ESCOLA L’HORITZÓ

VEURE I CONTROLAR,

DES DE CASA,

EL ROBOT QUE TINC A L’ESCOLA. IV Concurs de Bones Pràctiques TIC del Consorci d’Educació de Barcelona

JAUME BASSEDA

Barcelona, 12 de maig del 2014

El procés creatiu i cognitiu d’aquesta pràctica educativa té un continum des de casa. Accedint a l’aplicatiu des de fora l’Escola permetrà a l’alumnat el continuar amb el seu procés d’aprenentatge d’una manera lúdica. Hem constatat, que per l’alumnat, poder fer els canvis que es vulguin en el seu programa informàtic, empesos per la curiositat de nous reptes, i modificar el comportament del robot de manera virtual, és molt estimulant.

VEURE I CONTROLAR, DES DE CASA, EL ROBOT QUE TINC A L’ESCOLA.

ÍNDEX

Dades de la persona responsable del Projecte .................................................................................... 1

Títol ...................................................................................................................................................... 1

Nivell educatiu ..................................................................................................................................... 1

Extracte ................................................................................................................................................ 1

Persona responsable del Projecte........................................................................................................ 1

Objectius principals .............................................................................................................................. 2

Continguts treballats ............................................................................................................................ 2

Àrees implicades .................................................................................................................................. 2

Avaluació de l’alumnat ......................................................................................................................... 3

Aspectes competencials treballats ...................................................................................................... 3

Descripció detallada del projecte ........................................................................................................ 4

Funcionament ................................................................................................................................... 4

Entorn de treball............................................................................................................................... 5

Temporització ...................................................................................................................................... 6

Recursos i equipament necessaris ....................................................................................................... 6

Requisits tècnics. .............................................................................................................................. 6

Eines de robòtica. ............................................................................................................................. 6

Enllaç web del Centre........................................................................................................................... 7

Implementació del Projecte ................................................................................................................. 8

Metodologia de treball ........................................................................................................................ 9

Grau d’implicació del professorat ...................................................................................................... 11

Observacions ...................................................................................................................................... 11

Antecedents (experiències viscudes). ............................................................................................ 12

Dificultats que ens hem trobat. ...................................................................................................... 12

+ 20anys TallerRobòtica. ........................................................................................................................ 12

Valoracions finals ............................................................................................................................... 12

Referències ......................................................................................................................................... 12

VEURE I CONTROLAR, DES DE CASA, EL ROBOT QUE TINC A L’ESCOLA.

1

Dades de la persona responsable del Projecte Jaume Basseda i Cardó (jaume@escola-horitzo.cat)

Escola l’Horitzó 08039987

Passeig de la Bonanova, 7 08022 Barcelona

http://www.escola-horitzo.cat

e-mail: info@escola-horitzo.cat

Títol VEURE I CONTROLAR, DES DE CASA, EL ROBOT QUE HE FET A L’ESCOLA.

Nivell educatiu Si bé l’experiència es va iniciar el curs 2011-2012 amb alumnes de Cicle Inicial i Cicle Mitjà

d’Educació Primària Obligatòria, actualment ja és una realitat pels alumnes d’Educació Infantil,

d’Educació Primària i de Secundària (ESO i Batxillerat) de tota l’Escola.

Extracte Les eines telemàtiques de Control Remot (VNC) permeten que, un cop els alumnes són fora de

l’Escola, puguin manipular i mostrar el seu treball fet en el Taller de Robòtica als seus pares,

germans, amics, etc. És a dir, un alumne en arribar a casa pot accedir des de qualsevol

ordinador que tingui connexió a Internet, a l’ordinador de l’Escola on té connectat el seu

robot i fer-lo moure. Gràcies a una Webcam, també pot visionar el que esta passant. El que

fem és accedir a l’escriptori d’un ordinador per fer funcionar, des d’aquest, qualsevol aplicació

o llenguatge de programació. Segons les edats d’iniciació utilitzem el Wedo o l’Scratch i en

nivells superiors utilitzem eines com Briccx (Entorn de programació similar al llenguatge C). Tot

el programari (NXC, Scratch i el TightVNC) utilitzat és lliure.

Persona responsable del Projecte

El Projecte ha estat iniciat i dut a terme pel responsable de robòtica de l’Escola, Jaume Basseda

i Cardó. El Taller de Robòtica ja fa més de 20 anys que es va iniciar (Curs 1992-1993).

El curs 1993-1994, l’actual responsable del Taller de robòtica de l’Escola ja va impartir un curs

de robòtica educativa a la UPC. Actualment, ha realitzat diferents ponències en diversos actes,

per exemple a la Setmana de la Ciència 2012, organitzada per l’Ajuntament de Barcelona, o a

les trobades TIC del 2012, a la Fundació d’Escoles Cristianes de Catalunya. També ha publicat

articles relacionats amb la Robòtica educativa a revistes com GUIX.

VEURE I CONTROLAR, DES DE CASA, EL ROBOT QUE TINC A L’ESCOLA.

2

Objectius principals Els objectius principals del projecte són:

Aportar a l’alumne la possibilitat de dissenyar, de crear, de construir i de programar

els seus propis enginys.

Compartir i difondre el treball desenvolupat, per tal d’afavorir-ne l’assimilació.

Treballar diverses competències.

Desenvolupar de manera interdisciplinària, transdisciplinària i multidisciplinària totes

les àrees de coneixement previstes pel propi Projecte Educatiu de Centre en les

diferents àrees curriculars.

Contribuir a fomentar les habilitats i competències que capacitin l’alumnat a afrontar

nous reptes amb èxit.

Oferir l’experiència de construir amb les mans (hand on experience) per tal de millorar

la qualitat de l’aprenentatge dels alumnes a més de desenvolupar habilitats com la

comunicació, la creativitat, la resolució de problemes i el treball en equip.

Refermar el protagonisme del propi aprenentatge.

Promoure la creativitat, la innovació i el pensament crític en els alumnes en un entorn

altament col·laboratiu i motivador.

Fomentar el treball cooperatiu i col·laboratiu de l’alumnat i de l’equip docent del

centre.

Ser una referència per a la comunitat educativa que agrupa alumnes, mestres i

famílies.

Continguts treballats Els continguts curriculars que es desenvolupen en el Taller de Robòtica cobreixen el procés

d’ensenyament i d’aprenentatge de les diverses àrees del currículum contemplades pel propi

Projecte Pedagògic de l’Escola l’Horitzó a totes les etapes educatives (EI, EPO, ESO i

Batxillerat):

Creació, construcció i programació d’enginys.

Resolució de problemes.

Codificació de llenguatges.

Construcció de coneixement.

Comunicació del saber assolit a través del Mètode científic.

Exposició de la pròpia creació a través d’Internet i altres oportunitats pròpies del

Projecte Pedagògic de l’Escola.

Col·laboració i cooperació entre iguals.

Àrees implicades En un treball desenvolupat al Taller de robòtica hi intervenen quasi bé totes les àrees

curriculars: llengua, matemàtiques, història, art, física, etc. És a dir, les àrees implicades en el

Taller de robòtica formen part de les diverses àrees curriculars del Projecte Horitzó i tenen

focus en STEM (Science, Technology, Engineering and Maths) i també en les àrees

d’humanitats.

VEURE I CONTROLAR, DES DE CASA, EL ROBOT QUE TINC A L’ESCOLA.

3

El Taller de Robòtica proporciona un treball interdisciplinari, ja que en la construcció d’un

robot poden intervenir, entre d’altres, les lleis de la física (per exemple, les lleis de la

mecànica) i el llenguatge de la matemàtica.

També cal tenir present que quan es realitza un projecte de robòtica s’aprèn una gran

quantitat de vocabulari tècnic.

Avaluació de l’alumnat El procés d’avaluació de l’alumnat és continuat i es defineix des de l’observació participativa

del mestre i l’autovaloració de l’alumne.

L’avaluació final es fa realitat una vegada el robot acabat i programat, aquesta té dues parts

molt diferenciades:

1. La primera part és una exposició oral als companys i als mestres de l’Escola. L’alumnat

ha de saber explicar què ha fet, com ho ha fet, per què ho ha fet, les dificultats que ha

trobat, els reptes que ha assolit, les millores que pot proposar després de l’experiència,

etc. Exposar el seu treball també implica conèixer i assimilar correctament els

continguts treballats.

2. La segona part és concretar per escrit, a través d’una fitxa, la síntesi del treball

desenvolupat al Taller de Robòtica1.

En aquest procés d’avaluació es té en compte la capacitat creativa, la capacitat de trobar

solucions i les estratègies que han utilitzat.

Aspectes competencials treballats Les competències comunicatives: aquestes competències suposen saber interaccionar

oralment (conversar, escoltar i expressar-se), sens dubte és una part important en

aquest projecte donat que han de saber exposar el que fan, el com i el per què. Cal

desenvolupar un treball cooperatiu i ser conscients dels propis aprenentatges.

Les competències metodològiques: es tracta, de convertir la informació en coneixement, per guiar les accions. Cal desenvolupar el raonament i l’esperit crític, amb la capacitat d’organitzar-se i també amb determinades actituds, com el sentit de la responsabilitat i la disciplina, com la perseverança i el rigor en la realització dels treballs. Amb això es potencia l’interès i el plaer pel treball ben fet.

Competència matemàtica: la competència matemàtica implica l’habilitat de

comprendre, utilitzar i relacionar els nombres, les seves operacions bàsiques, els

símbols i les formes d’expressió i raonament matemàtic.

Competència d’aprendre a aprendre: aprendre a aprendre suposa adquirir habilitats per conduir el propi aprenentatge i continuar aprenent de forma eficaç i autònoma.

Competència d’autonomia i iniciativa personal: l’autonomia i la iniciativa personal

ajuden a transformar les idees en accions, a emprendre i avaluar projectes individuals

i col·lectius.

1 Veure apartat metodologia de treball d’aquesta memòria.

VEURE I CONTROLAR, DES DE CASA, EL ROBOT QUE TINC A L’ESCOLA.

4

Descripció detallada del projecte

Funcionament El projecte està pensat perquè l’alumnat pugui accedir des de fora de l’Escola al Taller de

Robòtica del centre. La màquina de l’Escola que accedeix l’alumnat és un ordinador que no li

cal cap tipus de prestació especial.

Quan es vol accedir des de l’exterior de l’Escola a la màquina on hi ha el robot connectat, cal

utilitzar un mecanisme anomenat NAT que fa que la IP publica del nostre router apunti cap la

IP privada d’una màquina de la nostra xarxa Local. Això s’ha de sol·licitar al proveïdor

d’Internet.

A l’ordinador de l’Escola, cal instal·lar el programari TightVNC, versió Server, ja que aquesta

màquina farà la funció de servidor.

Quan ja tenim el servidor en funcionament, ja poden accedir-hi des de qualsevol ordinador de

dins de l’Escola o de fora, només utilitzant un navegador. Cal proporcionar a l’usuari (alumnes)

l’adreça IP i la contrasenya. És important assenyalar que caldrà donar una contrasenya diferent

per cada robot realitzat al Taller de Robòtica.

Per tal de facilitar l’accés i no haver d’accedir a través de la IP, hem creat una pàgina que

redirecciona l’usuari a l’ordinador que té la versió Server (http://www.escola-

horitzo.cat/robotica).

La pantalla que es mostra quan accedim és aquesta:

Com es pot constatar no apareixen codis estranys ni opcions complexes. Es tracte d’una

pantalla neta on només es demana una contrasenya.

També hi ha una versió dissenyada per a dispositius mòbils. Aquesta opció de dispositiu mòbil

es concreta de la següent manera:

Remote Ripple. Disponible per a Android. Aplicació gratuïta.

VEURE I CONTROLAR, DES DE CASA, EL ROBOT QUE TINC A L’ESCOLA.

5

Actualment, cal tenir aquesta opció per a dispositius mòbils. Existeix l’aplicatiu per a versions

Android que permet tenir l’escriptori remot en el nostre samrtphone i controlar el robot.

L’aplicació la poden descarregar des de Play Store.

La configuració és molt senzilla. Només ens demana el servidor i després la contrasenya.

Una vegada autentificats ens apareix l’escriptori totalment operatiu.

Entorn de treball L’entorn de treball es basa principalment amb l’Scratch, el qual permet controlar els motors i

sensors de Wedo (Lego). Quant a la forma de presentar-lo a l’escriptori hem optat per fer la

següent distribució:

VEURE I CONTROLAR, DES DE CASA, EL ROBOT QUE TINC A L’ESCOLA.

6

Cal dir que el que veuen a casa és exactament el mateix que veuen a l’Escola, això facilita la

comprensió i l’explicació que l’alumnat fa a casa del seu treball.

Així tenim tres zones clarament diferenciades:

1. L’àrea de programació on tenim l’Scratch2. Ells conjuntament amb els pares poden des

de casa modificar el programa. L’alumne comparteix el treball amb els pares.

2. La zona groga ens mostra, en temps real l’efecte que té l’execució del programa sobre

el robot o mecanisme.

3. I per últim, tenim la zona verda que correspon a un petit espai on poden escriure

comentaris. Cal tenir en compte que pot succeir que es connectin des de casa els dos o

tres alumnes que han fet el robot, de forma simultània. Això vol dir que poden veure

les accions que fan els altres components de l’equip (desplaçament del ratolí,

modificacions del programa...).

Temporització Els alumnes decideixen fer un robot al Taller de Robòtica, de la mateixa manera que

decideixen fer qualsevol altre Taller o Projecte de Treball Personal. La duració del treball varia

en funció del repte que planteja el projecte de robòtica que l’alumne s’ha proposat dur a

terme i de les competències personals de cadascú.

Recursos i equipament necessaris

Requisits tècnics. Des d’un punt de vista més tècnic, s’utilitzen les connexions pròpies del

centre. Només cal instal·lar el programari TightVNC en un PC i obrir els ports adients (en

aquest cas el port 5800) del router per tal de permetre l’accés a l’Escola des de l’exterior.

Les eines VNC (Virtual Network Computing) són aplicatius informàtics per compartir l'escriptori

gràfic entre ordinadors. Per tant, com ja hem dit anteriorment, el que l’alumne veu des de casa

és exactament el mateix que veu a l’Escola. Igualment sigui quin sigui el programa informàtic

en funcionament serà idèntic en els dos espais; casa i Escola.

En tractar-se d’un taller de robòtica, cal entendre que s’ha de tenir el material corresponent.

En el nostre cas utilitzem Lego (Wedo, NXT i EV3), però es pot adaptar el material que es

vulgui.

Eines de robòtica. L’entorn de treball actual es basa principalment en la controladora

NXT i el LEGO USB Hub. La NXT ofereix la possibilitat de treballar en nivells molt diversos. Tant

l’adaptem a alumnes de P5-Educació Infantil (que és quan comencen a fer el Taller de

Robòtica) com en els darrers cursos de Batxillerat.

Les eines per programar estan ben dissenyades, els més petits treballant en entorns gràfics i

intuïtius (WeDo, Scratch...), mentre els més grans ho fan utilitzant llenguatges d’alt nivell

(NXC...) , la majoria dissenyats en departaments d’investigació o universitats.

2 Entorn visual de programació desenvolupat pel Lifelong Kindergarten Research Group dins del MIT Media Lab.

VEURE I CONTROLAR, DES DE CASA, EL ROBOT QUE TINC A L’ESCOLA.

7

El NXC significa No eXactament C. És molt apropiat per a treballar amb alumnes d’ESO i

Batxillerat. És de lliure distribució i es pot executar sota Linux o Windows.

Alumnes de Primària construint un enginy dissenyat per ells.

Alumnes de Primària experimentant amb diferents elements

mecànics. Alumnes de Batxillerat participant amb la construcció

d’entorns d’investigació.

Alumnes d’Educació Infantil segueixen les indicacions

d’una fitxa LEGO per construir un mecanisme. .

Enllaç web del Centre L’experiència es pot veure també a:

http://www.escola-horitzo.cat/bonespractiques

En aquesta adreça electrònica també es pot accedir a l’apartat del Taller de Robòtica, on es

veuen alumnes de totes les etapes educatives realitzant diferents activitats al Taller de

Robòtica. També es pot accedir als enllaços de diferents vídeos que mostren alguna

experiència en aquest Taller de l’Escola, per exemple hi ha una experiència de 4t d’ESO que el

programa El Medi Ambient – TV3 se’n va fer ressò (2005).

VEURE I CONTROLAR, DES DE CASA, EL ROBOT QUE TINC A L’ESCOLA.

8

Implementació del Projecte El projecte es va implementar el curs 2011-2012. Des dels seus inicis fins ara hem pogut

constatar que el projecte motiva i engresca els alumnes a treballar correctament en aquest

entorn. Estan il·lusionats en crear, inventar, etc. i finalment ensenyar i explicar el que han fet.

Aquí es mostra un recull d’imatges que il·lustren diferents moments del procés.

Alumnes manipulant

la controladora NXT (1r d’ESO)

Alumnes programant

el robot amb NXT (4t d’ESO)

Experimentant

energies alternatives (CS d’EPO).

Experimentant

el pla inclinat (CM d’EPO).

Alumnes de 7 anys (CI d’EPO)

programant un robot amb el wedo.

Alumnes d’Educació Infantil

construint el seu robot.

VEURE I CONTROLAR, DES DE CASA, EL ROBOT QUE TINC A L’ESCOLA.

9

Metodologia de treball

La metodologia de treball es basa en el Mètode

científic. Es parteix de les intencions, il·lusions i

hipòtesis de l’alumnat per dissenyar un enginy que

ha de tenir en compte tot un marc teòric de

referència basat en els continguts que marca el

currículum.

L’alumnat segueix els passos següents en el procés d’elaboració d’un robot:

1. Concretar el robot o el mecanisme que es vol fer.

2. Explicar per què es vol fer, com es vol fer i de quina manera es vol fer.

3. Fer una anàlisi de viabilitat.

4. Dissenyar el procés de construcció.

5. Seleccionar els elements mecànics necessaris: politges, engranatges, cargol sense fi,

cremalleres, etc.

6. Programar el robot utilitzant el llenguatge de programació adient. Aquest aspecte

dependrà del nivell educatiu de l’alumnat i/o de les possibilitats reals de cadascú.

7. Una vegada finalitzat el robot, l’alumnat ha d’emplenar una fitxa on es contemplen la

síntesi de tres aspectes que contribueixen a l’assimilació dels conceptes treballats.:

a. Els diferents elements utilitzats.

b. La fotografia del robot.

c. I el programa informàtic que s’ha realitzat per fer moure el robot.

EXEMPLE DE FITXA UTILITZANT EL NXT

VEURE I CONTROLAR, DES DE CASA, EL ROBOT QUE TINC A L’ESCOLA.

10

EXEMPLE DE FITXA UTILITZANT SCRATCH

EXEMPLE DE FITXA UTILITZANT ALTRES LLENGUATGES

Un cop construït el robot, amb les eines telemàtiques, l’alumnat té la possibilitat de controlar

aquest robot que està al Taller de Robòtica de l’Escola, tot utilitzant un navegador (Explorer,

Firefox, etc) via Internet des de qualsevol indret del món.

VEURE I CONTROLAR, DES DE CASA, EL ROBOT QUE TINC A L’ESCOLA.

11

Grau d’implicació del professorat El responsable del Taller de Robòtica acompanya i orienta l’alumnat i el professorat del centre

per afavorir-ne un treball interdisciplinari de les diferents àrees curriculars.

El responsable del Taller de robòtica també gaudeix d’un vincle de col·laboració amb la casa

LEGO. Enguany hem obtingut una distinció especifica a través del LEIS (LEGO Education

Innovation Studio) que ens han atorgat.

El mestre d‘Escola l’Horitzó destaca pel seu compromís en el Projecte Pedagògic de l’Escola i

aquest és el cas del responsable de la Robòtica educativa al Centre. La col·laboració en fer un

treball d’equip, l’orientació i l’acompanyament de l’alumnat i del professorat, i el ser un punt

de referència estable són els trets que el caracteritzen.

Per això, en el cas concret d’aquesta experiència, a més a més de col·laborar de manera

multidisciplinària pel que fa als aprenentatges que de manera interdisciplinària es donen en el

Taller de Robòtica, el responsable del projecte també participa com espectador actiu, ja que es

pot connectar des de casa seva i l’endemà comentar l’experiència amb els alumnes que han

dissenyat i construït el seu robot. A l’Escola és vital que els mestres ens impliquem

incondicionalment per tal d’encoratjar els alumnes a desenvolupar al màxim les seves

possibilitats reals en tots els sentits.

Un exemple d’implicació multidisciplinari del professorat el podem trobar a Secundària, ja que

aquesta realitat quotidiana en el Taller de Robòtica de l’Escola, fins i tot, ha permès, que en els

treballs científics que es realitzen a l’ESO i a Batxillerat, els alumnes d’aquestes etapes tinguin

l’oportunitat de crear enginys, que els ajudin a corroborar o a refutar les hipòtesis de treballs

d’investigació. Els robots dissenyats per aquests alumnes han trencat les barreres de l’espai i el

temps, que limiten l’observació i l’experimentació del científic, fet que ha engrescat el

professorat. Un exemple d’aquesta realitat educativa el trobem en un estudi de la cria artificial

d’ocells dut a terme durant el curs 2012-2013, on per poder visionar des de casa i en qualsevol

moment del dia els ocells que naixien, l’enginy dissenyat per l’alumnat va permetre tenir un

control de les dades de manera exhaustiva i precisa.

Observacions Valorar que aquesta pràctica educativa és molt estimulant pels alumnes, perquè,

independentment del disseny final de l’enginy de robòtica que facin, ells sempre n’obtenen un

èxit personal: una màquina que executa les ordres que ells han programat; allò que han ideat a

la ment es fa real.

Cal destacar que el procés creatiu i cognitiu d’aquesta pràctica educativa té un continum des

de casa. Accedint a l’aplicatiu des de fora l’Escola permetrà a l’alumnat el continuar amb el

seu procés d’aprenentatge d’una manera lúdica. Hem constatat, que per l’alumnat, poder fer

els canvis que es vulguin en el seu programa informàtic, empesos per la curiositat de nous

reptes, i modificar el comportament del robot de manera virtual, és molt estimulant.

VEURE I CONTROLAR, DES DE CASA, EL ROBOT QUE TINC A L’ESCOLA.

12

Es fa evident que aquesta pràctica educativa també enforteix els lligams afectius entre pares i

fills, ja que convida al diàleg i a fomentar la confiança entre ambdós. També facilita la

comunicació si l’alumne té parents a l’estranger o els pares estan de viatge, per exemple.

Antecedents (experiències viscudes). La gènesi d’aquesta pràctica educativa la

situem l’any 1996, quan vàrem fer moure des de l’Escola una maqueta situada a Suïssa. En

aquell moment tot era força més complex, era el principi d’una revolució tecnològica on calia

tot un desplegament de recursos humans, econòmics i tècnics per poder fer una

videoconferència que ens permetés fer realitat les nostres intencions.

Dificultats que ens hem trobat. Pràcticament cap, res destacable. Només observar

que l’entrebanc més freqüent és trobar-se que en l’ordinador de fora de l’Escola no hi hagi

instal·lat el motor de Java, requisit indispensable per fer funcionar l’aplicatiu.

+ 20anys TallerRobòtica. Fa més de 20 anys que vàrem iniciar el Taller de Robòtica a l’Escola

(curs escolar 1991-1992). Des dels inicis es va utilitzar com a material de treball el LEGO. Hem

seguit tota l’evolució des de la primera controladora fins l’actual EV3 de LEGO. Durant el curs

2013-2014, Lego Education a atorgat a l’Escola un Innovation Studio, en aquests moments és

l’únic i el primer a la ciutat de Barcelona. És un espai amb materials innovadors que milloren i

augmenten el potencial que té el Taller de Robòtica.

Valoracions finals Per mitjà d’aquesta experiència, cal valorar positivament que s’aproximen els alumnes a una

realitat tecnològica molt actual i dóna una visió del món de les comunicacions, que es trobaran

de ben segur en un futur molt proper.

El projecte aproxima l’Escola a les famílies i engresca els alumnes a fer un bon treball.

El programari (NXC, Scratch i el TightVNC) és lliure i gratuït. I la dificultat tècnica és

pràcticament inexistent.

Referències NXC Entorn de programació per a la controladora NXT de Lego. http://bricxcc.sourceforge.net/

Scratch és una llenguatge de programació visual. http://scratch.mit.edu/

TightVNC is a free remote control software package http://www.tightvnc.com/

Lego Education Innovetion studio https://education.lego.com/en-gb/preschool-and-

school/secondary/innovation-studio

NAT - Wiki iTIC - Enginyeria de Sistemes TIC http://wiki.itic.cat/NetworkLayer