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1. Introducción

Los proyectos de investigación y desarrollo son de vital importancia para

fortalecer las líneas de innovación de una institución. La diversidad de proyectos académicos amplía el marco de nuevos productos que aporten al beneficio de la comunidad empresarial y social. Mediante la inserción de la investigación académica, se logra que los estudiantes dependan más de sus habilidades para poder generar nuevos empleos que tanto demanda el vertiginoso avance de la sociedad actual.

Un campo plenamente en desarrollo es el de la robótica. Actualmente, este ya está generando nuevos y diferentes campos de oportunidad en el desarrollo de ideas y proyectos. En el Ecuador ya está ganando terreno dentro de los espacios de trabajo laborales y educativos. Muchos son los centros de educación que han integrado la robótica como parte de su programa integral de estudios. Incluso dando un paso más, conformando diferentes clubes y participando en eventos que promuevan la integración de los estudiantes al ambiente laboral, social y competitivo.

Evidenciando la importancia de la robótica dentro del ámbito laboral y educativo, el compromiso de seguir la profundización del tema fortaleciendo la investigación, inserción laboral y compromiso social; y proyectando a futuro la incorporación de nuevas y mejores tecnologías, se presenta una propuesta de integración de la tecnología robótica al proceso educativo del Instituto Superior Tecnológico Guayaquil. Esto se logrará mediante la adaptación de nuevos planes y actividades relacionados con la robótica tanto a niveles pedagógicos como andragógicos. Con esto se desea crear un impacto tanto en alumnos como docentes en adaptación y desarrollo de nuevas tecnologías y elevar más el prestigio de la institución integrando la robótica como elemento competitivo, innovador y comunitario.

2. Antecedentes

A grandes rasgos, la robótica es una ciencia que se define como diseño y

construcción de aparatos que realizan algún trabajo. Su objetivo es aportar a la eficiencia de la tarea mediante la puesta en marcha del mismo. Para esto se debe pasar por diferentes procesos tanto creativos, de concepción, diseño, construcción, programación, puesta en marcha, difusión y mejora. Los pilares fundamentales de estos procesos son la electrónica y la programación. Sin embargo, hay que considerar que actualmente todo proyecto debe ser multidisciplinario más allá de las áreas técnicas. Como consecuencia de esto, la robótica no puede centrarse en un área única de conocimientos, sino más bien en la integración de diferentes áreas y disciplinas con un componente común: el desarrollo de nuevos proyectos.


La robótica educativa (o robótica pedagógica) es un campo que ha sido desarrollado y pulido a lo largo de los años. A finales de los 60, un grupo de investigadores del MIT propuso la construcción de dispositivos tecnológicos que permitieran a los niños y niñas interactuar y programarlos para realizar acciones. Aquí empezó el convenio con la empresa LEGO para desarrollarlo. En los 80, LEGO había difundido estos equipos vendiéndolos como juguetes con fines educativos. Esto promueve los movimientos educativos con este enfoque como el CTIM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas) o STEM por sus siglas en inglés; presentado en el 2001. Estos toman campos como la robótica como parte integral de sus procesos de aprendizaje.

En sus inicios, la robótica en el Ecuador era un área reservada para

instituciones superiores. A inicios de la década del 2010, universidades como la ESPE y ESPOL empezaban construyendo robots mayormente mecánicos y con movimientos lentos y repetitivos. Con el avance del tiempo se fueron mejorando, pero se echaba de menos algún componente que le diera una mejora significativa. Fue en el 2013 que la marca Arduino empezaba a tomar fuerza y distribuir estos elementos a nivel mundial. Eventos como el Campus Party en Ecuador, promovieron el conocimiento y difusión de estos componentes en nuestra comunidad. Desde este momento, fueron muchos los centros educativos que adaptaron la tecnología Arduino debido a su versatilidad, alcance y poder tecnológico para el desarrollo de nuevos proyectos. Desde ese entonces, un incremento en el desarrollo en la inclusión de tecnologías relacionadas a la robótica se dio en nuestro país.

3. Marco Teórico

Existen 3 elementos a considerar para la inclusión de la robótica en un plan educativo: metodología de enseñanza, los materiales electrónicos e inclusión de programación Python.

a. Metodología de enseñanza

La disciplina más adecuada para ser aplicada como metodología de enseñanza es la Robótica Educativa, también llamada Robótica Pedagógica. Esta se define como los métodos necesarios que nos permiten idear, diseñar y desarrollar robots educativos para motivar e iniciar a los jóvenes en el estudio de ciencia y tecnología.

El objetivo principal es explotar la tecnología robótica a través del docente para favorecer procesos cognitivos. Para lograrlo, se deben establecer dos procesos altamente dependientes: estudio y proceso de construcción de mecanismos electrónicos y verificación de estos mecanismos en pro del cumplimiento de los fines educativos para los cuales fueron planteados.

Las principales ventajas de la Robótica Educativa son:


- Ampliación de la perspectiva del alumno del campo científico - Generación de nuevos proyectos de innovación mediante el uso de

herramientas que fomentan la imaginación y creatividad - Desarrollo de competencias esenciales orientadas al logro de objetivos

Para la implementación de la metodología mencionada es necesaria la

combinación de dos elementos: el hardware y software. Estos son descritos en las secciones siguientes.

b. Materiales electrónicos

Habiendo definido la metodología, se necesitan materiales electrónicos adecuados para implementarla. El componente principal en la propuesta es el uso de la plataforma Arduino. Este es un entorno de desarrollo basado en una placa electrónica de hardware libre que incorpora un microcontrolador y una serie de pines que permiten la interacción entre los diferentes elementos que se encuentran en la placa. Existen diferentes modelos de Arduino, de los cuales se eligió el modelo UNO ya que, en líneas generales, es el más utilizado por la comunidad.

El desarrollo de proyectos con Arduino tiene muchas ventajas entre las cuales se destacan las siguientes:

- Es una plataforma libre y extensible, mediante un amplio catálogo de componentes, se puede mejorar cualquier diseño sin problemas.

- Entorno multiplataforma, se puede utilizar en diferentes sistemas tanto libres como comerciales.

- Bajo costo, la misma placa Arduino, los componentes de mejora de proyectos y la construcción de elementos propios de manera artesanal, tienen un bajo costo en comparación con otro tipo de proyectos.

- Versatilidad, dado el amplio catálogo de componentes a usar con Arduino se pueden crear nuevos y mejores proyectos de innovación basados en ideas nuevas o existentes.

Como complemento al desarrollo en Arduino, se necesita un lenguaje de

desarrollo. El elegido es Python y es descrito en la siguiente sección.

c. Python

Python es un lenguaje de programación multiplataforma de código abierto utilizado para múltiples propósitos como creación de aplicaciones de usuarios, sitios web y aplicaciones web. Actualmente está ubicado dentro de los 5 lenguajes de programación más utilizados en la actualidad. La sintaxis sencilla del mismo permite una rápida adaptación al mismo y desarrollo de mejores aplicaciones. Para los desarrolladores más avanzados, provee un potente abanico de herramientas que permiten desarrollar soluciones incluso en los campos de robótica e inteligencia artificial.


Las principales ventajas del desarrollo con Python son las siguientes:

- Soporta múltiples paradigmas como programación estructurada, orientación a objetos, desarrollo web, algoritmos, entre otras aplicaciones.

- Multiplataforma, funciona en plataformas comerciales y libres. - Herramienta de código abierto, con una amplia comunidad de

colaboradores - Sintaxis simple, la cual promueve a Python como un excelente lenguaje

para aprender a desarrollar software - Versatilidad, mediante su enorme biblioteca de librerías y Frameworks

para desarrollo de aplicaciones.

Teniendo en cuenta la combinación de estos tres elementos analizados de manera teórica, es necesario establecer los elementos necesarios para su implementación. Estos serán analizados en la siguiente sección.

4. Metodología

Para una correcta implementación de robótica dentro del plan educativo, se deben de considerar 4 puntos clave. Estos son tomados en cuenta desde el ámbito de organización de la materia hasta su implementación. Se desarrollan de la siguiente manera:

a. Modificación de planes analíticos

El cambio de paradigma, se debe tomar en cuenta de manera incremental. Para el inicio de la implementación, se realiza en los primeros niveles de la carrera. Luego continúan la misma línea en los semestres posteriores. La finalidad es terminar con un proyecto de innovación en el que pueda combinar la programación, electrónica y robótica.

Dentro de la malla de la carrera de Tecnología en Desarrollo de Software, se analizaron los planes de clase de las materias correspondientes al primer periodo. De estas materias, son 3 las más adecuadas para incluir los conocimientos necesarios de robótica. Los criterios para su elección se basan en los contenidos que presentan las mismas y la relación que se puede crear entre estos nuevos y mejores proyectos de robótica. Estas materias son: Introducción al Desarrollo de Software, Matemática Discreta y Fundamentos de Programación.

La inclusión del nuevo material empieza con la materia de Introducción al

Desarrollo de Software. Esta materia es mayormente teórica, por lo tanto, se puede incluir la parte fundamental teórica de electrónica como base para las otras materias. Actualmente, el plan analítico de clase se encuentra de la siguiente manera:


Unidad Contenidos

1 EL COMPUTADOR Y SISTEMA OPERATIVO

1.1 Introducción a algoritmos

1.2 Diagramas de Flujo

1,3 PARTES Y FUNCIONES DE COMPUTADORES Y SERVIDORES

1.3.1 - Memoria

1.3.2 - Disco duro

1.3.3 - Procesador

1,4 SISTEMAS OPERATIVOS

1.4.1 - Concepto

1.4.2 - Tipos

1.4.3 - Características

2 SOFTWARE Y LENGUAJES DE PROGRAMACION

2,1 Software libre y propietario.

2,2 LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

2.2.1 Definición

2.2.2 Clasificación

2.2.3 Programación imperativa

2.2.4 Programación estructurada

2.2.5 Programación Orientada a Objetos

3 SISTEMAS, ROLES Y METODOLOGÍAS DE DESARROLLO

3,1 Ciclo de Vida del Software

3,2 MÉTODOS DE DESARROLLO DE SOFTWARE

3.2.1 Cascada


3.2.2 Espiral

3.2.3 Modelo V

3,3 TENDENCIAS DE DESARROLLO

3.3.1 Clouds (SAAS, PAAS, IAS)

3.3.2 ERP

4 MODELADO ÁGIL Y PROTOTIPOS

4,1 Comprender el modelado ágil y las prácticas básicas que lo diferencian de otras metodologías de desarrollo.

4,2 Conocer la importancia de los valores fundamentales para el modelado ágil.

5 INTERACCIÓN HUMANO-COMPUTADORA

5,1 Diseñar gran variedad de interfaces de usuario.

5,2 Diseñar un diálogo efectivo para la HCI.

5,3 Comprender la importancia de la retroalimentación del usuario.

En la tabla siguiente se puede apreciar la inclusión de los temas de

Arduino en el plan. Se lo incluyo como unidad 2 para que de forma natural se acople a la enseñanza de los fundamentos del desarrollo. Luego de analizar la parte mas elemental del software en el tema 1, se introduce ya elementos de electrónica como conocimiento mas profundo del hardware del computador. Esto mantiene el plan de enseñanza de una forma orgánica y natural. Los temas de metodologías y tendencias de desarrollo se eliminan ya que se cubren en la materia de Análisis y Diseño de Sistemas.

Unidad Contenidos

1 EL COMPUTADOR Y SISTEMA OPERATIVO

1.1 Introducción a algoritmos

1.2 Diagramas de Flujo

1.3 PARTES Y FUNCIONES DE COMPUTADORES Y SERVIDORES

1.3.1 - Memoria

1.3.2 - Disco duro

1.3.3 - Procesador


1.4 SISTEMAS OPERATIVOS

1.4.1 - Concepto

1.4.2 - Tipos

1.4.3 - Características

2 SOFTWARE Y LENGUAJES DE PROGRAMACION

2.1 Software libre y propietario.

2.2 LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN

2.2.1 Definición

2.2.2 Clasificación

2.2.3 Programación imperativa

2.2.4 Programación estructurada

2.2.5 Programación Orientada a Objetos

3 ARDUINO

3.1 INTRODUCCION A LA ELECTRONICA

3.1.1 Voltaje y Corriente

3.1.2 Corriente continua y alterna

3.1.3 Ruido en señales

3.1.4 Polarización

3.2 CIRCUITOS

3.2.1 Placas

3.2.2 Circuitos integrados

3.2.3 Microprocesadores

3.2.4 Puerto Serial

3.3 ELEMENTOS ELECTRONICOS

3.3.1 Componentes comunes


3.3.2 Actuadores

3.3.3 Sensores

4 INTERACCIÓN HUMANO-COMPUTADORA

4.1 Diseñar gran variedad de interfaces de usuario.

4.2 Diseñar un diálogo efectivo para la HCI.

4.3 Comprender la importancia de la retroalimentación del usuario.

El conocimiento de robótica continua en la materia de Matemáticas

Discreta. En la misma se realiza la introducción de armado de circuitos aplicados a comprobación de lógica proposicional y algebra booleana. Esto proporciona el medio ideal para introducir de manera física Arduino y los elementos electrónicos fundamentales para el desarrollo de proyecto.

Unidad Contenidos

1 TEORÍA DE CONJUNTOS

1.1 Conjuntos

1.2 DETERMINACIÓN Y CLASIFICAIÓN DE CONJUNTOS

1.3 OPERACIONES CON CONJUNTOS Y PROBLEMAS DE CARDINALIDAD

1.4 SISTEMA DE NUMERACIÓN DIGITAL

1.5 METODOS DE REPRESENTACIÓN NUMERICA, Sistema Decimal, Sistema Binario, Sistema Octal, Sistema Hexadecimal.

1.6 CONVERSIÓN ENTRE SISTEMAS NUMÉRICOS Y OPERACIONES

2 LÓGICA PROPOSICIONAL

2.1 PROPOSICIONES Y CLASIFICACIÓN

2.2 TABLAS DE VERDAD Y OPERADORES LÓGICOS

2.3 LEYES DE ALGEBRA PROPOSICIONAL

2.4 TAUTOLOGÍA, CONTINGENCIA Y CONTRADICCIÓN

2.5 RAZONAMIENTO LÓGICO, Inferencia Lógica, inducción matemática.

3 ALGEBRA BOOLEANA Y ELECTRONICA DIGITAL


3.1 TEOREMA DE ALGEBRA DE BOOLE

3.2 REPRESENTACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS

3.3 COMPUERTAS LÓGICAS Y APLICACIONES

4 TEORÍA DE GRAFOS Y ARBOLES

4.1 GRAFOS, DEFINICIONES BÁSICAS

4.2 ALGORITMOS DE LA RUTA MÁS CORTA

4.3 REDES DE FLUJO EN GRAFOS

4.4 ÁRBOLES, DEFINICIONES BÁSICAS

4.5 ÁRBOLES N-ARIOS

4.6 ÁRBOLES BINARIOS

4.7 RECORRIDOS POR ÁRBOLES

En la tabla siguiente se puede ver el cambio del plan analítico de la

materia de Matemática Discreta. Aquí se incluye los elementos de electrónica digital como la unidad 3. Con esto permitimos que se termine el contenido introductorio incluido en la materia de Introducción a la Programación obteniendo los conceptos necesarios para el estudio de los temas incluidos en Matemática Discreta.

Unidad Contenidos

1 TEORÍA DE CONJUNTOS

1.1 Conjuntos

1.2 DETERMINACIÓN Y CLASIFICAIÓN DE CONJUNTOS

1.3 OPERACIONES CON CONJUNTOS Y PROBLEMAS DE CARDINALIDAD

1.4 SISTEMA DE NUMERACIÓN DIGITAL

1.5 METODOS DE REPRESENTACIÓN NUMERICA, Sistema Decimal, Sistema Binario, Sistema Octal, Sistema Hexadecimal.

1.6 CONVERSIÓN ENTRE SISTEMAS NUMÉRICOS Y OPERACIONES

2 LÓGICA PROPOSICIONAL

2.1 PROPOSICIONES Y CLASIFICACIÓN


2.2 TABLAS DE VERDAD Y OPERADORES LÓGICOS

2.3 LEYES DE ALGEBRA PROPOSICIONAL

2.4 TAUTOLOGÍA, CONTINGENCIA Y CONTRADICCIÓN

2.5 RAZONAMIENTO LÓGICO, Inferencia Lógica, inducción matemática.

3 ALGEBRA BOOLEANA Y ELECTRONICA DIGITAL

3.1 TEOREMA DE ALGEBRA DE BOOLE

3.2 REPRESENTACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS

3.3

INTRODUCCIÓN ELECTRÓNICA DIGITAL

3.3.1 RESISTENCIA

3.3.2 DIODOS

3.3.3 ARDUINO

3.3.4 COMUNICACIÓN SERIAL

3.3.5 INTERACCION PC-ARDUINO

3.3.6 CIRCUITOS

3.3.7 ENTRADAS Y SALIDAS DIGITALES

3.3.8 COMPUERTAS LÓGICAS Y APLICACIONES

4 TEORÍA DE GRAFOS Y ARBOLES

4.1 GRAFOS, DEFINICIONES BÁSICAS

4.2 ALGORITMOS DE LA RUTA MÁS CORTA

4.3 REDES DE FLUJO EN GRAFOS

4.4 ÁRBOLES, DEFINICIONES BÁSICAS

4.5 ÁRBOLES N-ARIOS

4.6 ÁRBOLES BINARIOS

4.7 RECORRIDOS POR ÁRBOLES


Ya con el conocimiento teórico y practico básico adquirido, es necesario aplicarlo en el Arduino de forma práctica. Este conocimiento será incluido en la materia de Fundamentos de Programación. Durante el desarrollo de la misma, se aprende los fundamentos del lenguaje Python y este será incluido dentro del desarrollo en Arduino.

Unidad Contenidos

1 HTML

1.1 Introducción a la programación por computadora.

1.2 Estructura básica de una página HTML

1.3 Componentes básicos

1.4 Estructura global

1.5 Estructura del cuerpo

1.6 Métodos POST/GET

1.7 Formularios Web

1.8 Nuevos atributos

2 LÓGICA DE PROGRAMACIÓN USANDO JAVASCRIPT

2.1 Javascript como lenguaje de desarrollo

2.1 Recursividad

2.1.1 Maneras de incorporar código Javascript a un archivo HTML

2.2 Tipos de Variables

2.3 Variables y constantes

2.4 Operadores aritméticos, lógicos y relacionales

2.5 Estructuras selectivas (If, Else if, Switch)

2.6 Bucles repetitivos (While, Do while)

2.7 Bucles repetitivos (For, For/each)

2.8 Sentencias Break y continue

2.9 Contadores


3 INTERACCIÓN BACK-END/FRONT-END DEL NAVEGADOR USANDO JAVASCRIPT

3.1 Entrada/Salida de Datos

3.1.1 Uso de la función document.write() para salida de datos en el navegador

3.2 Tipos de datos

3.2.1 Conversión entre tipos de datos

4 PROGRAMACIÓN MODULAR

4.1 Funciones

4.2 Funciones con parámetros.

4.3 Funciones anidadas

4.4 Matrices y Arrays

4.4.1 Colecciones de variables u objetos / Implementación de For in

4.5 POST/GET

En la tabla siguiente se muestra el plan analítico de la materia de

Fundamentos de Programación modificado. El conocimiento sobre la interacción de Python y Arduino se incluye como la ultima unidad en el plan de clase. Con esto ya se tienen los fundamentos teóricos y prácticos de las dos materias anteriores. También se obtienen los conocimientos necesarios de Python para poder desarrollar programas.

Unidad Contenidos

1 HTML

1.1 Introducción a la programación por computadora.

1.2 Estructura básica de una página HTML

1.3 Componentes básicos

1.4 Estructura global

1.5 Estructura del cuerpo

1.6 Métodos POST/GET

1.7 Formularios Web


2 LÓGICA DE PROGRAMACIÓN USANDO JAVASCRIPT

2.1 Javascript como lenguaje de desarrollo

2.1 Recursividad

2.1.1 Maneras de incorporar código Javascript a un archivo HTML

2.2 Tipos de Variables

2.3 Variables y constantes

2.4 Operadores aritméticos, lógicos y relacionales

2.5 Estructuras selectivas (If, Else if, Switch)

2.6 Bucles repetitivos (While, Do while)

2.7 Bucles repetitivos (For, For/each)

2.8 Sentencias Break y continue

2.9 Contadores

3 INTERACCIÓN BACK-END/FRONT-END DEL NAVEGADOR USANDO JAVASCRIPT

3.1 Entrada/Salida de Datos

3.1.1 Uso de la función document.write() para salida de datos en el navegador

3.2 Tipos de datos

3.2.1 Conversión entre tipos de datos

4 PROGRAMACIÓN MODULAR

4.1 Funciones

4.2 Funciones con parámetros.

4.3 Funciones anidadas

4.4 Matrices y Arrays

5 PYTHON PARA ARDUINO

5.1 Librería

5.2 Variables


5.3 Condicionales

5.4 Puertos

5.5 Entrada y salida de datos

b. Plan de capacitaciones

Para poder realizar la correcta ejecución de los planes analíticos, es

necesario que los docentes posean los conocimientos necesarios. Con este objetivo, se plantea un plan de capacitaciones desde cero de los temas antes incluidos. Para esto se debe tomar en cuenta que:

- El principal objetivo de las capacitaciones es proporcionar a los docentes los conocimientos no solo para el desarrollo de la materia a impartir, también despertar el interés sobre la robótica y sus posibilidades, motivando a transmitirlo al estudiante para realizar proyectos de innovación que puedan catapultarlos en el campo laboral y social.

- Se deben incluir a todos los docentes que impartan las materias de Introducción al Desarrollo de Software, Matemática Discreta y Fundamentos de Programación.

- Todos los temas de la capacitación serán requisitos para todos los docentes de las materias antes mencionadas para poder impartirlas.

Para conseguir lo anterior, se presenta un plan de dos horas diarias. Al final

del mismo el docente estará preparado para comenzar la enseñanza de los elementos de robótica. El plan cubre desde los elementos fundamentales de la electrónica hasta tópicos de enseñanza de robótica en el aula de clase. Para la ejecución del mismo, se necesitan kits de electrónica Arduino para poder implementar proyectos de ejemplo junto con los docentes que impartirán cátedra. El presupuesto de los kits se analizará en la sección Presupuesto. El plan se desarrolla de la siguiente manera:

Día Tema

1 Introducción a la electrónica

2 Circuitos y componentes electrónicos

3 Introducción Arduino

4 Introducción al software Arduino

5 Circuitos básicos Arduino

6 Manejo de pines


7 Sensores externos

8 Interacción Python y Arduino

9 Circuitos con Python y Arduino

10 Robótica educativa

Dentro del plan de capacitaciones, estarán implícitos tópicos de robótica

educativa. En la siguiente sección se explican los métodos de enseñanza a utilizar tanto a docentes como alumnos.

c. Método de enseñanza

La base de la enseñanza en la propuesta es la robótica educativa. A manera de resumen, es el proceso completo de creación de prototipos funcionales robóticos con fines educativos y de innovación. La implementación del proceso crea mejores condiciones de enseñanza y apropiación de conocimiento. Con esto, el estudiante puede fabricar sus propios modelos basados en abstracciones de los fenómenos del mundo que los rodea, facilitando el proceso educativo y transdisciplinario.

Los dos pilares principales de la robótica educativa son las teorías del

constructivismo y pedagogía activa. Estas se describen de la siguiente manera: - La teoría del constructivismo de Jean Piaget asegura que el aprendizaje

no es resultado de la transferencia de conocimiento, sino que es un proceso activo de aprendizaje basado en experiencias. Estas experiencias son propias del ser humano. Cada persona percibe la realidad, organiza y le da sentido en forma de elementos físicos.

- La pedagogía activa convierte al estudiante en una unidad viva dentro del entorno. Se va más allá de solo escuchar. Se da mas importancia al desarrollo de las capacidades del estudiante. Se involucra al alumno en actividades de exploración de problemas mediante su propia perspectiva del mundo. En resumen, el estudiante hace y reflexiona sobre lo que está haciendo.

Los dos elementos anteriores concluyen en la llamada a la acción del

estudiante. Al incluir proyectos de robótica, el estudiante toma un rol activo y protagónico en su proceso de aprendizaje. Se involucra en todos los niveles de creación de nuevos y mejores procesos y productos. Esto desarrolla diversos conocimientos y habilidades esenciales en el área técnica y personal.

Los pilares anteriores se aplican mediante dos enfoques de utilización de la robótica en el aula:

- El aprendizaje de la robótica determina los temas propios de robótica que el estudiante debe atender y que son aconsejables para empezar a


construir robots en el aula. Se logra mediante dos puntos: conceptualización de robótica y diseño y construcción de robots. Ambos fueron considerados en la inclusión de los temas descritos en la sección Modificación de planes analíticos. Con ellos se logrará que el estudiante pueda construir de maneja activa sus propios robots con el conocimiento adquirido.

- El aprendizaje con robótica motiva al estudiante avanzar un paso más allá de la técnica dentro del proceso de enseñanza. Debido al interés que despierta trabajar con elementos concretos y llamativos como un robot se estimula el aprendizaje de temáticas difíciles de comprender y poco motivantes para su estudio.

La forma mas utilizada de aprendizaje relacionada con robótica es el ciclo de

diseño. Este proporciona una herramienta versátil y potente para la creación y desarrollo de proyectos. Además, junto con el modelo preferido de enseñanza del docente, otorgan una herramienta perfecta para aprendizaje de robótica. El docente aquí tiene la libertad de aplicar el ciclo y evaluar su grupo para determinar si es adecuado o debe modificarse a lo largo del periodo de enseñanza. Aquí la retroalimentación se convierte en una vía fundamental de mejora del método de instrucción.

Todo este análisis de metodología nos proporciona el marco ideal para la enseñanza, sin embargo, son necesarios un conjunto de materiales para poder desarrollar proyectos.

d. Presupuesto

Para la puesta en marcha de este proyecto se necesitan un conjunto de materiales que son listados a continuación:

No Nombre Valor Cantidad Subtotal 1 LAFVIN UNO Project Super Starter Kit for Arduino UNO R3

Mega2560 Mega328 Nano with Tutorial 30 15 450 2 Adeept Arduino Compatible DIY 5-DOF Robotic Arm Kit for

Arduino UNO R3 | STEAM Robot Arm Kit with Arduino and Processing Code 70 1 70

3 Fluke 101 Basic Digital Multimeter Pocket Portable Meter Equipment Industrial (Original Version) 42.98 2 85.96

Subtotal 605.96 Autogestión -300 Total 305.96


El elemento 1 es el kit básico de desarrollo de Arduino. Es fundamental contar con los elementos necesarios del mismo para la construcción de robots. En la imagen siguiente se muestra un ejemplo de los elementos del kit.


El segundo es un kit de construcción de robots. Para el desarrollo de proyectos disruptivos es necesario motivar tanto a estudiantes y docentes con el alcance de Arduino. Además, presentar mejores proyectos que promuevan la inserción laboral y el desarrollo académico. En la imagen siguiente se muestra el proyecto terminado del kit.

El tercero es conocido como multímetro, polímetro o más técnicamente como

Fluke. Es utilizado en proyectos de electrónica para medir diferentes variables que influyen en el funcionamiento de un circuito electrónico como voltaje y corriente. En la imagen siguiente se muestra una imagen del Fluke.


5. Análisis de Resultados

El análisis del resultado de la propuesta será considerado de manera cíclica. A medida que terminen semestres y los estudiantes presenten proyectos, se evaluaran los proyectos de robótica presentados por los estudiantes a nivel de objetivo, estructura, complejidad e impacto en la sociedad. El grado del cumplimiento de los elementos anteriores serán los elementos más importantes dentro del análisis. Con estos resultados, se podrá refinar el método de enseñanza y el enfoque de los proyectos de los alumnos.

Las temáticas de trabajo siempre varían y se obtendrán diferentes proyectos

con el pasar de los semestres. La respuesta del estudiante en el desarrollo de los mismos, complementa la medición de los puntos fuertes y débiles del método. Involucrar a los estudiantes mediante el dialogo abierto es fundamental para el desarrollo de proyectos. Ellos siempre podrán sugerir nuevas propuestas que además de generar mejores proyectos; puedan generar inclusión y aceptación de parte de una mayoría.

6. Conclusiones y Recomendaciones

La robótica educativa tiene un campo amplio de aplicación dentro del campo de educación superior. Mediante la inclusión de manera adecuada de un nuevo paradigma se puede lograr el desarrollo de mejores proyectos de innovación e inclusión. A pesar de que a manera textual parece que este elemento es mas pedagógico, a nivel superior tiene todos los elementos para conformar una poderosa herramienta para que los jóvenes puedan desarrollarse. Además, sirve como un elemento que eleva el nivel de los estudiantes al cambiar su filosofía de software tradicional hacia nuevos paradigmas de desarrollo de proyectos.

Este tipo de proyectos no deben quedar solo dentro de los parámetros tradicionales de una institución. Es de suma importancia llevar más allá el conocimiento del estudiante y llevarlo a explorar diferentes posibilidades de generación de innovación mediante profundización de contenido. Para esto, es recomendable conformar un club de robótica en donde los alumnos van a explorar los temas de robótica de una forma mas refinada. Con esto, se pretende incentivar mas a los alumnos que muestren un interés genuino en la materia, generar investigación en el área académica, poner a prueba la experiencia del alumno mediante exposiciones y competencias y explorar diferentes niveles de innovación mediante la creación de proyectos.


Dando constancia de revisado y aprobado se suscriben los integrantes del grupo de trabajo.

___________________ ___________________ ___________________ Ing. Daniel Ullauri Ing. Lisbeth Alaba Ing. Xavier Merino

Docente Docente Docente

___________________ Ing. Cristhian Carreño Coordinador de la

carrera de Desarrollo de Software


ANEXO – EJEMPLOS DE PROYECTOS ARDUINO A IMPLEMENTAR Cabina de fotos Descripción Realiza una toma de fotos mediante una webcam y envía las fotos a una cuenta de Dropbox. Materiales • Arduino Yun • cable microUSB • tarjeta microSD card • webcam • protoboard

• cables • resistencia • pulsante • Cuenta dropbox

Imagen

Demostración https://youtu.be/Z8cdf-5i02Y Aplicaciones Seguridad, domótica, sistemas inteligentes Proyectos futuros • Vigilancia por webcam • Sistemas biométricos • Seguimiento de movimiento


Sistema de alarma Descripción Con ayuda de detectores de movimiento censar el movimiento de un espacio determinado. Dependiendo de las condiciones, suena una alarma y encienden luces de alerta al usuario. Materiales • Arduino • Sensor ultrasónico • Zumbador • Luces led Imagen

Demostración https://youtu.be/s9xUt6dt3Bg Aplicaciones Seguridad, domótica, sistemas inteligentes Proyectos futuros • Agregar sensores para más funciones (sonido, proximidad, humedad, etc.) • Detección de movimiento de objetos • Detección de movimiento de personas Carro controlado remotamente


Descripción Carro teledirigido con un control. Materiales • Arduino • Materiales electrónicos • Receptor bluetooth • Resistencias • Carro con motores • Celular con bluetooth Imagen

Demostración https://www.youtube.com/watch?v=1gCbtCZkIQ4 Aplicaciones Didáctico vial, seguridad, competencias, robótica, sistemas inteligentes Proyectos futuros • Sistema de parqueo • Detección y evitación de obstáculos • Refinar movimiento mediante control inteligente Medidor de Condiciones Ambientales con Arduino


Descripción Sistema medidor de condiciones ambientales como temperatura y humedad. Materiales • Arduino • Materiales electrónicos • Sensor de temperatura • Placa perforada Imagen

Demostración https://www.youtube.com/watch?v=6anOeEcX_Io Aplicaciones Agricultura, domótica, climatología Proyectos futuros • Agregar más sensores para medición de más características atmosféricas • Medición de condiciones en terrenos cultivados • Integración con sistema inteligente para climatización de casas Juego “Simón dice” Descripción


Implementación del clásico juego Simón dice. Se muestran 4 botones con colores con una nota musical asignada. Los botones van iluminándose de forma aleatoria creando un patrón cada vez más largo, el jugador tiene que repetir el patrón pulsando los botones sin fallar, si el jugador lo hace correctamente sube un nivel sumando un color más al patrón, pero si falla, el juego termina y vuelve a empezar desde el principio Materiales • Arduino • Materiales electrónicos • Zumbador • Interruptor para el sonido Imagen

Demostración https://www.youtube.com/watch?v=g5cTBo2lE-o Aplicaciones Educación, didáctica, juegos Proyectos futuros • Construcción de diferentes juegos didácticos • Construcción de juegos serios para diferentes propósitos • Construcción de kits de juegos para educación Emisor morse Descripción


Convertir una placa Arduino en un transmisor de código morse. Se empieza con palabras sencillas y luego se incrementa hasta formas expresiones más complicadas. Materiales • Arduino • LED • Zumbador • Materiales electrónicos Imagen

Demostración https://www.youtube.com/watch?v=m8fAPt1BcFw Aplicaciones Comunicación Proyectos futuros • Construcción de emisor de otras formas de comunicación • Construcción de proyectos de inclusión a personas con problemas de comunicación • Construcción de proyectos para ayuda a personas con capacidades especiales

1. introducción - itsgg.edu.ecitsgg.edu.ec/wp-content/uploads/2019/06/propuesta-robotica.pdf ·...

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