lunes, 16 de abril de 2007

Robótica Educativa. Características, Aplicaciones, Ventajas y Desventajas

Introducción
Interesante tema por indagar, pese a la confusión sobre su uso educativo y pedagógico, no se detectan ideas o conceptos claros, que definan puntualmente a la Robótica para un caso y el otro respectivamente. Luego de explorar varios sitios y de analizar lo expuesto en clase, se estima primordial, primero definir el concepto, ubicar a los protagonistas de la innovación educativa (RE) y luego una exposición de sus aplicaciones, ventajas y desventajas por supuesto en el ámbito del quehacer educativo y docente, para finalmente exponer una situación de clase apoyada con un robot educativo.

La RE debe priorizar ambientes de aprendizaje nuevos, armónicos, atractivos, diferentes, pero accesibles y prácticos para los estudiantes, los docentes por su parte, es necesario que usen los RE como estrategias didácticas, para impulsar el aprendizaje por construcción y experimentación, a grupos colegiados que cognitivamente signifiquen y traspolen a la vida cotidiana las simulaciones o ejemplificaciones que ejecuten los robots, que cabe decir estos, son magnificas estrategias de aprendizaje que capitalizan y maximizan habilidades y competencias en y para los alumnos. Sin embargo, la falta de presupuesto para la adquisición de los insumos o de los mismos robots o tal vez la falta de visión educativa para explorar y explotar estos recursos, no se ha extenido debidamente o de forma oportuna en México.

Antecedentes
La Robótica se define al conjunto de conocimientos teóricos y prácticos que permiten concebir, realizar y automatizar sistemas basados en estructuras mecánicas poliarticuladas, dotados de un determinado grado de inteligencia y destinados a la producción industrial o a la sustitución del hombre en muy diversas tareas.

Su origen data del Siglo XVIII, donde Jacques de Vaucanson (1709-1782), mecánico francés, que construyo varias muñecas mecánicas de tamaño humano que ejecutaban piezas musicales; en 1952 se creo el primer robot comercial por la Planet Co. el cual estaba controlado por interruptores de fin de carrera y actualmente Japón, Estados Unidos, y países Europeos compiten en el mercado con el financiamiento millonario a sus proyectos básicamente industriales,y que de los más innovadores pueden ser los detectores de campos minados en zonas de guerra.

Su terminología básica habla de Androide, que es en griego forma de hombre; Autómata, que refiere a una máquina que siempre repite el mismo proceso (el controlador de semáforos, por ejemplo); el Manipulador, que es un dispositivo mecánico capaz de reproducir los movimientos humanos para manipular objetos; por supuesto Robot, que es un manipulador mecánico reprogramable y de uso general; RI, Robot Industrial; Sistemas Guiados, conducción del Robot a través de movimientos para efectuarse; Sistemas de Programación de nivel-robot, donde el usuario redacta un programa de computadora para especificar movimientos y sensores; Sistemas de programación de nivel-tarea, donde se especifica la operación de sus acciones sobre los objetos que manipula el robot y Terafim, los hombres artificiales que pueden ser fabricados en serie. http://www.depi.itch.edu.mx/apacheco/expo/html/ai10/#page1

Importante es también, conocer algunos datos referenciales del investigador Sudafricano (1928) ahora radicado en EUA, que es considerado el primer experto mundial, que se preocupo y ocupo por ayudar a los niños a aprender en computadoras, al reconocer que estas –PC- podrían revolucionar el aprendizaje y la educación, el Dr. Seymour Papert, primero activista anti racial, luego investigador matemático de la Universidad de Cambridge, trabajo con Jean Piaget en Ginebra, coyuntura histórico-cultural, que origino su propuesta respecto a como los estudiantes pueden aprender y pesar las matemáticas, es decir construir y programar. Él es el inventor del lenguaje de programación LOGO y ha elaborado varios (casi 100) ensayos y artículos sobre Educación e Inteligencia, Matemáticas, Psicología de la Percepción y Epistemología. http://www.quipus.com.mx/seymour.htm

Con su experiencia de trabajo con J. Piaget, y apoyado por el Paradigma Constructivista, desarrollo su propia visión educativa y básicamente del aprendizaje al que denomina Construccionismo, como se ha expuesto, desarrolla un lenguaje de programación de ordenadores al que le llama LOGO, que es un instrumento didáctico que permite que los alumnos construyan su propio conocimiento, además es una herramienta para el desarrollo de los procesos de pensamiento lógico-matemáticos, su ejemplo, el primero, La Tortuga Logo, que ayuda a resolver problemas. http://es.wikipedia.org/wiki/Seymour_Papert

Otro personaje importante en Robótica Educativa, es el compañero de S. Pepert, el Dr. Mitchel Resnick, concibe un concepto al que llama, LIFELONG KINDERGARDEN (El grupo de por vida del jardín de la infancia), dentro del laboratorio de medios del MIT, que conjunta a un hotbed o un laboratorio de actividad creativa, donde diseñan alumnos instrumentos musicales, establecimiento de redes, hacen figuras geométricas; aprenden jugando o divertidos, por lo que no es un laboratorio de investigación, sino un lugar para aprender, ya que los niños y jóvenes activamente diseñan, crean e inventan cosas, circunstancias que permiten que ellos, generen habilidades y competencias que los enseñen a pensar, a aprender y resolver problemas, de manera entretenida, diferente, en ambientes de aprendizaje apoyados por TIC´s impresionantes e innovadoras. http://web.media.mit.edu/%7emres/

Este concepto, supone que es necesario armonizar los ambientes externos actuales influidos por la globalización y la tecnología, de las nuevas generaciones, con recursos como la Robótica Educativa (KIT), para que los chicos diseñen, expresen, innoven y entiendan el mundo real, concreto en el que actúan y pueden contribuir más tarde en la sociedad del conocimiento que caracterizara a sus escenarios futuros. Aprenden en el Jardín de la Infancia. cuando crean cuadros con la pintura del dedo, aprenden cómo los colores se mezclan juntos; cuando crean castillos con los bloques de madera, aprenden sobre las estructuras y la estabilidad, esa es la gran enseñanza, que se involucren y comprometan en la construcción y significación de su conocimiento http://llk.media.mit.edu/
Desarrollo
El Instituto de Tecnología de Massachusetts, de EUA, y un grupo encabezados por el mismo Seymour Papert y Dr. Mitchel Resnick, en colaboración con el grupo LEGO y la Fundación Nacional de Ciencias, efectuaron investigaciones sobre microcomputadores que con sensores y actuadores, se conectan al mundo exterior, a los que llaman, incluso a la fecha, Ladrillos Programables, que además se han diseñado para que niños y adolescentes realicen actividades para crear robots y experimentos de recolección de datos.

Así pues, Pepert, investigador y creador del leguaje LOGO, el Dr. Mitchel Resnick, con su equipo del TIM, crearon una interfase que permitiera conectar; construcción con programación, en el año de 1988, que concreto en lo que a la fecha se conoce como Robótica Educativa, que al vincular al niño o joven al mundo real, porque no mediante la ficción o simulación, ya que el alumno; clasifica; arma; programa; diseña e impulsa el funcionamiento del Robot. Trabajando con RE, se recomiendan ambientes de aprendizaje con Laboratorio, para que los estudiantes desarrollen métodos de investigación, experimentación, análisis y resolución de problemas. Pues gracias a ello, la motivación, factor importante en esta estrategia educativa, el nobel investigador, además se involucra y compromete al ser el eje nodal del proceso educativo, según expone la Profesora Ana María Malinaricha, en http://roboticaeduc.blogspot.com/

Pero que es LOGO, que es un método para dialogar con el ordenador, basado en un número relativamente pequeño de instrucciones básicas, con las que el usuario lleva a cabo el programa. Estas instrucciones sirven para generar otras instrucciones que, a su vez, se pueden ensamblar en un programa. Se convierten ellas mismas en lenguaje y se pueden utilizar para otras órdenes. LOGO es un lenguaje de procedimiento.

Su primer creación, fue el Micromundo de la tortuga, que es un punto orientado que puede comandarse desde el teclado del ordenador, desplazándola por el suelo (tortuga mecánica) o por la pantalla (punto luminoso), de modo que el alumno puede realizar gráficos con el uso de comandos ejecutados de modo inmediato o insertos en un programa. Estas órdenes son comprensibles por cualquier alumno. LOGO es un lenguaje que se puede utilizar desde los primeros años de edad escolar y que crece y madura a medida que va creciendo el alumno. http://roble.pntic.mec.es/~gferrer/Capitulos/Logo.htm

Con la finalidad de que los chicos a través de las dinámicas propias para la adaptación y manipulación de los robots educativos (ya que están hechos, solo se activan) construyan sus propios conocimientos, el Instituto TIM, generó los productos Lego Robolab, Lego Mindstroms y Handy Cricket, que mediante estos recursos de aprendizaje (Robots Educativos), que como estrategia vinculan a los jóvenes con el mundo real y fomentan su inventiva.

La RE dinamiza y enriquece los ambientes de aprendizaje; pero es lamentablemente impuesta, no espontánea, si bien hace atractiva a la temática, su formato es rígido, pues a través de un KIT mecánico de Lego, se generan los productos educativos, esto es que el material preparado para fabricar o crear robots, es parte de un trabajo en equipo que efectúa la Cìa Lego y el TIM de Media Laboratory.

Estamos hablando entonces de MINDSTROMS, ROBOLAB, que usa 3 interfases: Lab View, lenguaje de programación gráfico para uso en PC automatizadas, sean programaciones Piloto e Inventor, En y Sobe de acuerdo al Modelo NOM del Dr. Manuel Gàndara. La otra interfase es la pieza central de este, el RCX (ladrillo), es un microordenador puesto en Ladrillos de LEGO y programable en una PC, que recibe señales del transmisor (unido a un puerto) y almacena programas en su memoria. Y la 3er interfase son los Sensores, de entrada a LEGO, de 4 tipos: luz, ángulo, tacto y temperatura.

Por otro lado, los HANDYBOARD o grillo práctico, es un sistema del microcontrolador 6811 que puede construir robots móviles educativos o industriales, controla dos motores y acepta dos sensores, un puerto infrarrojo y grillos que se pueden comunicar, por ejemplo el grillo 4x4 con un microchip donde graba información y programa simulaciones. Logo Grillo, define procedimientos y regreso de valores; tiene variables globales y entradas a procedimientos locales y estructuras condicionales de control de repetición www.ilce.cecte.edu.mx.módulosistemassesion10

Ventajas de la RE
Lenguaje de programación impuesto, no se diseña y crea espontáneamente; La representación gráfica no es simultánea; Permite libertad para el trabajo docente, apoyado en el RE; Es de uso fijo para hacer tecnología, (aplica para materias de ciencia y tecnología); No genera descubrimiento libre, y no aplica a aprendizaje inductivo, Enmarcado bajo la perspectiva educativa Construccionista e Impacto y relevancia para aprendizaje Cognitivo.

Desventajas de la RE
Agudiza brecha digital y tecnológica; Costo elevado, sólo para privilegiados; Falta de visión política-educativa para su implementación; Resistencia de docentes para su uso, por falta de capacitación y No creativa, no espontánea, estricta y rígida, es decir impuesta.

De acuerdo con Mónica María Sánchez Colorado, con este tipo de herramientas educativas, que tiene que cuidar ambientes de aprendizaje, nuevos, dinámicos, creativos, clima armónico, diverso y atractivo, vigentes, entre lo más relevante, en los estudiantes que propician: La construcción de estructuras con elementos de alta tecnología y materiales comunes, en un salón de clases; creación de software para impulsar el RE y construir y alcanzar sus metas y objetivos, con las actividades previas diseñadas para estos fines. http://eduteka.org/LrgoCricket.php
http://www.igluppiweb.com.ar/teoria/planfcop.pdf

La Robótica Educativa se ha desarrollado como una perspectiva de acercamiento, o se aplica en la solución de problemas derivados de distintas áreas del conocimiento como las matemáticas, las ciencias naturales y experimentales, la tecnología y las ciencias de la información y la comunicación, entre otras. Uno de los factores mas interesantes es que la integración de diferentes áreas se da de manera natural, dice Mónica María Sánchez Colorado http://www.roboticaeducativa.com/rob_edu.php
Conclusiones
La RE y su aplicación genera mucho interés de parte de lo estudiantes, pues la conciben como complemento a sus necesidades actuales de conocimiento, en la era de la Revolución Tecnológica e Informática, pues conocen o han escuchado halar de automatización, autómatas o incluso robótica, para los jóvenes de esta generación no son extrañas, lo serán para los profesores tal vez, por ello la metodología educativa que se diseñe para estos fines será estratégica para consolidar el conocimiento y su significado en el aprendiz.
Situación de aprendizaje en donde se aplica la Robótica Educativa (planteamiento de la posibilidad de tratar un contenido temático utilizando esta estrategia). Experiencia para una clase.
Características
Scribbler Robot, que ofrece IC and Robotics, Inc USA, es para niños de 8 años en adelante, (niños de preescolar y primaria) e incluye un robot reprogramable armado con software BASIC Stamp 2 . Su fortaleza educativa, ofrece, el desarrollo de la capacidad lógica, intuitiva, práctica y de concentración, en el chico, además que lo motiva al ordenamiento lógico para resolver problemas. Se manipula a través de una interfaz gráfica donde los estudiantes aprenden a controlarlos, el cual tiene sensores de luz, infrarrojos para detectar obstáculos, sensores de línea infrarrojos para seguir líneas o leer códigos de barras y una bocina para tocar sonidos y notas musicales.

Es de bajo costo 99 dólares, y además de sus funciones busca que los usuarios más jóvenes se involucren en robótica y programación de micro controladores, para el caso de jóvenes estudiantes, pero aún para los más pequeños no es un juguete es un recurso didáctico. Viene montado o armado de fabrica, por lo que los estudiantes de primaria se pueden interesar o avocar de inmediato con la programción del microcontrolador sin necesidad de montar circuitos electrónicos . Para los más avanzados tiene una interfaz gráfica de programación a la que se le pueden agregar otro programa como un Editor BASIC Stram.

El RE tiene 8 programas de demostración que se pueden modificar, e incluye un buscador de luz, detector de objetos, evasión de objetos, seguimiento de líneas y un porta lápiz que el robot dibuja según el trayecto programado previo.

En el software para niños GUI de 12Mb, se escriben los formatos graficos de los programas, y para jóvenes mayores se pueden diseñar rutinas escribiéndolas en el editor de 6,0Mb. El software, las guías de programación y sus manuales (de enseñanza e instalación),están contenidos en un CD-ROM y actúan con los componentes:

3 sensores fotorresistencias 2 sensores infrarrojos
2 sensores de detección de línea infrarrojos 2 motores de corriente continua independiente
1 altavoz parlante 3 señales luminosas
Cable de programación serial Guía de comienzo para el robot PDF
Software y Cd-ROM Usa 6 pilas AA alcalinas, estándar o NiMH
Necesita una computadora con Wndows 2000/XP con un puerto serial disponible o un puerto USB e incluye manual de enseñanza, tutoral y de instalación. Ofrece dos formas de programación 1) trasladando iconos para generar rutina (software de programación para niños 12 Mb) y 2) escribiendo para generar la rutina de programación (software avanzado de programación 6,0 Mb).

Temática: Leyes de Newton en Preescolar y Primaria (2do.y 3er. Grado)
Ley de la inercia. En la ausencia de fuerzas exteriores, toda partícula continúa en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme respecto de un sistema de referencia inercial o galileano.Cuando un auto en movimiento choca contra un obstáculo y el conductor no trae cinturón de seguridad puesto, éste saldrá disparado por el parabrisas en la dirección hacia la cual se dirigía originalmente el automóvil.Ley de la fuerza. La variación del momento lineal de un cuerpo es proporcional a la resultante total de las fuerzas actuando sobre dicho cuerpo y se produce en la dirección en que actúan las fuerzas. Es mas fácil mover un auto de mil kilos con llantas sobre pavimento que el mismo auto con patines de acero, por la diferencia de fricción.Ley de acción y reacción. Por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, se realiza una fuerza igual pero de sentido opuesto sobre el cuerpo que la produjo. Las fuerzas siempre se presentan en pares de igual magnitud y sentido opuesto y están situadas sobre la misma recta. Una pelota moviéndose en una dirección determinada si se impacta con otra pelota, ésta última se moverá en la misma dirección a la que iba la primera pero cambiará la dirección después del impacto.

Estrategias.
Scribbler Robot, se presentará como una estrategia educativa, ante un grupo de preescolar, se recomienda que los chicos conozcan sus habilidades, que se manipula por una interfaz gráfica que controlan los alumnos, y que tiene sensores de luz, infrarrojos para detectar obstáculos, sensores de línea infrarrojos para seguir líneas o leer códigos de barras y una bocina para tocar sonidos y notas musicales. Este RE estimula la capacidad de raciocino y lógica, de intuición, práctica concentración, y motiva al ordenamiento lógico para resolver problemas.
Así que los niños, conocerán y explorarán primero las características del RE, que hace, como se mueve, que sonidos genera, que recorridos que efectúa, hace, etc., esto es se involucrara por medio de la revisión, análisis y comprobación del robot, posteriormente, el docente, conocedor o experto en la funcionalidad y operación del mismo, expondrá tácitamente las características del Scribbler, y propiciará un encuentro de preguntas y respuestas para que todas las inquietudes o dudas de los estudiantes se resuelvan, propiciando, así, la indagación, reflexión y crítica del aparato, y su por que no aplicación científica, (Leyes de Newton).

Posteriormente, el docente, permite, guía y orienta a los niños a que efectúen la manipulación o exploración del Robot, dándole explicación a cada una de las programaciones que se programen y operen por el RE, explicando breve y sencillamente el concepto científico de las Leyes de Newton que el Scribbiler realizará. Finalmente, luego de la práctica y acierto-error que se susciten y ejemplifiquen el tema (s) los niños del kindergarden y de primaria (2do y 3er. Grado) explicarán en sus propias palabras el fenómeno (ley) que conocieron y observaron, que explica el RE.
http://www.rambal.com/product/scrib.htm
http://www.todomicrostamp.com/blogger/blogall.php?user=aristidesIV
www.msebilbao.com/tienda/product_info.php?products
http://espejos.unesco.org.uy/simplac2002/Ponencias/Inforedu/IE114%20Rosalba%20Garc%EDa%20Rodr%EDguez.doc
http://www.readysetschool.org/home/media/KindergartenGuidelinesSPANISH.pdf

Mis comentarios Sandra Sologaistoa Guangorena EN Torreón, Coah.

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