Robótica como asignatura en enseñanza Secundaria: Resultados de una experiencia educativa by Gabriel Ocaña Rebollo

Enseñanza de Robótica en Secundaria y Bachillerato

Enseñanza de Robótica en Secundaria y Bachillerato

El presente artículo completo lo puedes encontrar en el siguiente link: Robótica como asignatura en enseñanza Secundaria: Resultados de una experiencia educativa

RESUMEN

La construcción de robots educativos resulta muy motivadora para el alumnado de Enseñanza Secundaria y es una manera atractiva e innovadora de aprender poniendo en práctica todos los conocimientos teóricos de Ciencias y Tecnología. Nunca se había afrontado su enseñanza como una asignatura “oficial” de carácter anual y evaluable, que forme parte del currículo de Secundaria con entidad propia. El objetivo de este artículo es presentar la experiencia de la implantación de la asignatura de nueva creación “Robótica” que se inició en el I.E.S. Turaniana de Roquetas de Mar (Almería) de manera pionera en Andalucía, y que ya se ha convertido en una referencia para diversos Institutos de Educación Secundaria andaluces. También se exponen los resultados obtenidos por los alumnos y alumnas participantes, que demuestran que la robótica en el aula es una gran herramienta pedagógica en cuanto a motivación del alumnado, desarrollo de Competencias Básicas y adquisición de conocimientos tecnológicos y científicos en general.

INTRODUCCIÓN

Los últimos cursos de la ESO (Enseñanza Secundaria Obligatoria) son clave para las asignaturas de Ciencias en Enseñanza Secundaria, ya que es donde se reflejan los resultados de su posible desmotivación y desinterés por los estudios.

A partir de 4º de la ESO las asignaturas de Ciencias empiezan a ser optativas y es donde se aprecian los pocos alumnos que tienen intención de continuar sus estudios postobligatorios en algún campo de la Ciencia o la Tecnología.

En Bachillerato, las últimas estadísticas indican que desde hace años son pocos los centros en que los alumnos de Ciencias y Tecnología en postobligatoria superen el 30%. Por esto creemos que en estos cursos es donde debemos esforzarnos más por ayudarles a comprender la importancia y aplicaciones de los conocimientos científico-tecnológicos. Además, tal y como resalta Martínez (2009), el proceso de enseñanza-aprendizaje y desarrollo de las Competencias Básicas es importante que esté basado en la aplicación de las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC).

La relevancia y aplicaciones TIC en la educación están reflejadas en gran cantidad de estudios, según estudia Vidal (2006). Las TIC no son solo una herramienta tecnológica de enseñanzaaprendizaje sino que tiene la facultad de despertar el interés y la motivación de nuestros alumnos y alumnas, en especial el de aquellos con cierto interés científico-tecnológico (Christensen, 2002).

Uno de los objetivos que se pretende conseguir con la docencia de la robótica en Enseñanza Secundaria es facilitar un material que fomente el gusto por lo científico-tecnológico y por lo tanto que anime a nuestros alumnos y alumnas a continuar con sus estudios postobligatorios. Y en particular se quiere potenciar el interés por los estudios de Ingeniería: Telecomunicaciones, Informática, Industriales, Mecánica, Electrónica, etc.

Las áreas de conocimiento que integra la Robótica son la Mecánica, la Electrónica y la Informática. Según la normativa educativa vigente, estas áreas constituyen los bloques de conocimiento principales de las asignaturas de Tecnología, tanto en la ESO como en el Bachillerato Científico-Tecnológico.

Y dado su carácter interdisciplinar, todas las actividades de robótica interrelacionan conocimientos no solo de Tecnología sino también de Informática y otras asignaturas de Ciencias como Matemáticas, Física y Química.

Por todas estas razones se propone hacer uso de robots escolares, con cuyo diseño y construcción se puedan aprender empíricamente los fundamentos tecnológicos básicos de programación de ordenadores, circuitos electrónicos y mecanismos, medición y cálculo de magnitudes, y la resolución de problemas basados en la aplicación de expresiones matemáticas y principios físicos.

ROBÓTICA EN LA ENSEÑANZA SECUNDARIA

Ya existe alguna experiencia previa en cuanto a la enseñanza de robótica en Enseñanza Secundaria, pero se limita a algunas Unidades Didácticas de 3º y 4º de la ESO para las asignaturas de Tecnología e Informática y se basa en la utilización de los antiguos robots LEGO RCX (Relaño y Perea, 2007- 2009).

Por otro lado, la normativa vigente permite que los Institutos de Educación Secundaria de Andalucía puedan ofertar asignaturas de libre configuración en diferentes cursos de la ESO y Bachillerato.

Aprovechando esta capacidad, en el I.E.S. Turaniana de Roquetas de Mar (Almería) se diseñó la asignatura “Robótica” como Optativa de Libre Configuración en 4º de la ESO. Por lo tanto, como una asignatura independiente con entidad propia, anual, evaluable y que forma parte del currículo con sus propios objetivos y contenidos educativos.

“ROBÓTICA”, ASIGNATURA EN 4º DE LA ESO.

El diseño y puesta en práctica de esta asignatura por primera vez ha supuesto elaborar desde cero todo el material educativo necesario para impartirla: actividades de clase, fichas de trabajo, programaciones, unidades didácticas, etc.

Este material se basa en los robots LEGO Mindstorms NXT y en el software LEGO NXT-G, (Astolfo, Ferrari y Ferrari, 2007), (Kelly, 2006), (Academia de Robótica de la Universidad Carnegie Mellon, 2006, 2007a, 2007b y 2007c).

El material LEGO Mindstorms sigue el enfoque didáctico conocido como STEM (Sciences, Technology, Engineering, and Mathematics), que consiste en aplicar el aprendizaje basado en proyectos para la enseñanza de manera integrada de Matemáticas, Ciencias, Tecnología y la introducción de conceptos de Ingeniería (Cifuentes y Ozil, 2008). Este enfoque resulta muy adecuado para su aplicación en todas las asignaturas de Tecnología, tanto de la ESO como Bachillerato. Metodología

Los nuevos paradigmas educativos establecen que la educación está orientada al desarrollo de unas Competencias Básicas. Citando textualmente la normativa vigente, “la inclusión de las Competencias Básicas en el currículo tiene varias finalidades:

– Permitir a todos los alumnos/as integrar sus aprendizajes.

– Ponerlos en relación con distintos tipos de contenidos y utilizarlos de manera efectiva cuando les resulten necesarios en diferentes situaciones y contextos.”

El área de conocimiento que supone la robótica permite desarrollar todas las Competencias Básicas, según expone Ocaña (2010a).

La metodología pedagógica que se ha seguido para organizar la asignatura es el denominado construccionismo, según estableció Papert (1992). No en vano, Seymour Papert es uno de los asesores más destacados en el desarrollo de los robots Lego Mindstorms que reciben este nombre en honor a su libro “Mindstorms: Children, Computers and Powerful Ideas”.

Esta teoría educativa es una aplicación de la teoría constructivista del conocimiento. Lo hace resaltando la importancia de la construcción manual de objetos para estimular el pensamiento creativo y favorecer la construcción formal de nuevos conocimientos. El objetivo es darles a los estudiantes objetos adecuados para que al construiros aprendan mucho mejor de lo que lo harían sin construirlos, (Papert, 1980).

En el caso que nos ocupa, los objetos de construcción son los más de 40 robots educativos que los alumnos construyen a lo largo de la asignatura. Todas y cada una de las unidades de conocimiento que los alumnos deben aprender se basan en la construcción-programación de un robot específico para esa unidad.

RESULTADOS OBTENIDOS

Los resultados obtenidos los podemos agrupar en tres categorías: motivación, académicos y divulgación.

Motivación

Basándose en entrevistas informales realizadas con alumnos y alumnas, la motivación de los estudiantes y el gusto por aprender Ciencia y Tecnología se ha potenciado enormemente. Los alumnos/as destacan la satisfacción que les supone poner en práctica sus conocimientos teóricos para resolver situaciones concretas, y la mayor comprensión que adquieren así de estos conocimientos. De repente, lo que estudian es útil y adquiere significado.

Por estas razones, el siguiente paso tras implantar la asignatura “Robótica” en 4º de la ESO fue enseñar Robótica también en Bachillerato con la misma filosofía: formación tecnológica y de ingeniería fomentando el entusiasmo por aprender.

En este caso la programación ya es con el lenguaje Java usando LEJOS (LEGO Java Operative System), (Bagnall, 2007) y (Scholz, 2007). El nuevo material de aula para Bachillerato está organizado con la plataforma educativa Moodle.

En este curso se van introduciendo conceptos de programación con java simultáneamente a los conceptos de robótica, siguiendo un esquema similar al descrito anteriormente en apartado 3.2.

Un ejemplo de los robots que los alumnos llegan a hacer es el “Robot Médico Replicante”, con el que ganaron el Trofeo al Mejor Proyecto Científico en la primera First LEGO League Almería, “Body Forward 2010”.

Se trata de un brazo cirujano controlado remotamente de manera inalámbrica con los movimientos del médico que lo maneja. El brazo sube, baja, gira a izquierda y derecha y abre y cierra su mano imitando o “replicando” los movimientos que el médico hace con sus propios brazo y mano.

El robot dispone además de apéndices como una jeringa que inyecta la cantidad de líquido que decide el médico.

Resultados académicos

Desde el punto de vista académico, el número de alumnos/as en el IES Turaniana que en la actualidad cursan la asignatura “Tecnología Industrial” en el Bachillerato Científico Tecnológico se ha multiplicado: ha pasado de cifras que variaban entre 2-5 hasta los 15-20 actuales. Esto a su vez ha provocado que el alumnado de Ciencias también aumente de manera considerable. Y además, las notas de estos alumnos en Selectividad en la asignatura “Tecnología Industrial” siempre están entre las más altas de la provincia de Almería.

Por último, los alumnos que al cursar esta asignatura se matriculan en estudios de Ingeniería han pasado de 0-2 a 5-10 anualmente.

BIBLIOGRAFÍA

Rebollo, G. O. (2012). Robótica como asignatura en enseñanza secundaria. Resultados de una experiencia educativa. Espiral. Cuadernos del profesorado, 5(10), 5.

 

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