jueves, 23 de marzo de 2023

Robótica Educativa

 Robótica Educativa

La robótica educativa es una subdisciplina de la robótica aplicada al ámbito educativo que se centra en el diseño, el análisis, la aplicación y la operación de robots. Se puede enseñar en todos los niveles educativos, desde la educación infantil y primaria hasta los posgrados. La robótica también se puede utilizar para fomentar y facilitar la instrucción en otras disciplinas, tales como la programación informática, la inteligencia artificial o la ingeniería de diseño.

Este término tiene sus orígenes en los años veinte, y se ha ido desarrollando hasta la actualidad, teniendo gran importancia en la educación. En dicho ámbito se sigue una metodología, destacando su influencia en el desarrollo de las inteligencias múltiples, así como unas bases para poder alcanzar una serie de objetivos. Además, esta disciplina ayuda a dar respuesta a los alumnos con necesidades educativas especiales.

Orígenes e historia

La palabra robot se utilizó por primera vez en 1920 por Karel Capek en la obra publicada en 1920, llamada R.U.R. (Robots Universales Rossum). No obstante, la palabra robot se le atribuye a su hermano Josef Capek​ y tiene su origen en el vocablo checo robota, que en español se traduce como «trabajo forzado». El primer tercio del siglo XX, se caracterizó por el desarrollo de grandes avances en distintas ramas de la ingeniería (mecánicaelectrónicainformáticatelecomunicaciones…). 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.

Uno de los primeros robots en aparecer fue Shackey del SRI International en 1968, primer robot móvil capacitado para razonar en sus acciones. Posteriormente, en los años 1970 la NASA en colaboración con el Jet Propulsion Laboratory crearon el Mars rover con la finalidad de explorar Marte. En la década de los ochenta apareció el CART del SRI que trabajaba con un procesador de imagen estéreo más una cámara adicional, y también apareció el CMU rover que incorporaba por primera vez una rueda timón, lo que le permitía alcanzar cualquier posición y orientación. ​

En los años 60, con la evolución de los ordenadores, a los que solo universidades y unas pocas empresas y centros tenían acceso, surgió uno de los primeros lenguajes de programación de ámbito educativo, el lenguaje LOGOSeymour PapertWally Feurzeig y Cynthia Solomon crearon la primera versión de Logo, el robot tortuga. Este recurso tecnológico se movía utilizando instrucciones simples con la finalidad de adquirir conceptos básicos de la rama de la programación para que los estudiantes, posteriormente, resolvieran conceptos matemáticos más complejos.

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.

En los años noventa del siglo xx, la robótica se empezó a expandir en diversas tareas del ser humano ganando progresivamente protagonismo. En sus orígenes, la robótica, dentro del ámbito educativo, empezó a desarrollarse a principios de los años 90 por medio del uso de dispositivos elaborados localmente y diseñados concretamente con fines educativos. De esta manera, se crearon prácticas de robótica educativa, con materiales de múltiples orígenes, en talleres para el alumnado de educación primaria, que fueron controlados con los primeros modelos de ordenadores personales como fueron las IBM Personal Computer XT. Es así como fue evolucionando la robótica en este ámbito.

La robótica educativa surge como herramienta educativa entrado el año 2000. Está directamente relacionada con el Instituto de Tecnología de Massachussets, donde crean una serie de dispositivos, con la colaboración de la compañía Lego; y diseñan un lenguaje de programación, Logo, que permitiría a los más pequeños relacionarse con la construcción de máquinas y edificios.

La robótica presenta un campo amplio de actuación que genera beneficios tanto en la industria como en el centro escolar, posibilitando en este último la creación de ambientes innovadores de aprendizaje. ​Desde antes de los años 1970 existe interés en el aporte de la robótica en los procesos educativos, lo que ha llevado a la creación de una nueva corriente de estudio denominada “robótica pedagógica”, la cual utiliza la robótica con intenciones didácticas.

En 2007, el Instituto Tecnológico de Massachusetts, publicó y desarrolló el lenguaje Scratch, para ayudar a niños a partir de los 8 años a aprender a programar. Ha ido evolucionando hasta su última versión, Scratch 3.0, desarrollada en 2018.

Los trabajos relacionados con las nuevas tecnologías van en aumento. La Unión Europea considera que en 2020 la robótica educativa en las aulas será considerada una nueva área de conocimiento, donde la programación cobre especial importancia.

Definición del término

El término de robótica es acuñado por Isaac Asimov, el hombre que inventó las leyes de la robótica. ​ Es un área tecnológica con mucho auge en los últimos tiempos, ya que posibilita la creación de nuevos y motivantes contextos de trabajo. Se entiende como una rama de la programación y como una situación de aplicación de diversos conocimientos.

La robótica educativa es un área de la pedagogía que introduce en los procesos formativos algunos aspectos de la robótica y automatización de procesos, como un elemento mediador para la consecución del aprendizaje. Asimismo, promueve el desarrollo de diferentes habilidades y conocimientos basados en las cienciastecnología, ingeniería y matemáticas.

La robótica educativa es aquella que "busca despertar el interés de los estudiantes transformando las asignaturas tradicionales en más atractivas e integradoras, al crear entornos de aprendizaje propicios, que recreen los problemas del ambiente que los rodea".​

Se entiende por robótica educativa al medio de entornos de aprendizaje o enseñanza interdisciplinaria basada en la iniciativa y la actividad de los estudiantes en el estudio de las ciencias y la tecnología. Va mucho más allá de crear robots y programarlos, sino que incentiva la cohesión de grupo, la capacidad de reflexión, la resolución de problemas y el trabajo en equipo a través de recursos tecnológicos, ​ por lo que a través de estos se promueve la autonomía, el aprendizaje dialógico y el aprendizaje cooperativo, concepciones útiles para convivir en sociedad.

La robótica educativa desarrolla diferentes habilidades y conocimientos basados en las ciencias, tecnología, ingeniería y matemáticas. Estas materias se agrupan en español con las siglas CTIM, o en inglés como STEM (science, technology, engineering y mathematics) muy utilizada en Estados Unidos para englobar todas las actividades que integran estas disciplinas.

Por otro lado, la 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". Esta disciplina posee numerosos fines didácticos que pretenden el empleo de herramientas tecnológicas y nuevas metodologías de enseñanza-aprendizaje para poder hacer diseños y fabricar robots educativos de forma que los estudiantes se adentren en el estudio de la tecnología y la ciencia desde edades muy tempranas.

Las diferencias entre robótica educativa y robótica pedagógica son las siguientes:

·         La robótica educativa: utiliza materiales que resultan menos asequibles; 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. Promueve la interactividad y ofrece un sinfín de experiencias educativas, centrándose en habilidades de lecturaortografía, matemáticas y ciencias de la computación. Los robots se utilizan para desarrollar una serie de competencias y habilidades en el alumnado. Entre las competencias que se trabajan en la robótica educativa se encuentran especialmente la ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas, las llamadas disciplinas STEM, pero también puede tocar otras áreas como la historia, la lengua o la geografía. ​

·         La robótica pedagógica: emplea materiales de bajo coste, entre ellos reciclados; e integra diferentes áreas de conocimiento con énfasis en las matemáticas, ciencias naturales y tecnología. Se aprende sobre informática, aun sin contar con los recursos necesarios. Se trata de generar entornos tecnológicos ricos, que permitan la integración de distintas áreas del conocimiento para la adquisición de habilidades generales y de nociones científicas, de forma que estas les permitan resolver problemas y desarrollar un pensamiento sistémico, estructurado, lógico y formal.


Metodología didáctica

Existe una vinculación muy estrecha entre la robótica educativa y las teorías del constructivismo y la pedagogía activa. El constructivismo es un proceso activo, en el cual la construcción del aprendizaje se lleva a cabo mediante las experiencias y no como resultado de una transmisión de conocimiento. Por ello, utilizar herramientas tecnológicas en el ámbito académico aporta otra modalidad en el proceso de aprendizaje, creando en los alumnos experiencias para la construcción de su propio conocimiento. Así pues, podemos visualizar la relación directa entre el constructivismo y la robótica educativa.

 

La evolución de los robots nos ha llevado a poder trasmitir conocimientos sobre algunos ámbitos educativos relacionados con la electricidad, la electrónica y la mecánica, sin dejar atrás la programación.

Son numerosos los estudios que demuestran el interés general por el uso de recursos pertenecientes al campo de la robótica en los centros educativos como medio para conseguir la interiorización de contenidos enriquecedores bajo la idea de aprender jugando. El uso de nuevas estrategias y metodologías acorde a los reclamos del presente en el que nos encontramos es la premisa que más justifica la incorporación del ámbito de la robótica en el mundo de la educación.

Así, la incorporación de la robótica a las aulas requiere de una formación docente inicial sobre su uso y aplicación. No obstante, la formación en robótica deberá ser continua, pudiendo así el docente adaptarse a la evolución de la tecnología. Además, los centros educativos precisan dispositivos electrónicos para poder trabajar la robótica educativa. ​ Además, los docentes también deberán de tener en cuenta los siguientes aspectos a la hora de aplicar la robótica educativa en sus aulas. Estos son: la edad de los estudiantes, cuándo y en qué asignaturas lo va a aplicar y con qué dispositivos electrónicos (tabletas, ordenadores, etc.) cuenta el centro educativo para llevar a cabo este tipo de actividades. Es por ello, que con esta metodología el alumno pasa a ser el protagonista del proceso de enseñanza-aprendizaje dónde podrán trabajar en equipos y tendrán que dar solución a diferentes problemas de la vida real. Cada uno de ellos aprenderán a su ritmo utilizando la creatividad. Sin embargo, el profesor se convierte en guía de los alumnos.

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 generar 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.

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”, llamada también aprendizaje por la práctica, 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 a través del juego. ​

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.

En este sentido, la robótica educativa conduce a desarrollar las inteligencias múltiples de la siguiente forma:

·         La Inteligencia lógico-matemática. Juegos basados de cálculo numérico y actividades de programación.

·         La Inteligencia Viso-motriz o visoespacial.​ Percepción espacial teniendo en cuenta aspectos como las líneas o las formas.

·         La Inteligencia Lingüística. Trabajo en equipo favoreciendo la comunicación y las relaciones interpersonales.

·         La Inteligencia Kinestésica. ​ Trabaja la coordinación mente cuerpo.

·         La Inteligencia Interpersonal. Favoreciendo el diálogo o el uso de roles.

·         La Inteligencia Intrapersonal. Conocimiento de nuestras fortalezas y debilidades.

·         La Inteligencia Musical. Creación de aparatos musicales y sensoriales.

·         La Inteligencia Naturalista. Realización de robots vinculados con la naturaleza.

En este sentido, esta metodología favorece el pensamiento modular y analítico, es decir, la capacidad de los estudiantes de comprender el problema global y dividirlo en los distintos aspectos, bloques, módulos, tareas, etc. que, en su conjunto, llevarán a la resolución final. Cabe destacar que esta metodología fortalece las capacidades de liderazgo, ya que a medida que los estudiantes proponen soluciones y van consiguiendo los retos y tareas planteadas van aumentando su confianza en sí mismos. Por otro lado, las dinámicas de robótica educativa se prestan a implementar metodologías de aprendizaje colaborativo, ​ generando contextos idóneos para desarrollar competencias sociales como la autoestima, el trabajo en equipo, el debate o la negociación. Destaca la aparición de cooperación horizontal, teniendo todos los integrantes del proceso de enseñanza-aprendizaje una importancia similar. ​ Otro aspecto positivo es la facilidad de integración de la robótica educativa con otro tipo de técnicas metodológicas innovadoras como la realidad aumentada y el modelado e impresión 3D, potenciando aún más todos estos beneficios competenciales.

El hecho de atribuir proyectos de robótica en las aulas hace que se necesite algunas herramientas de hardware y/o software que posibiliten al alumno/a construir o reproducir diferentes prototipos robóticos. La robótica educativa se relaciona con tres paradigmas de aprendizaje dependiendo del hardware y software que se utilice, y de la interacción permitida por el robot.

 

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