El curso universitario enseña la interacción entre la computadora y el ser humano con el hardware abierto y el OSS

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La mayoría de la gente piensa que sus interacciones con los sistemas informáticos se producen a través de un teclado, un ratón o una pantalla táctil. Sin embargo, los humanos evolucionaron para interactuar con su entorno y entre ellos de maneras mucho más intrincadas. En el curso de Computación Física de la Universidad Estatal de Nueva York (SUNY), en Albany, se está estudiando y probando la posibilidad de salvar la brecha entre los sistemas informáticos del mundo digital y el mundo natural.

Como profesor del curso, actualmente estamos aprovechando una variedad de proyectos de software y hardware de código abierto para aprender sobre conceptos fundamentales con experiencias prácticas e implementación de herramientas de código abierto. En cuanto al software, utilizamos un IDE de código abierto (Arduino Sketch) y desarrollamos diseños de impresoras 3D utilizando OpenSCAD. En la parte de hardware de código abierto del curso, utilizamos los Arduinos y el PrintrBot Simple.

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La computación física combina el uso de hardware y software para detectar y controlar las interacciones con los usuarios y el entorno. Puede detectar y responder a acciones, por ejemplo, detectar la ubicación de los vehículos en una interacción vial y ajustar el control de un semáforo. El dominio de la Computación Física es bastante amplio, abarcando áreas como la robótica, los microcontroladores, la impresión en 3D y la computación portátil.

En mi experiencia, a los estudiantes les encantan las oportunidades de combinar el pensamiento creativo con la implementación práctica. Hay una sensación de asombro y logro cuando los estudiantes son capaces de conseguir que algo ocurra en el mundo físico. El primer día de clase, una de sus primeras actividades es simplemente escribir el código y el circuito para hacer que un LED parpadee. Nunca me canso de ver ese júbilo inicial cuando tienen éxito. Un objetivo primordial es mantener esa sensación de asombro y emoción. A medida que el curso avanza, tenemos una «Olimpiada de Robots» donde los estudiantes compiten con sus robots hechos a medida en diferentes categorías. Más tarde, nos sumergimos en la impresión en 3D, donde crean diseños personalizados.

Cada vez que entramos en un nuevo dominio, veo esa chispa, esa emoción entrar en las caras de los estudiantes. Quiero que florezca la pasión y el interés genuino por el material. Quiero que experimenten en sus dormitorios. Si tengo éxito, no debería parecer un trabajo escolar tradicional para los estudiantes. Durante el proceso, especialmente para su proyecto final, hago hincapié en la innovación y el pensamiento creativo. ¿Qué valor están generando a través de sus diseños propuestos? Quiero que los estudiantes piensen creativamente y no sigan procedimientos establecidos o tareas secuenciales.

A menudo uso la placa Arduino para enseñar porque son un vehículo fantástico para aprender. No sólo son ideales para introducir temas como la programación integrada y la electrónica, sino que son una plataforma fenomenal para la creación rápida de prototipos y la innovación. Los estudiantes han completado algunos proyectos finales verdaderamente innovadores. Un par de mis alumnos usaron un WiiMote de Nintendo para jugar piedra, papel o tijera contra el ordenador. Si juegas lo suficiente, la computadora aprende tus primeros movimientos y predice lo que vas a elegir antes de hacerlo. Los estudiantes han controlado un coche robótico desde un teléfono inteligente, y otro grupo ha enviado automáticamente la información de los sensores a Twitter. Las clases a principios del semestre se basan en la promoción de los conceptos fundamentales, con tiempo asignado para la implementación práctica en equipos pequeños. La última parte del semestre se basa en proyectos integrados y creativos.

Este semestre introdujimos la impresión en 3D como un tema central como parte del plan de estudios de la clase. Esto proporciona una oportunidad para que los estudiantes construyan objetos físicos, así como combinar los sensores, las partes mecánicas y un procesador para darle vida a los objetos. Desde un punto de vista educativo, la Printerbot Simple es realmente ideal. Pedimos la impresora como un kit sin ensamblar e hicimos que los estudiantes realizaran la construcción. Este proceso no sólo proporcionó una oportunidad para que los estudiantes aprendieran la mecánica de cómo funciona una impresora 3D, sino que también les proporcionó un sentido de propiedad para usar y mantener la impresora durante las horas extras. Las impresoras 3D tienen problemas similares a los de las impresoras 2D: se atascan, tienen problemas mecánicos y de mantenimiento. Sin embargo, el Printerbot Simple está diseñado de tal manera que atrae a los estudiantes. Además, han aprendido las habilidades necesarias para arreglar y resolver problemas cuando surgen.

Código abierto en el aula

La mayoría de los estudiantes tienen alguna experiencia con el software libre. El Departamento de Informática de la Universidad de Albany ha estado desarrollando el uso de herramientas de código abierto. En particular, muchos estudiantes han utilizado GitHub, que se está aprovechando en cursos anteriores. El departamento también imparte un curso de temas especiales que se centra exclusivamente en el código abierto. Lo que es más nuevo para los estudiantes es la noción de hardware de código abierto. La mayoría de la gente tiende a pensar que el código abierto es puramente en el dominio del desarrollo de software. Este es un concepto nuevo y emocionante para los estudiantes.

El hardware y software de código abierto maduro ha permitido que nuestro curso de Computación Física evite problemas de licencias y adquisiciones, y así crecer y evolucionar de nuevas maneras. También ha proporcionado flexibilidad al no ser encasillado en una sola plataforma o herramienta. En el futuro, a medida que la tecnología cambia, el aspecto del código abierto permite la libertad de cambiar sin estar bloqueado en un acuerdo de licencia de vendedor.

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