LA ROBÓTICA EN EL ENTORNO EDUCATIVO DE LA EDUCACIÓN

PRIMARIA

INTRODUCCIÓNEn el siglo XX, surgieron muchos programas televisivos de ciencia ficción, en los

que utilizaban robots para realizar tareas indicadas por los seres humanos, en

ellas muchos tenían forma antropomórfica, como el caso de la película Guerra de

las galaxias, yo robot, fluber y los supersónicos entre otros.

Sin embargo, eso que se creía ciencia ficción, es una realidad en la actualidad,

aunque no todavía de la forma en que la proyectaban. Pero lo que nos ocupa en

este trabajo es la aplicación de la robótica en el campo educativo, el destino nos

alcanzó, no podemos esperar a dar respuesta a la siguiente interrogante: ¿Es

factible aplicar la robótica pedagógica en la educación primaria?

Este trabajo iniciará con los conceptos de robot y robótica; las características y

diferencias entre la robótica educativa y robótica pedagógica; sus ventajas y

desventajas así como el análisis de aplicaciones de robótica con lego, para

finalmente integrar las conclusiones.

ROBOTS Y ROBÓTICA:De acuerdo al Instituto de Robots en América citado por Ruiz Velasco (2007),

define al Robot como “Un manipulador reprogramable y multifuncional concebido

para transportar materiales, piezas, herramientas o sistemas especializados; con

movimientos variados y programados, con la finalidad de ejecutar tareas diversas.”

Mientras que la Robótica de acuerdo al diccionario de la lengua española, está

definido como “Parte de la ingeniería que se ocupa de la aplicación de la

informática al diseño y uso de máquinas que sustituyan a las personas en la

realización de diferentes tareas o funciones”. La robótica es una de las disciplinas

clásicas que forman parte de la inteligencia artificial. Legendre (1988), citado por

Ruiz Velasco (2007), la define como: “Conjunto de métodos y medios derivados

de la informática cuyo objeto de estudio concierne la concepción, la programación

y la puesta en práctica de mecanismos automáticos que pueden sustituir al ser

humano para efectuar operaciones reguladoras de orden intelectual, motor y

sensorial”.

En consecuencia se considera a la robótica como una disciplina que toma

conceptos derivados de diversos dominios del conocimiento, entre los que se

encuentran la Mecánica, la Física, las Matemáticas, la Cinemática, la Geometría,

la Electrónica, la Electricidad y la informática.

En la Robótica se distinguen 4 fases:

Fase mecánica: construcción del robot

Fase eléctrica: animación del robot

Fase electrónica: control inicial mediante un procesador

Fase informática: programación desde la computadora

Esta intedisciplinariedad de la Robótica incluye al campo de la educación dando

origen a la Robótica Pedagógica.

CARACTERÍSTICAS Y DIFERENCIAS DE LA ROBÓTICA PEDAGÓGICA Y LA

ROBÓTICA EDUCATIVA

La Robótica pedagógica al ser una disciplina integradora de las distintas áreas del

conocimiento, tiene como objetivo instituir las tecnologías en ambientes de

aprendizaje mediante la adquisición de habilidades tanto científicas como

tecnológicas para la resolución de problemas, siempre partiendo de la realidad

imaginando, formulando, construyendo y experimentando soluciones.

Esta generación de entornos de aprendizaje están basadas en actividades del

aprendiz, Ruíz Velazco (2007), indica que “esto es crear las condiciones de

apropiación de conocimientos y permitir su transferencia en diferentes campos del

conocimiento”.

La robótica pedagógica, privilegia el aprendizaje inductivo y por descubrimiento

guiado, asegurándose que se diseñen y experimenten un conjunto de “situaciones

didácticas construccionistas” (Ruiz Velasco, 2008) enmarcadas en las corrientes

pedagógicas, se inscriben en la teoría cognoscitivista, con procesos

constructivistas dando importancia al error como detonador de alternativas de

solución y activo (tanto intelectual como motor sensorial).

De acuerdo a Ruiz Velasco (2008), las principales bondades cognoscitivas de la

Robótica pedagógica son:

Integración de distintas áreas del conocimiento.

Operación con objetos manipulables, favoreciendo el paso de lo

concreto a lo abstracto.

Apropiación de distintos lenguajes (gráfico, icónico, matemático,

natural, etc.) como si se tratara de lenguaje matemático.

Operación y control de distintas variables de manera síncrona

(repetición del esquema de integración y uso de diferentes variables

al mismo tiempo).

Desarrollo de un pensamiento sistémico y sistemático (desarrollo de

estructuras cognitivas, visualización de un todo formado por parte

independientes que se alimentan entre sí).

Construcción y prueba de sus propias estrategias de adquisición de

conocimiento mediante orientación pedagógica.

Creación de entornos de aprendizaje (interacción alumno -

computadora – Robot – Profesor).

Aprendizaje del proceso científico y de la representación y

modelación matemática (manejo concreto de las variables

controlables y manipulables).

Creación de un ambiente de aprendizaje lúdico y heurístico. (p. )

Para Ruiz-Velasco (1996) la “robótica pedagógica es 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”

Por otro lado, la Robótica Educativa, como se menciona en wilkipedia (s.f) es:

Un medio de aprendizaje, en el cual participan las personas que

tienen motivación por el diseño y construcción de creaciones

propias (objeto que posee características similares a las de la vida

humana o animal). Estas creaciones se dan en primera instancia de

forma mental y posteriormente en forma física, las cuales son

construidas con diferentes tipos de materiales y controladas por un

sistema computacional, los que son llamados prototipos o

simulaciones.

Sánchez (2003), citado por Gatica et. al. (2003) ha denominado a la Robótica

Educativa como robótica pedagógica por su énfasis de desarrollo, principalmente,

en los centros.

En 1975, la robótica incursiona en el campo de la Psicología y de la enseñanza,

con la idea de crear nuevos contextos educativos, con una didáctica basada en un

aprendizaje constructivista, donde el alumno puedan plantear sus ideas y

desarrollarlas con el fin de crear y operar mecanismos robóticos, que les permitan

resolver problemas; posteriormente con Seymour Papert en el Laboratorio del

MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) desarrolla el primer lenguaje de

programación educativo llamado LOGO, dirigido a los niños. Posteriormente,

fusionó este lenguaje de programación con los materiales de construcción e

investigación LEGO, iniciándose de esta forma la robótica educativa. A esta

propuesta pedagógica se le llamó construccionismo.

Ruiz Velasco (2007), marca las diferencias entre Robótica educativa y Robótica

Pedagógica, entre las que se encuentran:

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

reciclables, integra diferentes áreas de conocimiento con énfasis en

matemáticas, ciencias naturales y tecnología. Se aprende sobe la informática

aún sin contar con computadora, e igual que la robótica educativa va de lo

concreto a lo abstracto.

DESVENTAJAS

Una de las desventajas más importantes a considerar es que los docentes

requieren capacitación sobre todo en la construcción y manipulación de los

dispositivos, así como aprender a programar (al menos los fundamentos).

Otro aspecto importante es la necesidad de contar con la infraestructura adecuada

como laboratorios, el costo de los dispositivos y que ineficiencia en algunas áreas

del currículo.

ROBÓTICA EN LA EDUCACIÓN:Para trabajar con Robótica en la educación, es necesaria la utilización de

plataformas robóticas, entre ellas, las de bajo costo son LEGO y VEX.

Los sistemas educativos robóticos LEGO MINDSTORMS

proveen una solución hecha a medida de hardware,

software y recursos educativos para su uso en las aulas y

en casa. Los estudiantes aprenden a diseñar, programar y

controlar totalmente los modelos funcionales y los robots que llevan a cabo la vida-

como tareas automatizadas.

Las ventajas de los robots de LEGO en el entorno escolar incluyen:

Reconocimiento instantáneo de los estudiantes de la marca LEGO (que se

asocia con la diversión).

Permite la creación de prototipos rápidos (si no te gusta lo que has

construido, desmenuzarla y empezar de nuevo).

Puede ser programado con varios idiomas; LEGO NXTG lenguaje de

programación, LabVIEW, ROBOTC, JAVA.

Resistente.

Es posible emplearlos tanto en ambientes tradicionales y no tradicionales.

Se puede utilizar en muchos tipos de aulas y en diversas asignaturas como

matemáticas, ciencia, tecnología, talento, necesidades especiales, etc.

Asequible, ofrece la oportunidad de comprar sólo las partes pequeñas que

pueden perderse

Existen programas informáticos como Lego Mindstorms NXT software, es posible

descargarlo en http://mindstroms.lego.com, e indica cómo construir 4 modelos de

Robots Lego, así como las instrucciones de programación para hacer lo que

desee, a partir de ellos, se pueden construir otros tipos de robots.

El software LEGO MINDSTORMS NXT es accionado por NI LabVIEW, un software

intuitivo de programación gráfica utilizado por científicos e ingenieros de todo el

mundo para el diseño, control y prueba de productos de consumo y sistemas tales

como MP3 y reproductores de DVD, teléfonos celulares y sistemas de bolsas de

aire del vehículo de seguridad. Las aplicaciones incluyen ayudas del control

utilizados en el explorador de Marte de la NASA para probar el Xbox de Microsoft.

La programación mediante este software se realiza utilizando bloques

arrastrándolos y soltándolos de la parte izquierda de la pantalla al diagrama. Cada

bloque tiene una función única, como mover los motores, mostrar un mensaje,

detectar un sonido, o medir la distancia. Mediante la combinación de una serie de

bloques que puede programar su robot para hacer casi cualquier cosa que se

desea.

Al iniciar el programa, aparece una ventana que tiene un cuadrado del lado

izquierdo donde se encuentran los comandos en bloques de programación. A la

parte central se irán añadiendo bloques de acuerdo a lo que desee que haga el

robot. Al dar clic al comando, se añade el bloque que debe configurarse en el

panel inferior, para personalizar cada secuencia tanto de entrada como de salida.

Cada vez que se pone un bloque y se configura, se encuentra una especie de

cursor que hace correr el programa hacia

adelante con la finalidad de ver lo hecho y

de la misma manera se van tomando

bloques en los que se indica dirección,

distancia, tiempo y la forma de utilizar los

sensores.

Esta forma de programar es divertida porque se comprueba por ensayo y error,

probando una y otra vez los resultados

Requisitos mínimos del software:

Procesador Intel Pentium a 800 Mhz. Sistema operativo Windows XP. 256 Mb Ram. 300 Mb de espacio en disco duro. Pantalla 1024 X 768. 1 puerto USB. Unidad lectora de CD. Adaptador Bluetooth opcional.

Modelos de ROBOTS LEGO y sus características:

Nombre: Alpha Rex

Robot Tipo: Humanoide

Alpha Rex realiza las tareas que sólo los robots más sofisticados pueden hacer... Caminar sobre dos patas como una persona real.Construido con sensores de rotación en los dos poderosos motores Servo para alimentar las piernas, y un sensor ultrasónico que permite a Alpha Rex ver, oir, caminar y sentir.¡Ve! (Con un sensor de ultrasonido). ¡Oye! (Con un sensor de sonido). ¡Habla! (Con un altavoz incorporado en el ladrillo NXT y sonidos del software NXT). ¡Camina! (Con dos Servo Motors). ¡Siente! (Con tacto y Sensores de luz).

Es fácil programarlo para caminar y tener su "Latido cardiaco" en la pantalla NXT, hace uso de tareas simultáneas en dos fases de secuencia.Para mayor información consultar la liga: http://www.lego.com/en-US/products/default.aspx.

Nombre: Spike.

Robot Tipo: Animal (un escorpión) Spike reacciona como un escorpión en la vida real, éste dobla las seis patas, tiene un conjunto de brazos con pinzas (pedipalpos), puede ver y oír con sensores ultrasónicos, y rápidamente "paralizar" a su presa con un toque del aguijón activado por el sensor.

Este sencillo programa permite al escorpión avanzar hacia un objetivo, reproducir un sonido cuando da en el blanco con su aguijón, retrae la cola de nuevo y vuelve a su punto de partida. Puede utilizar o modificar este programa, o crear uno propio.

Nombre: T RoboArm-56.

Robot Tipo: Máquina RoboArm T-56 es un brazo robótico sofisticado que puede levantar, girar y agarrar objetos con sus garras. Es capaz de detectar los colores con su sensor de luz y sentir los objetos con su sensor táctil. Tres motores de potencia RoboArm T-56-1, potencias de motor de las garras de grabber y 2 motores que permiten que el brazo robótico se mueva hacia arriba, hacia abajo, o da vuelta.

Facilidad para programar RobotArm T-56 con la finalidad de reconocer y agarrar una bola de color rojo o azul. Tiene inteligencia para distinguir entre una bola roja o azul, con su sensor de luz. Se agarra y se mueve la bola roja, pero rechaza y comunica cuando agarró la azul. Usted puede utilizar o modificar este programa, o crear otro.

Nombre: TriBot.

Tipo de Robot: Vehículo TriBot es una flexible y rápido robot de 3 ruedas de conducción. Se aprovecha de los cuatro sensores para hacer el trabajo que se le programa. TriBot puede agarrar una pelota cuando le das un comando de sonido (a través de su sensor de sonido), puede ser programado para seguir una línea con su sensor de luz,

puede sentir los objetos con su toque de sensores, y pueden ver con su sensor ultrasónico.

Este sencillo programa permite TriBot el poder de 1 motor cuando el sensor detecta la luz oscura, y un segundo motor cuando el sensor detecta la luz blanca. Utilice este programa para tener TriBot siguiendo una línea, modificarlo o crear otro.

Lego digital también tiene otras opciones, entre crear de forma virtual diseños de piezas de lego como carros, robots, aviones, este software imita la construcción real, con un modelo en todas sus dimensiones y como cualquier programa, tiene un área de trabajo, barras de herramientas y paletas de ladrillos que contienen las diferentes piezas de lego, necesarias para la construcción del modelo deseado.

Los requerimientos del sistema para este software son:

Requisitos mínimos del sistema para PC Sistema operativo: Windows XP, Windows Vista o Windows 7. CPU: procesador a 1 GHz o superior Tarjeta gráfica: 32 MB de tarjeta gráfica (OpenGL 1.1 o superior, compatible) RAM: 512 MB Espacio en disco duro: 100 MB

Requisitos mínimos del sistema para Mac Sistema operativo: OS X 10.4 o superior CPU: procesador Intel o un procesador más rápido Tarjeta gráfica: NVIDIA GeForce 5200/ATI Radeón 7500 o mejor .RAM: 1 GB Espacio en disco duro: 100 MB

SUGERENCIAS DE CAPACITACIÓN.

Como ya se mencionó en las desventajas de la robótica, se requiere lenguaje de programación, al menos a nivel básico, por lo que existen instituciones como Carnegie Mellon Robotics Academy: http://www.education.rec.ri.cmu.edu/content/lego/index.htm que ofrece cursos tanto a maestros como alumnos para aplicar los principios de robótica en el salón de clases, se brindan materiales para alumnos desde 4° grado de educación primaria. En estos se refuerzan los conceptos de ciencias físicas y diversos de tecnología. Estos incluyen la fuerza y el movimiento, máquinas simples, medición, energía y magnetismo entre otros. A partir de 6° grado, se refuerzan las matemáticas, ciencias y educación tecnológica.

Entregan otra propuesta para trabajo con niños de primaria pudiendo utilizar el Terraformers, espacio profundo, camp-en-un-disco, CD-Rom que lleva campistas jóvenes a los confines del universo en una aventura robótica que vislumbra un futuro, cuando la humanidad transforme lejanos planetas habitables en sus hábitats.

En este campamento NXT basado en una aventura de disco, los campistas son primero la tarea de aprender lo básico en las áreas de capacitación en el transbordador espacial Entropía. A continuación, los campistas visitan una serie de lunas, donde se perfeccionan sus conocimientos de terraformación. La aventura culmina en el planeta Panteón. Campistas Robo ayudan a transformar Panteón en un ambiente donde los humanoides puedan vivir y prosperar. La educación STEM es una parte fundamental de la experiencia Terraformers, exponiendo la ciencia, la tecnología, la ingeniería y los conceptos matemáticos en una manera " manos en mente en" contexto. El uso de LEGO MINDSTORMS NXT Educación 1.1 o 2.0 del software y el Conjunto de base NXT (9797), la navegación guiada de campistas lleva adelante esta misión en el espacio imaginativo, el CD-ROM también incluye: archivos de gráficos para la creación de soportes de papel temáticos, una guía para facilitadores de los campamentos, vídeos de capacitación, guías de construcción de robots, los formularios de inscripción que pueden ser editados, instrucciones de tablero de juego y más. Kit de recursos de 9,648 que se puede utilizar para aumentar las actividades.

Existen investigaciones de robótica educativa en nivel preescolar que han dado excelentes resultados. En ese nivel se puede promover la formación de habilidades para la creatividad, a través de actividades que le permiten llevar la teoría adquirida a la práctica, utilizan el salón de clases como un “laboratorio virtual”, el niño construye pequeñas formas con artículos a su alcance como es el material reutilizable e incluso con piezas de lego.

CONCLUSIONESLa robótica educativa promueve aprendizajes que facilitan la integración de conceptos, llevando la teoría a la práctica por medio de la experimentación utilizando sensores, motores, controles y chips, para la construcción de un robot. Logra que el educando se interese por conocer y utilizar varias ciencias, lo que dará como resultado la formación en un futuro, de jóvenes científicos, contribuyendo a la innovación de la tecnología y por ende al desarrollo de su país.

Se puede concluir que la Robótica Educativa 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. Uno de los factores más interesantes es que la integración de diferentes áreas se da de manera natural.

Con todo lo anterior, se puede demostrar que la Robótica pedagógica es factible de emplearse a nivel primaria, siempre y cuando se utilice un lenguaje de programación básico.

REFERENCIASGatica, N., Ripoll Novales, M., Valdivia Guzmán,J. (2005). La Robótica Educativa

como herramienta pedagógica. Universidad de Concepción de Chile. Documento recuperado el 13 de Octubre de 2009, de: http://www.enlaces.udec.cl/robotica/index.php?option=com_docman&task=doc_download&gid=3&Itemid=60

Ordorico, H. (2005). La Robótica desde una perspectiva Pedagógica. Revista de Informática Educativa y Medios Audiovisuales Vol. 2(5). Págs. 33-48. Documento recuperado el 13 de octubre de 2009, de: http://www.fi.uba.ar/laboratorios/lie/Revista/Articulos/020205/A4ago2005.pdfSimple Informática.http://simpleinformatica.com.ar/Robotica.htm

Ruiz Velasco, E. (2007). Robótica Pedagógica. Universidad Nacional Autónoma de México. Documento recuperado el 12 de octubre de 2009, de: http://cecte.ilce.edu.mx/seiem/file.php/12/sesion12/lec_rec/robotica_pedagogica.doc

Ruiz Velasco, E.; García, J. y Rosas, L. (2008). Robótica pedagógica virtual para la inteligencia colectiva. UNAM. Portal Virtual Educa. Documento recuperado el 13 de octubre de 2009, de: http://www.virtualeduca.info/zaragoza08/ponencias/189/Ruiz-VelascoS%E1nchezEnrique%20UNAM-M%E9xico.doc

Sin autor. (s.f.). Concepto de Robótica. Diccionario de la lengua española. WordReference.com. Consultado el 14 de octubre de 2009, de: http://www.wordreference.com/definicion/rob%C3%B3tica

Sin autor. (s.f.). Robótica educativa. Wilkipedia. Documento recuperado el 13 de octubre de 2009, de: http://es.wikipedia.org/wiki/Rob%C3%B3tica_Educativa