Robótica educativa, más allá de las aulas de tecnología

Gutiérrez Ríos, Ronald; Cárdenas Toro, Miguel; Bachiller Sandoval Oscar.

Universidad de La Sabana

Resumen:

El presente artículo hace una reflexión sobre la forma de utilizar la robótica educativa en el aula, tomando

como partida el objetivo pedagógico de la practica educativa y no la herramienta robótica. Se toma como base el

modelo TPACK, para describir las posibilidades del diseño de estrategias pedagógicas cuya mediación

tecnológica sea la robótica. Al final, se discute desde la perspectiva disciplinar que se puede usar la robótica no

solo para áreas técnicas sino para apoyar los procesos de aprendizaje en cualquier área disciplinar. Para esto, se

expone el modelo STEM, donde la robótica puede llegar a ser protagonista en el diseño de estrategias educativas

de cualquier asignatura, que quieran ser mediadas con este tipo de herramientas innovadoras.

Palabras clave: Robótica Educativa, STEM, TPACK, Educación.

Introducción

Cuando se habla sobre robótica educativa por primera vez en una institución, lo primero que se suele pensar

es cuál será el kit de robótica que se debe comprar y en que competencias se debe participar. Cuando la pregunta

debería ser: ¿Cuál es mi objetivo pedagógico? ¿Qué es lo que quiero que mis estudiantes aprendan? A partir de este

par de preguntas si se podría comenzar a considerar cuales son las herramientas tecnológicas (en este caso los kits de

robótica) necesarios para apoyar los procesos de aprendizaje de los estudiantes.

Para el desarrollo de la presente reflexión, se aborda el problema desde el modelo TPACK (Cabero et al,

2014), el cual recomienda abordar el diseño de un ambiente de aprendizaje desde tres perspectivas muy definidas, las

cuales son: el Enfoque Tecnológico el cual se enfoca en definir qué herramienta tecnológica se usará para apoyar el

proceso de enseñanza aprendizaje, el Enfoque Pedagógico el cual se enfoca en definir cómo se va a enseñar y

finalmente el Enfoque Disciplinar el cual se enfoca en definir qué se va a enseñar. En la figura 1 se observa una

representación sobre el uso del modelo TPACK enfocado hacia la robótica educativa.

Figura 1. Modelo TPACK en la Robótica Educativa

Enfoque Tecnológico

Son muchos los cambios y transformaciones que han motivado e impulsado el uso de las Tecnologías de la

Información y Comunicación TIC en el ámbito educativo, generando nuevos escenarios dónde es posible contrastar

la práctica y promover iniciativas que busquen fortalecer el proceso de enseñanza-aprendizaje para el desarrollo de

competencias y habilidades.

En relación con ello, la capacidad de resolver problemas se ha vuelto muy importante y es aquí donde la

robótica educativa se está convirtiendo en un elemento de mediación invaluable. Cada día es posible encontrar un

mayor número de experiencias que giran alrededor de esta temática, tal como se puede constatar en el sitio Web de

ERIC (Institute of Education Sciences), que contiene un repositorio en el cual se puede consultar iniciativas muy

interesantes en este sentido.

El uso de la robótica educativa ha encontrado espacio en todos los niveles de formación, desde la primaria

hasta contextos asociados de la educación superior, para apoyar procesos de formación interdisciplinar, donde se

complementan escenarios de aprendizaje de disciplinas específicas, como el caso de la formación de las matemáticas,

o, de aplicaciones particulares de la robótica a partir de la ingeniería, por ejemplo, muy ligado a STEM (Science,

Technology, Enginnering and Mathematics). Todo ello pone de manifiesto la necesidad de fomentar el desarrollo de

capacidades para el trabajo colaborativo, el asumir responsabilidades y de trabajar conjuntamente para el desarrollo

de metas comunes.

Los anteriores aspectos se basan en la idea de que, por medio de la interacción e interactividad con

dispositivos robóticos, se puede sustentar un proceso de aprendizaje donde la teoría se evidencia a través de la práctica

a través de rutinas de programación, que inmediatamente pueden validarse mediante su ejecución en un dispositivo

determinado.

Para entender lo que es la robótica educativa, primero ha de indicarse que se relaciona con un contexto de

aprendizaje donde la lúdica juega un papel crucial, las dinámicas de juego motivan a los estudiantes mediante retos a

explorar sus capacidades y a construir su propio conocimiento, mediante una reflexión crítica de la experiencia que

vivencian, estimulando su creatividad y logrando en realidad aprendizajes significativos si son bien dirigidas estas

experiencias; el rol del docente juega también un papel crucial en este sentido como facilitador del proceso.

Figura 2. Estudiante con un Kit de robótica.

Se puede definir robótica educativa de acuerdo con Pittí, Curto & Moreno (2010) como “el conjunto de

actividades pedagógicas que apoyan y fortalecen áreas específicas del conocimiento a través de la concepción,

creación, ensamble y puesta en funcionamiento de robots” (P. 7), de igual manera, (Bravo & Forero, 2012) citando a

(Ruiz-Velasco, 2006) nos manifiestan que “La robótica educativa también conocida como robótica pedagógica, es una

disciplina que tiene por objeto la concepción, creación y puesta en funcionamiento de prototipos robóticos y programas

especializados con fines pedagógicos”. Todo ello está muy alineado con iniciativas como Teacher Education on

Robotics-Enhanced Constructivist Pedagogical Methods-TERECoP, resaltando la importancia de dar prelación al

componente pedagógico y didáctico, donde el uso de la robótica educativa se comprende como una estrategia de apoyo

al proceso de aprendizaje, estimulando la participación y creatividad del estudiante a través de un proceso reflexivo,

aceptando el error como parte del proceso.

Con base en ello, la robótica educativa se convierte en una excelente estrategia que permite desarrollar en el

estudiante, habilidades de pensamiento computacional para la solución de problemas complejos, puesto les permite

experimentar y descubrir cosas por sí mismos (Atmatzidou & Demetriadis, 2016), además de que se establece como

un elemento motivador para que los estudiantes descubran el placer de realizar cosas y a su vez de conocerse a sí

mismos, al adaptarse por medio de la reflexión a contextos que presentan situaciones complejas de resolver (Denis &

Hubert, 2001), facilitando el aprendizaje por medio de la experimentación y el contraste, lo que lleva a mejorar la

interpretación de las cosas, ver su simplicidad y obtener mejores resultados (Tochacek, Lapes & Fuglik, 2016).

Como factor de innovación, permite identificar las habilidades necesarias para realizar las preguntas correctas

y determinar un problema, imaginando posibles soluciones, explorando los diferentes aspectos que deben considerarse

al momento de representarlo (Ziaeefard, Miller, Rastgaar & Mahmoudian, 2017), logrando realmente construir las

bases para formar a una sociedad que está viviendo grandes transformaciones, que requieren ajustar las habilidades

de pensamiento cognitivo en relación con la necesidad de establecer dinámicas de interacción que exigen estos

contextos cambiantes como base del aprendizaje (Ospennikova, Ershov & Iljin, 2015).

Dentro de las diferentes opciones de robots, se encuentra Nao, que es un robot humanoide programable y

autónomo de la compañía de robótica Aldebaran Robotics. “Fomenta la interacción y participación, tanto de niños

como de adultos, debido a su facultad de interacción con personas de cualquier edad y a su diseño amigable que invita

a la comunicación”, en palabras de Albesa (s.f.).

Figura 3. EL robot humanoide NAO.

Nao, basa su comportamiento en sensores (Shamsuddin, et.al, 2012) que le permiten capturar la dinámica del

entorno que le rodea, como se puede observar en la figura 3, es un robot humanoide con apariencia de niño, el cual es

capaz de hablar, caminar e interactuar con humanos, que atrae la atención de las personas y estimula el aprendizaje a

través de la interacción con él (Abdul, Yusoof, Ahmad, et.al, 2015), utiliza el juego como dinámica principal por eso

se considera un robot social (Malik, Yussof & Hanapiah, 2014) lo que conlleva a facilitar el aprendizaje y a mejorar

el rendimiento del estudiante dado permite reflejar por medio de la práctica, escenarios y problemas del mundo real,

definiendo dos posibles roles en relación al uso de este robot humanoide, como centro u objeto de estudio, o,

colaborador del aprendizaje, haciéndolo más divertido ofreciendo tanto educación como entretenimiento (Boboc,

Horatiu & Talaba, 2014).

Por lo tanto NAO favorece de manera significativa el desarrollo de las habilidades y competencias con base

en el escenario que se programe, ofreciendo la posibilidad de que el estudiante se sienta motivado a partir de la

interacción con este robot humanoide, estimulando el desarrollo del aprendizaje autónomo, y a su vez a contrastar,

por medio del aprendizaje colaborativo, las diversas reacciones que genera el poder probar la teoría por medio de la

acción practica en el comportamiento del robot.

Enfoque Pedagógico

La robótica educativa tiene como propósito la generación de ambientes de aprendizaje basados

principalmente en las actividades de los estudiantes. Es decir, que los estudiantes puedan desarrollar y

llevar a la práctica proyectos que demuestran una solución de problemas que resultan de distintas áreas

de conocimiento, como las ciencias de la educación, las ciencias de la información y las comunicaciones,

la tecnología, las ciencias sociales, las ciencias naturales, las ciencias de la salud, las matemáticas,

etc. Por ende, se genera un ambiente innovador, del cual, una de las cosas más importantes es que la

integración de todas las áreas se da de manera natural, y los estudiantes ocupan la mayor parte del tiempo

desarrollando simulaciones, construyendo prototipos que representan la realidad que los rodea o que son

de sus propias invenciones.

Una perspectiva de innovación fundamentada bajo el enfoque constructivista, planteado por Piaget

(1969), que responde al hecho de que el estudiante experimente en la práctica para que tenga la

oportunidad de construir sus propios conceptos, además de que pueda pensar críticamente frente a las

situaciones planteadas y a partir de este proceso generar sus propias imágenes y conceptos acerca de la

realidad y del mundo. No obstante, también se fortalece lo expresado en este documento bajo una mirada

construccionista de Papert (1995), en la que precisa que los estudiantes pueden construir conocimiento

trabajando con materiales concretos en lugar de proposiciones abstractas; es decir, al crear artefactos que

pueden compartir. El construccionismo se deriva del constructivismo, al basarse en este, pero incluyendo

tecnología, como se observa en la figura 4.

Figura 4. Enfoque constructivista y construccionista

Por consiguiente la aparición de este andamiaje pedagógico, propicia los siguientes resultados en

los ambientes de aprendizaje en los estudiantes: Construyen estrategias para la resolución de problemas

de su entorno; utilizan vocabulario especializado y construyen sus propias concepciones acerca del

significado de cada objeto que manipulan y trabajan; seleccionan las piezas de construcción como ejes,

engranajes, poleas, además de los actuadores y sensores que son más útiles según el diseño que se ha

propuesto; amplían el currículo escolar atendiendo a sus intereses e investigando dentro de su medio

socio-cultural; reconocen y clasifican; toman decisiones sobre la conveniencia del uso de ciertas piezas,

estiman el tamaño y acople posible entre ellas. (Odorico, s.f.).

Permitiendo así que la robótica educativa constituya un medio de acción disponible en los procesos

educativos (Barrera, 2014) en el que el rol del estudiante en el proceso de aprendizaje empieza a tener

más protagonismo y el profesor se convierte de mediador a un agente facilitador del proceso educativo. Por

consiguiente, así como mencionan Badilla y Chacón (2004), a los estudiantes se les otorga un rol activo

en su aprendizaje, al orientarlos a diseñar sus propios proyectos y a que construyan su propio aprendizaje.

Finalmente, es importante considerar que el uso de robótica en el aula facilita el uso de estrategias

basadas en metodologías innovadoras, como el aprendizaje por proyectos, el aprendizaje basado en

proyectos, la colaboración, la creatividad, etc. (Altin & Pedaste, 2013).

Enfoque Disciplinar

Desde el enfoque disciplinar, es importante considerar que la opción más lógica, es utilizar la robótica

educativa para enseñar sobre áreas del conocimiento relacionadas con la robótica. Sin embargo, es importante

considerar que de acuerdo con Ruiz-Velasco et al, (2006) y como se muestra en la figura 5, es posible utilizar la

robótica para enseñar también otras áreas del conocimiento diferentes a las directamente relacionadas con ella. Por lo

tanto, no solo se pueden diseñar prácticas educativas basadas en robótica educativa para enseñar, matemáticas,

electrónica, programación, mecánica, sino que también es posible utilizar esta mediación tecnológica para enseñar

áreas del conocimiento tan retadoras como filosofía, arte, derecho, medio ambiente, entre otras.

Figura 5. Modelo de robótica educativa.

En el primero de los escenarios, donde se utiliza la robótica educativa, para mediar practicas docentes

enfocadas a temas relacionados con ella misma, es sencillo comprender cómo el uso de robots puede motivar el

aprendizaje de los estudiantes por ejemplo en la programación (Pittí, Curto, & Moreno, 2010). En este caso, los

estudiantes se sienten más cómodos diseñando un código que hará que el robot ejecute alguna función o movimiento

en particular, que simplemente programar un código plano en su computadora. De igual manera, lograr la mayor

potencia o velocidad en un motor, se entiende mejor cuando se trata de un robot que va a competir en un torneo de

robótica, que cuando se trata simplemente de una práctica de laboratorio tradicional.

En el segundo de los escenarios, donde se utiliza la robótica educativa para mediar prácticas docentes

enfocadas a otras áreas del conocimiento, es donde aparece un verdadero reto. Esto se debe a que el uso de robots,

programación, mecánica, electrónica, etc., suele ser desconocido entre estos profesionales. Por tanto, la primera

barrera que aparece se enfoca en la dificultad de manipular un robot. Si se le pide a un profesor de filosofía que utilice

un robot para mediar tecnológicamente su clase, la respuesta inmediata será de rechazo y temor, debido a que es un

área completamente desconocida para él. Sin embargo, esto no significa que no se puedan diseñar este tipo de

prácticas, solo que los profesores no están preparados para realizarlas; e incluso la reflexión más profunda implicaría

considerar si deben estar preparados para realizarlas.

Con base en esta reflexión aparece la propuesta STEM, la cual implica un rediseño curricular (Ernst &

Glennie, 2015) donde el docente de filosofía no necesita convertirse en un experto en robótica para poder usar robótica

educativa en su aula. En cambio de esto, lo que se busca es una integración disciplinar entre las demás áreas y el área

tecnológica, de modo que no se dicte una asignatura de tecnología de forma independiente, sino que se integre

transversalmente con todas las demás asignaturas. Como se puede observar en la figura 6, STEM implica que se

utilicen proyectos de tecnología o ingeniería para desarrollar contenidos de ciencias o matemáticas. De esta manera,

en vez de que el profesor de biología enseñe los componentes de la célula de forma tradicional, puede transformar su

práctica docente utilizando una estrategia de aprendizaje basada en proyectos (Laboy-Rush, 2011) donde el estudiante

deba construir con un kit robótico un modelo del celular con sus respectivos organelos. A esto, le podríamos denominar

una práctica STEM. Donde el estudiante desarrolla un conocimiento disciplinar de cualquier área del conocimiento,

pero lo hace por medio del desarrollo de un proyecto tecnológico o de ingeniería. Claramente, el estudiante no solo

aprenderá sobre la temática disciplinar y sobre tecnología, sino que desarrollará varias de las habilidades que se

consideran claves para el siglo XXI (Trilling & Fadel, 2009) como la solución de problemas, la creatividad, la

comunicación y principalmente la colaboración (Fang, 2013).

Figura 6. Modelo STEM de integración Curricular.

Finalmente, aunque el modelo STEM se puede utilizar para todas las áreas del conocimiento,

“Específicamente a los profesores de ciencias y matemáticas en secundaria se les recomienda ampliamente incorporar

componentes de tecnología e ingeniería en sus salones de clase” (Capraro & Han, 2014, p. 1).

Reflexión

La robótica educativa es una tendencia actual, que invita a todos los profesores a utilizarla para mejorar los

resultados de aprendizaje en sus estudiantes, transformando sus prácticas docentes tradicionales. Para esto, se hace

relevante considerar que el robot es solo una herramienta que por sí sola no puede generar innovación. En cambio de

esto, se requiere planear una estrategia pedagógica para introducir el robot al aula, donde se parta de un objetivo

pedagógico claro y se adopten metodologías y estrategias didácticas acordes, que realmente faciliten los procesos de

aprendizaje en los estudiantes. Si no se usa un diseño pedagógico adecuado, el robot no solo no ayudará, sino que

podrá generar una distracción para los estudiantes.

En cuanto al uso de la robótica educativa en áreas diferentes a las tecnológicas, de acuerdo con (Becker &

Park, 2011), los estudiantes obtienen mayor rendimiento cuando están bajo un esquema STEM. Esto se debe, a que

además de tener la posibilidad de tener una inmersión transversal con la tecnología, se abren puertas para el uso de

metodologías constructivistas (Payer, 2005) que facilitan la colaboración entre los estudiantes y el desarrollo de

habilidades sociales llegando más allá de solo el aprendizaje disciplinar.

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