Música para todos: crea tu propio piano

Universidad Politécnica de Cartagena

Caseta 23-24

Este taller muestra cómo integrar una placa controladora y un software de piano digital. El teclado lo dibujaremos con lápices de grafito (conductor!) en una hoja de papel conectada a la placa controladora. Solución creativa para mentes curiosas.

Descripción de la actividad:

La creatividad puede nacer de cualquier individuo si dispone de las herramientas y recursos adecuados. En este taller experimental mostraremos cómo integrar una placa controladora y un software de piano digital.

El teclado lo dibujaremos con lápices de grafito, que será nuestro elemento conductor, en una hoja de papel conectada a la placa controladora. Con este sencillo ejemplo de creación aspiramos a mostrar a los niños una perspectiva diferente de la tecnología donde son ellos los que crean, fomentando su curiosidad para que ellos mismos desarrollen soluciones propias.

En este taller, intentaremos que el alumnado comprendido desde infantil hasta 4º de primaria se encuentre en un ambiente donde poder aprender jugando. Al llegar al taller cada alumno se colocará delante de un puesto de trabajo compuesto por: pantalla, torre, altavoces, teclado, ratón, placa controladora (MagicKey DIY Gamepad Keyboard Midi Three in One), cables cocodrilo, cable USB, papel A4 blanco y lápices 6B.

Empezaremos explicando el principio de la conductividad eléctrica, qué son los recursos open-source (hardware y software) y el concepto de hazlo-tú mismo. Durante esta parte del taller, les iremos planteando preguntas acordes a su edad sobre el proceso de creación y la creatividad (p.e., juegos de piezas de montaje, composición de canciones, etc.). Dentro de los recursos open-source nos centraremos en la controladora que utilizamos en este caso, MagicKey DIY Gamepad Keyboard Midi Three in One, que incorpora un chipset Atmel ATmega32U4 y que conectada al PC permite interactuar con éste haciendo uso de sus controles (botones y joystick) y conexiones.

Una vez sentados delante de cada puesto de trabajo y explicados los principios y conceptos anteriores, se introducirán los materiales y dispositivos que tienen frente a ellos. En el papel disponible en el puesto de trabajo, dibujarán unas teclas de piano que utilizaremos para tocar dicho instrumento. Con el uso del PC, se pedirá al alumnado de mayor edad que introduzca el código en la placa controladora de forma muy sencilla, dejando esta tarea hecha para el alumnado de menor edad. En este proceso, les seccionaremos las partes del código, indicando que hace cada parte y se sugerirá algún pequeño cambio (cambio de octava).

Con las teclas dibujadas y el programa ejecutándose dentro de la placa controladora, se conectarán ambas partes mediante la utilización de cables de cocodrilo. Una vez conectado todo, el alumno tendrá que hacer contacto en primer lugar en la masa (GND) y después sobre las partes dibujadas previamente en el folio y verá por pantalla la tecla correspondiente que se está tocando. La conducción del grafito del lápiz permite que mediante un sistema de entrada y salida (I/O) se detecte qué tecla ha sido accionada y reproducirla.

Fundamentación teórica:

En primer lugar, es necesario introducir al participante en el mundo de la física, en concreto darle la conocer o recordar el concepto de conductividad eléctrica. La conductividad eléctrica es la capacidad de un material o una sustancia para conducir la corriente eléctrica a través del mismo o, dicho de otro modo, su disposición para dejar circular libremente las cargas eléctricas dependiendo de la estructura atómica y molecular del material. Los materiales metálicos son buenos conductores porque tienen una estructura con gran número de electrones con enlaces débiles y permitiendo su movimiento. La conductividad depende además de otros factores físicos del propio material así como de la temperatura. La unidad de medida de la conductividad (σ)
es el S/m (siemens por metro) o Ω-1·m-1 siendo directamente proporcional al campo eléctrico (E) e inversamente proporcional a la densidad de corriente de conducción (J). Así, el grafito es un mineral considerado de carbono casi puro, de color negro metálico brillante y graso al tacto. Procede de las rocas carbonosas que han sufrido metamorfismo en las minas.

En el grafito, los átomos de carbono están fuertemente unidos en el plano mediante enlaces covalentes, configurando capas (planos básales separadas por 0,335nm). Estas capas están apiladas paralelamente y unidas entre sí por fuerzas de Van der Waals, más débiles. El lápiz 6B, contiene una lámina de grafito blando, con un compuesto más oscuro que contiene una mayor concentración de partículas metálicas.

En segundo lugar, la nueva filosofía hazlo-tú-mismo (del inglés do-it-yourself) y la cultura maker invaden nuestra sociedad. Se trata de realizar proyectos y materializar ideas en productos físicos en temáticas muy diversas pero con la misma base de emplear las nuevas tecnologías para reducir la curva de aprendizaje, de desenvolverse en entornos muy colaborativos y de aceptar la creación como cualidad innata del ser humano.

A partir de este punto hay dos elementos que van a menudo de la mano, que son el hardware y el software open-source. Hardware open-source es aquel dispositivo cuyas especificaciones y diagramas esquemáticos son de acceso público, ya sea bajo algún tipo de pago o de forma gratuita. Entra dentro del término cultura libre que es un movimiento que promueve la libre distribución y modificación de contenido a través principalmente de Internet. La placa controladora utilizada emplea un microcontrolador conectado bajo la configuración de sistema mínimo conectado sobre una placa de circuito impreso que puede expandirse mediante los puertos I/O. Dispone a su vez de un puerto USB (o incluso Serial) para ser programadas.

Por otro lado, software open-source es aquel código fuente cuyos derechos de autor forman parte del dominio público. Este tipo de contenido se genera comúnmente de forma colaborativa y los resultados se publican en Internet. Hay dos elementos clave en la programación de la controladora: el entorno de desarrollo (IDE) y el cargador de arranque (bootloader) ejecutado de forma automática en el microcontrolador cuando se enciende.

Esta es la fundamentación teórica que da soporte al taller “Música para todos” y que pretende aunar tecnología, cultura y educación.

Interacción con el visitante:

• Razonamiento teórico del concepto de conductividad eléctrica con participación activa del
alumnado:
– Exposición de las propiedades técnicas del grafito.
• Descripción dinámica del concepto open-source y házlo-tú-mismo:
– Hardware open-source.
– Software open-source.
• Diseñar en una hoja en blanco las teclas de un piano sugiriendo diferentes estilos.
• Modificación e inserción del código en la placa controladora (se adaptará a la edad de los
participantes).
– Proposición de modificación de ciertos parámetros del código.
– Programación de la placa por parte del alumnado.
• Realizar las conexiones necesarias entre la placa controladora y el diseño realizado.
• Tocar el instrumento mediante las teclas dibujadas.

Aplicación práctica y social de los proyectos de investigación:

En el rango de edad indicado, los niños/as son capaces de captar todo lo que ocurre en su entorno y se pretende fomentar la curiosidad por el saber, conocer y explorar. La asociación existente entre la música y los niños/as aporta importantes beneficios en el desarrollo intelectual, auditivo, sensorial, de habla y motriz debido a que la música en esta etapa de la vida genera gran actividad neuronal. Siendo así, la música contribuye a:

– Un aumento de la memoria, atención y concentración ya que los niños/as aprenden a recordar y reproducir lo escuchado mientras se divierten cantando.
– Mejora la fluidez de la expresión, tanto hablada como corporal al cantar y bailar. El hecho de tocar un instrumento añade una nueva forma de comunicación.
– Mayor facilidad para resolver problemas, ya que permite encontrar soluciones a problemas más complejos, especialmente de matemáticas y lógica.
– Estimulación de la imaginación y la creatividad debido al desarrollo interior del niño/a.
– Refuerzo del lenguaje mediante la ampliación del vocabulario.
– Desarrollo del equilibrio, los sentidos y los músculos adquiriendo mayor coordinación, fuerza muscular y sentido espacial.
– Los recuerdos relacionados con la música producen un mayor desarrollo intelectual en el niño/a ya que muchos recuerdos, especialmente en la infancia, van asociados a canciones.
– La música brinda la oportunidad de interactuar con otros niños y adultos aumentando la sociabilidad.
– La música evoca emociones, lo que permite controlar nuestro estado de ánimo: relajándonos o activándonos.
– Automáticamente asociamos melodías a ciertas actividades, implantando una rutina y genera una cierta disciplina en el individuo.
– Aumento de la autoestima debido a un mayor amor propio, especialmente cuando se obtienen resultados satisfactorios.
– La música permite una mejora en la calidad de vida, y por lo tanto de salud, ya que alivia el dolor y refuerza el sistema inmunológico. Ayuda a coordinar la respiración y los latidos del corazón.

Enlaces a sitios web:

Horario: Durante todo el horario de la feria

Público: Educación Primaria (de 6 a 12 años), ESO (de 13 a 16 años), Bachiller y Ciclos Formativos, Universitarios

Tipo de actividad: Exposición, Demostración científica o técnica, Taller (requiere la participación activa del público), Juego

Área: Computación y tecnología informática, Ingeniería eléctrica, electrónica y automática, Tecnología de las comunicaciones

Reserva: No