Robótica Pedagógica y Educativa

Robótica
Conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que permiten concebir, realizar y automatizar sistemas basados en estructuras mecánicas poliarticuladas dotadas de un determinado grado de “inteligencia”.

Robótica Educativa como un contexto de aprendizaje se apoya en las tecnologías digitales e involucra a quienes participan en el diseño y construcción de creaciones propias, primero mentales y luego físicas, construidas con diferentes materiales y controlados por un computador.

Robótica pedagógica es una disciplina que tiene por objeto la generación de ambientes de aprendizajes basados fundamentalmente en la actividad de los estudiantes. Es decir, ellos pueden concebir, desarrollar y poner en práctica diferentes proyectos que les permiten resolver problemas y les facilita al mismo tiempo ciertos aprendizajes.

Los robots están apareciendo en los salones de clases de tres distintas formas.

Primero, los programas educacionales utilizan la simulación de control de robots como un medio de enseñanza. Un ejemplo palpable es la utilización del lenguaje de programación del robot Karel, el cual es un subconjunto de Pascal; este es utilizado por la introducción a la enseñanza de la programación.

El segundo y de uso más común es el uso del robot tortuga en conjunción con el lenguaje LOGO para enseñar ciencias computacionales. LOGO fue creado con la intención de proporcionar al estudiante un medio natural y divertido en el aprendizaje de las matemáticas.

En tercer lugar está el uso de los robots en los salones de clases. Una serie de manipuladores de bajo costo, robots móviles, y sistemas completos han sido desarrollados para su utilización en los laboratorios educacionales. Debido a su bajo costo muchos de estos sistemas no poseen una fiabilidad en su sistema mecánico, tienen poca exactitud, no existen los sensores y en su mayoría carecen de software.

Rol del docente

La robótica es un medio multimedio y de esta riqueza proviene su valoración pedagógica, pero también son la causa de las dificultades que hay que enfrentar para su implementación.

El perfil del docente no suele estar preparado para un "multimundo". Tampoco la escuela lo está. Por ello es tan difícil realizar integraciones y más aún que éstas permanezcan en el tiempo. Sin embargo los que ingresan al mundo de la robótica podrán asombrarse con las múltiples relaciones curriculares que se le abren.Las aplicaciones matemáticas y geométricas y la investigación y experimentación de fenómenos físicos, son algunas de las más obvias. Pero también en plástica se podrán crear muñecos animados integrando el trabajo mecánico y de programación con técnicas de títeres. En geografía podrán construirse sistemas planetarios. En historia, maquetas simulando viajes de exploración o escenas de momentos históricos. Los personajes de cuentos -Don Quijote, Gulliver- también serán fuentes de inspiración.

El tratamiento de este tema se fundamenta en las palabras de César Coll cuando propone que se debe tener en cuenta:
a) La Lógica propia en la disciplina: la robótica es un área de la Tecnología que crea y diseña aplicaciones llamadas máquinas robots cuyas funciones son manipular objetos (cajitas, bolsas de cemento, herramientas) y posicionarlos (llevarlos a un lugar determinado).No es sólo una tecnología, sino que, además, integra Mecánica, Electrónica, Electromecánica e Informática.

b) Lógica psicológica: Históricamente, la Robótica Educativa se comenzó a trabajar pensando que ello permitía desarrollar habilidades relacionadas con la resolución de problemas y como una buena oportunidad de plantear para el aprendizaje las ciencias implicadas: Matemática, Física, Biología (entorno de aprendizaje)

c) Lógica Social: La Robótica es una de las Tecnologías más significativas porque ha tenido un fuerte impacto social como la Informática. Este aspecto no ha sido planteado directamente y es el que se relaciona con la dimensión histórico-social, es decir, con todas aquellas cuestiones que se vinculan más con las Ciencias Sociales como las que se refieren a valores, medio ambiente, calidad de vida, etc.

Logros que generan los estudiantes que participan en este ambiente de aprendizaje son:

* Resolución de problemas.* Vocabulario especializado* Estimaciones y mediciones* Comparten conocimientos* Forma y función* Sentido Crítico* Conceptos tecnológicos * Juego e interacción social

Estrategias para la implementación:Desarrollo de una unidad colaborativa entre las áreas de Matemáticas, Ciencias y Literatura.Desde el área de Tecnología e InformáticaFormación de grupos de jóvenes investigadores en robótica

Por mencionar algunos de los ejemplos que se pueden aplicar se muestra la siguiente información:

ROBOLAB, es un programa educativo creado por la National Instruments, Lego Dacta y Tufts University, con el propósito de motivar a los estudiantes el desarrollo de su intuición en ingeniería. ROBOLAB combina las características del ladrillo RCX y el software de desarrollo gráfico LabVIEW.

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Referencias y sitios de importancia

Recursos para robótica en Internet
http://www.eduteka.org/RoboticaRecursos.php

Robótica
http://www.depi.itch.edu.mx/apacheco/expo/html/ai10/
Recursos de robótica
http://www.eduteka.org/directorio/index.php?sid=927475471&t=sub_pages&cat=402

A. Montero, 2006. Robótica: espacios creativos para el desarrollo de habilidades en diseño para niños, niñas y jóvenes en América Latina.
http://programafrida.net/docs/informes/b66_omardengo.pdf

Sánchez C. Mónica. Consultado [Marzo, 2007]. Implementación de estrategias de robótica pedagógica en las instituciones educativas.
http://www.eduteka.org/LegoCricket.php

Aplicación de la robótica en educación. Consultado [Marzo, 2007] http://virtual.pascualbravo.edu.co/buzon/cintex.garpe/APLICACIÓN%20DE%20LA%20ROBÓTICA%20EN%20EDUCACIÓN.doc

http://scmstore.com/comprar/ordenes.htm

Ambientes de aprendizaje con róbotica pedagógica

Para entender un poco acerca de los ambientes de aprendizaje con el uso de la robótica, es necesario conocer los términos que a continuación se describen.

Modelo, se entiende estrictamente la definición del diccionario “esquema teórico, generalmente en forma matemática, de un sistema o de una realidad compleja (e.g. la evolución económica de un país), que se elabora para elaborar su comprensión y el estudio de su comportamiento.” (Real Academia de la Lengua Española 2001).

El término pedagógico hace referencia a un cuerpo de conocimientos teóricos y prácticos fruto de la reflexión sobre el fenómeno de la educación intencional (Fullat 1984). Cuando se habla de educación intencional se está señalando al conjunto de procesos de formación que ocurren cuando hay una intención bilateral: enseñar algo a alguien que quiere aprender.

Ambientes de aprendizaje se refiere a las circunstancias que se disponen ( entorno físico y psicológico, recursos, restricciones) y las estrategias que se usan, para promover que el aprendiz cumpla con su misión, es decir, aprender. El ambiente de aprendizaje no es lo que hace que un individuo aprenda, es una condición necesaria pero no suficiente. La actividad del aprendiz durante el proceso de enseñanza aprendizaje es la que permite aprender. Un ambiente de aprendizaje puede ser muy rico, pero si el aprendiz no lleva a cabo actividades que aprovechen su potencial, de nada sirve (Galvis 2000).

La Robótica pedagógica se entiende como la disciplina que se encarga de concebir y desarrollar Robots educativos para que los estudiantes se inicien en el estudio de las Ciencias (Matemáticas, Física, Electricidad, electrónica, Informática y afines) y la tecnología (Ruiz-Velasco 1987).

TEORÍAS DE APRENDIZAJE QUE SUSTENTAN EL TRABAJO CON ROBÓTICA PEDAGÓGICA

Para identificar una teoría de aprendizaje que fundamente el trabajo con cualquier material didáctico o con cualquier modelo pedagógico, se deben investigar que carencias han encontrado los especialistas en el proceso de enseñanza aprendizaje, y así valorar si la propuesta o el material realizarán algún aporte significativo o no. En esta búsqueda se han encontrado estudios que muestran la carencia de las estructuras de razonamiento hipotético-deductivo en los estudiantes de nivel medio superior y superior

Gagné afirma que “... el estudiante debe tener oportunidad de realizar las estrategias propuestas y de refinarlas, solucionando diferentes situaciones problemáticas. Es importante dar al que aprende, la oportunidad de practicar frecuentemente las estrategias cognitivas. ... Si alguien quiere promover el desarrollo de buenas estrategias de resolución de problemas, el mejor método consiste en convencer a los estudiantes que resuelvan nuevos problemas. De esta forma, el individuo aprende a solucionar, organizar y a utilizar estrategias que dirigen los procesos de su pensamiento”.

En esta misma línea se encuentran autores como Papert, Davis, Winston, Hasemeer, Solomon, Pylyshyn y Kearsly, que en sus teorías sobre el aprendizaje lo explican en función del desarrollo y estímulo del pensamiento creativo de los estudiantes.
La robótica pedagógica privilegia el aprendizaje inductivo y por descubrimiento guiado, lo cual asegura el diseño y experimentación, de un conjunto de situaciones didácticas que permiten a los estudiantes construir su propio conocimiento.

La robótica pedagógica por tanto, se inscribe, en las teorías cognitivistas de la enseñanza y del aprendizaje. Este se estudia en tanto que el proceso de construcción es doblemente activo. Por una parte, demanda en el estudiante, una mayor actividad de carácter intelectual; y por otra, pone en juego todas sus características sensoriales.

Ventajas de la robótica pedagógica
1. Integración de distintas áreas del conocimiento
2. Operación con objetos manipulables, favoreciendo el paso de lo concreto a lo abstracto
3. Apropiación del lenguaje gráfico, como si se tratara del lenguaje matemático
4. Operación y control de distintas variables de manera sincrónica
5. Desarrollo de un pensamiento sistémico
6. Construcción y prueba de sus propias estrategias de adquisición del conocimiento mediante una orientación pedagógica
7. Creación de entornos de aprendizaje
8. Aprendizaje del proceso científico y de la representación y modelamiento matemático

ACERCA DE LOS MODELOS PEDAGÓGICOS PARA AMBIENTES DE APRENDIZAJE CON ROBÓTICA PEDAGÓGICA

Diseñar y llevar a cabo un modelo pedagógico, es un proceso que consiste en elegir argumentadamente una serie de principios que permitan sustentar la forma en que se lleva a cabo el proceso de enseñanza aprendizaje. En este proceso se identifican 3 grandes elementos que interactúan entre si: los estudiantes, los profesores y los contenidos, por tanto es necesario definir el rol de cada uno de estos elementos y las relaciones que se establecen entre ellos (profesor-estudiante, profesor-contenidos y estudiante-contenidos).

En este estudio de los modelos pedagógicos se puede resumir que éstos deben ofrecer información sustentada que permita responder cuatro preguntas básicas: Qué se debe enseñar, Cuándo enseñar, Cómo enseñar, qué, cuándo y cómo evaluar (Coll 1991).

¿Qué enseñar?
Dado el carácter polivalente y multidisciplinario de la robótica pedagógica, ésta puede ayudar en el desarrollo e implantación de una nueva cultura tecnológica en todas las regiones del país, permitiendo el entendimiento, mejoramiento y desarrollo de sus propias tecnologías.

Uno de los principales objetivos de la robótica pedagógica, es la generación de entornos de aprendizaje basados fundamentalmente en la actividad de los estudiantes. se trata de crear las condiciones de apropiación de conocimientos y permitir su transferencia en diferentes campos del conocimiento.

La robótica pedagógica se ha desarrollado como una perspectiva de acercamiento a la solución de problemas derivados de distintas áreas del conocimiento como las matemáticas, las ciencias naturales y experimentales, la tecnología y las ciencias de la información y la comunicación, entre otras. Mediante la integración de diferentes áreas de conocimiento, los estudiantes adquieren habilidades generales y nociones científicas, involucrándose en un proceso de resolución de problemas con el fin de desarrollar en ellos, un pensamiento sistémico, estructurado, lógico y formal.

¿Cuándo enseñar?
Bruner (1967) afirma que las fases sucesivas del proceso de adquisición de conocimientos resultan del hecho de una maduración que no depende exclusivamente de la edad, sino más bien del medio ambiente que ejerce una influencia decisiva sobre el desarrollo intelectual. Esto justifica fuertemente la idea de trabajar en un medio ambiente rico y propicio que incluya evidentemente, la concepción, el diseño, la puesta en práctica de situaciones didácticas constructivistas que permitan desarrollar un trabajo como el que menciona el autor anterior.

Por otro lado Williams (1986) confirma esta posición, cuando plantea que la experiencia directa da al estudiante la oportunidad de abordar el sujeto de estudio a través de un proceso más “holístico”. Es decir, un proceso en donde el estudiante podrá acceder a la información a través de todos sus sentidos y tener una vista global, antes de dominar los aspectos específicos del tema de estudio de lo general a lo particular.

¿Cómo enseñar?
Se trata de ubicar al estudiante en un medio ambiente tecnológico (el mismo que le permitirá la manipulación concreta de objetos reales) de tal suerte que sea capaz de iniciar un proceso de solución de problemas, es decir, que a partir de la realidad en la que se encuentra, el estudiante pueda percibir los problemas, imaginar soluciones, formularlas, construirlas y experimentarlas con el doble objetivo de comprender y proponer o mejorar la solución propuesta.

El desafío es más bien controlar -jugar con- lo real que intentar inmediatamente una interpretación abstracta del fenómeno. Al final, se trata de desarrollar en el estudiante un pensamiento estructurado, que le permita encaminarse hacia el desarrollo de un pensamiento más lógico y formal.

En este sentido, la respuesta al cómo enseñar invoca la posibilidad de crear entornos de aprendizaje mediante la robótica pedagógica, que constituyan una herramienta poderosa desde el punto de vista cognitivo, ya que permiten la creación de mejores condiciones de apropiación del conocimiento.

¿Qué, cómo y cuándo evaluar?
Para regular los procesos de aprendizaje y juzgar sus resultados en este tipo de ambientes de aprendizaje, es necesario acudir a la autorregulación (Jorba y Casellas 1997), donde se valora la participación del estudiante en la concreción de los objetivos, la autonomía, la colaboración y contraste con los compañeros. La variedad de formas y canales de presentación, la posibilidad de explorar en cualquier momento conjuntos estructurados de información, la disponibilidad de la información almacenada, el uso de la información, la preconcepción de los conocimientos y las formas de asimilar nuevos conocimientos y aplicarlos a nuevas experiencias, son cualidades del trabajo con robótica pedagógica que favorecen una evaluación como autorregulación del aprendizaje.
Al no existir un modelo pedagógico único, una institución educativa debe tomar estas argumentaciones y someterlas a prueba, teniendo en cuenta que sin procesos sistemáticos de autoevaluación y de investigación en la acción, ni un proceso de reflexión, no habrá forma de determinar si un modelo pedagógico es funcional o no.

Tutoriales para robótica

Comparto con ustedes la siguiente liga, ya que para la aplicación de la robótica en el aula, es indispensable conocer algunos de los proyectos aplicables, así como también la guía de instrucciones y sobre todo los materiales que se van a utilizar.

http://www.superrobotica.com/Tutoriales.htm


Referencias

Ambientes de aprendizaje con robótica pedagógica. Consultado [03,2007] http://www.eduteka.org/pdfdir/RoboticaPropuesta.pdf

Simulación y enseñanza a distancia

Como sabemos la educación a distancia no solamente es bajar apuntes y contenidos de páginas Web y enviar comentarios por correos o por foros, ésta también requiere de práctica, la cual Internet proporciona recursos tecnológicos que permiten soportar dicha práctica.

Dentro de los beneficios de uso de esta tecnología, podemos mencionar los siguientes:
Para instituciones educativas (y para alumnos independientes o que estudian a distancia) adquirir una computadora y ejecutar en ella cualquier clase de software, que tener que comprar equipo de laboratorio especial para cada materia.

La sensación de interacción y control que el alumno siente, el placer de generar una nueva idea y hacer que se visualice en la máquina.

La posibilidad de que el alumno a distancia pueda desarrollar prácticas y experimentos.
Por todo lo anterior es importante considerar que los simuladores y juegos educativos, que fomentan el aprendizaje de tipo experimental y conjetural. Se construye un micromundo donde el alumno puede trabajar con situaciones similares a las del mundo real, pero mucho más restringidas y controladas. Aquí el alumno resuelve problemas, aprende conocimientos, entiende las características de los fenómenos y cómo controlarlos, qué acciones tomar en diferentes circunstancias, etcétera.

Existen diversos sitios que proveen de simuladores gratuitos, entre los que puedo compartir con ustedes son:

Este simulador permite el desarrollo de las habilidades matemáticas.
http://math-a-maze.softonic.com/ie/29140

El sistema de juego es mediante relaciones, dándonos una tabla con nombres y otra con descripciones, en las que deberemos chequear un nombre y, posteriormente, su descripción, haciendo así muy fácil el método de relación. http://www.epriego.com/software/topinfo.asp?x=296&id=28669&c=Juegos&sc=Educativos

En este tipo de simulador se presentan ejercicios que pretenden servir de ayuda para estudiar, asimilar evaluar o repasar conocimientos de anatomía humana, zoología y citología http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=59793&FMT=222&GUID=3d7207be-e42b-4341-929d-1e65cfc255c5

Otro sitio para bajar simuladores para programas de niños se encuentra en la siguiente dirección:
http://www.educar.org/freewareeducativo/

Software Educativo para trabajo colaborativo

Mi experiencia en la búsqueda de software educativo para la aplicación del mismo en el salón de clase son los siguientes:


Los siguientes software para compartir con ustedes, son en la aplicación de las matemáticas, ya que este tipo de software ayudan a los alumnos a trabajar en forma colaborativa y así mismo a relacionarlo con la realidad, logrando con esto un aprendizaje significativo.

Nombre :ACTIVIDADES DE CÁLCULO MENTAL PARA PRIMARIA
Autor : Monserrat Ferre, Josep Roura
Curso : Primero Asignatura: Matemáticas.
Descripción: Programa que contiene tres bloques de actividades, con distintos grados de dificultad y gran variedad de contenidos.
Cuando se utiliza el módulo Arith2 , se generan siempre ejercicios distintos. Además, contiene una guía didáctica muy completa.
Tipo: GratuitoRequisitos: 292 Kb/ 327 Kb. Requiere instalar el programaSistema operativo: Windows 32 bits.Idioma: Castellano.Catalán.Fecha última actualización: 19/06/00

Nombre :SISTEMA MÉTRICO DECIMAL
Autor : José Luis Oliván Ramón
Curso: CuartoAsignatura: Matemáticas.
Descripción: Programa de actividades matemáticas basadas en los textos de EDEBE, en las que se trabaja la medida: Sistema Métrico Decimal, Medidas de longitud, de capacidad, de masa, de superficie y de volumen.
Tipo: GratuitoRequisitos: 223 Kb.
Requiere instalar el programaSistema operativo: Windows 32 bits.Idioma: Castellano.Fecha última actualización: 23/06/00

Nombre: Funciones matemáticas para Windows
Autor : Anónimo.Curso: sextoAsignatura: Matemáticas.
Descripción: Representaciones gráficas y funciones matemáticas.
Desarrollo del lenguaje matemático. Desarrollo de las destrezas necesarias para representar ecuaciones matemáticas.Tipo: GratuitoRequisitos: 528 Kb.Sistema operativo: Windows 95/98.Idioma: Castellano.

http://www.educaguia.com/Servicios/software/software.htm

MIniQuest

Escenario:
Nos encontramos ante una población estudiantil ubicada en el nivel medio superior tecnológico, a la que se desea seleccionar una muestra para la aplicación de un examen de conocimientos.

Tarea:
Para la solución de este problema se requiere que el alumno realice una investigación de los diferentes tipos de muestreo que existe; para ello se proporcionan las siguientes direcciones.

Estadística. Población. Muestra. Tipos: aleatorio. Conglomerados http://html.rincondelvago.com/conceptos-y-muestreo.html

Muestreo en Estadística http://es.wikipedia.org/wiki/Muestreo_en_estad%C3%ADstica

Estadística
http://www.monografias.com/trabajos15/estadistica/estadistica.shtml

Muestreo http://descartes.cnice.mecd.es/Estadistica/Muestreo_Inferencia_Estadistica/muestreo_probabilistico.htm

Producto
Realizada la investigación, para la evaluación de la misma, se requiere que:
1. El alumno envíe por correo una síntesis del los diferentes tipos de muestreo, así como
también un ejemplo de cada uno de los tipos abordados.

2. Se solicita hacer equipos de 4 personas para realizar una presentación en PowerPoint para
la exposición de los temas investigados.

3. Una vez presentados los trabajos, se solicita a cada uno de los equipos elegir un tipo de
muestreo en el que le den solución al problema de elegir una muestra de la población
estudiantil, la cual deben exponer el porque de la elección del tipo de muestreo así como
también la solución del mismo.