Robótica educativa

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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]

Aula de Robótica Educativa.

RE es un medio de aprendizaje en el cual participan las personas que tienen motivación por el diseño y construcción de creaciones propias. Estas creaciones se dan en primera instancia de forma mental y, posteriormente, en forma física y son construidas con diferentes tipos de materiales y controladas por un sistema computacional.

Definición del término[editar]

La robótica es una rama de la tecnología que se utiliza en el diseño y la construcción de robots y aparatos que realizan operaciones o trabajos, generalmente en instalaciones industriales y en sustitución de la mano de obra humana. [2]

La robótica educativa, también conocida como robótica pedagógica, es una disciplina que tiene por objeto la concepción, creación y puesta en funcionamiento de prototipos robóticos y programas especializados con fines pedagógicos.[3]​ La robótica educativa crea las mejores condiciones de apropiación de conocimiento que permite a los estudiantes fabricar sus propias representaciones de los fenómenos del mundo que los rodea, facilitando la adquisición de conocimientos acerca de estos fenómenos y su transferencia a diferentes áreas del conocimiento.[4]

La robótica pedagógica tiene como finalidad la de explotar el deseo de los estudiantes por interactuar con un robot para favorecer los procesos cognitivos. Martial Vivet propone la siguiente definición de robótica pedagógica:

Es la actividad de concepción, creación y puesta en funcionamiento, con fines pedagógicos, de objetos tecnológicos que son reproducciones reducidas muy fieles y significativas de los procesos y herramientas robóticas que son usados cotidianamente, sobre todo, en el medio industrial.

Martial Vivet[5]

Las diferencias entre robótica educativa y robótica pedagógica son:[3]

  • Robótica educativa: utiliza kits y materiales comerciales, que en la mayoría de los casos son costosos, hacen 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 costo, entre ellos los reciclados, e integra diferentes áreas de conocimiento con énfasis en matemáticas, ciencias naturales y tecnología. Se aprende sobre informática aun sin contar con una computadora y al igual que la robótica educativa, va de lo concreto a lo abstracto.

Además, la robótica como recurso educativo permite desarrollar de manera natural conocimientos de Ciencia y Tecnología en general.[6]​ En particular si se utiliza la metodología STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas, en sus siglas en inglés).

Metodología didáctica[editar]

Taller de Robótica Educativa en la localidad de Corralito (Córdoba).

Un curso de robótica educativa se inicia con el planteamiento por parte del profesor de un reto para que los alumnos lo resuelvan utilizando materiales didácticos como partes mecánicas, componentes electrónicos y piezas de sujeción, que apoyados con herramientas informáticas, permiten generar prototipos programables para que cumplan con tareas que resuelvan la problemática planteada en el reto, el proceso de concepción, diseño, armado y puesta en marcha del prototipo enriquece el proceso de aprendizaje del alumno.

En estos cursos se les plantea a los alumnos retos en los que hay incluidos conceptos físicos, matemáticos y tecnológicos. De esta forma los alumnos trabajan conceptos que han estudiado en diversas asignaturas del currículum escolar oficial de una forma práctica. Esto motiva a los alumnos en el aprendizaje de estas materias, ya que pueden experimentar las aplicaciones prácticas de lo que han estudiado de forma teórica.[7]

Y en todo el proceso del curso se ha de ir subiendo el nivel de dificultad de los retos. Esto último permitirá que se mantenga el equilibrio entre la dificultad del reto y la capacidad del niño para resolverlo. De este modo se evita que el niño se frustre por no ser capaz de resolver los retos o que se aburra por ser demasiado sencillos para su capacidad.[8]

Existen nuevas tendencias educativas en las que el alumnado combina materiales físicos con software que simplifica y da lugar a resultados que dan entendimiento al alumno de lo ocurrido allí. De esta forma, el alumnado es capaz de entender y extrapolar los conocimientos adquiridos mediante esta metodología y son capaces de aplicarlos en otras materias.

A través de la integración de diferentes áreas del conocimiento, es posible la obtención de considerables resultados. La robótica es un ejemplo de la integración de diferentes áreas del conocimiento; a través de esta disciplina se integran sistemas mecánicos, eléctricos, electrónicos, informáticos y de comunicaciones.

Las siguientes son las principales áreas de trabajo de la robótica pedagógica:[9]

  • Apoyo en la enseñanza de primaria y secundaria;
  • Adultos en formación profesional;
  • La robótica aplicada a las personas discapacitadas;
  • La robótica como herramienta de laboratorio;
  • La robótica pedagógica para facilitar el desarrollo de los procesos cognitivos y de representación;
  • Análisis y reflexiones sobre la Robótica Educativa y sus aplicaciones.

Origen[editar]

La robótica educativa se centra principalmente en la creación de un robot con el único fin de desarrollar de manera mucho más práctica y didáctica las habilidades motoras y cognitivas de quienes los usan. De esta manera se pretende estimular el interés por las ciencias duras y motivar la actividad sana. Así mismo hacer que el niño logre una organización en grupo, discusiones que permitan desarrollar habilidades sociales, respetar cada uno su turno para exponer y aprender a trabajar en equipo.[10]

La robótica educativa tiene sus orígenes entorno a los años 60, cuando un grupo de investigadores del Laboratorio de Medios del Instituto Tecnológico de Massachusetts propone la construcción de dispositivos tecnológicos que permitiesen a los niños interactuar y programarlos para ejecutar determinadas acciones. Es aquí cuando el grupo de investigación estableció 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.[11]

Fases[editar]

Robot armado con piezas Lego

Se tiene la idea de que se construye un robot utilizando cables y un equipo para hacerlo en la vida real, pero no es así, porque en la Robótica Educativa se pretende inicialmente crear un robot a través de un computador. Esto se hace gracias a la ayuda de programas especiales como xLogo (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 computador 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 se observa en la pantalla cómo se ve este robot. Posteriormente, eliminando y arreglando, se procede a utilizar materiales para llevarlo a cabo en la realidad.

En este punto, se utilizan variados materiales, pueden ser desde piezas de sistemas constructivos como Lego, Múltiplo o Robo-Ed,[12]​ a materiales de desecho que no se utilizan en casa (como cajas de cartón y circuitos en desuso). Aunque, también se usan materiales más de clase como son metales u otros derivados.

Las fases en las que se divide la Robótica Educativa son:[13]

  • Análisis del problema, en la que se investiga y explora el entorno para proponer el problema que se desea resolver.
  • Diseño, en la que se diseñan posibles soluciones a la problemática haciendo uso del kit de robótica.
  • 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.
  • Programación, en la que a través del software se programan los movimientos y comportamientos del prototipo.
  • Prueba, en la que se construye el modelo utilizando el kit de robótica con las piezas necesarias para darle movimiento.
  • Documentación, en la que se recopilan evidencias que prueban la funcionalidad del diseño.
  • 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.[14]

Objetivos[editar]

Algunos objetivos de la robótica educativa son:[15]

  • Hacer que los educandos sean más ordenados.
  • Promover los experimentos, donde el equivocarse es parte del aprendizaje y del auto-descubrimiento.
  • Ser más responsables con sus cosas.
  • Desarrollar mayor movilidad en sus manos.
  • Desarrollar sus conocimientos.
  • Desarrollar la habilidad en grupo, permitiendo la socialización de las las personas.
  • Desarrollar sus capacidades creativas.
  • Poder observar cada detalle.
  • Conocer el funcionamiento del lenguaje de programación.
  • Desarrollar el aprendizaje de forma divertida.
  • Adaptar a los alumnos en los procesos productivos actuales, en el que la automatización juega un rol muy importante.

Específicamente en la Educación infantil los objetivos son los siguientes:[16]

  • Desarrollar habilidades y destrezas importantes para su futuro.
  • Solucionar retos planteados mediante el juego.
  • Fomentar la creatividad y la innovación.
  • Establecer relaciones entre objetos en el espacio.
  • Construir progresivamente las relaciones espacio-temporales.

Y los objetivos de la Robótica Educativa con estudiantes discapacitados son:[17]

  • Ser educaciones y/o terapéuticos.
  • Ayudar a obtener una actividad remunerada.
  • Ser auxiliares en la realización de actividades de la vida diaria.

Materiales utilizados en robótica educativa[editar]

Ejemplos de robots educativos controlados mediante PC, de tipos: brazo industrial articulado, estación neumática y móvil rastreador, usados en el aula de clase.

En entornos de robótica educativa y de ocio se utilizan con frecuencia unos dispositivos denominados interfaces de control, o más coloquialmente controladoras,[18]​ 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 analógicos 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. Otro lenguaje de programación habitualmente empleado en robótica educativa es Scratch, que es un proyecto de software libre orientado al desarrollo de aplicaciones sencillas y que sirve como vínculo para adquirir otro tipo de competencias y aptitudes que los estudiantes necesitan en su desarrollo a través de sus respectivos itinerarios curriculares. Scratch es un lenguaje de programación visual que permite crear animaciones de forma sencilla y que puede servir de trampolín hacia el más avanzado mundo de la programación.

También existen kits de robótica educativa como Acer CloudProfessor, Neulog Sense, Panda Painter Kit de Flexbot, Next, Makeblock, LEGO WeDo, bq Zum Kit, littleBits, LEGO Mindstorms EV3, Beebot, OzobotBit o Aisoy1.[19]

Principales materiales trabajados según la edad del usuarios.[editar]

Archivo:Robótica educativa.jpg
Aprendizaje de robótica educativa

Dependiendo de la edad del usuario a la que va dirigida la robótica educativa, existen diferentes clases de materiales. Según la edad:

Etapa escolar: en etapa escolar la robótica educativa se suele trabajar a través de kits de fabricación de robots que cuentan con todas las piezas necesarias para poder fabricarlo. Disponen de componentes modulares y otros componentes electrónicos y de movimiento propios del kit como motores, sensores, etc. La programación se hace a partir de programas cerrados con bloques. Alguna de las marcas más relevantes en esta etapa son LEGO, Fisher Technik o BQ.

Etapa adulta: en esta etapa, la robótica educativa se fundamenta en el trabajo a través de prototipado con placas de hardware libre (Arduino y Raspberry) y otros componentes genéricos, tanto electrónicos como de movimiento. Los productos no suelen ser marca específica, salvo las citadas placas de hardware libre como Arduino y Raspberry.[20]

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. Ruiz, Sánchez, Enrique, Velazquez (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. «Diccionario Oxford Español». 
  3. a b Ruiz Velasco, E. (2007). EDUCATRÓNICA: Innovación en el aprendizaje de las ciencias y la tecnología. UNAM. ISBN 978-84-7978-822-3. 
  4. Sánchez, Flor Ángela Bravo; Guzmán, Alejandro Forero (12 de julio de 2012). «La robótica como un recurso para facilitar el aprendizaje y desarrollo de competencias generales». Education in the Knowledge Society (EKS) 13 (2): 120-136. ISSN 2444-8729. Consultado el 7 de abril de 2017. 
  5. https://web.archive.org/web/20070320212918/http://fodweb.net/robotica/roboteca/articulos/pdf/robotica_pedagogica.pdf
  6. Ocaña Rebollo, Gabriel (2015). Robótica Educativa. Iniciación.. Dextra Editorial. Consultado el 4 de abril de 2018. 
  7. «Que es la robotica educativa | Nuevo sistema de enseñanza». www.edukative.es. Consultado el 6 de noviembre de 2016. 
  8. Edukative (2018). «Robótica Educativa». Consultado el 1 de abril de 2018. 
  9. Pinto Mª Luisa, Barrera Nelson, Pérez Wilson Javier (2010). «Uso de la robótica en la escuela». 2010. Consultado el 7 de abril de 2018. 
  10. «ORIGEN DE LA RÓBOTICA EDUCATIVA». Consultado el 8 de abril de 2017. 
  11. Jiménez, M. (2014). La robótica educativa como agente promotor del estudio por la ciencia y la tecnología en la región atlántica de Costa Rica. Consultado el 4 de abril de 2018. 
  12. «Psicología, rock and roll y autómatas para armar». Diario Clarín. 15 de marzo de 2006. 
  13. Ministerio de Educación de Perú (2018). «Conoce las siete fases de la Robótica Educativa - PerúEduca». www.perueduca.pe. Consultado el 4 de abril de 2018. 
  14. Ministerio de Educación de Perú (2018). «Robótica Educativa - PerúEduca». www.perueduca.pe. Consultado el 4 de abril de 2018. 
  15. «Robotica Estudiantil». calameo.com. Consultado el 22 de marzo de 2018. 
  16. http://www.innovandoeneducacion.es/importancia-la-robotica-educativa-infantil/
  17. Cabrera, L. (1996). «La Robótica Pedagógica». Archivado desde el original el 20 de marzo de 2007. Consultado el 4 de abril de 2018. 
  18. «¿Qué es una interfaz de control?». Curso en línea Control y robótica en el sitio OpenVRG. Consultado el 1 de septiembre de 2008. 
  19. Espeso, P. (2018). «Robótica: los mejores Kits para iniciarse». Consultado el 4 de abril de 2018. 
  20. Raquel Font. «La robótica educativa: una nueva manera de aprender a pensar». Consultado el 6 de abril de 2018. 

Enlaces externos[editar]