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CONSTRUYENDO UN VIDEOJUEGO CON MATEMÁTICAS, FÍSICA Y SCRATCH
Teresita Montañez – Cinhtia González – Michel García – Manuel Escalante {monmay, gsegura, michel.garcia, manuel.escalante}@uady.mx
Universidad Autónoma de Yucatán, UMT, México Tema: V.5 – TIC y MatemáticasModalidad: Mini Curso (MC)Nivel educativo: Medio (11 a 17 años) Palabras clave: videojuego, matemáticas, física y software de animación
Resumen En este Mini Curso se abordarán temas básicos de las áreas de ciencias de la computación y matemáticas. Se empleará la herramienta de animación Scratch (software libre), para ayudar a cada profesor participante a diseñar y desarrollar una estrategia de enseñanza-aprendizaje que resulte divertida y motivadora para sus estudiantes. Las actividades consisten en utilizar la animación por computadora en 2D para diseñar y construir un videojuego que permita abordar conceptos matemáticos de forma amena y divertida. Entre los temas que se ejemplificarán se encuentran: el plano cartesiano, las funciones, la función paramétrica, la derivada, la anti-derivada y algunos conceptos de física tales como velocidad y aceleración; todos estos temas son de nivel medio-superior y superior, aunque el uso de esta herramienta de animación permite abordar temas de cualquier nivel educativo. Durante el curso se mostrarán los pasos necesarios para construir juegos del tipo “Mario Bros” o “Angry Birds”. Al finalizar el curso los participantes habrán desarrollado un videojuego completo y funcional.
Introducción
Desde el 2001, en la Unidad Multidisciplinaria Tizimín de la Universidad Autónoma de
Yucatán se realizan anualmente las “Jornadas de Computación y Matemáticas” cuyo
objetivo es mostrar a la comunidad de nuestra región la relación que existe entre la
computación, las matemáticas y el mundo real. Durante estas jornadas se han impartido
diversos talleres como: Papiroflexia, Filigrana de Papel, Magia con los números,
Robótica, Introducción a Linux, Introducción a Redes, Introducción al Procesamiento
de Imágenes, Electrónica Básica, Programación con Matlab, Programación con Scilab,
Animación con Blender y Animación con Scratch, todos dirigidos a estudiantes y
profesores de primaria, secundaria, bachillerato y carreras que tienen en su plan de
estudio la asignatura de cálculo. Del trabajo realizado en estos talleres han salido
algunas publicaciones (Tec, 2010)(Montañez 2010), pero sin duda, uno de los talleres
que ha sido de mayor utilidad y que ha superado las expectativas iniciales, tanto de
estudiantes como de profesores, ha sido el Taller de Animación con Scratch, el cual
desde el año 2009 se ha utilizado como apoyo en las asignaturas de Cálculo Diferencial
e Integral, de la Licenciatura de Ciencias de la Computación que se imparte en nuestra
institución. Con esta herramienta se han podido elaborar proyectos relacionados con los
videojuegos, en los que se requieren aplicar conceptos abstractos abordados en las
asignaturas. También se han presentado trabajos e impartido talleres de Scratch con
Matemáticas en diversos foros Internacionales (Escalante, 2010) (Escalante, 2011). Así,
hemos preparado esta propuesta que podría interesar y ser de utilidad para los
participantes del VII Congreso Iberoamericano de Educación Matemática. El mini curso
le permitirá al profesor participante vislumbrar el gran potencial que tiene esta
herramienta en sus estrategias de enseñanza-aprendizaje, para despertar el interés de sus
estudiantes, motivándolos mediante el uso de los videojuegos y el software de
animación, lo cual se ha observado que permite obtener resultados satisfactorios,
especialmente con asignaturas que guardan una estrecha relación con las matemáticas y
la física, consideradas tradicionalmente temas complicados para los estudiantes.
Objetivo General
El participante diseñará y desarrollará un videojuego en 2D para utilizarlo como
material de apoyo en sus procesos de enseñanza-aprendizaje con estudiantes de
educación media superior y superior, para lo cual aplicará conceptos básicos de
matemáticas, física y animación por computadora en 2D.
Objetivos Específicos
El participante:
1. Definirá y aplicará conceptos básicos de matemáticas, física y animación por
computadora para la conceptualización y el diseño de un videojuego en 2D.
2. Utilizará el software de animación Scratch para desarrollar una aplicación que
permita simular el movimiento de un objeto que se rige ya sea por un modelo
matemático o por las leyes de la física.
3. Construirá un videojuego sencillo del tipo “Mario Bros” o “Angry Birds” que
involucre las leyes de la física con los conceptos matemáticos función, función
paramétrica, derivada y antiderivada.
Estructura del Mini Curso
La duración del mini-curso será de 240 minutos (4.0 horas) de capacitación, divididos
en 2 intervalos de aproximadamente 2 horas cada uno, con un breve receso intermedio.
Los participantes trabajarán en equipos de dos personas y cada equipo dispondrá de al
menos una computadora.
Actividades a realizar
A continuación se listan las actividades que se realizarán, para las cuales se requieren
algunos materiales de apoyo tales como: la guía de referencia, la guía de inicio, videos
tutoriales, aplicaciones de ejemplo y las tarjetas de Scratch que se encuentran
disponibles en el Sitio Web a página Web oficial de Scratch
(http://info.scratch.mit.edu/es/Support). En la página Web del Cuerpo Académico
Ciencias de la Computación Unidad Tizimín (http://www.tizimin.uady.mx/calcc/),
también se puede encontrar algunos artículos relacionados y material adicional.
Actividad 1
Proyección de los videos “Demo del videojuego de Super Mario Bros”, “Demo del
videojuego Angry Birds”. Jugar un breve momento con los videojuegos “Angry Birds
en el Espacio” y “Plantas contra Zombis”. El propósito de esta actividad es ejemplificar
la importancia que tienen la matemática y la física para desarrollar videojuegos con
animación real. Duración 5 minutos. La Figura 1 ilustra los materiales que se
proyectarán.
Figura 1. Proyecciones y material de la actividad 1
Actividad 2
Con ayuda del Software de Animación Scratch los participantes comprenderán los
conceptos básicos de la animación 2D, construyendo la animación de un cohete que
viaja por el espacio y choca con un planeta. Duración 45 minutos. Véase Figura 2.
Figura 2. Animación de un cohete que viaja por el espacio
Temas que cubriremos en la segunda actividad
Área de Animación: Definición de Scratch, Ingredientes básicos de un proyecto,
Escenario, Nuevos objetos, Borrar objetos, Lista de objetos, Disfraces de objetos,
Sonidos de objetos, Información del objeto, Rotación y movimiento del objeto,
Introducción a la programación
Área de Matemáticas y Física: plano cartesiano, función, función paramétrica, derivada,
antiderivada y los conceptos de física velocidad y aceleración
Actividad 3
Realizar por parte de los profesores la modelación de diversas trayectorias: línea recta,
trayectorias parabólicas, exponenciales, circulares y elipsoidales que siguen los
personajes o objetos de los videos presentados, el propósito de esta actividad es mostrar
el gran número de situaciones que se pueden plantear al estudiante para analizar y
resolver. Duración 15 minutos. Véase ejemplos en la Figura 3.
Figura 3. Trayectorias modeladas
Actividad 4
Elaborar por parte de los profesores las animaciones previamente modeladas utilizando
el cohete como objeto y el software de animación Scratch. Esta actividad nos mostrará
la sencillez y usabilidad que tiene el software para servir como un laboratorio de
simulación. Duración 55 minutos. Véase ejemplos en la Figura 4.
Figura 4. Trayectorias animadas
Actividad 5
Contruir un juego del tipo “Angry Birds” utilizando todo el material elaborado y todo el
conocimiento adquirido en las actividades 1, 2, 3 y 4 . Duración 115 minutos. Véase
ejemplos en la Figura 5.
Figura 5. Videojuego simulado desde Scratch
Actividad 6
Obtener opiniones de los profesores participantes sobre la utilidad de la herramienta, la
estrategia utilizada para aprender y enseñar matemáticas y fisica, y sobre la forma como
se impartió el Mini Curso, por medio de una breve encuesta. Duración 5 minutos.
Necesidades técnicas
Para un cupo de 20 participantes se requiere lo siguiente: 1 salón, 1 cañón proyector, 20
PC ó laptop (con Windows 2003 ó superior) preferentemente conectadas a Internet (no
es primordial), 21 sillas, 21 mesas para las PC. El software Scratch será proporcionado e
instalado por el instructor (tiempo de instalación 3 minutos por Computadora).
Referencias bibliográficas
Tec B., Uc J., González C., García M., Montañez T. & Escalante M. (2010). Análisis comparativo de dos formas de enseñar Matemáticas Básicas: Robots LEGO NXT y animación con Scratch. Memorias de la Conferencia Conjunta Ibero-americana sobre Tecnologías para el Aprendizaje 2010, pp. 103-106. Mérida, México.
Montañez T., González C., García M. & Escalante M., (2010). Cálculo Integral con aprendizaje por proyecto empleando celular con cámara digital y la caja de herramientas de procesamiento digital de imágenes de Matlab. Memorias de la Conferencia Conjunta Ibero-americana sobre Tecnologías para el Aprendizaje 2010, pp. 25-32. Mérida, México.
Escalante M., Montañez T., González C. & García M., (2010). Matemáticas basadas en Proyectos, Software de Animación, Robots, Lenguajes de Programación y Cámara Digital. Memorias del Congreso Iberoamericano de Informática Educativa 2010, pp. 727-735. Santiago de Chile, Chile.
Escalante M., González C., Montañez T. & Chi V. (2011) Matemáticas con software de animación 2D. XV Jornadas de Aprendizaje y Enseñanza de las Matemáticas. España. URL: http://15jaem.org/images/stories/food/descargas/ programa_15Jaem.pdf Consultado 28/06/2012.
Sitio Web de Scratch del Massachusetts Institute of Technology en español (2012); URL: http://info.scratch.mit.edu/es/Support Consultado 28/06/2012
Sitio Web del Cuerpo Académico de Ciencias de la Computación UMT de la UADY (2012); URL: http://www.tizimin.uady.mx/calcc/ Consultado en 28/06/2012
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