Fundamento pedaggico de la robtica

Fundamento Pedaggico de la Robtica Educativa Nivel Primaria

DIGETE

Ministerio de Educacin

13/06/2011

Tabla de contenido

3ANTECEDENTES

5LA ROBOTICA EDUCATIVA

6FUNDAMENTO PEDAGGICO PARA PRIMARIA

6Teoras pedaggicas que apoyan a la Robtica Educativa

7Modelo pedaggico para la integracin de la robtica educativa

9Objetivos Educacionales de la Robtica Educativa Nivel Primaria

10Fases de enseanza utilizando la robtica educativa

10Disear

10Construir

11Programar

11Probar

11Documentar y Compartir

13APLICACIN DE LA ROBTICA EDUCATIVA EN PRIMARIA

13Primer Grado (Piezas)

13Segundo Grado (Piezas)

15Tercer Grado (Piezas con movimiento)

15Cuarto Grado (Piezas, actuadores y programa)

15Quinto Grado (Piezas, actuadores, sensores y programa)

16Sexto Grado (Piezas, actuadores, sensores, programa y diseo)

18Glosario

FUNDAMENTO PEDAGGICO DE LA ROBTICA EDUCATIVAANTECEDENTESA partir del ao 1996, el Ministerio de Educacin implement el Proyecto de informtica Infoescuela, utilizando material tecnolgico didctico Lego/Logo, con el fin de contribuir al mejoramiento de la calidad del aprendizaje de los estudiantes del nivel primario. Dicho proyecto se ejecut en 130 escuelas y se realiz un Estudio de impacto educacional de los Materiales Lego Dacta-Infoescuela-MED, que en trminos generales arroj 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 ao 2005 esta iniciativa se sumo al Proyecto Huascarn el cual retomo las acciones de capacitacin.

Dentro de este marco, en abril del 2009, el Ministerio de Educacin y la Institucin Educativa Particular Wernher Von Braun firman un Convenio de Cooperacin Educativa con el objeto de desarrollar conjuntamente el Proyecto Piloto de Robtica Educativa WeDo que incluy a las regiones de Ancash, Cusco, Ica, Piura y Lima Provincias con equipos donados por la institucin Wernher Von Braun. Establecindose como objetivos principales:

Validar y capacitar en ambientes de aprendizaje con Robtica Educativa para contextos de la educacin peruana en reas rurales en el marco del Programa Una Laptop por Nio.

Elaborar materiales educativos de Robtica Educativa.

Como un antecedente al Proyecto Piloto de Robtica Educativa, es necesario precisar adems 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 Educacin (MED) como por especialistas internacionales de reconocido prestigio, entre estas podemos citar:

La evaluacin tcnico cuantitativa realizada en 1996 mediante la aplicacin 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 tems para todos los grados (primero al sexto grado de Primaria).

En 1998 se realiz una evaluacin cualitativa y cuantitativa que concluy que existan diferencias significativas en los aprendizajes de los nios y nias del grupo experimental INFOESCUELA respecto al grupo control.

En el mismo ao 1998, se realiz una tercera evaluacin en la cual particip el Instituto Tecnolgico de Massachusetts (MIT), el Centro de Investigaciones de Servicios Educativos (CISE) de la Pontificia Universidad Catlica del Per; el Centro de Innovacin y Desarrollo de la misma universidad; y el Instituto Pedaggico de Monterrico. La supervisin del proceso estuvo a cargo del Ministerio de Educacin (MED). La conclusin principal del estudio es que existan diferencias significativas a favor del grupo experimental en todas las pruebas de rendimiento y psicolgicas aplicadas.

Complementariamente se realiz un estudio de durabilidad del material, a cargo del Centro de Innovacin y Desarrollo de la Pontificia Universidad Catlica del Per. En el estudio se compararon piezas usadas con piezas nuevas, realizndose un anlisis de laboratorio para conocer el grado de desgaste y el poder de agarre entre las piezas. El estudio concluy que el material utilizado en INFOESCUELA no mostr desgaste alguno o modificaciones en su diseo y que no exista ninguna diferencia en el poder de agarre entre las piezas usadas y las nuevas.

En 1999 se realiz una nueva evaluacin, a cargo de la Dra. Marilyn Schaffer, del Centro Internacional para la Educacin y la Tecnologa de la Universidad de Hartford. Las principales conclusiones de dicha evaluacin sealan que mediante la aplicacin de estos mtodos y el uso de los materiales didcticos interactivos se logra:

Que el estudiante sea hacedor activo dentro del proceso de aprendizaje y no sujeto pasivo relegado a slo responder el trabajo de otros.

Que se aplique un enfoque de aprendizaje no lineal, donde los estudiantes construyen sus propias jerarquas conceptuales e interconexiones conceptuales, sobre la base de su propio esfuerzo por resolver los problemas que enfrentan en el desarrollo de sus tareas.

Que se desarrolle un entorno de exploracin, donde los estudiantes pueden progresar independientemente y en grupos pequeos, a su propio ritmo.

Que se estimule el procesamiento cognitivo de ms alto nivel, en la medida que los estudiantes manejan datos para desarrollar sus propios proyectos tecnolgicos, y los organizan, visualizan y condensan, para que vaya de acuerdo a sus pensamientos.

Que el esfuerzo del estudiante se centre en el pensamiento y la solucin de problemas y no slo en la memorizacin.

LA ROBOTICA EDUCATIVALa Robtica Educativa es un medio de aprendizaje en el que la principal motivacin es el diseo y la construccin de creaciones propias.Estas creaciones se dan en primera instancia de forma mental y, posteriormente, en forma fsica, las cuales son construidas con diferentes tipos de materiales y controladas por un sistema computacional.El Aprendizaje est ntimamente ligado al hacer. Se trata de una experiencia activa de construccin de conocimiento. Hacer es: escribir, diagramar, investigar, probar, intentar, etc.

La robtica educativa permite construir nuestras propias representaciones de fenmenos del mundo que nos rodea y esto con la consecuente ventaja de facilitar la adquisicin de conocimientos acerca de dichos fenmenos (un mejor entendimiento del mundo real). Anima a pensar creativamente, analizar situaciones y aplicar el pensamiento crtico y habilidades para resolver problemas reales.

Estimula la imaginacin y creatividad, desarrolla la concentracin 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 robtica educativa nos brinda una forma creativa de utilizar la tecnologa para implementar soluciones basadas en nuestro ingenio y destreza y no convertirnos en solamente consumidores de tecnologa. Refuerza la visin de usar el computador como una herramienta para fomentar la investigacin y el autoaprendizaje, los cuales son ejes fundamentales para el xito en una formacin.La robtica educativa surgi en el seno de uno de los mayores centros de produccin mundial del conocimiento: El Instituto Tecnolgico de Massachusetts (MIT). La persona encargada de hacerlo fue el cientfico y educador Seymour Papert, creador del primer software de programacin para nios denominado LOGO y colega, en Viena, del clebre Jean Piaget.FUNDAMENTO PEDAGGICO PARA PRIMARIALa integracin de las TIC en el proceso de enseanza aprendizaje de la educacin bsica 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 educacin el promover la creatividad y la innovacin 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 Robtica educativa parte del principio piagetiano de que no existe aprendizaje si no hay intervencin del estudiante en la construccin de su aprendizaje, por el cual se permite explorar el conocimiento y llevarlo a solucionar problemas a travs de la elaboracin de modelos. Por tanto, la robtica educativa es una disciplina que permite concebir, disear y construir de forma tangible modelos que simulen algn elemento de la realidad. Esta integracin e interrelacin se vuelve significante al establecerse una conexin entre la accin concreta y la codificacin simblica, complementndose la integracin con la concepcin del diseo y la construccin de dichos modelos. Al poner en prctica la enseanza a travs de la robtica educativa se privilegia el aprendizaje inductivo y por descubrimiento guiado, a travs de situaciones didcticas construccionistas.

Estas definiciones han dado iniciativa para incluir a la robtica educativa como una herramienta de aprendizaje en la educacin bsica 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 Diseo Curricular Nacional. La aplicacin pedaggica de la robtica educativa, permite la transversalidad curricular y el desarrollo de la docencia mediante ms de un proceso del aprendizaje. En ese sentido no es finalidad de la robtica educativa ensear a los estudiantes a ser expertos en robtica sino aprovechar su aspecto multidisciplinario para mejorar sus capacidades de aprender construyendo.

Teoras pedaggicas que apoyan a la Robtica Educativa

La concepcin, diseo y desarrollo de un modelo permite que aprendan de manera colaborativa distintos temas y conceptos provenientes de diferentes reas del conocimiento, adems de proponer hiptesis, integracin, anlisis y repeticin.La robtica educativa privilegia el aprendizaje inductivo y por descubrimiento guiado ya que se experimentan las mismas situaciones didcticas constructivistas que permitirn a los estudiantes construir su propio conocimiento. En ese sentido, las teoras educativas que sustentan la puesta en prctica como herramienta para la mejora de la enseanza-aprendizaje y el desarrollo de las competencias en los estudiantes de la robtica educativa son:

Segn Piaget la enseanza se produce "de adentro hacia afuera". Para l la educacin tiene como finalidad favorecer el crecimiento intelectual, afectivo y social del nio, pero teniendo en cuenta que ese crecimiento es el resultado de unos procesos evolutivos naturales. La accin 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 relacin a la robtica educativa son: Los contenidos, no se conciben como fines, sino como instrumentos al servicio del desarrollo evolutivo natural.

El principio bsico de la metodologa piagetiana es la primaca del mtodo de descubrimiento.

El aprendizaje es un proceso constructivo interno.

El aprendizaje depende del nivel de desarrollo del sujeto.

La interaccin social favorece el aprendizaje.

La experiencia fsica supone una toma de conciencia de la realidad que facilita la solucin de problemas e impulsa el aprendizaje.

Para Papert, representante de la teora construccionista la cual se aplica sobre todo en el aprendizaje de la matemtica y de la ciencia, plantea una visin 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 ms tcnica; en educacin el cambio vendr por la utilizacin de medios tcnicos capaces de eliminar la naturaleza tcnica del aprendizaje escolar" (Papert, 1995, 72).Modelo pedaggico para la integracin de la robtica educativaEn concordancia con el marco pedaggico del Diseo Curricular Nacional y la fundamentacin de los Centro de Recursos Tecnolgicos (CRT) una de las formas de introduccin de las TIC en el currculo ha sido la Robtica educativa. Al analizar la experiencia internacional y nacional en el tema, muchas han sido las formas de insercin de la Robtica educativa en las prcticas docentes en las instituciones educativas las cuales son tomadas en cuenta como un marco histrico y relevante para sustentar el uso de la robtica educativa.La integracin de la robtica educativa se sustenta de acuerdo a las teoras filosficas constructivistas de Piaget y Vygotski, as como el fundamento pedaggico del construccionismo de Papert.

Desde el constructivismo se destaca la construccin del conocimiento es decir el aprendizaje se manifiesta a medida que el aprendiz interacta con su realidad y realiza concretamente actividades sobre ella, en lo que la robtica en sus fases de diseo, construccin, programacin y prueba apoyara a lograr esas capacidades.

Por su parte el construccionismo, sostiene que si el conocimiento es una construccin del sujeto activo, la mejor manera de lograr dicha construccin es construyendo alguna cosa. Pero, esos objetos que son construidos deben de ser objetos para pensar, es decir, estos objetos deberan ser el medio para pensar entre otras cosas, como por ejemplo: el establecimiento de conexiones ms profundas con los conceptos matemticos y cientficos que subyacen en las actividades (Resnick, M:54, 2001).La propuesta pedaggica que orienta la integracin de la robtica educativa en la educacin bsica regular, posiciona al estudiante en un rol activo en su proceso de aprendizaje, dndole el papel protagnico como actor en el ambiente de aprendizaje que le permitir incrementar su potencial creativo, expresivo y productivo-cognoscitivo, mientras trabaja en colaboracin con otros; resolviendo problemas y encaminndose hacia comprensiones profundas de la realidad que caracteriza el entorno.

Ilustracin 1: Relacin de las fases de enseanza de la robtica educativa con las teoras pedaggicas

La robtica educativa une lo ldico con el conocimiento logrando que los estudiantes comprendan los contenidos curriculares al verlos materializados en proyectos que implican diseo, construccin, programacin y pruebas, los cuales generan procesos de investigacin.En ese sentido el uso de la robtica educativa se justifica como herramienta de la enseanza-aprendizaje para lograr las competencias del estudiante del siglo XXI bajo los lineamientos del Diseo Curricular Nacional con el apoyo de los elementos que intervienen en el proceso de enseanza como los ambientes de aprendizajes, recursos educativos y el trabajo docente.

Ilustracin 2: Relacin del DCN con la Robtica EducativaTomando como referencia a Ruiz Velasco (2008), la robtica educativa puede lograr el desarrollo cognoscitivo en: Integracin de distintas reas del conocimiento (Matemtica, Ciencia y ambiente, personal social, arte y comunicacin)

Operacin con objetos manipulables, favoreciendo el paso de lo concreto a lo abstracto (Psicomotricidad).

Apropiacin de distintos lenguajes: grfico, icnico, matemtico, natural, etc. Desarrollo de un pensamiento sistmico y crtico. Construccin y prueba de sus propias estrategias de adquisicin de conocimiento mediante orientacin pedaggica. Creacin de entornos de aprendizaje (interaccin estudiantes - computadora modelo docente). Trabajo en equipo y colaborativo.Objetivos Educacionales de la Robtica Educativa Nivel PrimariaLa robtica educativa como herramienta para mejorar las estrategias de aprendizaje en la enseanza de ciencia y tecnologa va a permitir de acuerdo a los propsitos de la educacin:

Poner a disposicin en los contextos educativos pblicos, herramientas tecnolgicas y pedaggicas 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 aplicacin prctica, profunda y creativa dentro de los contextos sociales. Mejorar las estrategias de enseanza interrelacionndolas para el desarrollo del pensamiento lgico, creatividad, arte, innovacin y desarrollo de capacidades.

Desarrollar destrezas psicomotoras en la manipulacin de elementos concretos y la construccin de modelos como principio educacional.

Contribuir a la capacidad de resolucin de problemas, trabajo en equipo y toma de decisiones.

Fases de enseanza utilizando la robtica educativaLa actividad de trabajar con la robtica educativa la podemos dividir en fases; esto es, actividades relativamente independientes entre s que definen una accin manual o intelectual en la ejecucin de la robtica educativa.

Disear

La idea y su representacin basada en la necesidad de resolver algn problema dar origen al desarrollo de una maqueta, modelo, diseo.

Se emplea ejemplos de la realidad (imitacin).

Se emplea la imaginacin para crear algo nuevo. Se debe plasmar la idea en un medio fsico (bosquejar la posible solucin). Ejemplo: Dibujar en un papel.

Construir

En base al diseo planteado se empezar a construir una solucin al problema, valindose de piezas, conectores, sensores y conexiones.

Introducir el tema de la robtica primero como un juego para armar modelos bsicos, 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 len, 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.

Programar

Actividad basada en la utilizacin de un software de fcil uso (iconogrfico) que permita programar los movimientos y el comportamiento en general del modelo robtico.

Pensar en una solucin al problema planteado (creatividad).

Plasmar la solucin 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 robtico (lenguaje iconogrfico).

Ingresar el programa en el subsistema de control del modelo robtico. 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 diseado, entonces debemos documentar el trabajo desarrollado. Esto se puede hacer de varias maneras:

Dibujo a mano alzada, etc.

Procesador de textos, editor de grficos, etc.

La documentacin tambin nos sirve para algo muy importante, el compartir nuestro trabajo con los dems, de esa manera difundimos el conocimiento.

Finalmente estas 5 fases se relacionan segn el siguiente diagrama de flujo:

APLICACIN DE LA ROBTICA EDUCATIVA EN PRIMARIAPara introducir la robtica educativa en primaria se plantea la siguiente secuencia:Primer Grado (Piezas)El estudiante se acerca a la robtica educativa mediante el juego. Ejemplo: Con las piezas de kit de robtica, construir la representacin de los nmeros. Se busca familiarizar a los estudiantes con las piezas y componentes del kit de robtica.

Segundo Grado (Piezas)El estudiante se acerca a la robtica educativa mediante el juego. Usando las piezas del kit para construir modelos bsicos.

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 robtica.

Nombre:Nombre:Nombre:

Nombre:Nombre:

Nombre:Nombre:

Nombre:Nombre:

Tercer Grado (Piezas con movimiento)

El estudiante empieza a trabajar con los modelos que tiene movimiento. Mediante la manipulacin y uso de estos componentes aprende como funcionan. El control de los modelos es manual. Aprende a seguir instruccin de un manual.

Ejemplo: Construir los siguientes modelos y explicar cmo funcionan.

Cuarto Grado (Piezas, actuadores y programa)

El estudiante empieza a construir modelos intermedios previamente diseados (secuencia de pasos para la construccin) y les da movimiento mediante un programa. Aprende a seguir instruccin de un manual e ingresar un programa al computador para controlar el modelo construido. Aprende las primeras instrucciones del lenguaje de programacin iconogrfico. Ejemplo: Armar la siguiente construccin siguiendo la gua.

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 ms instrucciones del lenguaje de programacin iconogrfico que involucran sensores que le permiten variar el comportamiento del modelo. Ejemplo: Armar la siguiente construccin siguiendo la gua.

Sexto Grado (Piezas, actuadores, sensores, programa y diseo)

El estudiante disea, construye, programa, prueba y documenta modelos, les da movimiento mediante un programa.

Aprender ms instrucciones del lenguaje de programacin iconogrfico 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 robtica educativa:

Reconocimiento de piezas Manipulacin de piezas.

Utilizacin de actuadores e inicio en la programacin. Utilizacin de sensores y desarrollo de programas. Diseo y construccin de sus propios modelos robticos.En ese sentido se debe considerar que la robtica educativa:

Genera interesantes y motivadores ambientes de aprendizaje.

Promueve la transversalidad curricular, donde distintos saberes concurren a la solucin del problema en que se est trabajando. Permite establecer relaciones y representaciones. El rol del docente se torna como un facilitador del aprendizaje y el estudiante desarrolla un aprendizaje protagnico y activo.

Otro elemento importante dentro de la fundamentacin pedaggica de la robtica educativa es el concepto de la zona de desarrollo prximo de Vygotski, descrito como ese espacio que avanza cognitivamente una persona, gracias a la interaccin 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 robtica educativas WeDo para el nivel primario son: Ciencia: trabajar con mquinas simples, engranajes, palancas, poleas y transmisin de movimiento.

Tecnologa: programacin, utilizacin de programas, diseo y creacin de un modelo.

Matemticas: medicin de tiempo y distancia, sumar, restar, multiplicar y dividir.

Lenguaje, lectura y escritura: escritura creativa, narracin de historias, explicar, entrevistar, interpretar, documentar, etc.

Personal Social: Socializacin, trabajo en equipo.Matemtica

Trabajo en equipo

Matemtica

Ciencia y ambiente, Arte

Personal social, comunicacin

Resolucin Jefatural 0815 2009-ED con fecha 22 de mayo del 2009.

Ley general de Educacin, Art. 8

Educatrnica: Innovacin en el aprendizaje de las ciencias y tecnologa. Enrique Luis Velasco Snchez Pg. 21

Jean William Fritz Piaget (Neuchtel, Suiza, 9 de agosto de 1896 - Ginebra, 16 de septiembre de 1980), psiclogo experimental, filsofo, bilogo suizo creador de la epistemologa gentica y famoso por sus aportes en el campo de la psicologa evolutiva, sus estudios sobre la infancia y su teora del desarrollo cognitivo.

Ruiz-Velasco, E. (1998). Robtica pedaggica. Sociedad Mexicana de Computacin en la Educacin. Mxico.

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