Robótica educativa

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Aula de robótica educativa.

La robótica educativa (RE) es 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. [1]

Definición del término[editar]

Las diferencias entre robótica educativa y robótica pedagógica son las siguientes:[2]

  • La robótica educativa: utiliza kits y materiales comerciales, que en la mayoría de los casos son costosos; del mismo modo, hacen un uso extensivo de sensores y motores, se centran en la cibernética, (considerada también integradora) y permite ir de lo concreto a lo abstracto.
  • La robótica pedagógica: emplea materiales de bajo coste, entre ellos los reciclados; e integra diferentes áreas de conocimiento con énfasis en las matemáticas, ciencias naturales y tecnología. Se aprende sobre informática, aun sin contar con una computadora.

Metodología didáctica[editar]

Taller de robótica educativa en la localidad de Corralito (Córdoba).

Un curso de robótica educativa se inicia a través del planteamiento, por parte del profesor, de un reto para que los alumnos lo resuelvan. Para ello, se utilizan materiales didácticos como: partes mecánicas, componentes electrónicos y piezas de sujeción; estos materiales, apoyados con herramientas informáticas, permiten general prototipos programables para que cumplan con tareas que resuelvan la problemática planteada en el reto. De este modo, el proceso de concepción, diseño, armado y puesta en marcha del prototipo enriquece el proceso de aprendizaje del alumno.[3]

La metodología de la robótica educativa usada en las distintas etapas educativas, está basada principalmente en la creatividad y la innovación. A su vez, propicia una metodología activa, basada en el “learn by doing”, siendo los alumnos quienes se impliquen en su propio aprendizaje y realicen la búsqueda de información en diferentes disciplinas. Las actividades propuestas serán motivadoras, fomentarán la cooperación y la autonomía, entre otras capacidades. Ofrece además una serie de estrategias para que sean los propios alumnos los que resuelvan los problemas. Esta pretende enseñar y aprender de manera lúdica y través del juego.[4]

Siguiendo la teoría de Howard Gardner sobre las Inteligencias múltiples, la robótica educativa busca que se garantice la posibilidad de ofrecer a cada estudiante una atención personalizada y desarrollar las inteligencias que más interesen. Esta teoría plantea, por tanto, una visión plural de la inteligencia, reconociendo en ella diversas facetas, por lo que se deduce que cada persona posee un potencial cognitivo diferente.[5]

Concretamente, algunos de los robots que más se usan en Educación Infantil son: Mouse, Bee-Bot. Edelvives, Next, etc. [6]​ Por otra parte, algunos de los proyectos educativos ideales usados en Educación Primaria son WeDo, Lego WeDo 2.0[7]​, Lego Mindstorms, Dash&Dot, etc. Por lo que respecta a la Educación Secundaria destacan Arduino, Picaxe, Scratch, etc. [8]

Evolución[editar]

La palabra ‘robot’ se utilizó por primera vez en 1920 por Karel Kapek. Tiene su origen en el vocablo checo ‘robota’. El primer tercio del siglo XX, se caracterizó por el desarrollo de grandes avances en distintas ramas de la ingeniería (mecánica, electrónica, informática, telecomunicaciones…). A mediados del siglo XX, los avances en conocimientos sobre programación y electrónica supusieron una gran mejora en la evolución de artefactos capaces de realizar automáticamente acciones del ser humano. El nuevo paradigma tecnológico aumentó la necesidad de formar profesionales para dar respuesta a la gran demanda de conocimientos y aplicaciones.

A finales de los 60 un grupo de investigadores del Laboratorio de Medios del Instituto Tecnológico de Massachusetts propuso la construcción de dispositivos tecnológicos que permitieran a los niños/as interactuar y programarlos para ejecutar determinadas acciones. Es aquí cuando establecieron el convenio con la empresa LEGO para desarrollar lo que se conoció como LEGO/Logo, consistente en la integración de piezas de construcción de lego con elementos de programación que podrían ser ejecutados desde un ordenador. Más tarde, en torno a los años 80, la compañía LEGO ya había difundido estos equipos o juguetes por todo el mundo con fines educativos. [9]

Fases[editar]

Todos tenemos la idea de que un robot se construye con cables y un equipo para darle vida, pero no es así, porque en la robótica educativa se pretende inicialmente crear un robot a través de un ordenador. Esto se hace gracias a la ayuda de programas especiales como X logo, Logo (lenguaje de programación) (usando una versión libre de este), donde se realiza un pequeño estudio, que ve si este robot es realizable o no en la realidad. Aquí, al tenerlo en el ordenador se establece la función que cumplirá este robot, las cuales son específicas para realizar pequeñas tareas (como traer objetos o limpiar cosas, por ejemplo) y en la pantalla se ve cómo sería ese robot en la realidad y cómo se movería. Posteriormente, se elimina y arregla lo que sea necesario y se reproduce con materiales para llevarlo a cabo en la realidad.[10]

En este punto, se utilizan variados materiales, pueden ser desde piezas de sistemas constructivos como Lego Mindstorms , Múltiplo o Zowi. [11]​, a materiales de desecho que no se utilizan en casa (como cajas de cartón y circuitos en desuso). Aunque, también se usan otros materiales; como son metales u otros derivados.

Las siete fases en las que se divide la robótica educativa son: [12]

  1. Problematización: en la que se investiga y explora el entorno para proponer el problema que se desea resolver.
  2. Diseño: en la que se diseñan posibles soluciones a la problemática haciendo uso del kit de robótica.
  3. Construcción: en la que se construye el modelo con las piezas y materiales necesarios para darle movimiento. Para ello se utiliza el kit de robótica.
  4. Programación: en la que a través del software se programan los movimientos y comportamientos del prototipo.
  5. Prueba: en la que se construye el modelo utilizando el kit de robótica con las piezas necesarias para darle movimiento.
  6. Documentación: en la que se recopilan evidencias que prueban la funcionalidad del diseño.
  7. Presentación: en la que se expone el prototipo creado como alternativa de solución al problema que se evidenciaba en el entorno.

Y antes de comenzar a desarrollar las fases se ha de tener en cuenta que se debe plantear una situación retadora a los alumnos; que se debe organizar el aula en equipos según el desarrollo de competencias y capacidades; y que se debe proporcionar una hoja en la que cada grupo pueda realizar un inventario de los materiales.[13]

Objetivos y ventajas de la robótica educativa[editar]

La robótica educativa ofrece grandes ventajas a los alumnos en cualquiera de las etapas educativas en la que esta se trabaje. Esto quiere decir que posee unos claros y marcados objetivos para que el alumnado alcance. Algunos de estos objetivos son los siguientes: [14]

  1. Aumentar la participación activa de los alumnos en su propio proceso de aprendizaje, dotando al alumnado de herramientas para conseguir sus propias metas.
  2. Desarrollar el razonamiento, la lógica intuitiva, la percepción espacial y la psicomotricidad fina.
  3. Potenciar sus capacidades en la resolución de problemas, es decir el pensamiento computacional, de investigación y fomentar su creatividad y pensamiento creativo.
  4. Desarrollar la autonomía, autocrítica, auto pensamiento, autoformación y motivación.
  5. Implantación del juego como un medio habitual de trabajo fomentando la exploración de forma natural y lúdica.[15]
  6. Desarrollar nuevas formas de comunicación y aprendizaje, que van más allá de los métodos tradicionales.
  7. Aprender a trabajar en grupo y evitar la frustración, fomentando a su vez el trabajo cooperativo y en equipo.
  8. Desarrollar las competencias clave del currículo educativo y las inteligencias múltiples.
  9. Facilitar un buen clima de trabajo donde prime el buen comportamiento, la concentración, el respeto y la responsabilidad con el material.
  10. Desarrollar la comprensión y dominio de los conceptos básicos del lenguaje de programación.
  11. Atender a la diversidad, ya que este tipo de proyectos ayuda a aquellos alumnos que poseen ciertas dificultades en algunas asignaturas a mejorar.[16]

Materiales utilizados en robótica educativa[editar]

En entornos de robótica educativa y de ocio se utilizan con frecuencia unos dispositivos denominados interfaces de control, o más coloquialmente controladoras, cuya misión es reunir en un solo elemento todos los sistemas de conversión y acondicionamiento que necesita un ordenador personal PC para actuar como cerebro de un sistema de control automático o de un robot. Las interfaces de control se podrían así definir como placas multifunción de E/S (entrada/salida), que se conectan con el ordenador mediante alguno de los puertos de comunicaciones del mismo y sirven de interfaz entre el mismo y los sensores y actuadores de un sistema de control.

Las interfaces proporcionan, de forma general, una o varias de las siguientes funciones:

  • Entradas analógicas, que convierten niveles analógicos de voltaje o de corriente en información digital procesable por el ordenador. A este tipo de entradas se pueden conectar distintos sensores analógicos, como por ejemplo una LDR (resistencia dependiente de la luz).
  • Salidas analógicas, que convierten la información digital en corriente o voltaje analógico de forma que el ordenador pueda controlar sucesos del "mundo real". Su principal misión es operar distintos equipamientos de control: válvulas, motores, servomecanismos, etc.
  • Entradas y salidas digitales, usadas en aplicaciones donde el sistema de control solo necesita discriminar el estado de una magnitud digital (por ejemplo, un sensor de contacto) y decidir la actuación o no de un elemento en un determinado proceso, por ejemplo, la activación/desactivación de una electroválvula.
  • Recuento y temporización, algunas tarjetas incluyen este tipo de circuitos que resultan útiles en el recuento de sucesos, la medida de frecuencia y amplitud de pulsos, la generación de señales y pulsos de onda cuadrada, y para la captación de señales en el momento preciso.

Algunas de las interfaces de control más avanzadas cuentan además con la electrónica precisa para el acondicionamiento y la conversión de las señales, con sus propios microprocesador y memoria. Así, son capaces hasta de almacenar pequeños programas de control transmitidos desde un ordenador que luego pueden ejecutar aunque ya no estén conectados al mismo. Algunas de ellas disponen también de bibliotecas de programación de las E/S para permitir su utilización con distintos lenguajes de propósito general, entre ellos: LOGO, JAVA, BASIC y C.[17]

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. Ruiz-Velasco, Enrique (2007). Innovación en el aprendizaje de las ciencias y la tecnología. Madrid: Díaz de Santos. p. https://dialnet.unirioja.es/servlet/libro?codigo=638909. ISBN 978-84-7978-822-3. Consultado el 30 de mayo de 2018. 
  2. Bravo Sánchez, Flor Ángela; Forero Guzman, Alejandro (2012). «La robótica como un recurso para facilitar el aprendizaje y desarrollo de competencias generales». Education in the Knowledge Society: http://revistas.usal.es/index.php/eks/article/view/9002. 
  3. «Robótica educativa». 2018. Consultado el 4 de abril de 2019. 
  4. La robótica educativa como metodología de aprendizaje. 2014. Consultado el 29 de marzo de 2019. 
  5. Suarez, Jaquelin; Maiz, Francelys; Meza, Marina (2010). Inteligencias múltiples: Una innovación pedagógica para potenciar el proceso de enseñanza aprendizaje. Consultado el 31 de marzo de 2019. 
  6. Espeso, Pablo (2017). «Estos son los robots para educación que nos encantan». Educación 3.0. Consultado el 26 de marzo de 2019. 
  7. Ocaña Rebollo, Gabriel (2015). Robótica educativa. Iniciación. Dextra. ISBN 978-84-16277-53-7. Consultado el 26 de marzo de 2019. 
  8. Bertolín Gonzalez, Aurelio; Ponce Sanz, Roberto (2014). «De la relevancia de las reformas educativas en la evolución de la formación del profesorado de Educación Secundaria». Revista de currículum y formación del profesorado. Consultado el 2 de abril de 2019. 
  9. Jiménez Castro, Maynor (2014). ««La robótica educativa como agente promotor del estudio por la ciencia y la tecnología en la región atlántica de Costa Rica»». Congreso Iberoamericano de Ciencia, Tecnología, Innovación y Educación. Consultado el 29 de marzo de 2019. 
  10. Martín Domínguez, Alberto (2016). ««Modelado y Simulación de un Robot LEGO Mindstorms EV3 mediante V-REP y Matlab»». www.riuma.uma.es. Consultado el 3 de abril de 2019. 
  11. García Cobo, Joaquín (2018). ««Cómo hacer un robot: 3 opciones diferentes»». Hardwarelibre. Consultado el 27 de marzo de 2019. 
  12. Ministerio de Educación de Perú (2016). ««Conoce las siete fases de la robótica educativa»». Perúeduca. Consultado el 27 de marzo de 2019. 
  13. Ministerio de Educación de Perú (2016). ««Sistema digital para el aprendizaje»». Perúeduca. Consultado el 27 de marzo de 2019. 
  14. Cabrera, Lucio (1996). «La Robótica Pedagógica». Consultado el 2 de abril de 2019. 
  15. INNTED (9 de abril de 2017). «Importancia de la robótica en educación infantil». Consultado el 2 de abril de 2019. 
  16. Educación 3.0 (12 de junio de 2017). «7 razones por las que utilizar la robótica educativa en niños con necesidades educativas especiales». Consultado el 1 de abril de 2019. 
  17. González, Víctor R. (2008). «Curso en línea "Control y Robótica". ¿Qué es una interfaz de control?». Consultado el Consultado el 4 de abril de 2019. 

Enlaces externos[editar]