Robótica educativa (RE) es un término amplio que se refiere a una colección de actividades, programas de instrucción, plataformas físicas, recursos educativos y filosofía pedagógica. Hay muchas escuelas que están utilizando el maestro robot.
RE es un medio de aprendizaje en el que participan personas motivadas por el diseño y la construcción de sus propias creaciones. Estas creaciones se dan primero mentalmente y luego en forma física y se construyen con diferentes tipos de materiales y se controlan mediante un sistema informático.
Definición
El objetivo principal de la robótica educativa es proporcionar un conjunto de experiencias para facilitar el desarrollo de conocimientos, habilidades y actitudes del estudiante para el diseño, análisis, aplicación y operación de robots. El término robot aquí se usa bastante ampliamente y puede incluir robots articulados, robots móviles o vehículos autónomos de cualquier escala. El rigor del enfoque se puede escalar en función de los antecedentes de la audiencia objetivo y puede ser adecuado para estudiantes de todo el espectro educativo, desde la escuela primaria o los programas de posgrado.
Un objetivo alternativo, o secundario, es usar la robótica como una aplicación tangible y emocionante para motivar y facilitar otros temas, a menudo fundamentales, como la programación de computadoras, la inteligencia artificial o el diseño de ingeniería.
El propósito de la robótica pedagógica es explotar el deseo de los estudiantes de interactuar con un robot para favorecer los procesos cognitivos. Martial Vivet propone la siguiente definición de robótica pedagógica:
Es la actividad de concepción, creación y puesta en marcha, con fines pedagógicos, de objetos tecnológicos que son reproducciones muy fieles y significativas de los procesos robóticos y herramientas que se utilizan a diario, especialmente en el entorno industrial.
Las diferencias entre robótica educativa y robótica educativa son:
Robótica educativa: utiliza kits y materiales comerciales, que en la mayoría de los casos son caros, hacen un uso extensivo de sensores y motores, se centran en la cibernética, se consideran también integradores y permiten pasar de lo concreto a lo abstracto.
La robótica pedagógica: emplea materiales de bajo costo, incluidos los reciclados, e integra diferentes áreas de conocimiento con énfasis en matemáticas, ciencias naturales y tecnología. Aprendes sobre computadoras incluso sin una computadora y, como la robótica educativa, pasas de lo concreto a lo abstracto.
Además, la robótica como recurso educativo permite el desarrollo del conocimiento natural de la ciencia y la tecnología en general. En particular, si se utiliza la metodología STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas).
Metodología de enseñanza
Un curso de robótica educativa comienza con el enfoque del maestro para que los alumnos resuelvan un desafío mediante el uso de materiales didácticos, como piezas mecánicas, componentes electrónicos y sujetadores, que con el apoyo de herramientas informáticas permiten la generación de prototipos programables para cumplir con las tareas que resuelven el problema. Planteado en el desafío, el proceso de concepción, diseño, montaje y puesta en marcha del prototipo enriquece el proceso de aprendizaje del estudiante.
En estos cursos se presenta a los estudiantes desafíos en los que se incluyen conceptos físicos, matemáticos y tecnológicos. De esta manera, los estudiantes trabajan conceptos que han estudiado en varias materias del currículo escolar oficial de una manera práctica. Esto motiva a los estudiantes en el aprendizaje de estas materias, ya que pueden experimentar las aplicaciones prácticas de lo que han estudiado teóricamente.
Y a lo largo del proceso del curso se debe plantear el nivel de dificultad de los desafíos. Este último permitirá mantener el equilibrio entre la dificultad del desafío y la capacidad del niño para resolverlo. Esto evita que el niño se sienta frustrado por no poder resolver los desafíos o aburrirse por ser demasiado simple para su capacidad.
Existen nuevas tendencias educativas en las que los estudiantes combinan materiales físicos con un software que simplifica y conduce a resultados que les permiten comprender lo que sucedió allí. De esta manera, los estudiantes pueden entender y extrapolar los conocimientos adquiridos a través de esta metodología y pueden aplicarlos en otras materias.
A través de la integración de diferentes áreas de conocimiento, es posible obtener resultados considerables. La robótica es un ejemplo de la integración de diferentes áreas de conocimiento; A través de esta disciplina, se integran sistemas mecánicos, eléctricos, electrónicos, informáticos y de comunicaciones.
Las siguientes son las principales áreas de trabajo de la robótica pedagógica:
Apoyo en educación primaria y secundaria;
Adultos en formación profesional;
Robótica aplicada a personas con discapacidad;
La robótica como herramienta de laboratorio;
La robótica pedagógica para facilitar el desarrollo de procesos cognitivos y de representación;
Análisis y reflexiones sobre la robótica educativa y sus aplicaciones.
Origen
La robótica educativa se centra principalmente en la creación de un robot con el único propósito de desarrollar de forma mucho más práctica y didáctica las capacidades motoras y cognitivas de quienes las utilizan. De esta manera, se pretende estimular el interés en las ciencias duras y motivar la actividad saludable. También haga que el niño logre una organización grupal, discusiones que permitan desarrollar habilidades sociales, respete el turno de cada uno para exponer y aprender a trabajar en equipo.
La robótica educativa tiene sus orígenes alrededor de los años 60, cuando un grupo de investigadores del Laboratorio de Medios del Instituto de Tecnología de Massachusetts propuso la construcción de dispositivos tecnológicos que permitieran a los niños interactuar y programar para realizar ciertas acciones. Es aquí cuando el grupo de investigación estableció el acuerdo con la compañía LEGO para desarrollar lo que se conoció como LEGO / Logo, que consiste en la integración de piezas de construcción de lego con elementos de programación que podrían ejecutarse desde una computadora. Más tarde, alrededor de los años 80, la compañía LEGO ya había distribuido estos equipos o juguetes en todo el mundo con fines educativos.
Fases
La idea de que un robot se construya utilizando cables y equipos para hacerlo en la vida real, pero este no es el caso, porque en la Robótica Educativa inicialmente se pretende crear un robot a través de una computadora. Esto se hace gracias a la ayuda de programas especiales como xLogo (que utiliza una versión gratuita), donde se realiza un pequeño estudio para ver si este robot es viable o no en la realidad. Aquí, al tenerlo en la computadora, se establece la función que cumplirá este robot, que es específica para realizar tareas pequeñas (como traer objetos o limpiar cosas, por ejemplo) y se puede ver en la pantalla cómo se ve este robot. . Posteriormente, eliminando y ordenando, procedemos a utilizar materiales para llevarlo a cabo en la realidad.
En este punto, se utilizan diversos materiales, desde piezas del sistema de construcción como Lego, Múltiplo o Robo-Ed, hasta materiales de desecho que no se usan en el hogar (como cajas de cartón y circuitos en desuso). Aunque, también se utilizan materiales de clase como metales u otros derivados.
Las fases en que se divide la robótica educativa:
Análisis del problema, en el que se investiga y explora el entorno para proponer el problema a resolver.
Diseño, en el que se diseñan posibles soluciones al problema utilizando el kit de robótica.
Construcción, en la que se construye el modelo con las piezas y materiales necesarios para darle movimiento. Para ello se utiliza el kit de robótica.
Programación, en la que los movimientos y comportamientos del prototipo se programan a través del software.
Prueba, en la que el modelo se construye utilizando el kit de robótica con las piezas necesarias para darle movimiento.
Documentación, en la que se recogen evidencias que prueban la funcionalidad del diseño.
Presentación, en la que el prototipo creado se expone como una solución alternativa al problema que se hizo evidente en el entorno.
Y antes de comenzar a desarrollar las fases, se debe tener en cuenta que se debe plantear una situación desafiante a los estudiantes; que el aula se organice en equipos de acuerdo con el desarrollo de competencias y capacidades; y que se debe proporcionar una hoja en la que cada grupo pueda hacer un inventario de los materiales.
Los objetivos
Algunos objetivos de la educación robótica son:
Haga que los estudiantes estén más ordenados.
Promover experimentos, donde los errores son parte del aprendizaje y autodescubrimiento.
Sé más responsable con tus cosas.
Desarrolla mayor movilidad en tus manos.
Desarrolla tu conocimiento
Desarrollar habilidades grupales, permitiendo la socialización de las personas.
Desarrolla tus habilidades creativas.
Poder observar cada detalle.
Conocer el funcionamiento del lenguaje de programación.
Desarrollar el aprendizaje de una manera divertida.
Adaptar a los estudiantes a los procesos de producción actuales, en los que la automatización desempeña un papel muy importante.
Específicamente en educación infantil temprana los objetivos son los siguientes:
Desarrolla habilidades y habilidades importantes para tu futuro.
Resuelve los desafíos planteados a través del juego.
Promover la creatividad y la innovación.
Establecer relaciones entre objetos en el espacio.
Construir progresivamente las relaciones espacio-temporales.
Y los objetivos de la robótica educativa con alumnos discapacitados son:
Ser educaciones y / o terapéuticas.
Ayuda a obtener una actividad remunerada.
Ser auxiliar en la realización de actividades de la vida cotidiana.
Materiales utilizados en robótica educativa.
En la educación y el ocio, los entornos robóticos a menudo se usan dispositivos llamados interfaces de control, o más coloquialmente controladores, 18 cuya misión es reunir en un solo elemento todos los sistemas de conversión y acondicionamiento que necesita una computadora PC personal para actuar como un cerebro de control automático. Sistema o un robot. De este modo, las interfaces de control podrían definirse como tarjetas de E / S multifuncionales (entrada / salida), que se conectan a la computadora a través de uno de los puertos de comunicación de la misma y sirven como una interfaz entre esta y los sensores y actuadores de un sistema de control. .
Las interfaces proporcionan, en general, una o más de las siguientes funciones:
Entradas analógicas, que convierten los niveles analógicos de voltaje o corriente en información digital procesable por la computadora. Se pueden conectar diferentes sensores analógicos a este tipo de entradas, como un LDR (resistencia dependiente de la luz).
Salidas analógicas, que convierten la información digital en corriente o voltaje analógico para que la computadora pueda controlar los eventos del «mundo real». Su principal misión es operar diferentes equipos de control: válvulas, motores, servomecanismos, etc.
Entradas y salidas digitales, utilizadas en aplicaciones en las que el sistema de control solo necesita discriminar el estado de una cantidad digital (por ejemplo, un sensor de contacto) y decidir si actuar sobre un elemento en un proceso determinado, por ejemplo, activación / Desactivación de una válvula solenoide.
Contando y cronometrando, algunas tarjetas incluyen este tipo de circuitos que son útiles para el conteo de eventos, la medición de la frecuencia y la amplitud de los pulsos, la generación de señales y pulsos de onda cuadrada, y para la captura de señales en el momento preciso.
Algunas de las interfaces de control más avanzadas también tienen la electrónica precisa para el acondicionamiento y la conversión de las señales, con su propio microprocesador y memoria. Por lo tanto, incluso son capaces de almacenar pequeños programas de control transmitidos desde una computadora que luego pueden ejecutar incluso si ya no están conectados a ella.
Algunas también cuentan con bibliotecas de programación I / S para permitir el uso con diferentes lenguajes de propósito general, que incluyen: LOGO, JAVA, BASIC y C. Otro lenguaje de programación comúnmente utilizado en robótica educativa es Scratch, que es un proyecto de software gratuito dirigido al desarrollo de aplicaciones sencillas. aplicaciones y sirve como un enlace para adquirir otros tipos de habilidades y habilidades que los estudiantes necesitan para su desarrollo a través de sus respectivos itinerarios curriculares. Scratch es un lenguaje de programación visual que permite crear animaciones de una manera sencilla y que puede servir como un trampolín para el mundo más avanzado de la programación.
También hay kits educativos de robótica como Acer CloudProfessor, Neulog Sense, Panda Painter Kit de Flexbot, Next, Makeblock, LEGO WeDo, bq Zum Kit, littleBits, LEGO Mindstorms EV3, Beebot, OzobotBit o Aisoy1.
Principales materiales trabajados según la edad de los usuarios.
Dependiendo de la edad del usuario a quien se dirige la robótica educativa, hay diferentes tipos de materiales. Según la edad:
Etapa escolar: en la etapa educativa, la robótica educativa se trabaja generalmente a través de kits de fabricación de robots que tienen todas las piezas necesarias para poder fabricarla. Tienen componentes modulares y otros componentes electrónicos y de movimiento del kit, como motores, sensores, etc. La programación se realiza desde programas cerrados con bloques. Algunas de las marcas más relevantes en esta etapa son LEGO, Fisher Technik o BQ.
Etapa adulta: en esta etapa, la robótica educativa se basa en el trabajo a través de prototipos con placas de hardware libre (Arduino y Raspberry) y otros componentes genéricos, tanto electrónicos como de movimiento. Los productos generalmente no son de una marca específica, excepto las placas de hardware libre mencionadas anteriormente, como Arduino y Raspberry.