This project is a mobile application that allow the users to visualize and interact with geometric 2D objects. The application is developed using Kivy, a Python framework, which allows the application to be deployed on Android, iOS, Windows or Linux devices. The application is designed to be used as a complement for an introductory course of Euclidean Geometry or similar subjects.
The teacher can use it to explain the initial concepts of Geometry and the students can use the application to visualize and interact with the objects.
This is part of the thesis project for the Master degree in Teaching Mathematics at the Universidad Tecnológica de Pereira (UTP).
The Android version is already published in Google Play Store:
Install miniconda (Python environment handler)
wget https://repo.anaconda.com/miniconda/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh
bash Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh
conda create -n kivy python=3.8 # kivy=2.1.0
conda activate kivyInstall kivy (Cross platform Python library for mobile development of applications)
conda install kivy -c conda-forge
conda install black # Optional for code stylingTest kivy
python ~/miniconda3/envs/kivy/share/kivy-examples/demo/showcase/main.py
Install miniconda (Python environment handler)
- Download https://repo.anaconda.com/miniconda/Miniconda3-latest-Windows-x86_64.exe
- Execute Miniconda3-latest-Windows-x86_64.exe
- Run the following commands in Anaconda Powershell Prompt:
conda create -n kivy python=3.8
conda activate kivyInstall kivy (Cross platform Python library for mobile development of applications)
conda install kivy -c conda-forge # Or use kivy=2.1.0 instead just kivy
conda install black # Optional for code stylingTest kivy
python C:\Users\<user>\AppData\Local\miniconda3\envs\kivy\share\kivy-examples\demo\showcase\main.py
Requires a USB port available to connect a mobile or a bluetooth connection.
Install buildozer (only in Linux or WSL)
pip install buildozer
pip install --upgrade Cython==0.29.19 virtualenv
# Install Android SDK
Run buildozer
cd <project_folder>
buildozer init # Create buildozer.spec file, only the first time.
nano buildozer.spec # Update data in buildozer.spec
# Instalar Android Studio
# https://developer.android.com/studio/install
# Option 1
# Plug in your android device by USB cable and run:
buildozer android debug deploy run
# or
buildozer android debug deploy
# Option 2:
buildozer android debug # Seguir los siguientes pasos SOLO la primera vez:
# https://developer.android.com/studio/publish/app-signing.html#generate-key
export P4A_RELEASE_KEYALIAS=upload
export P4A_RELEASE_KEYALIAS_PASSWD=12345678
export P4A_RELEASE_KEYSTORE=~/thesis/keystores/upload-keystore.jks
export P4A_RELEASE_KEYSTORE_PASSWD=12345678
# https://kivy.org/doc/stable/guide/packaging-android.html#release-on-the-market
# https://developer.android.com/studio/publish/app-signing.html#signing-manually
# https://developer.android.com/
buildozer android release
# Go to: https://play.google.com/apps/publish
#### And then copy the file created in /bin/ folder into the smartphone
# by using bluetooth or USB cable.VS Code extensions
Monk3yDev.kvlang
haddiebakrie.material-kv
ALTERNATIVE PATHS
Install Python
sudo apt-get install -y \
python3-pip \
build-essential \
git \
python3 \
python3-dev \
Install kivy
python -m pip install --upgrade pip setuptools virtualenv
python -m virtualenv kivy_venv
source kivy_venv/bin/activate
python -m pip install "kivy[base]" kivy_examples # or kivy[full]
Test kivy
python ~/miniconda3/envs/kivy5/share/kivy-examples/demo/showcase/main.py
Install buildozer
git clone https://github.com/kivy/buildozer.git
cd buildozer
sudo python setup.py install
sudo apt update
sudo apt install -y git zip unzip openjdk-13-jdk python3-pip autoconf libtool pkg-config zlib1g-dev libncurses5-dev libncursesw5-dev libtinfo5 cmake libffi-dev libssl-dev
pip install --upgrade Cython==0.29.19 virtualenv
# add the following line at the end of your ~/.bashrc file
export PATH=$PATH:~/.local/bin/
Run buildozer
which buildozer
cd <project_folder>
buildozer init
buildozer -v android debug
buildozer android deploy run logcat
[buildozer -v android deploy run logcat | grep python
to see application’s print() messages and python’s error messages]
buildozer -v android debug deploy run logcat [> my_log.txt]
[buildozer setdefault android debug deploy run logcat
# now just type buildozer, and it will do the default command
buildozer]
El principal objetivo de esta aplicación es mejorar el proceso de aprendizaje de la Geometría aplicada, principalmente en estudiantes de ingeniería, para lo cual se implementó una metodología constructivista basada en la interacción virtual de objetos geométricos, usando la funcionalidad de touch screen de los dispositivos modernos.
En resumen, esta metodología brinda al estudiante objetos gráficos que puede manipular para obtener diferentes resultados, los cuales son explicados en cada momento, con el fin de generar un proceso inductivo que va desde la construcción de los elementos más básicos como puntos y líneas, hasta llegar a la construcción de superficies.
Con esta aplicacióno se pretende, entre otras cosas:
- Realizar un proceso constructivista de objetos geométricos basado en un proceso visual interactivo en plataformas móviles.
- Brindar una ayuda didáctica de la Geometría desde sus bases más fundamentales, durante el proceso de enseñanza-aprendizaje, de tal forma que permitan una mayor apropiación de los conceptos que son expuestos por medios tradicionales de una forma estática y contemplativa, versus una nueva forma dinámica e interactiva.
- Aplicar una metodología de aprendizaje que permite diferenciarla por un lado con aplicaciones que solo brindan un listado de fórmulas y/o calculadoras de objetos geométricos, o que solo muestran los conceptos con texto e imágenes estáticas. Incluso una combinación de estos dos tipos de aplicaciones no permite un aprendizaje desde la construcción del conocimiento, sino solo una apropiación de ideas no siempre conexas.
Al crear esta aplicación como código abierto, usando tecnologías de fácil aprendizaje por un entusiasta de la programación, la ingeniería o las ciencias exactas, se deja una plataforma para futuros desarrollos que permitan ampliar el alcance con respecto a la Geometría, o incluso explorar otras áreas del conocimiento usando el mismo principio de aprendizaje constructivista por interacción virtual.
-
Realizar el estudio de los contenidos presentados de forma secuencial, debido a que estos tienen una interrelación directa y de forma progresiva.
-
Esta aplicación es una ayuda didáctica al proceso de aprendizaje, por lo cual el estudiante debe tener la responsabilidad de usarla adecuadamente de forma complementaria a un curso formal de Matemáticas, Geometría, dibujo de ingeniería o similares.
-
A lo largo de los capítulos, secciones y páginas en los cuales están divididos los contenidos, se proponen temas, conceptos, nombres, ideas o actividades que pueden realizarse de forma complementaria y opcional. Se verán con diferente color en la siguiente forma: (
Actividad..._).
La definición de esta rama de la Matemática, una de las más antiguas junto con
la Aritmética, se dará de forma natural con el desarrollo de la propuesta
presentada en esta aplicación (Consultar qué son los Elementos de Euclides_).
Es por esto que se omite intencionalmente una definición formal
(Intentar dar una definición de Geometría al final de cada capítulo_) y esta
podrá darse por parte del Profesor de considerarse necesaria.
Es el principal interés en este punto poder presentar al estudiante, la forma de trabajo recomendada y como explorar el contenido de los capítulos.
El contenido se presenta dividido en capítulos, secciones (de capítulo) y páginas (de sección).
Los capítulos se presentan en el **menú superior** a través de los cuales
se puede **navegar usando las flechas** izquierda (ir al capítulo anterior)
y derecha (ir al capítulo siguiente) en la parte superior derecha de la
pantalla.
Cada capítulo **tiene varias secciones asociadas** las cuales se despliegan
al selecionarlo en este menú superior.
Las secciones son las partes que **constituyen un capítulo** y cada una
presenta **un tema específico**, el cual puede contener una o más páginas.
Se accede a estas seleccionando (presionando o dando clic) sobre el espacio
donde aparece el título del capítulo; allí se despliegan las secciones
correspondientes y luego seleccionando la deseada.
Por lo general, **cada sección contiene varias páginas** a través de las
cuales se puede navegar usando las flechas izquierda (ir a la página
anterior) y derecha (ir a la página siguiente) **en la parte superior**
derecha de la pantalla.
Al inicio del texto de cada página aparecerá un mensaje indicando el
capítulo, la sección y la página actual. Por ejemplo, en esta página
aparace **Cap. 1 Sec. 0 Pag.2** al comienzo de este texto.
Cada página tiene por lo general la siguiente estructura, la cual se recomienda seguir en el orden presentado (primero el espacio de interacción y luego el espacio de lectura).
En la mitad superior de la pantalla se presenta un espacio gráfico el cual contará con diferentes controles para interactuar con los objetos geométricos presentados.
Los controles pueden ser de varios tipos pero fundamentalmente lo que buscan es cambiar uno o más parámetros del gráfico y de esta forma interactuar con los objetos.
Es en el punto de partida de cada página, donde el estudiante debe interactuar para ver como cambian los objetos, buscando entender los conceptos que se quieren presentar y revisando el texto dinámico que presenta información importante sobre estos.
Por ejemplo, al mover los controles a un valor de 90 (por ejemplo grados) podría mostrarse un texto y un valor de 180, o sea otro diferente. Se recomienda intentar encontrar todos los casos posibles.
Este segundo espacio en la mitad inferior de la pantalla, muestra un contenido que pretende presentar los objetos con los cuales se interactuó previamente, explicar las situaciones especiales y dar los conceptos importantes que refuerzan la actividad realizada.
Por otro lado hay ciertos aspectos que se deben mencionar, los cuales no son parte del alcance del presente trabajo:
-
Esta aplicación no pretende presentar un proceso demostrativo de los conceptos y no sustituye el estudio formal del contenido de un curso que implique los conceptos básicos de la Geometría Euclidiana.
-
No se presenta una rigurosidad Matemática en la descripción de los objetos matemáticos, la cual hace parte de la responsabilidad del Profesor y no se pretende sustituirlo en su función.
-
No contiene todos los objetos geométricos de estudio, ni se presenta como una lista exhaustiva de temas, solo se trabajan aquellos que el autor considera importantes (incluyendo el orden) para construir unas bases conceptuales sólidas que permitan al estudiante poder abordar otros objetos o conceptos geométricos.
-
Por lo tanto, el orden de presentación de los conceptos sigue el orden que el autor consideró adecuado desde un punto de vista constructivista, inductivo, a partir de la experiencia con la interacción virtual de objetos geométricos. Y de este modo se recomienda seguir el orden propuesto para tener una mayor coherencia entre capítulos y secciones.
-
En el contenido se presentan definiciones, postulados y nociones comunes del libro I de los Elementos de Euclides (de allí el nombre de la aplicación) pero no se pretende hacer una presentación completa y detallada al respecto, sino utilizar estos como referente conceptual para ahondar en la experiencia de interacción.
-
Cuando se realizan cálculos matemáticos como resultado de la interacción gŕafica, en algunos momentos se pueden generar imprecisiones en algunos decimales debidos al cálculo mismo. Esto no debería interferir con el proceso de análisis de los conceptos presentados.
-
Se utilizará la palabra Geometría para referirse a la Geometría Euclidiana en el plano, es decir, a la Geometría que cumple con los cinco postulados de Euclides y se trabajó solo en dos dimensiones (
Consulta cuáles son los cinco postulados de Euclides_).
RECUERDA !Seguir el orden propuesto, repasar cada sección y ... divertirte aprendiendo!