñar, construir y programar un robot o una máquina para hacer un trabajo encargado por vuestro Jefe de Equipo. Vamos a trabajar en distintos departamentos del equipo de ingeniería para crear un robot y que este realice una tarea determinada. Para ello disponemos de amplio material de LEGO donde encontrarás motores, piezas para realizar los montajes, sensores, cableado, etc. Etc., además del Software de Programación y Diseño.

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La tarea

Antes de comenzar a trabajar con la Robótica en el Aula-Taller de Tecnología vas a investigar los distintos apartados del siguiente documento INICIACIÓN para posteriormente comenzar en tu departamento de Ingeniería correspondiente a la empresa que te pha encargado el trabajo.

Visita además esta página web para comprobar lo que serás capaz de hacer si trabajas con la Programación y Lego http://www.youtube.com/watch?v=5fAn5A0HbhU o este otro http://www.youtube.com/watch?v=aec-YxOw-28&NR=1.

Posteriormente a la toma de contacto con la robótica vas a conocer LEGO, para ello vais a trabajar en equipo por lo que en el siguiente documento vais a dividir el trabajo en distintos grupos y elaborareis una presentación en Open Office IMPRESS de cada uno de los apartados (uno por grupo), para ello debéis preguntar a vuestro JEFE DE EQUIPO ¿Qué trabajo debéis realizar? Conozcamos LEGO, os servirá de ayuda estos documentos: PRESENTACIÓN1 y esta otra PRESENTACION2 y lee y realiza las actividades del siguiente documento PRESENTACIÓN3 es un documento muy interesante donde encontrarás amplia información sobre LEGO.

En primer lugar, vamos a aprender cómo construir un robot. Posteriormente vamos a realizar la programación utilizando el Software adecuado suministrado por tu profesor o profesora y posteriormente vamos a ir incorporando sensores para que el contacto del robot con lo que le rodea “El medio” sea total, es decir sepa reaccionar a su propio entorno.

Por tanto veréis los principios y fundamentos del diseño, construcción y programación de manera que puedas crear y diseñar un robot y que éste haga lo que quieras como por ejemplo “En una fábrica determinaremos a través de sensores de luz piezas buenas y piezas a desechar como control de calidad de una determinada producción”

Es decir, una vez finalices la tarea encomendada el objetivo perseguido es que os familiaricéis con las distintas piezas de Lego Mindstorms Invention System, el entorno de programación y diseño de robot, y trabajéis en grupo como estáis acostumbrados en el aula de Tecnología y veáis que es lo que se hace en una Empresa de Diseño de Ingeniería en sus distintos departamentos y grupos de equipos.

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El proceso

1) Primero vais a ver esta propuesta de trabajo para que sepáis realmente en qué consiste básicamente el trabajo que desarrollareis en el Aula con los distintos departamentos que se creen, Analizar el siguiente documento Actividades Tipo donde se plantea una actividad o desafío para posteriormente encontrar la solución a través de un montaje, el diseño de una programación y posteriormente la descarga de dicha programación al robot, para que realice la tarea diseñada o propuesta.

2) Os vais a dividir en los distintos departamentos de Trabajo, para ello formaréis equipos de ingeniería de 4 personas.

Cada equipo dispondrá de un kit Lego Mindstorms y dos ordenadores.
Con un ordenador se realizará utilizando el Software proporcionado por el Jefe de Equipo la programación según el desafío establecido y el otro servirá para inicialmente diseñar el robot que realice la tarea establecida y además servirá para desarrollar e investigar posibles mejoras de lo realizado.
Inicialmente realizareis una tarea común para todos y es realizar un inventario para ello debéis utilizar el siguiente documento. Además podéis realizar esta actividad para que vayáis tomando contacto con los distintos elementos Practica1 o esta otra Practica2.
Cada componente se encargará de realizar todas las anotaciones, resoluciones, trabajo de investigación en su cuaderno de trabajo o blog creado por cada grupo.

3) Realizareis las siguientes propuestas o desafíos para ello debéis preguntar a vuestro Jefe de Equipo que os de instrucciones más precisas.

Distribución de Sesiones para aplicación en Segundo Ciclo ESO

a) Montaje y conocimiento de piezas (Con ayuda de lo realizado anteriormente Practica1 o esta otra Practica2.

b) Teoría: Introducción a Robolab y bloques de motor (El Jefe de Equipo realizará UNA PROPUESTA DE TRABAJO O TAREA A REALIZAR, ES DECIR OS PROPONDRÁ UN DESAFIO, POR TANTO: este apartado, todos los equipos debéis estar atentos a las distintas explicaciones de vuestro Jefe). Realizar las actividades-Fichas de la número1 a la 6 del siguiente documento Actividad b)

c) Práctica: Vuelta a la Mesa (El Jefe de Equipo realizará UNA PROPUESTA DE TRABAJO O TAREA A REALIZAR, ES DECIR OS PROPONDRÁ UN DESAFIO, POR TANTO: este apartado, todos los equipos debéis estar atentos a las distintas explicaciones de vuestro Jefe) Para ello, es decir para realizar correctamente la tarea o actividad tendréis que rellenar una ficha de desafío tal como ésta (A modo de ejemplo) Ficha de desafío Tipo, la propuesta de solución la encontrareis aquí, PROPUETA DE SOLUCIÓN (Debes tener instalado Robolat o Mindstorms Edu NXT en tu PC)

d) Práctica Extendida: Ochos alrededor de la mesa (El Jefe de Equipo realizará UNA PROPUESTA DE TRABAJO O TAREA A REALIZAR, ES DECIR OS PROPONDRÁ UN DESAFIO, POR TANTO: este apartado, todos los equipos debéis estar atentos a las distintas explicaciones de vuestro Jefe) PROPUETA DE SOLUCIÓN (Debes tener instalado Robolat o Mindstorms Edu NXT en tu PC)

e) Teoría: Esperas por tiempo y por sensor de presión

f) Práctica: Rover con Paragolpes (El Jefe de Equipo realizará UNA PROPUESTA DE TRABAJO O TAREA A REALIZAR, ES DECIR OS PROPONDRÁ UN DESAFIO, POR TANTO: este apartado, todos los equipos debéis estar atentos a las distintas explicaciones de vuestro Jefe) PROPUETA DE SOLUCIÓN (Debes tener instalado Robolat o Mindstorms Edu NXT en tu PC)

g) Teoría: Bifurcaciones basadas en sensor

h) Práctica: Rover por ultrasonido (El Jefe de Equipo realizará UNA PROPUESTA DE TRABAJO O TAREA A REALIZAR, ES DECIR OS PROPONDRÁ UN DESAFIO, POR TANTO: este apartado, todos los equipos debéis estar atentos a las distintas explicaciones de vuestro Jefe) PROPUETA DE SOLUCIÓN (Debes tener instalado Robolat o Mindstorms Edu NXT en tu PC)

i) Práctica Extendida: Seguidor distancia por Ultrasonido (Perrito) (El Jefe de Equipo realizará UNA PROPUESTA DE TRABAJO O TAREA A REALIZAR, ES DECIR OS PROPONDRÁ UN DESAFIO, POR TANTO: este apartado, todos los equipos debéis estar atentos a las distintas explicaciones de vuestro Jefe) PROPUETA DE SOLUCIÓN (Debes tener instalado Robolat o Mindstorms Edu NXT en tu PC)

j) Práctica Extendida: Rover con paragolpes y ultrasonido (El Jefe de Equipo realizará UNA PROPUESTA DE TRABAJO O TAREA A REALIZAR, ES DECIR OS PROPONDRÁ UN DESAFIO, POR TANTO: este apartado, todos los equipos debéis estar atentos a las distintas explicaciones de vuestro Jefe) PROPUETA DE SOLUCIÓN (Debes tener instalado Robolat o Mindstorms Edu NXT en tu PC)

k) Teoría: Sensor de luz

l) Práctica: Seguidor de Líneas (El Jefe de Equipo realizará UNA PROPUESTA DE TRABAJO O TAREA A REALIZAR, ES DECIR OS PROPONDRÁ UN DESAFIO, POR TANTO: este apartado, todos los equipos debéis estar atentos a las distintas explicaciones de vuestro Jefe) PROPUETA DE SOLUCIÓN (Debes tener instalado Robolat o Mindstorms Edu NXT en tu PC)

m) Práctica: Seguidor de Línea Perseguidor PROPUETA DE SOLUCIÓN

n) Práctica Extendida: Seguidor de líneas con 2 sensores (El Jefe de Equipo realizará UNA PROPUESTA DE TRABAJO O TAREA A REALIZAR, ES DECIR OS PROPONDRÁ UN DESAFIO, POR TANTO: este apartado, todos los equipos debéis estar atentos a las distintas explicaciones de vuestro Jefe) PROPUETA DE SOLUCIÓN (Debes tener instalado Robolat o Mindstorms Edu NXT en tu PC)

o) Teoría: Sensor de sonido y subbloques

p) Práctica: Cucaracha con sensor de luz y sonido (El Jefe de Equipo realizará UNA PROPUESTA DE TRABAJO O TAREA A REALIZAR, ES DECIR OS PROPONDRÁ UN DESAFIO, POR TANTO: este apartado, todos los equipos debéis estar atentos a las distintas explicaciones de vuestro Jefe) PROPUETA DE SOLUCIÓN (Debes tener instalado Robolat o Mindstorms Edu NXT en tu PC)

q) Teoría: Tareas

r) Práctica: Cucaracha con Tareas (El Jefe de Equipo realizará UNA PROPUESTA DE TRABAJO O TAREA A REALIZAR, ES DECIR OS PROPONDRÁ UN DESAFIO, POR TANTO: este apartado, todos los equipos debéis estar atentos a las distintas explicaciones de vuestro Jefe) PROPUETA DE SOLUCIÓN (Debes tener instalado Robolat o Mindstorms Edu NXT en tu PC)

s) Desmontaje e inventario, utiliza para ello nuevamente el siguiente documento.

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Evaluación

La evaluación global de la actividad corresponderá a un promedio de estas DOS (y si el profesor decidiese dar más peso a un apartado que a otro os informará en su momento), ASÍ COMO DE OTRAS CONSIDERACIONES QUE ESTIME OPORTUNO os lo hará saber con anticipación.

Los diferentes aspectos evaluados en cada caso se detallan en las siguientes matrices de evaluación:

Evaluación del informe técnico (Calificación del Grupo)

Calificación / Criterio	Excelente (4)	Bien (3)	Satisfactorio (2)	Mejorable (1)
Cantidad de Información	Todos los temas tratados y todas las preguntas fueron contestadas en, al menos, 2 oraciones.	Todos los temas tratados y la mayor parte de las preguntas fueron contestadas en al menos 2 oraciones.	Todos los temas tratados y la mayor parte de las preguntas fueron contestadas en 1 oración.	Uno o más temas no están tratados.
Calidad de la Información	Identifica la información importante. La información está claramente relacionada con el tema principal y proporciona varias ideas secundarias y/o ejemplos.	Identifica la información importante. La información da respuesta a las preguntas principales y 1-2 ideas secundarias y/o ejemplos.	Identifica parcialmente la información importante. La información da respuesta a las preguntas principales, pero no da detalles y/o ejemplos.	No identifica la información importante. La información tiene poco o nada que ver con las preguntas planteadas.
Redacción	No hay errores de gramática, ortografía o puntuación.	Casi no hay errores de gramática, ortografía o puntuación.	Hay pocos errores de gramática, ortografía o puntuación.	Hay muchos errores de gramática, ortografía o puntuación.
Organización	La información está muy bien organizada con párrafos bien redactados y con subtítulos. Todos los párrafos incluyen una introducción, explicaciones o detalles y una conclusión.	La información está organizada con párrafos bien redactados. La mayor parte de los párrafos incluye una introducción, explicaciones o detalles y una conclusión.	La información está organizada, pero los párrafos no están bien redactados. Los párrafos incluyen información relacionada pero en general no han sido bien organizados.	La información proporcionada no parece estar organizada. La estructura del texto no era clara y las oraciones no estaban en general bien relacionadas.
Diagramas e Ilustraciones	Los diagramas e ilustraciones son ordenados, precisos y añaden comprensión al tema.	Los diagramas e ilustraciones son precisos y añaden a la comprensión al tema.	Los diagramas e ilustraciones son ordenados y precisos y en ocasiones añaden comprensión al tema.	Los diagramas e ilustraciones no son precisos y/ o no añaden comprensión al tema.
Fuentes de Información	Todas las fuentes de información y las gráficas están documentadas y en el formato adecuado.	Todas las fuentes de información y las gráficas están documentadas, pero algunas no están en el formato adecuado.	Todas las fuentes de información y gráficas están documentadas, pero muchas no están en el formato adecuado.	Algunas fuentes de información y gráficas no están documentadas.
Uso de Internet	Usa con éxito los enlaces sugeridos para encontrar información, y navega a través de los sitios fácilmente y sin ayuda.	Puede usar los enlaces sugeridos para encontrar información, y navega a través de los sitios fácilmente y sin ayuda.	Puede usar ocasionalmente los enlaces sugeridos para encontrar información, y navega a través de los sitios fácilmente y sin ayuda.	Necesita ayuda o supervisión para usar los enlaces sugeridos y/o navegar a través de los sitios.

Evaluación del trabajo en grupo (calificación individual)

Calificación / Criterio	Excelente (4)	Bien (3)	Satisfactorio (2)	Mejorable (1)
Preparación	Trae el material necesario a clase y siempre está listo para trabajar.	Casi siempre trae el material necesario a clase y está listo para trabajar.	Casi siempre trae el material necesario, pero algunas veces necesita instalarse y se pone a trabajar.	A menudo olvida el material necesario o no está listo para trabajar.
Contribuciones	Proporciona siempre ideas útiles cuando participa en el grupo y en la discusión en clase. Es un líder definido que contribuye con mucho esfuerzo.	Por lo general, proporciona ideas útiles cuando participa en el grupo y en la discusión en clase. Es un miembro fuerte del grupo que se esfuerza.	Algunas veces proporciona ideas útiles cuando participa en el grupo y en la discusión en clase. Es un miembro satisfactorio del grupo que hace lo que se le pide.	Rara vez proporciona ideas útiles cuando participa en el grupo y en la discusión en clase. Puede negarse a participar.
Trabajo compartido	Casi siempre escucha, comparte y apoya el esfuerzo de otros. Trata de mantener la unión de los miembros trabajando en grupo.	Usualmente escucha, comparte y apoya el esfuerzo de otros. No causa "problemas" en el grupo.	A veces escucha, comparte y apoya el esfuerzo de otros, pero algunas veces no es un buen miembro del grupo.	Raramente escucha, comparte y apoya el esfuerzo de otros. Frecuentemente no es un buen miembro del grupo.
Actitud	Nunca critica públicamente el proyecto o el trabajo de otros. Siempre tiene una actitud positiva hacia el trabajo.	Rara vez critica públicamente el proyecto o el trabajo de otros. A menudo tiene una actitud positiva hacia el trabajo.	Ocasionalmente critica en público el proyecto o el trabajo de otros miembros del grupo. Tiene una actitud positiva hacia el trabajo.	Con frecuencia critica en público el proyecto o el trabajo de otros miembros del grupo. Raramente tiene una actitud positiva hacia el trabajo.
Resolución de problemas	Busca y sugiere soluciones a los problemas.	Refina soluciones sugeridas por otros.	No sugiere o refina soluciones, pero está dispuesto a tratar soluciones propuestas por otros.	No trata de resolver problemas o ayudar a otros a resolverlos. Deja a otros hacer el trabajo.
Enfoque en el trabajo	Se mantiene centrado en el trabajo que se necesita hacer. Muy auto dirigido.	La mayor parte del tiempo se centra en el trabajo que se necesita hacer. Otros miembros del grupo pueden contar con esta persona.	Algunas veces se centra en el trabajo que se necesita hacer. Otros miembros del grupo deben algunas veces regañar, empujar y recordarle a esta persona que se mantenga enfocado.	Raramente se centra en el trabajo que se necesita hacer. Deja que otros hagan el trabajo.
Utilización del Tiempo	Utiliza bien el tiempo durante todo el proyecto para asegurar que las cosas estén hechas a tiempo. El grupo no tiene que reajustar la fecha límite o trabajar en las responsabilidades por la demora de esta persona.	Utiliza bien el tiempo durante todo el proyecto, pero pudo haberse demorado en algún aspecto. El grupo no tiene que reajustar la fecha límite o trabajar en las responsabilidades por la demora de esta persona.	Tiende a demorarse, pero siempre tiene las cosas hechas para la fecha límite. El grupo no tiene que reajustar la fecha límite o trabajar en las responsabilidades por la demora de esta persona.	Rara vez tiene las cosas hechas para la fecha límite y el grupo ha tenido que reajustar la fecha límite o trabajar en las responsabilidades de esta persona porque el tiempo ha sido gestionado inadecuadamente.
Calidad del trabajo	Proporciona trabajo de la más alta calidad.	Proporciona trabajo de calidad.	Proporciona trabajo que, ocasionalmente, necesita ser comprobado o rehecho por otros miembros del grupo para asegurar su calidad.	Proporciona trabajo que, por lo general, necesita ser comprobado o rehecho por otros para asegurar su calidad.

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Recursos

Enlaces Robótica: Encontrais aqui diversos portales y enlaces Web donde se trabaja o trata temas relacionados con la Robótica

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Conclusión

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Se pretende con esta actividad motivar a los alumnos y alumnas para que indaguen y conozcan LOS ROBOT, LA ROBOTICA, LA PROGRAMACIÓN y en General el mundo que rodea a nuestra sociedad hoy día con la automatización de procesos Industriales y la Robótica y sus aplicaciones.

Consecuencia de este carácter integrador de diferentes conocimientos, la materia de Tecnología se manifiesta especialmente útil para la adquisición de las competencias básicas, con respecto al tema tratado en la presente WebQuest se desarrollarán y trabajarán las siguientes:

a) Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico y natural: Principalmente mediante el conocimiento y comprensión de objetos, procesos, sistemas y entornos tecnológicos. La interacción con un entorno en el que lo tecnológico constituye un elemento esencial se ve facilitada por su aplicación para identificar y dar respuesta a necesidades, evaluando el desarrollo del proceso y sus resultados. Así el análisis de objetos y sistemas técnicos desde distintos puntos de vista permite conocer cómo han sido diseñados y construidos, los elementos que los forman y su función en el conjunto, facilitando el uso y la conservación.

b) Contribución a la Autonomía e Iniciativa personal se centra en el modo particular que proporciona esta materia para abordar los problemas tecnológicos y será mayor en la medida en que se fomenten modos de enfrentarse a ellos de manera autónoma y creativa, se incida en la valoración reflexiva de las diferentes alternativas y se prepare para el análisis previo de las consecuencias de las decisiones que se toman en el proceso.

c) Competencia en el tratamiento de la información y la competencia digital: El tratamiento específico de las tecnologías de la información y la comunicación. Se contribuirá al desarrollo de esta competencia en el uso de los ordenadores, en las destrezas básicas asociadas a un uso suficientemente autónomo de estas tecnologías y, en definitiva, contribuyan a familiarizarse suficientemente con ellos.

d) Competencia social y ciudadana, en lo que se refiere a las habilidades para las relaciones humanas y al conocimiento de la organización y funcionamiento de las sociedades vendrá determinada por el modo en que se aborden los contenidos, especialmente los asociados al proceso de resolución de problemas tecnológicos.

e) La Competencia Matemática: Se desarrolla en el uso instrumental de herramientas matemáticas, en su dimensión justa y de manera contextualizada. Se alcanza con la medición, calculo de magnitudes, usos de escalas, lectura e interpretación de gráficos, resolución de problemas, etc.

f) La Competencia en Comunicación lingüística, a través de uso de vocabulario específico.

g) La Competencia de Aprender a Aprender: a través de sencillos programas utilizando el Software del LEGO el alumno planteará estrategias de resolución de problemas tecnológicos, desarrollando por sí mismo la capacidad de rectificación, mejora y búsqueda de solución a un problema planteado.

Créditos

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Título de la WebQuest: “ROBÓTICA EN EL AULA DE TECNOLOGÍA CON LEGO”

Autor: José Antonio García Parrado

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA

IES VEGA DEL GUADALETE (CADIZ)

Correo electrónico jagparrado@gmail.com

Nivel académico y curso al que va dirigida. 4º de ESO

Materia en la que encuadra: Tecnología

Duración prevista (en sesiones de 1 h.) 18 sesiones (Orientativo)

Observaciones: Es un tema relacionado con los bloques de contenidos “Control y Robótica”. Con el bloque de contenidos de Control y Robótica integra los conocimientos que el alumno ha adquirido a lo largo de la etapa para diseñar un dispositivo mecánico, empleando materiales adecuados, capaz de resistir esfuerzos y de producir movimiento con la información que le transmite el ordenador a partir de las condiciones del entorno. El uso del ordenador como elemento de Programación y Control, con su aplicación final sobre un Robot. El empleo de simuladores informáticos o tarjetas controladoras facilita el proceso de aprendizaje con montajes sencillos.

NOTA: AGRADECIMIENTOS A MIS COMPAÑEROS DEL CURSO “ROBOTICA AVANZADA EN EL AULA DE TECNOLOGÍA” y a …. Francis, REALIZADO EN EL CEP DE JEREZ DE LA FRONTERA en Oct09.

JOSÉ ANTONIO GARCÍA PARRADO

Noviembre de 2009

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