f p
TRANSCRIPT
Fundamento Pedagógico de la Robótica Educativa
Nivel Primaria DIGETE
Ministerio de Educación
13/06/2011
2
Tabla de contenido ANTECEDENTES ........................................................................................................................................... 3
LA ROBOTICA EDUCATIVA .......................................................................................................................... 5
FUNDAMENTO PEDAGÓGICO PARA PRIMARIA ......................................................................................... 6
Teorías pedagógicas que apoyan a la Robótica Educativa ..................................................................... 6
Modelo pedagógico para la integración de la robótica educativa ......................................................... 7
Objetivos Educacionales de la Robótica Educativa – Nivel Primaria ..................................................... 9
Fases de enseñanza utilizando la robótica educativa .......................................................................... 10
Diseñar .............................................................................................................................................. 10
Construir ............................................................................................................................................ 10
Programar ......................................................................................................................................... 11
Probar ................................................................................................................................................ 11
Documentar y Compartir ................................................................................................................... 11
APLICACIÓN DE LA ROBÓTICA EDUCATIVA EN PRIMARIA ....................................................................... 13
Primer Grado (Piezas) ........................................................................................................................... 13
Segundo Grado (Piezas) ........................................................................................................................ 13
Tercer Grado (Piezas con movimiento) ................................................................................................ 15
Cuarto Grado (Piezas, actuadores y programa) ................................................................................... 15
Quinto Grado (Piezas, actuadores, sensores y programa) ................................................................... 15
Sexto Grado (Piezas, actuadores, sensores, programa y diseño) ........................................................ 16
Glosario ......................................................................................................... ¡Error! Marcador no definido.
3
FUNDAMENTO PEDAGÓGICO DE LA ROBÓTICA EDUCATIVA
ANTECEDENTES
A partir del año 1996, el Ministerio de Educación implementó el Proyecto de informática Infoescuela,
utilizando material tecnológico didáctico Lego/Logo, con el fin de contribuir al mejoramiento de la
calidad del aprendizaje de los estudiantes del nivel primario. Dicho proyecto se ejecutó en 130 escuelas
y se realizó un “Estudio de impacto educacional de los Materiales Lego Dacta-Infoescuela-MED”, que en
términos generales arrojó efectos favorables en el aprendizaje de los educandos. Gradualmente se fue
ampliando la cobertura de II.EE. involucradas hasta beneficiar a 502 II.EE., teniendo como resultados a
11,692 docentes capacitados y 350,000 estudiantes a nivel nacional. En el año 2005 esta iniciativa se
sumo al Proyecto Huascarán el cual retomo las acciones de capacitación.
Dentro de este marco, en abril del 2009, el Ministerio de Educación y la Institución Educativa Particular
Wernher Von Braun firman un Convenio de Cooperación Educativa con el objeto de desarrollar
conjuntamente el Proyecto Piloto de Robótica Educativa WeDo1 que incluyó a las regiones de Ancash,
Cusco, Ica, Piura y Lima Provincias con equipos donados por la institución Wernher Von Braun2.
Estableciéndose como objetivos principales:
Validar y capacitar en ambientes de aprendizaje con Robótica Educativa para contextos de la
educación peruana en áreas rurales en el marco del Programa Una Laptop por Niño.
Elaborar materiales educativos de Robótica Educativa.
Como un antecedente al Proyecto Piloto de Robótica Educativa, es necesario precisar además que a lo
largo de su vigencia, los resultados positivos del Programa INFOESCUELA han sido comprobados por las
diversas evaluaciones realizadas, tanto por los especialistas del Ministerio de Educación (MED) como por
especialistas internacionales de reconocido prestigio, entre estas podemos citar:
La evaluación técnico cuantitativa realizada en 1996 mediante la aplicación de pruebas de entrada y
salida a 3000 estudiantes de un grupo experimental y a 3000 estudiantes del grupo control. Los
resultados obtenidos, muestran ventajas en casi todos los ítems para todos los grados (primero al
sexto grado de Primaria).
En 1998 se realizó una evaluación cualitativa y cuantitativa que concluyó que existían diferencias
significativas en los aprendizajes de los niños y niñas del grupo experimental INFOESCUELA respecto
al grupo control.
En el mismo año 1998, se realizó una tercera evaluación en la cual participó el Instituto Tecnológico
de Massachusetts (MIT), el Centro de Investigaciones de Servicios Educativos (CISE) de la Pontificia
Universidad Católica del Perú; el Centro de Innovación y Desarrollo de la misma universidad; y el
Instituto Pedagógico de Monterrico. La supervisión del proceso estuvo a cargo del Ministerio de
Educación (MED). La conclusión principal del estudio es que existían diferencias significativas a
favor del grupo experimental en todas las pruebas de rendimiento y psicológicas aplicadas.
Complementariamente se realizó un estudio de durabilidad del material, a cargo del Centro de
Innovación y Desarrollo de la Pontificia Universidad Católica del Perú. En el estudio se compararon
piezas usadas con piezas nuevas, realizándose un análisis de laboratorio para conocer el grado de
1 Resolución Ministerial 0113-2009-ED
2 Resolución Jefatural 0815 – 2009-ED con fecha 22 de mayo del 2009.
4
desgaste y el poder de agarre entre las piezas. El estudio concluyó que el material utilizado en
INFOESCUELA no mostró desgaste alguno o modificaciones en su diseño y que no existía ninguna
diferencia en el poder de agarre entre las piezas usadas y las nuevas.
En 1999 se realizó una nueva evaluación, a cargo de la Dra. Marilyn Schaffer, del Centro
Internacional para la Educación y la Tecnología de la Universidad de Hartford. Las principales
conclusiones de dicha evaluación señalan que mediante la aplicación de estos métodos y el uso de
los materiales didácticos interactivos se logra:
o Que el estudiante sea hacedor activo dentro del proceso de aprendizaje y no sujeto pasivo
relegado a sólo responder el trabajo de otros.
o Que se aplique un enfoque de aprendizaje no lineal, donde los estudiantes construyen sus
propias jerarquías conceptuales e interconexiones conceptuales, sobre la base de su propio
esfuerzo por resolver los problemas que enfrentan en el desarrollo de sus tareas.
o Que se desarrolle un entorno de exploración, donde los estudiantes pueden progresar
independientemente y en grupos pequeños, a su propio ritmo.
o Que se estimule el procesamiento cognitivo de más alto nivel, en la medida que los
estudiantes manejan datos para desarrollar sus propios proyectos tecnológicos, y los
organizan, visualizan y condensan, para que vaya de acuerdo a sus pensamientos.
o Que el esfuerzo del estudiante se centre en el pensamiento y la solución de problemas y no
sólo en la memorización.
5
LA ROBOTICA EDUCATIVA
La Robótica Educativa es un medio de aprendizaje en el que la principal motivación es el diseño y la
construcción de creaciones propias.
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.
El Aprendizaje está íntimamente ligado al hacer. Se trata de una experiencia activa de construcción
de conocimiento. Hacer es: escribir, diagramar, investigar, probar, intentar, etc.
La robótica educativa permite construir nuestras propias representaciones de fenómenos del mundo
que nos rodea y esto con la consecuente ventaja de facilitar la adquisición de conocimientos acerca de
dichos fenómenos (un mejor entendimiento del mundo real).
Anima a pensar creativamente, analizar situaciones y aplicar el pensamiento crítico y habilidades
para resolver problemas reales.
Estimula la imaginación y creatividad, desarrolla la concentración y habilidades manuales.
Permite dotar al estudiante de un espacio controlado en donde puede cometer errores y estos no
generen perjuicio en el propio estudiante.
La robótica educativa nos brinda una forma creativa de utilizar la tecnología para implementar
soluciones basadas en nuestro ingenio y destreza y no convertirnos en solamente consumidores de
tecnología.
Refuerza la visión de usar el computador como una herramienta para fomentar la investigación y el
autoaprendizaje, los cuales son ejes fundamentales para el éxito en una formación.
La robótica educativa surgió en el seno de uno
de los mayores centros de producción mundial
del conocimiento: El Instituto Tecnológico de
Massachusetts (MIT). La persona encargada de
hacerlo fue el científico y educador Seymour Papert, creador del primer software de programación para
niños denominado LOGO y colega, en Viena, del célebre Jean Piaget.
6
FUNDAMENTO PEDAGÓGICO PARA PRIMARIA
La integración de las TIC en el proceso de enseñanza – aprendizaje de la educación básica regular
responde a las exigencias y al desarrollo de las nuevas competencias y habilidades que preparen a los
estudiantes para la vida en el siglo XXI. Se considera dentro de los principios de educación3 el promover
la creatividad y la innovación que permita generar nuevos conocimientos en todos los campos del saber,
en ese sentido, las herramientas educativas empleadas deben favorecer el desarrollo de competencias.
La Robótica educativa parte del principio piagetiano de que no existe aprendizaje si no hay intervención
del estudiante en la construcción de su aprendizaje, por el cual se permite explorar el conocimiento y
llevarlo a solucionar problemas a través de la elaboración de modelos. Por tanto, la robótica educativa
es una disciplina que permite concebir, diseñar y construir de forma tangible modelos que simulen algún
elemento de la realidad. Esta integración e interrelación se vuelve significante al establecerse una
conexión entre la acción concreta y la codificación simbólica, complementándose la integración con la
concepción del diseño y la construcción de dichos modelos.
Al poner en práctica la enseñanza a través de la robótica educativa se privilegia el aprendizaje
inductivo y por descubrimiento guiado, a través de situaciones didácticas construccionistas.
Estas definiciones han dado iniciativa para incluir a la robótica educativa como una herramienta de
aprendizaje en la educación básica regular a la manera de un programa a nivel nacional en los que todos
los estudiantes de colegios nacionales de nivel primario tengan la oportunidad de acceder a dicha
herramienta de manera sencilla, articulada y flexible a su contexto actual y con el Diseño Curricular
Nacional. La aplicación pedagógica de la robótica educativa, permite la transversalidad curricular y el
desarrollo de la docencia mediante más de un proceso del aprendizaje.
En ese sentido no es finalidad de la robótica educativa enseñar a los estudiantes a ser expertos en
robótica sino aprovechar su aspecto multidisciplinario para mejorar sus capacidades de aprender
construyendo.
Teorías pedagógicas que apoyan a la Robótica Educativa La concepción, diseño y desarrollo de un modelo permite que aprendan de manera colaborativa
distintos temas y conceptos provenientes de diferentes áreas del conocimiento, además de proponer
hipótesis, integración, análisis y repetición.
La robótica educativa privilegia el aprendizaje inductivo y por descubrimiento guiado ya que se
experimentan las mismas situaciones didácticas constructivistas que permitirán a los estudiantes
construir su propio conocimiento.4 En ese sentido, las teorías educativas que sustentan la puesta en
práctica como herramienta para la mejora de la enseñanza-aprendizaje y el desarrollo de las
competencias en los estudiantes de la robótica educativa son:
3 Ley general de Educación, Art. 8° 4 Educatrónica: Innovación en el aprendizaje de las ciencias y tecnología. Enrique Luis Velasco Sánchez Pág. 21
7
Según Piaget5 la enseñanza se produce "de adentro hacia afuera". Para él la educación tiene como
finalidad favorecer el crecimiento intelectual, afectivo y social del niño, pero teniendo en cuenta que ese
crecimiento es el resultado de unos procesos evolutivos naturales. La acción educativa, por tanto, ha de
estructurarse de manera que favorezcan los procesos constructivos personales, mediante los cuales
opera el crecimiento. Algunas implicancias del fundamento constructivista en relación a la robótica
educativa son:
Los contenidos, no se conciben como fines, sino como instrumentos al servicio del desarrollo
evolutivo natural.
El principio básico de la metodología piagetiana es la primacía del método de descubrimiento.
El aprendizaje es un proceso constructivo interno.
El aprendizaje depende del nivel de desarrollo del sujeto.
La interacción social favorece el aprendizaje.
La experiencia física supone una toma de conciencia de la realidad que facilita la solución de
problemas e impulsa el aprendizaje.
Para Papert, representante de la teoría construccionista la cual se aplica sobre todo en el aprendizaje de
la matemática y de la ciencia, plantea una visión sobre las posibilidades del computador en la escuela
como una herramienta capaz de generar cambios de envergadura: "La medicina ha cambiado al hacerse
cada vez más técnica; en educación el cambio vendrá por la utilización de medios técnicos capaces de
eliminar la naturaleza técnica del aprendizaje escolar" (Papert, 1995, 72).
Modelo pedagógico para la integración de la robótica educativa
En concordancia con el marco pedagógico del Diseño Curricular Nacional y la fundamentación de los
Centro de Recursos Tecnológicos (CRT) una de las formas de introducción de las TIC en el currículo ha
sido la Robótica educativa. Al analizar la experiencia internacional y nacional en el tema, muchas han
sido las formas de inserción de la Robótica educativa en las prácticas docentes en las instituciones
educativas las cuales son tomadas en cuenta como un marco histórico y relevante para sustentar el uso
de la robótica educativa.
La integración de la robótica educativa se sustenta de acuerdo a las teorías filosóficas constructivistas de
Piaget y Vygotski, así como el fundamento pedagógico del construccionismo de Papert.
Desde el constructivismo se destaca “la construcción del conocimiento” es decir el aprendizaje se
manifiesta a medida que el aprendiz interactúa con su realidad y realiza concretamente actividades
sobre ella, en lo que la robótica en sus fases de diseño, construcción, programación y prueba apoyaría a
lograr esas capacidades.
Por su parte el construccionismo, sostiene que “si el conocimiento es una construcción del sujeto activo,
la mejor manera de lograr dicha construcción es construyendo alguna cosa”. Pero, esos objetos que son
5 Jean William Fritz Piaget (Neuchâtel, Suiza, 9 de agosto de 1896 - Ginebra, 16 de septiembre de 1980), psicólogo
experimental, filósofo, biólogo suizo creador de la epistemología genética y famoso por sus aportes en el campo
de la psicología evolutiva, sus estudios sobre la infancia y su teoría del desarrollo cognitivo.
8
construidos deben de ser “objetos para pensar”, es decir, estos objetos deberían ser el medio para
pensar entre otras cosas, como por ejemplo: “el establecimiento de conexiones más profundas con los
conceptos matemáticos y científicos que subyacen en las actividades” (Resnick, M:54, 2001).
La propuesta pedagógica que orienta la integración de la robótica educativa en la educación básica
regular, posiciona al estudiante en un rol activo en su proceso de aprendizaje, dándole el papel
protagónico como actor en el ambiente de aprendizaje que le permitirá incrementar su potencial
creativo, expresivo y productivo-cognoscitivo, mientras trabaja en colaboración con otros;
resolviendo problemas y encaminándose hacia comprensiones profundas de la realidad que
caracteriza el entorno.
Ilustración 1: Relación de las fases de enseñanza de la robótica educativa con las teorías pedagógicas
La robótica educativa une lo lúdico con el conocimiento logrando que los estudiantes comprendan los
contenidos curriculares al verlos materializados en proyectos que implican diseño, construcción,
programación y pruebas, los cuales generan procesos de investigación.
En ese sentido el uso de la robótica educativa se justifica como herramienta de la enseñanza-
aprendizaje para lograr las competencias del estudiante del siglo XXI bajo los lineamientos del Diseño
Curricular Nacional con el apoyo de los elementos que intervienen en el proceso de enseñanza como los
ambientes de aprendizajes, recursos educativos y el trabajo docente.
Personal social, comunicación
Matemática Matemática
Ciencia y ambiente, Arte Trabajo en equipo
9
Ilustración 2: Relación del DCN con la Robótica Educativa
Tomando como referencia a Ruiz Velasco (2008)6, la robótica educativa puede lograr el desarrollo
cognoscitivo en:
Integración de distintas áreas del conocimiento (Matemática, Ciencia y ambiente, personal social,
arte y comunicación)
Operación con objetos manipulables, favoreciendo el paso de lo concreto a lo abstracto
(Psicomotricidad).
Apropiación de distintos lenguajes: gráfico, icónico, matemático, natural, etc.
Desarrollo de un pensamiento sistémico y crítico.
Construcción y prueba de sus propias estrategias de adquisición de conocimiento mediante
orientación pedagógica.
Creación de entornos de aprendizaje (interacción estudiantes - computadora – modelo – docente).
Trabajo en equipo y colaborativo.
Objetivos Educacionales de la Robótica Educativa – Nivel Primaria La robótica educativa como herramienta para mejorar las estrategias de aprendizaje en la enseñanza de
ciencia y tecnología va a permitir de acuerdo a los propósitos de la educación:
Poner a disposición en los contextos educativos públicos, herramientas tecnológicas y pedagógicas
para innovar los ambientes de aprendizaje de manera que contribuya a lograr aprendizajes
significativos en los estudiantes y se lleven los contenidos curriculares a una aplicación práctica,
profunda y creativa dentro de los contextos sociales.
Mejorar las estrategias de enseñanza interrelacionándolas para el desarrollo del pensamiento
lógico, creatividad, arte, innovación y desarrollo de capacidades.
Desarrollar destrezas psicomotoras en la manipulación de elementos concretos y la construcción de
modelos como principio educacional.
Contribuir a la capacidad de resolución de problemas, trabajo en equipo y toma de decisiones.
6 Ruiz-Velasco, E. (1998). Robótica pedagógica. Sociedad Mexicana de Computación en la Educación. México.
10
Fases de enseñanza utilizando la robótica educativa La actividad de trabajar con la robótica educativa la podemos dividir en fases; esto es, actividades
relativamente independientes entre sí que definen una acción manual o intelectual en la ejecución de la
robótica educativa.
Diseñar
La idea y su representación basada en la necesidad de resolver algún problema dará origen al
desarrollo de una maqueta, modelo, diseño.
Se emplea ejemplos de la realidad (imitación).
Se emplea la imaginación para crear algo nuevo. Se debe plasmar la idea en un medio
físico (bosquejar la posible solución). Ejemplo: Dibujar en un papel.
Construir
En base al diseño planteado se empezará a construir una solución al problema, valiéndose de
piezas, conectores, sensores y conexiones.
Introducir el tema de la robótica primero como un juego para armar “modelos básicos”,
los cuales son representaciones de cosas del entorno cotidiano: casa, puente, etc.
Armar “modelos intermedios” que sean representaciones de cosas o seres vivos de la
naturaleza. Ejemplo: el león, el cocodrilo, el sapo, etc. Se busca representar la
naturaleza en forma artificial.
Armar “modelos avanzados” que son representaciones de mecanismos o creaciones
propias, etc.
Hacer o fabricar algo con los elementos necesarios y siguiendo un plan u orden.
11
Programar
Actividad basada en la utilización de un software de fácil uso (iconográfico) que permita
programar los movimientos y el comportamiento en general del modelo robótico.
Pensar en una solución al problema planteado (creatividad).
Plasmar la solución pensada en una secuencia clara, finita y ordenada de pasos
(instrucciones) que han de seguirse para resolver el problema (algoritmo).
Traducir el algoritmo en una secuencia de instrucciones que deben ser ingresados al
“subsistema de control” del modelo robótico (lenguaje iconográfico).
Ingresar el programa en el “subsistema de control” del modelo robótico. Puede ser en
forma manual mediante el teclado o transferencia desde un computador.
Probar
Verificar visualmente que el modelo implementado funciona.
Documentar y Compartir
Una vez que se ha probado el modelo y que funciona como lo hemos diseñado, entonces
debemos documentar el trabajo desarrollado. Esto se puede hacer de varias maneras:
12
Dibujo a mano alzada, etc.
Procesador de textos, editor de gráficos, etc.
La documentación también nos sirve para algo muy importante, el compartir nuestro trabajo
con los demás, de esa manera difundimos el conocimiento.
Finalmente estas 5 fases se relacionan según el siguiente diagrama de flujo:
13
APLICACIÓN DE LA ROBÓTICA EDUCATIVA EN PRIMARIA
Para introducir la robótica educativa en primaria se plantea la siguiente secuencia:
Primer Grado (Piezas)
El estudiante se acerca a la robótica educativa mediante el juego.
Ejemplo: Con las piezas de kit de robótica, construir la representación de los números. Se
busca familiarizar a los estudiantes con las piezas y componentes del kit de robótica.
Segundo Grado (Piezas)
El estudiante se acerca a la robótica educativa mediante el juego. Usando las piezas del kit para
construir modelos básicos.
Ejemplo: Armar las siguientes representaciones de animales y escribir el nombre de cada
uno de ellos. Se busca familiarizar a los estudiantes con las piezas, componentes, del kit de
robótica.
14
Nombre: Nombre: Nombre:
Nombre: Nombre:
Nombre: Nombre:
Nombre: Nombre:
15
Tercer Grado (Piezas con movimiento)
El estudiante empieza a trabajar con los modelos que tiene movimiento. Mediante la manipulación
y uso de estos componentes aprende como funcionan. El control de los modelos es manual.
Aprende a seguir instrucción de un manual.
Ejemplo: Construir los siguientes modelos y explicar cómo funcionan.
Cuarto Grado (Piezas, actuadores y programa)
El estudiante empieza a construir modelos intermedios previamente diseñados (secuencia de pasos
para la construcción) y les da movimiento mediante un programa. Aprende a seguir instrucción de
un manual e ingresar un programa al computador para controlar el modelo construido. Aprende las
primeras instrucciones del lenguaje de programación iconográfico.
Ejemplo: Armar la siguiente construcción siguiendo la guía.
Quinto Grado (Piezas, actuadores, sensores y programa)
El estudiante sigue instrucciones para armar diversos modelos, les da movimiento mediante un
programa e incluye sensores.
Aprender más instrucciones del lenguaje de programación iconográfico que involucran sensores
que le permiten variar el comportamiento del modelo.
Ejemplo: Armar la siguiente construcción siguiendo la guía.
16
Sexto Grado (Piezas, actuadores, sensores, programa y diseño)
El estudiante diseña, construye, programa, prueba y documenta modelos, les da movimiento
mediante un programa.
Aprender más instrucciones del lenguaje de programación iconográfico que le permiten variar el
comportamiento del modelo.
Podemos observar que el estudiante pasa por diferentes niveles de uso de los componentes y
materiales de la robótica educativa:
Reconocimiento de piezas
Manipulación de piezas.
Utilización de actuadores e inicio en la programación.
Utilización de sensores y desarrollo de programas.
Diseño y construcción de sus propios modelos robóticos.
En ese sentido se debe considerar que la robótica educativa:
Genera interesantes y motivadores ambientes de aprendizaje.
Promueve la transversalidad curricular, donde distintos saberes concurren a la solución del
problema en que se está trabajando.
Permite establecer relaciones y representaciones.
El rol del docente se torna como un facilitador del aprendizaje y el estudiante desarrolla un
aprendizaje protagónico y activo.
Diseño
Sensores
Programa
Actuadores
Piezas
17
Otro elemento importante dentro de la fundamentación pedagógica de la robótica educativa es el
concepto de la zona de desarrollo próximo de Vygotski, descrito como ese espacio que avanza
cognitivamente una persona, gracias a la interacción y la ayuda de otros con quienes trabaja, se
resuelve un problema o se elabora una tarea. Algunos temas que se pueden explicar con el kit de
robótica educativas WeDo™ para el nivel primario son:
Ciencia: trabajar con máquinas simples, engranajes, palancas, poleas y transmisión de
movimiento.
Tecnología: programación, utilización de programas, diseño y creación de un modelo.
Matemáticas: medición de tiempo y distancia, sumar, restar, multiplicar y dividir.
Lenguaje, lectura y escritura: escritura creativa, narración de historias, explicar, entrevistar,
interpretar, documentar, etc.
Personal Social: Socialización, trabajo en equipo.