TECNOLOICO NACIONAL DE MEXICO EN CELAYA TALLER DE INVESTIGACION II Robótica en la educación Diaz Sanabria Josue Ismael [email protected] Resumen La creciente importancia que tiene la tecnología en el mundo hoy en día y su continuo desarrollo, hace que la tecnología, en sí misma, se convierte en parte integral del proceso de formación en la niñez y la juventud. Por esta razón es importante desarrollar propuestas en las que se ofrezca a niños y jóvenes la posibilidad de entrar en contacto con las nuevas tecnologías; esto es posible a través del manejo de herramientas de software y hardware, como prototipos robóticos y programas especializados con fines pedagógicos. El inicio de proyectos educativos que incluyen la robótica como recurso de enseñanza y aprendizaje requiere plantearse en función de las capacidades y desempeños que se esperan consolidar en la población meta. Estas capacidades son el punto de partida para delinear los énfasis de contenido, los desempeños deseados, las tecnologías que se necesitan, los procesos de capacitación y seguimiento que hay que diseñar. La robótica educativa es propicia para apoyar habilidades productivas, creativas, digitales y comunicativas; y se convierte en un motor para la innovación cuando produce cambios en las personas, en las ideas y actitudes, en las relaciones, modos de actual y pensar de los estudiantes y los educadores. Si esos cambios son visibles en la práctica cotidiana, entonces estamos ante una innovación porque la robótica habrá trascendido sus intuiciones y se reflejará en sus acciones y productos. Palabras Clave: Robótica, Pedagogía, Enseñanza, Proyectos. ¿Qué es la robótica? Según la definición del DRAE (Diccionario de la Real Academia Española), la robótica es la “técnica que aplica la informática al diseño y empleo de aparatos que, en sustitución de personas, realizan operaciones o trabajos, por lo general en instalaciones industriales”. Tras analizar esta definición podemos concluir que: La robótica es una técnica, no una ciencia en sí misma. Quiere decir que consiste en la aplicación de conceptos científicos con una finalidad práctica, pero la gran cantidad y la diversidad de conceptos aplicados convierten a la robótica en un ejemplo integrador de ingeniería. Esta fuertemente ligada al concepto de informática, además de que la informática le ha permitido su desarrollo hasta los nivele actuales. TECNOLOICO NACIONAL DE MEXICO EN CELAYA TALLER DE INVESTIGACION II Se utiliza para sustituir al hombre en la realización de operaciones mecánicas o repetitivas, también tareas pesadas o que requieran un gran esfuerzo. (Fernandez-Pacheco, 2015) Sin embargo, aunque esta definición es correcta, es una definición parcial ya que actualmente la robótica no se limita solo a aplicaciones industriales. Hasta a mediados de los años 90 solo se hacía robótica industrial, (Baturone, 2001) pero en los últimos 20 años se ha producido un desarrollo enorme de otra rama de la robótica: la robótica de servicios. Esta rama pretende utilizar a los robots en aplicaciones más cotidianas. Por lo tanto, su definición general cambia a esta: “Un robot es una maquina que puede sentir, pensar y actuar para conseguir un objetivo predefinido” (FernandezPacheco, 2015). Obviamente sabemos que los robots no pueden sentir, pensar y actuar de la misma forma que un humano, por lo tanto, estas acciones son muy limitadas y controladas para el robot. Antecedentes La robótica, entendida como la capacidad de dotar de autonomía a una maquina o a un objeto inanimado, ha sido de las mas grandes obsesiones del ser humano. Un autómata se define como una máquina que imite la figura y los movimientos de un ser animado. El término robot procede del checo robota, que significa “trabajos forzados”, y fue acuñado por el escritor checo Karel Capek para su obra de teatro Rossum’s Universal Robots, donde las maquinas reemplazaban al hombre en las tareas cotidianas. A su vez la palabra robótica fue acuñada en 1940 por el escritor de ciencia-ficción Issac Asimov, padre de las tres leyes de la robótica, que son: 1. Un robot no debe hacer daño a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano sufra daño. 2. Un robot debe obedecer las ordenes dadas por los seres humanos, excepto si estas ordenes entrasen en conflicto con la 1° ley. 3. Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no entre en conflicto con la 1° y 2° ley. (Baturone, 2001) Robótica educativa. Imaginar que hace una década construir robots para una persona sin estudios universitarios era difícil si no imposible. Gracias a los avances tecnológicos eso ha cambiado y ahora el sistema educativo puede transformar el tradicional ambiente TECNOLOICO NACIONAL DE MEXICO EN CELAYA TALLER DE INVESTIGACION II de aprendizaje por uno centrado en la exploración y la construcción, utilizando el potencial didáctico de la robótica educativa, que ha sido definida como: “el conjunto de actividades pedagógicas que apoyan y fortalecen áreas específicas del conocimiento a través de la concepción, creación, ensamble y puesta en funcionamiento de robots” (Fernandez-Pacheco, 2015) “una disciplina que permite concebir, diseñar y desarrollar robots educativos para que los estudiantes se inicien desde muy jóvenes en el estudio de las ciencias y la tecnología” (Ruiz-Velasco, 2007) Es común escuchar a responsables de centros e instituciones de enseñanza y autoridades educativas, preguntar por las condiciones y requisitos para implementar proyectos educativos que incluyan la robótica. Al indagar sobre estas necesidades nos encontramos que, en la mayoría de los casos, los deseos por implementar robótica surgen por el impulso que marcan los avances tecnológicos o por una necesidad de insertar agentes tecnológicos innovadores para ganar reconocimiento social. El principal objetivo de los ambientes de aprendizaje es convertir el aula de clases en un laboratorio de exploración y experimentación en donde los estudiantes se pregunten constantemente el cómo y el porqué de las cosas en su entorno; en particular, se quiere que las nuevas generaciones se cuestionen respecto a los diferentes elementos que podemos encontrar en el entorno tecnológico actual, pero, sin una excusa como la robótica, estos elementos suelen pasar desapercibidos. Así pues, la robótica educativa pretende despertar en ellos el interés por los temas de clase y facilitar la comprensión de una variedad de conceptos y fenómenos. Una de las primeras manifestaciones de la ingeniería educativa, se conoce como robótica educativa que tiene por objeto poner en juego toda la capacidad de exploración y de manipulación del sujeto cognoscente al servicio de la construcción de significados a partir de su propia experiencia educativa. La robótica educativa parte del principio piagetiano de que no existe aprendizaje si no hay intervención del estudiante en la construcción del objeto de conocimiento (Ruiz-Velasco, 2007). De esta forma, para que el aprendizaje se dé, es necesario que el estudiante se ubique dentro de la lógica de construcción del objeto o concepto de conocimiento, así, se debe reinventar para aprender; para propiciar estas condiciones se pueden crear ambientes que permitan el involucramiento inventivo del agente que aprende o hacer más directa la relación entre el objeto de conocimiento y el sujeto que aprende. (Barrera Lombana, 2015) La Robótica en el ámbito educativo se ha desarrollado de acuerdo a los principios derivados de las teorías del desarrollo cognitivo de Jean Piaget, revisada en su momento por el matemático y psicólogo Seymur Papert. Este autor, quien desarrolló dentro del constructivismo una corriente denominada Construccionismo, fue discípulo de Piaget en el Centro Internacional de Epistemología Genética de TECNOLOICO NACIONAL DE MEXICO EN CELAYA TALLER DE INVESTIGACION II Ginebra y orientó su metodología a la creación de contextos de aprendizaje donde la computadora tuviese un rol relevante para que los niños pudiesen comprender de manera natural cualquier materia de la enseñanza formal (Sanchez, 2012). El construccionismo sitúa en el centro de todo proceso de aprendizaje a quien aprende, otorgándole un rol totalmente activo, ampliando su conocimiento a través de la manipulación y la construcción de objetos. La teoría constructivista hace gran eco en el trabajo con RE. (Ruiz-Velasco, 2007) y Odorico (2004) concuerdan en definir la RE como una disciplina que tiene por objeto generar entornos de aprendizaje heurístico basados fundamentalmente en la participación de los estudiantes, generando aprendizaje a partir de la propia experiencia durante el proceso de construcción y robotización de objetos. Esta disciplina se realiza bajo una propuesta pedagógica donde surgen como prerrogativas las siguientes: a) generar interesantes y motivadores ambientes de aprendizaje, b) el profesor adquiere el rol de facilitador, c) promueve la transversalidad del currículo y d) finalmente permite establecer relaciones y representaciones. Una característica especial que tiene la robótica educativa es la capacidad de mantener la atención del estudiante. El hecho de que el estudiante pueda manipular y experimentar con estas herramientas de aprendizaje basadas en robótica hace que pueda centrar sus percepciones y observaciones en la actividad que está realizando. Un testimonio en este sentido lo dan Pierre Nonnon y Jean Pierre Theil, quienes afirman que el uso de herramientas robóticas favorece el proceso de enseñanza-aprendizaje, pues permite fácilmente la integración de lo teórico con lo práctico, el desarrollo de un pensamiento sistémico y la adquisición de nociones científicas (Ruiz-Velasco, 2007). Para poder aplicar proyectos de robótica en el aula de clase es necesario disponer de diferentes herramientas de software y/o hardware que permitan al estudiante construir o simular diferentes prototipos robóticos. Los kits comerciales de robótica son una gran opción para involucrar la robótica en el aula de clase. Estas herramientas educativas permiten a personas de todas las edades construir diferentes prototipos robóticos sin necesidad de tener conocimientos avanzados en mecánica, electrónica o programación. Independientemente del tipo de proyecto que se oferte el factor de los recursos tecnológicos es esencial y hay que tener claridad de lo que es indispensable y de lo que qué no es. Es decir, cuáles equipos o materiales pueden ser sustituidos por otros de menor costo y cuáles deben adquirirse. Por ejemplo, los controladores (Arduino NXT, RCX, Handy Cricket, GOGO Board, Pico Cricket,) son equipos que deben adquirirse y la cantidad a comprar dependerá de la cantidad de máquinas de que se dispone y del número de estudiantes a atender. Otro factor relevante en el ambiente de aprendizaje de un proyecto educativo con robótica es el educador o profesional que mediará o facilitará los aprendizajes junto con los estudiantes (González, 2011). Una característica muy importante de esa TECNOLOICO NACIONAL DE MEXICO EN CELAYA TALLER DE INVESTIGACION II persona es la disposición o actitud positiva que muestre hacia la tecnología y el aprendizaje. Este profesional debería destacarse por el gusto hacia el estudio constante de la evolución tecnológica, lo innovador, las máquinas, los automáticos, los robots y su comportamiento. Igualmente debería disfrutar de la programación y aunque no tenga el conocimiento mostrar interés y la mejor disposición para aprender. Si los profesionales no cuentan con una especialidad en robótica, entonces el proyecto educativo para el cual laboran o participarán, deberá asumir este proceso de capacitación. Generalmente las personas con formación en informática educativa, ciencias, ingeniería, computación se desempeñan muy bien en esta área. Lo ideal es contar con profesionales que posean ambas especialidades de estudio, la informática o ingeniería y la educación y con algún curso o conocimiento previo en robótica. Proyectos El proceso necesario para la implementación de proyectos de robótica educativa en el aula de clase puede dividirse en cuatro etapas; el punto de partida depende del grado de concientización que tenga la institución educativa que pretende implementar estos ambientes de aprendizaje o las experiencias previas que se hayan realizado en la institución. Etapa de integración de recursos tecnológicos basados en robótica al currículo En esta etapa se sitúan muchos colegios donde se emplea algún tipo de herramientas de robótica, estas no suelen aprovecharse al máximo. El principal inconveniente que se presenta al momento de involucrar la robótica en la educación es que se considera como una actividad extracurricular; los colegios crean clubes o talleres de robótica para un grupo limitado de estudiantes o intentan involucrar la robótica a través de algunos proyectos en clase de tecnología, pero sin articularla con las demás áreas del conocimiento, desaprovechando así las posibilidades integradoras y motivacionales que trae el uso de esta tecnología en el aula de clase. Etapa de restructuración en las prácticas pedagógicas Aplicar la robótica en el aula de clase requiere un cambio en las prácticas pedagógicas. Se debe dejar a un lado el esquema tradicional del aula de clase, donde el papel y el lápiz tienen el protagonismo principal y establecer una nueva metodología de aprendizaje que fortalezca los procesos de enseñanza-aprendizaje del estudiante a través del uso de prototipos robóticos y programas especializados con fines pedagógicos. Este nuevo ambiente tecnológico requiere un cambio de actitud tanto del estudiante como del docente. En esta etapa, los estudiantes deben adoptar un rol más activo y ser protagonistas de su propio proceso de aprendizaje, mientras que el docente debe asumir el rol de mediador del aprendizaje, incentivando a los alumnos a la TECNOLOICO NACIONAL DE MEXICO EN CELAYA TALLER DE INVESTIGACION II búsqueda del conocimiento. Se deben fomentar el uso de herramientas de búsqueda y participación en Internet para enriquecer la experiencia y alcanzar una visión integradora que no se limita a las actividades dentro del aula. Etapa de instrumentación Para llevar la robótica al aula de clase es necesario disponer de diferentes herramientas de software y hardware que permitan la construcción y programación de diferentes prototipos robóticos. Hay que tener en cuenta que se debe disponer de más de una herramienta robótica para trabajar con un grupo numeroso de estudiantes. Cuando se dispone de una sola herramienta, es muy difícil captar la atención de todos los estudiantes, que pueden estar muy motivados al iniciar la actividad, pero, al perder la oportunidad de actuar directamente, pierden interés cuando no pueden apreciar claramente las actividades realizadas por el prototipo robótico. Igual sucede cuando la participación en la actividad se ve reducida a unos pocos estudiantes. Etapa de definición del uso pedagógico de los recursos tecnológicos El uso de estas herramientas debe estar acompañado de buenas prácticas pedagógicas para que puedan contribuir en los procesos de aprendizaje y la construcción del conocimiento de los estudiantes. El diseño de actividades prácticas basadas en recursos robóticos permite definir un planteamiento pedagógico previo que guíe y regule el uso de estas herramientas. El desarrollo de estas actividades prácticas incentiva a los estudiantes a participar en la clase, generando interesantes ambientes de aprendizaje en donde pueden poner en práctica todos los temas vistos, crear sus propias ideas de los conceptos que están siendo aplicados y al mismo tiempo relacionarlos con la realidad. El uso de un prototipo robótico en el desarrollo de las actividades fomenta en los estudiantes curiosidad, interés y concentración por los temas de clase (Acuña, 2012). Propuesta didáctico–pedagógica para robótica educativa en centros comunitarios Una propuesta didáctico-pedagógica para robótica educativa a impartir en modalidad taller presencial que privilegia un proceso de aprendizaje centrado en el estudiante que se desenvuelve, aprende, convive y se desarrolla integralmente en su comunidad. Se considera al estudiante como persona capaz de trascender sus propias limitaciones, con identidad propia y con grandes capacidades creativas y de resolución de problemas y situaciones. Asimismo, el educador se concibe como un mediador del proceso de aprendizaje, dispuesto a aprender, a estudiar y a analizar su práctica educativa de forma permanente desde un marco analítico y valorativo en busca del éxito conjunto con sus estudiantes. La dinámica de las sesiones incluye un componente teórico o conceptual y su respectiva aplicación práctica con pequeños ejercicios o retos durante las sesiones. TECNOLOICO NACIONAL DE MEXICO EN CELAYA TALLER DE INVESTIGACION II También se contempla la realización de proyectos que sirven como fuentes de verificación del aprendizaje de los estudiantes: un pequeño proyecto intermedio realizado en parejas y un proyecto final grupal más complejo realizado por todos los integrantes del grupo, ambas producciones se exponen a un público invitado que pueden ser familiares o miembros de la comunidad en la que residen los estudiantes. Asimismo, se consideraron las condiciones de espacio, tiempo, cantidad de beneficiados y recursos tecnológicos disponibles para la ejecución efectiva de la propuesta educativa y el logro de las habilidades propuestas. Por esas razones se estableció un marco de ejecución inicial de 10 sesiones (una por semana) de 3 horas cada una, con grupos de 16 estudiantes, utilizando equipos de construcción (LEGO) por bloques con operadores mecánicos que faciliten la creación de mecanismos y de máquinas simples y compuestas. Asimismo, se seleccionó un lenguaje de programación iconográfico que facilitara los procesos lógicos, de pensamiento e interactividad con el usuario por medio de sensores. Intentando disminuir las dificultades sintácticas que algunos lenguajes de programación para robótica tienen y que entorpecen los procesos de programación y de pensamiento en los estudiantes de edad escolar. TECNOLOICO NACIONAL DE MEXICO EN CELAYA TALLER DE INVESTIGACION II Referencias Acuña, A. L. (2012). DISEÑO Y ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOS DE ROBÓTICA EDUCATIVA: LECCIONES. España: Universidad De Salamanca España. Barrera Lombana, N. (2015). Uso de la robótica educativa como estrategia didáctica en el aula. Colombia: Praxis & Saber. Baturone. (2001). Robótica, Manipuladores y Robots Móviles. Barcelona, España: Marcombo. Castro Rojas, M. D. (2012). Propuesta comunitaria con robótica educativa: valoracion y resultados de aprendizaje. Salamanca, España: Universidad de Salamanca (España). Fernandez-Pacheco, A. S. (2015). Robótica Educativa. España: RA-MA, S.A. González, S. M. (2011). Estudio sobre la utilidad de la robotica educativa desde la perspectiva del docente. Venezuela: Revista de Pedagogía. PAPERT, S. (1995). La maquina de los niños: Replantearse la educacion en la era de los ordenadores. Barcelona: Paidós. Pittí, K. (2010). EXPERIENCIAS CONSTRUCCIONISTAS CON ROBÓTICA EDUCATIVA. Salamanca, España: Universidad de Salamanca España. Ruiz-Velasco, E. (2007). Educatrónica: innovación en el aprendizaje de las ciencias y la tecnología. México: Ediciones Díaz de Santos. Sanchez, F. A. (2012). LA ROBÓTICA COMO UN RECURSO PARA FACILITAR EL APRENDIZAJE. Salamanca, España: Universidad De Salamanca España.
