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PorFrancisco Bellas Bouza

La robótica en STEAM

La metodología STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) se basa en la docencia de las asignaturas científico-técnicas de manera integrada y con un claro enfoque práctico, de modo que los alumnos que estudian biología, matemáticas, física o química en primaria y secundaria conozcan, desde el primer momento, la utilidad real de lo que están estudiando, así como las relaciones entre unos conceptos y otros. Pero existen numerosos estudios que demuestran que esta metodología integrada debe incorporar también las competencias artísticas, y debemos evolucionar ya de STEM a STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts, Mathematics) si queremos cubrir todos los ámbitos pedagógicos en la enseñanza científico-técnica (http://imaxinante.com/por-que-dices-stem-cuando-quieres-decir-steam/)

Bajo el enfoque STEM, la robótica es una herramienta muy potente, principalmente por estos 3 motivos:

  1. Enseñanza orientada a proyectos: la robótica es un campo de la ingeniería que está entrando en la enseñanza reglada. En consecuencia, la resolución de cualquier reto con un robot educativo implica, de manera natural, un enfoque orientado a proyecto. Se parte de unas especificaciones del comportamiento deseado para el robot, se crean equipos de trabajo, se plantean unos objetivos, se proponen soluciones, se organizan unas tareas, se reparten y se resuelven de manera autónoma. Finalmente, el resultado del trabajo del grupo se presenta en público ante los compañeros.
  2. Es multidisciplinar: para poder desarrollar un proyecto educativo con un robot se requieren conocimientos de programación, matemáticas, física, electrónica, mecánica, etc
  3. Es altamente motivante: el hecho de que el alumno pueda trabajar con un sistema real que se desenvuelve en el mundo físico lo quita de la típica enseñanza basada en libro, y de ser básicamente un lector de la realidad que debe aprender. Poder ver cómo lo que desarrolla por sí mismo tiene un reflejo práctico resulta altamente motivante.

La robótica educativa puede incluir la perspectiva artística STEAM de muy diversas formas:

  • Resolviendo retos con base artística: los robots se pueden utilizar como elemento de interacción con alumnos de primaria a la hora de captar su atención para enseñar conceptos básicos de música, dibujo, etc. También se puede programar para realizar diferentes tipos de juegos educativos relacionados con el arte.
  • En el propio proceso de solución de un reto: la resolución de cualquier tipo de reto con un robot implica una etapa de creación de la solución que tiene mucha relación con la creación artística. Los alumnos deben imaginar qué quieren que el robot haga, cómo quieren que se comporte ante el entorno, cómo quieren que interactúe con otras personas, etc. El desarrollo de robots cada vez más “inteligentes” tiene una gran componente de creación artística.
  • Añadiendo elementos externos al reto: el docente puede proponer un reto para resolver con el robot que implique la creación de elementos y accesorios que le den más potencialidad. Por ejemplo, para resolver el reto de que un robot salga de un laberinto de manera autónoma, los alumnos pueden diseñar y fabricar el laberinto adaptado a las características de su robot. Asimismo, si queremos resolver un reto de un robot moviéndose por una ciudad a escala, los alumnos pueden diseñar y construir dicha ciudad. También podemos añadir accesorios a nuestro robot, por ejemplo, hechos con una impresora 3D, tales como empujadores, ganchos, carros, etc. En todos estos ejemplos, existen numerosas competencias artísticas que se pueden trabajar, como el diseño,  la fabricación, el coloreado, etc

 

PorFrancisco Bellas Bouza

Barreras de entrada para el uso de robots educativos en las aulas

Los robots educativos comenzaron a generar interés en las escuelas de EEUU en la década de los 80, aumentando rápidamente su introducción con la aparición de diversos dispositivos exitosos tales como LEGO Minstorms o el Bee-Bot.

Aunque se están desarrollando un importante número de actividades extracurriculares en el área de la robótica educativa, incluidas competiciones entre colegios, sigue existiendo la certeza de que los robots se encuentran infrautilizados en la enseñanza.

Se apuntan diversas causas, entre las que destacan la carencia de medios adecuados puestos a disposición de los profesores, carencia de funcionalidades de los robots, la rigidez y falta de dinamismo en las escuelas, dudas sobre los beneficios reales del uso de dispositivos robóticos, etc.

Siendo esto un debate abierto a multitud de opiniones, parece claro que los profesores juegan un rol fundamental en la introducción de la robótica en las escuelas. Algunos estudios relevantes destacan el hecho de que aunque los estudiantes y padres piensan en los beneficios del uso de robots en las escuelas, nadie está por la labor de que estos suplanten a los profesores. En relación al uso de robots por parte de profesores robótica, la apuesta general es que estos deben ser utilizados a partir de determinada edad y aplicables a multitud de disciplinas, destacando que son particularmente útiles para su utilización por alumnos introvertidos.

La potencial resistencia de los profesores al uso de robots también existe en aquellos profesores que acreditan experiencia en el uso de la tecnología, aspecto que resulta un tanto sorprendente. Pero las causas no son menores y sí de gran importancia para tenerlas en cuenta, destacando el factor económico debido al coste del robot, la ausencia de directrices institucionales o académicas, las rigideces del currículo educativo, la escasez tanto de medios como de programas formativos y la carencia de una metodología educativa apropiada.

Como dato relevante, se puede destacar el ofrecido por un estudio sobre el uso de las tecnologías de la información en los centros de enseñanza en Francia. El resultado del mismo manifestaba que aunque el 97% de los profesores consideraban útil el uso de la tecnología en la enseñanza, solo el 5% la utilizaba.

PorFrancisco Bellas Bouza

Una metodología para la selección del robot educativo

Una propuesta metodológica para la evaluación y comparación de robots parte de un análisis tridimensional a través de los siguientes atributos: utilidad, usabilidad y aceptabilidad.

La utilidad mide el grado de adaptación del robot a las necesidades del profesor. Debe responder a la siguiente pregunta: ¿permite el robot alcanzar los objetivos educativos establecidos?

Para efectuar un análisis más concreto se deben abordar las siguientes cuestiones:

  • ¿Cuál es la percepción de los profesores de robótica acerca de la utilidad del robot?
  • ¿En qué materias educativas aplica el robot?
  • ¿Qué objetivos educativos se deben establecer para el correcto uso del robot?

Por otro lado, la usabilidad mide la facilidad con la que el usuario-estudiante maneja el robot. Debe responder a la siguiente pregunta: ¿pueden los estudiantes manejar con sencillez el robot? ¿Cuáles son las limmitaciones para su uso en el aula?

Para efectuar un análisis más concreto de este atributo se deben abordar las siguientes cuestiones:

  • ¿Qué habilidades se requieren para el uso del robot educativo?
  • ¿Qué factores facilitan el uso del dispositivo robótico en el aula?
  • ¿Pueden los alumnos manejar el robot de manera sencilla?

Y finalmente, la aceptabilidad mide la accesibilidad del dispositivo así como la motivación en su uso a pesar de las dificultades encontradas. Debe responder a la siguiente pregunta: ¿es el robot compatible con los recursos, experiencia, limitaciones y objetivos del profesor?

Para efectuar un análisis más concreto se deben abordar las siguientes cuestiones:

  • ¿Cuál es el grado de aceptabilidad percibida en el uso del robot en el aula?
  • ¿Cuáles son las limitaciones en el uso del robot? Por ejemplo, bajo el prisma del currículo educativo.

Y, la motivación, como factor fundamental dentro del análisis se propone caracterizarla mediante dos variables, que son la motivación extrínseca y la motivación intrínseca.

La motivación intrínseca: se refiere al uso de robots educativos debido a la satisfacción que produce la actividad, lo cual está vinculado a aspectos tales como el conocimiento, la estimulación y el logro.

La motivación extrínseca: se refiere a la utilización de robots educativos a causa de motivos externos a la propia actividad, tales como una obligatoriedad provocada por imposiciones curriculares o regulatorias.

PorFrancisco Bellas Bouza

El camino de la robótica

Últimamente se oye hablar mucho sobre la inteligencia artificial y la robótica y cómo va a influenciar nuestras vidas en el futuro, generalmente basándose en visiones apocalípticas fomentadas por distintas fuentes y, sobre todo, películas, que buscan un alto grado de acción y efecto sobre el espectador.

Mucho menos se habla sobre sus beneficios, más allá de su función de trabajadores incansables que pueden manejar cargas muy superiores a los humanos.

Sobre todo, casi no se menciona su capacidad de colaborar en los procesos educativos de nuestras nuevas generaciones y todo aquello que ofrecen para mejorar  las habilidades y aptitudes de nuestros niños de una manera divertida e interesante que permita un desarrollo más autónomo e interactivo a través de la exploración, la resolución de problemas a modo de juego o la colaboración en la realización de proyectos.

Esta área, a la que se le ha llamado robótica educativa, aunque también, desde un punto de vista más holístico le podríamos llamar robótica para niños o robótica infantil abarca todos los procesos de educación y aprendizaje de los niños. Procesos que van desde sus primeros pasos de interacción con el mundo, a través de robots con grandes capacidades de interacción inteligente, que permitan enganchar a esos pequeños en juegos (sutilmente dirigidos al aprendizaje de conceptos y habilidades básicas, bien sean motoras o, incluso de razonamiento y planificación), hasta su uso como herramientas de enseñanza o a través de robots con capacidades de programación explícita, generadores de experimentos matemáticos, físicos o de cualquier otra índole que potencien el aprendizaje formal de los alumnos.

En este último sentido, hablamos del robot para programar o, incluso de los robots para docentes, ya que se convierten en herramientas pedagógicas a disposición del profesor que facilitan y hacen más interesante y divertida la impartición de ciertos tipos de conocimientos. Un caso claro es el del robot para  programar, aunque se puede pensar en robots para calcular, robots para aprender normas de conducir, robots para el estudio de interacciones complejas, etc. Actualmente, la aplicación de la robótica educacional y sus posibilidades se limitan a algunos talleres de robótica, generalmente enfocados a alumnos de secundaria y a pequeñas charlas o eventos fomentados por diferentes asociaciones como la FLL o los talleres de robots en Coruña. Todavía no se está explotando la capacidad real que estos sistemas tienen en el ámbito de la escuela y, especialmente en el caso de robots para niños de primaria. Es, por lo tanto, una necesidad importante el empezar a plantearse la utilización de sistemas robóticos inteligentes como elementos integrales en la educación de una manera integral, esto es, en todas las etapas de desarrollo del niño. Así, es de rigor empezar a contemplar cómo podemos abordar la realización de robots para niños de primaria, robots que han de ser eminentemente interactivos, que atraigan a los niños para jugar con ellos y que esos juegos lleven a la adquisición de conocimientos y habilidades, tanto en ámbitos tecnológicos como de formación básica. También y de una forma gradual según el niño se va haciendo más mayor y capaz, hay que fomentar proyectos de robótica para colegios que lleven a fomentar nuevas habilidades y a aprender nuevos conocimientos en el marco de la educación formal, conocimientos y capacidades base como la capacidad de planificación, de secuenciación, de desarrollo de estructuras lógicas coherentes, de colaboración en proyectos que han de generar un efecto conjunto, división del trabajo, etc. Todo ello facilitará el posterior desarrollo del alumno al proporcionarle una base para futuros aprendizajes, incluyendo el aprendizaje de disciplinas más técnicas como son la programación, el diseño, la construcción de dispositivos, en definitiva, la capacidad del alumno de solucionar problemas en un mundo tecnificado.

PorFrancisco Bellas Bouza

Foros de robótica para profesores

En el marco de la robótica educativa o educacional, especialmente pensando en la robótica para niños existen una serie de sitios en la red que permiten a los profesores compartir experiencias y buscar recursos. Muchos de estos sitios más que de robótica, son de educación en general y de educación STEM en particular. La mayoría de ellos, por desgracia, son extranjeros y están en inglés. De hecho, en España, son todavía pocos y dispersos este tipo de sitios y, casi todos son muy generalistas sin casi nada sobre robótica infantil o relacionada con robots para programar o robots para docentes. Como ejemplos de foros españoles podemos citar:

Como ya se ha indicado, existen muchísimos más recursos en foros extranjeros, muchos de ellos más centrados en temas técnicos incluyendo proyectos de robótica para colegios, o robots para programar, robots para docentes. Todos estos recursos permiten obtener una primera visión de cómo se pueden incluir la enseñanza técnica o tipo STEM en el currículo de una forma simple y divertida. Simplemente, como punto de partida y sin pretender ser exhaustivo en absoluto, se indican a continuación unos cuantos  enlaces de partida que se pueden utilizar para comenzar una exploración más completa de esta temática.

  • net es un web Americana con multitud de foros y recursos para profesores, incluidos recursos técnicos. Es un excelente punto de partida a partir del cual explorar temas variados relacionados con la educación en general: http://teachers.net/mentors/
  • La NASA tiene una página dedicada a la robótica en la exploración espacial y a la robótica en general que proporciona múltiples recursos para docentes en su matriz educacional y que permiten la realización de proyectos de robótica para colegios: https://robotics.nasa.gov/edu/matrix.php

En definitiva, en otros países existen diversos recursos y foros para profesores relacionados con la educación STEM y la robótica. Sin embargo, en nuestro país este tipo de actividad es todavía incipiente y necesitamos poco a poco generar foros más locales que permitan a nuestros profesores relacionarse con otros que están realizando el mismo tipo de actividades en todo el territorio nacional y así compartir experiencias, intercambiar “recetas” y, sobre todo, conjuntamente crear una cultura de la educación tecnológica en España.

PorFrancisco Bellas Bouza

Robótica educativa

No cabe duda de que el futuro laboral en cualquier especialidad pasa por un dominio de la tecnología. En un futuro cercano, aquellos jóvenes que no tengan conocimientos tecnológicos se encontrarán con grandes dificultades para acceder a un trabajo. Por este motivo, los planes educativos tienden hacia una formación global en ciencias y tecnología, lo que se ha denominado metodología STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics).

STEM se basa en la enseñanza de las ciencias, tecnología, ingeniería y matemáticas de forma unificada y no como disciplinas independientes. Un pilar básico de la enseñanza STEM es su enfoque práctico, de modo que los alumnos aprenden los contenidos teóricos una vez que han entendido la necesidad de aplicarlos a un problema, y no al revés. El modo de afrontar STEM es mediante la enseñanza basada en proyectos, que permite extraer todas las características de esta metodología.

Como nos podemos imaginar, el aprendizaje STEM es claramente multidisciplinar, y en este sentido, se basa en la utilización de diferentes tecnologías, que pueden ser cambiantes, de modo que los alumnos aprenden a afrontar los retos tecnológicos con naturalidad independientemente del problema concreto a resolver. En este sentido, la robótica se presenta como una herramienta básica, ya que es una rama tecnológica que implica destrezas y conocimientos de diseño mecánico, electrónica y programación, fundamentalmente. Y detrás de estas tres materias, por supuesto, están las ciencias, la física y las matemáticas. Es decir, la robótica es una disciplina 100% STEM.

Esta potencialidad de la robótica educativa es bien conocida en países a la vanguardia de la innovación educativa, y es por ello que existen diversas herramientas en el mercado que se están aplicando con éxito. La mayoría de estos robots educativos utilizan sensores simples (infrarrojos, ultrasonidos, intensidad de luz, etc) y tienen una capacidad de procesado limitada, con el objetivo de reducir costes y permitir que los centros educativos puedan disponer de varias unidades robóticas en el aula. Esto trae consigo dos problemas fundamentales:

  1. Desactualización: la tecnología avanza a gran velocidad y lo seguirá haciendo en las próximas décadas. Los robots educativos de bajo coste se quedan obsoletos muy pronto, lo cual reduce la motivación del alumno, e implica una reinversión constante por parte del centro.
  2. Brecha tecnológica: los robots autónomos están entrando en la industria y la vida diaria a un ritmo de vértigo (aspiradores autónomos, robots que colaboran con operarios, asistentes en tiendas, coches autónomos, etc), y la tecnología que usan estos robots se aleja de la que contienen los robots educativos que se usan en las aulas. Por ejemplo, la visión artificial y el reconocimiento de habla son dos elementos básicos en la interacción entre robots y humanos, y requieren cámaras, micrófonos, altavoces y software con una calidad que no es posible tener en robots educativos de bajo coste.

Con el afán de afrontar estos dos problemas, desde MINT nos hemos planteado el desarrollo de un nuevo robot educativo, ROBOBO, que se fundamenta en una actualización tecnológica permanente y en unas capacidades de sensorización y procesado como las utilizadas en el mercado actual. Por ese motivo, ROBOBO combina una base robótica simple y de bajo coste (similar a la de los robots educativos actuales), que transporta un teléfono móvil de última generación (Smartphone) y que hace las veces de cerebro del robot (sensores, comunicaciones, procesado). De esta forma, ROBOBO estará actualizado en la medida en la que el Smartphone que se le acople lo esté, y como sabemos, este es un mercado puntero en este sentido. Por otro lado, cualquier Smartphone permite una interacción humano-robot mucho más natural, al poseer sensores de alta calidad (pantalla, cámaras, micrófonos, altavoces, etc) y procesadores con capacidad suficiente para procesar esta información.

El hardware del ROBOBO requiere su complemento a nivel software y de contenidos de modo que se le pueda sacar el máximo partido. En este sentido, MINT está desarrollando un entorno educativo que permite el aprendizaje de diferentes contenidos tecnológicos STEM. Este entorno educativo se fundamenta en una serie de lecciones planteadas con un enfoque orientado a proyecto (trabajo en grupo, planificación, recopilación de información, presentación y discusión de resultados, etc) y que se implementan en ROBOBO a través de diferentes lenguajes de programación, en función del nivel académico. De esta forma, se podrá usar un lenguaje gráfico basado en bloques para los niveles iniciales y otros lenguajes de más alto nivel como Python, C++ o JAVA en niveles más avanzados. Las lecciones serán totalmente interactivas, totalmente digitales y compatibles con cualquier sistema operativo, ordenador y Tablet. La idea de base es que los alumnos puedan trabajar desde su casa o centro educativo simplemente teniendo un dispositivo con conexión a internet y un ROBOBO con su Smartphone.

Por tanto, ROBOBO constituye una herramienta de largo recorrido en robótica educativa y 100% STEM, que puede ser aplicada en la enseñanza de diferentes especialidades en muy diferentes niveles: programación, desarrollo de proyectos tecnológicos, control, aplicaciones para móviles, y por supuesto, robótica autónoma.

PorFrancisco Bellas Bouza

Experiencias del taller a profesores de primaria

El pasado día 25 de Marzo realizamos una serie de talleres de programación en robótica educativa con el Robobo dentro de las jornada EscolaTAC organizadas por la Consellería de Cultura, Educación y Ordenación Universitaria de la Xunta de Galicia. El objetivo de estas jornadas es acercar las últimas tendencias tecnológicas en materia educativa al profesorado de infantil y primaria, de forma que tengan herramientas para actualizar sus metodologías docentes.

Se realizaron 4 talleres de una hora y media de duración en los que formamos 6 grupos de 4 profesores cada uno, donde cada grupo tuvo a su disposición un Robobo y un ordenador con Scratch para programarlo. Tras una breve introducción al concepto de la robótica interactiva en el cual se sustenta el Robobo, los profesores se pusieron a programarlo directamente siguiendo unos ejemplos adaptados al nivel de los alumnos de primaria. La respuesta de los profesores fue muy positiva, constatando una vez más que el profesorado de primaria, aunque no tenga una formación técnica muy amplia, tiene una actitud muy proactiva ante las nuevas tecnologías y lo que estas le pueden aportar en sus materias.

La impresión final que se pudo extraer de la respuesta de los asistentes, en cuanto a la incorporación de la robótica educativa en primaria e infantil, es que existe una voluntad mayoritaria por actualizar las metodologías, y ahora falta que el sistema permita una mayor flexibilidad a la hora de implantarlas. Los currículos de las materias técnicas deberán ser adaptados a estas nuevas herramientas didácticas, que requieren dejar a un lado la docencia tradicional pasiva basada en libros, y acercarse más a la docencia práctica, al aprender haciendo. Esto implica unas duraciones de clases mayores y unos contenidos más reducidos por curso académico, pero por otro lado, se logra desarrollar la capacidad activa de resolución de problemas, y se logra que los conceptos aprendidos perduren de manera natural, reduciendo así la necesidad de repetir los mismos conceptos año tras año.