¡En Guardia!Minijuegos didácticos para E.S.O.

Juan Manuel García Molina <jmgarcia@iesbembezar.org>

Mérida, 5 de octubre de 2012

Resumen

En las guardias, sobre todo las de principio de curso, los alumnos suelen jugar a buscar palabras de unacolección de letras, a combinar números mediante operaciones para acercarse a otro, a intentar localizarpalabras que encajen una categoría y que comiencen por una letra o bien repasan la lección. Así que, ¿porqué no hacer que los alumnos puedan jugar desde el ordenador con las ventajas añadidas de almacenar laspartidas y de trabajar con actividades propuestas por el profesorado? Ese espíritu justifica la existencia de¡En Guardia! Minijuegos didácticos para E.S.O.

en guardia!

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minijuegos didácticos para e.s.o.

1. Descripción de los juegos

Se proporcionan un total de cuatro juegos interactivos, dos de ellos autocorrectivos (Cazapalabras yEnigma matemático) y otros dos para jugar en equipo bajo la supervisión de un profesor (¡Alto el lápiz! y Elabecedario).

A continuación se describe al detalle cada uno de estos juegos.

1.1. Cazapalabras

D

O

S

U

A

N

R E

T

cazapalabras

En este juego se muestran una lista de 10 letras, de las que al menos 4 son vocales y 4 son consonantes.El objetivo del juego es utilizar esas letras para formar la palabra más larga que se pueda y que aparezca enel Diccionario de la Real Academia Española de la Lengua.

Además de las palabras del diccionario, se admiten dos tiempos verbales: el gerundio y el participio. Paragarantizar la posibilidad de formar palabras, todas las combinaciones de vocales y de consonantes que semuestran contienen como mínimo una palabra de 7 letras que aparece en el diccionario.

1

En este juego, para enviar una palabra al servidor sólo hay que escribirla (con su grafía correcta) y pulsarIntro para enviarla al servidor. Un piloto que hay junto a la casilla para escribir texto indicará si el envíose ha realizado correctamente (verde) o si ha llegado fuera de tiempo (naranja). Cuando concluye el juego,se muestra la puntuación correspondiente a la palabra descrita.

1.2. Enigma matemático

+

4

*

2

8 /

-

? 6

enigmamatematico

,

Al comenzar el juego se muestra una lista con 7 números que se pueden utilizar para realizar operaciones(escogidos de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50, 100) y un número objetivo (entre 101 y 999). La ideaes partir emplear los números y utilizar las operaciones matemáticas básicas (suma, resta, multiplicación ydivisión exacta de números enteros positivos) para alcanzar el número objetivo. Se puede trabajar tanto conlos números iniciales como con los resultados parciales que se vayan generando, pero sólo se puede utilizaruna vez cada número o cada resultado parcial.

Para garantizar la jugabilidad, todas las combinaciones de números iniciales y número objetivo que semuestran tienen al menos un resultado válido, es decir, que todos los problemas que se presentan tienensolución.

En este juego, se tienen que enviar al servidor operaciones. Para ello, basta con escribir la operación enla casilla de texto y pulsar Intro para enviarla al servidor. El piloto que hay junto a la casilla de texto indicasi el envío se ha realizado bien (verde) o si no ha llegado a tiempo (naranja).

1.2.1. Cómo enviar el resultado

En la siguiente tabla se muestran las teclas de interés para este juego.Tecla o teclas Función

0 ... 9 Se utilizan para escribir los dígitos+ Se utiliza para indicar la suma- Se utiliza para indicar la resta* Se utiliza para indicar la multiplicaciónx Se utiliza para indicar la multiplicación/ Se utiliza para indicar la división= Se utiliza para indicar el resultado

(espacio) Se utiliza para indicar el resultado; Se utiliza para separar dos operaciones

Intro Se utiliza para enviar el resultadoPara escribir el resultado siempre hay que indicar al menos una operación matemática. Por ejemplo:

“4+1=5” (sin las comillas).Se pueden escribir también varias operaciones seguidas, sin necesidad de teclear Intro cada vez que se

termina una. Esto se consigue con el punto y coma (;). Por ejemplo: “4+1=5;5*10=50” (de nuevo, sin lascomillas). De esta forma, se conseguirían enviar dos operaciones con una sola línea de texto.

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Teniendo en cuenta las indicaciones que se han realizado en la tabla anterior, puede haber varias formasde escribir una expresión. Por ejemplo, “3x6 18” sería completamente equivalente a “3*6=18”.

Debido a que el espacio ( ) es un sinónimo del igual (=), no está permitido el uso del espacio para separarexpresiones. Es más, el uso de espacios para separar operaciones puede provocar que se consideren erróneosresultados válidos. Si fuera necesario borrar todas las operaciones realizadas, porque se ha detectado unerror en las mismas o porque se ha encontrado una manera de llegar a un número más cercano al objetivo,se debe escribir en la casilla de texto “0” (sin las comillas) y pulsar Intro. De esta manera se eliminan delservidor todas las operaciones introducidas hasta el momento.

1.3. ¡Alto el lápiz!

23

1

alto el lapiz!

! ,

En este juego, se trabaja con 10 categorías y una letra, escogida al azar. El objetivo del juego es poner unelemento de cada categoría que comience por la letra escogida. Para facilitar la tarea de los jugadores, sehan eliminado algunas letras del abecedario que podían dificultar el desarrollo de la partida. Así, se trabajacon las siguientes letras como posibles iniciales de las palabras: a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, l, m, n, o, p, r,s, t, v. Este juego sólo está disponible en la opción multijugador, y varía según sea el caso del creador dela partida (que se denomina director de la partida) o de un jugador.

1.3.1. Desarrollo para el jugador

El jugador ve aparecer en pantalla la letra elegida y el nombre de las categorías, con una casilla al ladoque le permite escribir la palabra correspondiente.

Para confirmar el envío al servidor de las palabras que tiene escritas, puede pulsar el botón Enviar,que está en la zona inferior de la pantalla, o bien darle a la tecla Intro. Cuando el jugador realiza elenvío, se indica si se ha guardado correctamente (verde) o si, por el contrario, ha llegado fuera de tiempo(naranja). Además, se muestra en la pantalla un mensaje que le indica cuántas soluciones no vacías se hanalmacenado en el servidor. Una vez terminada la partida, se le muestra al jugador un mensaje de espera quele indica que el director de la partida está asignando las puntuaciones a cada respuesta.

1.3.2. Desarrollo para el director de la partida

El caso del director de la partida es bastante menos dinámico.Lo que se muestra es una vista parcial de la ventana del jugador, que sólo contiene la letra que ha salido

al azar y la enumeración de todas las categorías.Una vez que concluye el tiempo de la partida, lo que aparecen son las respuestas de todos los jugadores

a todas las categorías, para que pueda evaluarlas.Estas respuestas aparecen en orden cronológico, es decir, que aparece en primer lugar el jugador que antes

ha enviado sus respuestas. A cada respuesta de cada categoría, el director debe asignarle una puntuación (quese describe en una sección posterior) y, una vez escritas todas las puntuaciones, confirmar pulsando el botón

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correspondiente en la zona inferior del cuestionario. Por definición, si no se asigna ninguna puntuación auna respuesta se considera la misma puntuación (0) que si se hubiese dejado en blanco.

1.4. El abecedario

A

B

C

_

_ _

_

_

el abecedario

En este juego hay un total de 15 palabras que el jugador tiene que adivinar. De cada palabra se indicauna letra que se encuentra dentro de ella, información de ubicación (se indica si se trata de la letra decomienzo o si está en otro punto) y una definición de la palabra que se busca.

Al igual que en el juego anterior, no se trata de un juego de corrección automática, sino que es necesarioun director de la partida (que es el creador de la misma) que va a ejercer como árbitro de la misma y queva a evaluar los resultados obtenidos. En clase, es recomendable que sea el profesor el que adopte este rol.

Ahora se va a estudiar la actividad desde la perspectiva del jugador y también desde la del director dela partida.

1.4.1. Desarrollo para el jugador

El jugador tiene ante sí una tabla en la que aparece, de izquierda a derecha, lo siguiente:

« Letra, que indica una letra que se encuentra en la palabra buscada.

« Ubicación, que muestra en qué lugar de la palabra buscada aparece la letra que se ha mostrado en elcampo anterior. Puede mostrarse de dos formas:

¨ Comienza, si es la primera letra de la palabra en cuestión.

¨ Contiene, si aparece en cualquier otra posición de la palabra que se busca.

« Definición, que es la explicación de la palabra que se busca.

« Repuesta, que contiene una casilla para que el jugador escriba la palabra que corresponde con ladefinición indicada y conforme a la pista sobre una letra.

Además, se cuenta con un botón Enviar para mandar al servidor todas las respuestas. Se puede utilizar estebotón en cualquier momento, aunque sólo se haya escrito una respuesta. También se puede pulsar la teclaIntro para enviar las respuestas al servidor.

Cuando se envían las respuestas, pasan dos cosas. En primer lugar, se muestra información sobre si elenvío ha llegado dentro del tiempo establecido para la prueba o no. Si ha llegado correctamente se muestrael símboloverde; si no ha llegado a tiempo, se muestra naranja.

Una vez que concluye la fase de juego, se muestra una pantalla informativa explicando que es el turnopara que el director de la partida asigne las puntuaciones.

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1.4.2. Desarrollo para el director de la partida

La primera parte para el director de la partida es bastante pasiva. Se trata de una tabla en la que semuestra casi la misma información que para el jugador para que se familiarice con la temática, a saber:

« Letra, que indica una letra que se encuentra en la palabra buscada.

« Ubicación, que muestra en qué lugar de la palabra buscada aparece la letra que se ha mostrado en elcampo anterior. Puede mostrarse de dos formas:

¨ Comienza, si es la primera letra de la palabra en cuestión.

¨ Contiene, si aparece en cualquier otra posición de la palabra que se busca.

« Definición, que es la explicación de la palabra que se busca.

Cuando termina el tiempo asignado a la partida, aparece en pantalla una plantilla para corregir las respuestasdadas por los jugadores y para asignarles las puntuaciones correspondientes. Las respuestas aparecen enorden cronológico, es decir, que aparecen primero la del primer jugador que las haya enviado. A cada una delas palabras de cada uno de los jugadores debe asignarle la puntuación correspondiente y luego confirmarlaspulsando el botón que aparece en la zona inferior de la pantalla. En el siguiente punto se explica el detallede las puntuaciones disponibles para cada respuesta.

De la misma forma que ocurría en el juego anterior, si no se asigna ninguna puntuación a una respuesta,se sobreentiende que es una respuesta en blanco o nula, por lo que se le asignan 0 puntos.

2. Partidas

2.1. Modalidades de juego

La aplicación dispone de dos modalidades de juego, el modo individual y el colectivo, denominadosrespectivamente Entrenamiento y Multijugador, y que se detallan a continuación.

2.1.1. Entrenamiento

En el modo entrenamiento hay un sólo jugador, y la partida se efectúa contra la máquina.Puesto que es necesario que tanto las pruebas como la evaluación de las soluciones y la asignación de

la puntuación se realicen de forma automática, sólo hay dos tipos de juego posibles:

« Cazapalabras

« Enigma matemático

Este modo de juego es automático; es decir, que el sistema muestra una prueba y evalúa la solución aportada.Por eso se denomina también juego individual, ya que el participante se enfrenta contra sí mismo.

2.1.2. Multijugador

El modo multijugador permite un abanico más amplio de posibilidades, ya que se puede elegir cualquiercombinación de los juegos disponibles:

« Cazapalabras

« Enigma matemático

« ¡Alto el lápiz!

« El abecedario

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La peculiaridad de este modo consiste en que, mientras en los dos primeros casos (Cazapalabras y Enigmamatemático) es la máquina la que se encarga de mostrar una partida y de evaluar los resultados comunicadospor los jugadores, en los dos siguientes (¡Alto el lápiz! y El abecedario) es necesario contar con un directorde la partida que designe los cursos y los temas para las actividades de estos dos últimos juegos y que, deforma personalizada, revise los resultados y les asigne las puntuaciones correspondientes.

El creador de la partida es el director de la misma, por lo que se propone que sea el profesor el quecree la partida correspondiente y sea el que fije los contenidos para las pruebas y otorgue las puntuacionesrespectivas.

En este apartado, y si se quiere utilizar la aplicación en el aula, es conveniente que el ordenador delprofesor (director de la partida) esté conectado con un proyector de vídeo para que los jugadores puedan veren directo la asignación de puntuaciones en los juegos ¡Alto el lápiz! y El abecedario.

2.2. Puntuaciones

Para intentar equilibrar las puntuaciones entre los distintos juegos disponibles, se ha establecido elbaremo de los 100 puntos. Eso quiere decir que la puntuación máxima en cada una de las pruebas (o juegos)es de 100 puntos.

Ahora se describen las particularidades de cada juego a la hora de otorgar las puntuaciones de losmismos.

2.2.1. Cazapalabras

En la tabla siguiente se muestran las puntuaciones adjudicadas a cada palabra válida. Hay que indicarque, a igual número de letras, se puede adjudicar más puntuación a la primera palabra válida que ha llegadoal servidor. Esto se hace así para premiar a los jugadores más rápidos.

Número de letras Puntos 1ª Puntos 2ª y siguientes

10 100 909 80 708 60 507 40 356 30 305 25 254 20 203 15 152 10 101 5 5

2.2.2. Enigma matemático

Para calcular las puntuaciones, una vez terminada la partida se toma como número conseguido de cadajugador el resultado de la última operación que haya llegado correctamente al servidor. En un segundo paso,se verifica que con la secuencia de operaciones del jugador se consigue el resultado que ha indicado. En untercer paso, se asignan las puntuaciones, teniendo en cuenta también cuál de los jugadores ha dado antesuna solución válida.

Además del tiempo en la respuesta, también cuenta para asignar la puntuación la distancia, en valorabsoluto, que hay del resultado final del jugador al número objetivo de la partida, según consta en lasiguiente tabla:

6

Distancia al objetivo Puntos 1ª Puntos 2ª y siguientes

0 (solución) 100 90≥1 y <10 80 70

≥10 y <100 60 50≥100 y <500 20 20

≥500 10 10

2.2.3. ¡Alto el lápiz!

Las puntuaciones que se emplean en este juego para cada respuesta de cada categoría son las que sereflejan en la siguiente tabla:

Catalogación de la respuesta Puntos

Original y único 10Bien 7

Regular 4Mal 0

Como hay 10 categorías y la máxima asignación posible en una sola categoría, la puntuación finalmáxima es de 100 puntos, la misma que en las pruebas anteriormente descritas de Cazapalabras y Enigmamatemático.

2.2.4. El abecedario

Los posibles casos para cada respuesta, así como su correspondiente puntuación están descritos en lasiguiente tabla:

Catalogación de la respuesta Puntos

Bien 10Regular 5Mal 0

3. Entorno operativo

3.1. Arquitectura servidor/cliente

La arquitectura es la típica de una aplicación web, con su lado servidor y su lado cliente. Se especificanlos requisitos para ambos elementos, así como también se facilita la descripción de un servicio (daemon)que coordina el desarrollo de las partidas.

3.1.1. Servidor

En cualquier caso, debería funcionar en cualquier arquitectura que permita la instalación del servidor webApache, la base de datos MySQL y los lenguajes de programación PHP y Python, ambos con las bibliotecascorrespondientes para interactuar con el servidor de bases de datos MySQL.

En concreto, el sistema se ha probado con las siguientes versiones:

« Servidor web Apache, versión 2.2.16.

« Servidor de bases de datos MySQL, versión 5.1.49.

« Lenguaje de programación PHP, versión 5.3.3.

« Lenguaje de programación Python, versión 2.6.6.

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3.1.2. Cliente

Como cliente, sólo hace falta un navegador web. El código se ha escrito respetando los estándares deHTML, CSS, XML y JavaScript definidos por el World Wide Web Consortium (W3C). En cualquier navegadorque implemente estos estándares está garantizado el funcionamiento del cliente.

El desarrollo se ha testeado y se ha verificado con los siguientes navegadores:

« Mozilla Firefox, versión 3.6.13.

« Iceweasel, versión 3.0.14.

« Konqueror, versión 4.5.1.

« Chromium, versión 8.0.522.224.

3.1.3. Daemon

El servicio está implementado en Python, y es el proceso que se queda funcionando en segundo planoen el sistema y que espera las peticiones desde la aplicación. A nivel de programación, el servidor escuchaun socket y atiende a las peticiones que le llegan desde la página PHP que se lanza desde el navegador delusuario.

3.2. Caché de partidas

En los juegos Cazapalabras y Enigma matemático se ha implementado una caché para acelerar la entregade partidas a los jugadores que las soliciten.

El nivel de complejidad de los algoritmos para crear un juego válido y una solución es alto. Son procesosmuy costosos en lo referente a uso de CPU, así que se ha articulado este mecanismo.

Lo que se hace siempre es lo mismo: cuando el programa servidor se carga, pasa a memoria todas laspartidas que hay en el archivo de disco. Si es necesario crear partidas nuevas, se lanza en segundo planoun proceso para nutrir a la caché de juegos. Una vez que termina el proceso de generar todas las partidasnecesarias, se almacena el archivo en disco.

Para la solución de los juegos ha servido de inspiración el trabajo realizado por el docente Pedro Reina1,profesor de Ed. Secundaria de la especialidad de Matemáticas en la Comunidad de Madrid.

3.2.1. Algoritmo de Cazapalabras

En Cazapalabras, se comienza generando una secuencia aleatoria de vocales y consonantes (mínimo 4 ymáximo 6 de cada tipo).

El siguiente paso es ordenar las letras obtenidas de manera alfabética y realizar consultas sobre la basede datos para saber qué palabras de 10, 9, 8 y 7 letras existen en el Diccionario de la Real Academia de laLengua con esas combinaciones. Como ya se comentó anteriormente, todas las palabras de la base de datostienen un campo en la que se encuentran las letras que conforman la palabra ordenadas alfabéticamente.

El mayor coste de este algoritmo consiste en hacer las consultas a la base de datos. En cualquier caso,en las pruebas realizadas, cada prueba tardaba entre 1 y 3 segundos en generarse.

3.2.2. Algoritmo de Enigma matemático

El algoritmo más complejo es el que se aplica para resolver Enigma matemático. La forma de procederes la siguiente:

1. Se generan aleatoriamente los números disponibles y el número objetivo.1http://www.pedroreina.net

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2. Se ordenan de mayor a menor los valores numéricos disponibles.

3. Se aplican las operaciones básicas (suma, resta, multiplicación y división) a cada pareja de números.

4. Si se encuentra el número exacto, se guarda el resultado y se termina el proceso.

5. Si no, se plantea la solución de un nuevo problema en el que se quitan los dos números con los quese está operando de la lista de números disponibles y se intenta solucionar este nuevo problema.

En el paso 5, se va guardando siempre la mejor solución, para dar el número más aproximado si no se llegaal exacto.

El coste computacional de este proceso es enorme. Para hacerlo más rápido, se comienza operando conlos números mayores (lo que en la mayoría de los casos hace encontrar la solución mucho antes) y se vanalmacenando en cada partida los problemas intermedios que se intentan resolver, para no gastar tiempo enprocesar problemas que no han dado una solución correcta.

El tiempo que se emplea en resolver cada problema es muy variable. En la mayoría de los casos, losproblemas son bastante triviales y se resuelven en 1 segundo o menos; el problema más complejo tardó 42

segundos en encontrar solución. Obviamente, 42 segundos no es un tiempo aceptable para que el usuarioque quiera jugar una partida; de ahí la necesidad de esta caché.

3.3. Sincronización de partidas

Para que todos los usuarios comiencen cada partida del juego simultáneamente, se utiliza tecnologíaAJAX.

El algoritmo para sincronizar los usuarios y para comenzar la partida es el siguiente:

1. A todos los usuarios se les muestra la pantalla de resultados de la partida anterior. Al usuariopropietario de la partida, además, se le muestra un botón para comenzar con la partida.

2. Cada pocos segundos (este parámetro es configurable), los usuarios consultan al servidor para saber elestado de la partida.

3. Si el estado de la partida es “Viendo resultados”, se informa de ello al usuario.

4. Si el estado de la partida es “La partida va a comenzar”, en la respuesta viene el número de segundosque faltan para que comience la partida. En ese caso, se planifica un evento para que se pase a lapágina de juegos dentro de los segundos indicados.

3.3.1. Envío de resultados parciales

Una vez que comienza una partida, el usuario puede ir indicando resultados parciales (por ejemplo, enel juego Enigma matemático cada resultado parcial sería una operación).

El algoritmo para enviar un resultado parcial es el siguiente:

1. El usuario escribe un resultado parcial en la casilla adecuada y la envía al servidor pulsando Intro.

2. Al pulsar Intro, se activa una función JavaScript que crea la petición adecuada y la envía por AJAXal servidor.

3. Una vez que se procesa la petición, se devuelve el resultado en XML y lo procesa el archivo JavaScript.El resultado de este proceso se le muestra al usuario. Básicamente, lo que se le indica al usuario es siel resultado parcial ha llegado al servidor antes de que concluya el tiempo de la partida.

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3.4. Roles y permisos

Existen tres roles en la aplicación, que determinan cuáles son las actuaciones que pueden llevar a cabolos usuarios, y que tienen las funciones siguientes:

Administradores que cuentan con todos los permisos de la aplicación. Son los únicos que pueden admin-istrar usuarios (crearlos, modificarlos y eliminarlos), y además pueden hacer lo mismo que losprofesores y que los alumnos.

Profesores que suponen el segundo nivel de permisos. Los profesores pueden crear y usar sus propiasactividades de los juegos ¡Alto el lápiz! y El abecedario, pero no pueden modificar ni eliminarlas actividades propuestas por otros profesores. Además, también pueden realizar las actuacionesprevistas para los alumnos.

Alumnos son los usuarios de la aplicación. Los alumnos pueden crear equipos (esta opción es muy útilpara el modelo de aula con dos alumnos sentados compartiendo el mismo ordenador) y tambiénjugar partidas. Estas partidas pueden realizarse a título individual (Modo entrenamiento) o engrupo. En este caso, existe una diferencia entre el creador de la partida (que es el director dela misma) y los jugadores; el director de la partida será quien asigne las puntuaciones a losjugadores en los juegos ¡Alto el lápiz! y El abecedario. Si bien en un principio podría pensarseque los indicados para dirigir una partida deberían ser exclusivamente los profesores, se hadado también este permiso a los alumnos para permitir que realicen competiciones de formaautónoma.

Acerca del autor

Juan Manuel García Molina es Ingeniero en Informática por la Universidad de Extremadura (2000). Desde2002 es Profesor de E. Secundaria de la especialidad de Informática y desde 2004 también de Tecnología.Su labor docente ha estado ligada al I.E.S. Bembézar de Azuaga (2002-2003 y 2005-actualidad), donde seha encargado de la Coordinación TIC (2005-actualidad), ha ocupado la Jefatura de Estudios Adjunta (2006-2012) y actualmente se encarga de la Jefatura de Estudios. En relación al software libre, ha participado endiversas comunidades de traducción (proyectos KDE, GNOME y Debian), es Desarrollador oficial de Debiany ha sido ponente en diversos congresos, así como también ha coordinado e impartido diversos módulos enMásteres universitarios en software libre sobre herramientas de gestión de proyectos y bibliotecas gráficas dedesarrollo.

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