Implantación de la robótica en el currículo de ESO

Carlos García Macías,
Profesor de Tecnología y jefe del Departamento de Tecnología en la Escola Garbí Pere Vergés (Catalunya)
15/12/2016

Nuestra sociedad evoluciona rápidamente hacia una sociedad cada vez más tecnificada, y uno de los elementos que debemos actualizar en la preparación de nuestros alumnos es en la convivencia con las nuevas tecnologías y, en concreto, con los robots, ya sean sencillas máquinas de consumo actuales o los más sofisticados robots que llegarán en un futuro próximo.

¿Por qué plantearse un proyecto de robótica educativa?

Nuestro proyecto de robótica comenzó en el año 2011, en un proceso de revisión del PEC. Nuestro objetivo era aplicar la robótica al currículo de tecnología de forma dinámica, creativa y rigurosa. La tecnología es una materia multidisciplinar, donde se aplican conocimientos y habilidades técnicas, pero también científicas, estéticas y comunicativas, lo que hoy etiquetamos como STEAM, y otras capacidades incluidas en la evaluación por competencias. Los alumnos han de ser capaces de reflexionar sobre lo que hacen, observar su trabajo, analizar el proceso seguido y, en caso necesario, corregirlo. Han de saber trabajar en equipo, colaborando entre ellos para conseguir objetivos comunes.

La robótica permite desarrollar proyectos en esta dirección, proyectos más o menos complejos, inspirados en situaciones reales próximas a los alumnos, donde los conceptos teóricos aparecen de forma natural como elementos necesarios para conseguir un objetivo o producto funcional.

Cuando nos planteamos un proyecto como este lo hemos de hacer pensando en la robótica como un eje vehicular, queremos aprendan con la robótica, no sólo que aprendan a construir y controlar un robot, sino que de su uso tienen que extraer un aprendizaje, una utilidad aplicable a otros aspectos de la vida.
 
¿Cómo desarrollar el proyecto?

Un proyecto como este no se crea de un día para otro, es necesario formar al profesorado, dedicación para diseñar actividades y una continua revisión de las mismas para adaptarlas a la realidad de cada momento. Nuestro el proyecto de robótica educativa se inició el curso 2011-2012 de forma parcial en 2º y 4º de ESO. Progresivamente, hemos ido añadiendo actividades de dificultad creciente desde 1º a 4º de ESO, y trabajos de investigación de Bachillerato.
 
La elección de la herramienta para trabajar es un punto de reflexión importante: ¿queremos buscar entre nuestros alumnos la elite que pueden llegar a ser futuros ingenieros? ¿O queremos llegar a todos los alumnos sin dejar ninguno atrás?
 
Muchas veces vemos soluciones que implican un nivel de conocimientos y habilidades que nuestros alumnos no tienen ni necesitan, como puede ser soldar, utilizar componentes electrónicos o hacer circuitos complejos, y esto provoca desinterés. En muchas ocasiones pequeños desajustes pueden hacer que los robots no funcionen provocando frustración, o en su solución nos desvían del objetivo real y, por lo tanto, limitan su potencial pedagógico. En nuestro caso elegimos los robots Lego porque son fácilmente manipulables, con elementos constructivos ya conocidos por los niños y que no necesitan habilidades técnicas especiales para usarlos. De esta forma intentamos llegar a todos los alumnos, no sólo a los que tienen un interés natural en estos temas.
 
Para acompañar el proyecto hace falta completar el conjunto de herramientas con un campus virtual y un dispositivo portátil adecuado para el trabajo digital. Un campus virtual facilita la convergencia de las herramientas de educación presencial y no presencial, la clase invertida y modifica substancialmente el concepto de deberes. Los alumnos no pueden llevarse los robots a casa, pero pueden documentarse, acabar actividades incompletas con los registros previos de clase o reflexionar sobre los siguientes pasos a realizar.
 
Aunque se pueden utilizan ordenadores portátiles, estos acostumbran a ser demasiado voluminosos y limitan enormemente la movilidad del alumno. Una tableta permite escribir, fotografiar o registrar vídeo, combinar el conjunto y enviarlo al acabar. En nuestro caso el campus está basado en Moodle y la tableta es una iPad, complementada cuando es necesario con los portátiles del propio taller de robótica. El almacenamiento de archivos se hace dentro de la propia red de la escuela;y para las iPad, la nube con una cuenta de Google Education.

Un proyecto como este implica la reorganización de espacios y materiales, su distribución y la forma de compartirlos entre diferentes grupos de alumnos. El precio de un robot es alto, por eso hay que encontrar métodos de compartir los componentes electrónicos más caros, y mantener el uso individualizado de otros elementos constructivos menos caros. En nuestro caso se utilizan maletas de componentes que pasan de un grupo a otro. Para algunas actividades usamos un chasis de robot estándar, sobre el que los alumnos añaden diferentes herramientas según el proyecto, y en otras ocasiones el alumno necesita diseñar el robot completo. Las partes propias de cada equipo se guardan separadas de las partes comunes. El alumno debe intentar hacer diseños suficientemente modulares para que el montaje y desmontaje de cada sesión sea sencillo y no le ocupe demasiado tiempo.

El espacio de trabajo ha tener mesas anchas y suficientes conexiones eléctricas para los dispositivos. Debe ser suficientemente flexible para poder organizar a los alumnos en diferentes distribuciones como mirar una proyección o trabajar en equipo, y a la vez disponer de espacios grandes para poner tableros de actividades. Un tablero típico de robótica puede medir entre 150x150 cm, hasta 240x120 cm en tapetes de competición. Para poner grandes tableros y tapetes nosotros utilizamos una mesa de ping-pong plegable que ocupa menos espacio y puede transportarse. Es importante que los materiales sean suficientemente manejables para permitir al profesor transformar el aula de un proyecto a otro en los pocos minutos que hay entre sesión y sesión.

Organización del proceso de aprendizaje para aprender con la robótica

En muchas ocasiones, la vía más fácil es encontrar algún concurso de robótica en el que inscribir a los alumnos, de forma que estos tengan un objetivo y una motivación clara. El problema es que la mayoría de estos concursos no tienen relación real con lo que los alumnos deberían estar aprendiendo en las horas de clase. Además la limitación en el número participantes en la competición implica la selección de un grupo y el descarte del resto de alumnos.

Para no convertir la robótica en una actividad anecdótica hay que diseñar actividades que cubran realmente el currículo oficial de tecnología. Así, algunos de los proyectos han de incluir la construcción de estructuras, mecanismos, circuitos eléctricos, procesos industriales, etc., y utilizar el Proceso Tecnológico como metodología base. Hay que tener presente que el objetivo es aprender con la robótica, no hacer robótica como objetivo final. Los robots han de ser una herramienta de trabajo y aprendizaje más.

Para implicar a los alumnos en su proceso de aprendizaje los proyectos deben contener elementos tomados de situaciones reales que los alumnos puedan reconocer, en los que puedan situarse en primera persona para conseguir un producto o conseguir un objetivo: desde ponerse en la piel de los ingenieros de la NASA que controlan el Curiosity o los servicios de emergencia de una catástrofe como la de Fukushima a intentar imitar el funcionamiento de una aspiradora robot o programar un asistente de búsqueda y aparcamiento para un coche... la intención es que lo que hacen en clase tenga un reflejo en el mundo real.
 

Los proyectos deben incluir actividades individuales y en equipo, de forma que cada alumno tenga una valoración real de su trabajo y esfuerzo, pero permitiendo que la colaboración repercuta en el conjunto. Las actividades que se propongan deben estar formadas por más procesos formativos, más actividad real y menos actividad sensorial pasiva. Es necesario reducir las actividades de leer, ver y oír, para potenciar la acción, la participación y la comprensión. Así, un proyecto se debería dividir en actividades de investigación y síntesis de información, generalmente de forma individual, y actividades de diseño, construcción y programación de robots en equipo.

Cuando el proyecto lo permite se pueden añadir actividades de competición para atraer la atención de los alumnos sin mermar el contenido didáctico. El resultado de estas competiciones, carreras o pruebas de habilidad no debe afectar a la nota del alumno, que viene dada por el proceso que ha seguido para llegar a unos mínimos. De esta forma la competitividad se limita a una actitud de mejora personal, no la búsqueda de una recompensa.

¿Cuáles son los beneficios de la enseñanza de la Programación y la Robótica? 

Es importante que, partiendo de la observación y manipulación de los robots, los alumnos reflexionen y comprendan lo que hacen, y que a partir de esta compresión les sea más fácil entender los conceptos implicados. Por ejemplo: si necesitan aumentar la fuerza de un mecanismo, intentarán combinar un grupo de engranajes, de la observación de su uso generalizar una hipótesis, para después demostrar y asimilar el principio de física que la respalda.

Con un modelo como este podemos realmente cambiar el rol de los alumnos y del profesor, que debe ser más un guía que un contenedor de conocimiento, podemos conseguir que los alumnos den el paso de trabajar para aprobar a trabajar para aprender, de trabajar individualmente o con objetivos individualistas a trabajar para conseguir un objetivo común. En definitiva, que los alumnos sean los protagonistas de su propio aprendizaje. 
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