Robótica educativa
¿Por qué promover el uso de la robótica en las instituciones Educativas?
La presencia de tecnologías en el aula de clases, busca proveer ambientes de aprendizaje interdisciplinarios donde los estudiantes adquieran habilidades para estructurar investigaciones y resolver problemas concretos, forjar personas con capacidad para desarrollar nuevas habilidades, nuevos conceptos y dar respuesta eficiente a los entornos cambiantes del mundo actual.
Un ambiente de aprendizaje con robótica pedagógica , es una experiencia que contribuye al desarrollo de la creatividad y el pensamiento de los estudiantes.
Objetivos de la robótica en el ámbito educativo
Como objeto de estudio en si misma
La robótica definida como “Educación para la robótica”, es decir definida como objeto de estudio y dominio, ya sea para fines industriales, científicos, exploratorios, etc. es el objetivo de las escuelas técnicas o laboratorios de automatización.
Como recursos pedagógicos La robótica para la educación definida como medio para estimular el acercamiento personalizado. El estudio e investigación la construcción e invención de materiales y conceptos de las ciencias y tecnologías que convergen en ella. Estos objetivos se vinculan con las instituciones educativas no técnicas en todos sus niveles.
Algunos objetivos de la robótica como recurso pedagógico podrían ser:
1. El desarrollo del pensamiento
A) En el contexto de la construcción: desarrollando la inteligencia práctica y el pensamiento creativo.
B) En el contexto de la programación: formalizando procesos de acción y retroalimentación.
2. El desarrollo del conocimiento.
Específicamente de mecánica, electricidad, física en general, matemática y geometría aplicadas y programación.
3. La adopción de criterios de diseño y evaluación de las construcciones.
4. La valoración de si mismos como constructores e inventores en este contexto
5. La comprensión y valoración del aporte de la tecnología en el mundo a través de una comprensión más íntima y más personal de la misma.
Aplicación de la robótica en la educación
Los robots están apareciendo en los salones de clases de 3 distintas formas.
Primero: Los programas educacionales utilizan la simulación de control de robots como un medio de enseñanza: un medio palpable es la utilización del lenguaje de programación del robot Karen, el cual es un subconjunto de Pascal; este es utilizado por la introducción a la enseñanza de la programación.
Segundo: Y de uso más común es el robot tortuga en conjunción con el lenguaje LOGO para enseñar ciencias computacionales: LOGO fue creado con la intención de proporcionar al estudiante un medio natural y divertido en el aprendizaje de las matemáticas.
Tercero: Está el uso de los robots en el salón de clases. Una serie de manipuladores de bajo costo, robots móviles y de sistemas completos han sido desarrollados para su utilización en los laboratorios educacionales. Debido a su bajo costo muchos de estos sistemas no poseen una fiabilidad en su sistema mecánico, tiene poca exactitud, no existen los sensores y en su mayoría carecen de software.
Rol del docente
La robótica es un medio multimedia y de esta riqueza provienen su valoración pedagógica pero también son las causas de las dificultades que hay que enfrentar para su implementación.
El perfil del docente no suele estar preparado para un “multimundo”. Tampoco la escuela lo esta. Por ello es tan difícil realizar integraciones y, más aun que éstas permanezcan en el tiempo. Sin embargo los que ingresan al mundo de la robótica podrán asombrarse con las múltiples curriculares que se le abren. Las aplicaciones matemáticas, geométricas, la investigación y experimentación de los fenómenos físicos, son algunas de las más obvias. Pero también en plástica se podrán crear muñecos animados integrando el trabajo mecánico y de programación con técnicas de títeres. En geografía podrán construirse sistemas planetarios. En historia, maquetas simulando viajes de exploración.
¿Cómo implementar un programa de robótica en una Institución Educativa media superior?
Se a diseñado y desarrollado las siguientes tres estrategias de implementación:
Desarrollo de la unidad colaborativa entre las áreas de matemáticas, ciencias y literatura. Básicamente es una unidad de introducción a la robótica, donde cada una de esas áreas desarrolla desde su perspectiva los aspectos de historia y usos de los robots; los componentes de los robots y el diseño de robots. La transferencia de conocimientos adquiridos en este proceso, se ve materializado al final de la unidad, donde los estudiantes construyen su propio móvil, el cual a sido diseñado previamente por ellos mismos en la sección diseño de robots.
Desde el área de Tecnología e informática. Se hace trabajo conjunto con los docentes del área de cada institución educativa, con el objeto de poner y planificar actividades complementarias a las que actualmente se viene desarrollando en cada plantel, y así introducir desde el área, los conceptos, el diseño y la construcción de modelos de robótica.
Formación de grupos de jóvenes investigadores en robótica. Esta estrategia va dirigida a los estudiantes de educación media que están interesados en profundizar en el campo de la robótica.
El trabajo del club se dividen en cuatro etapas: iniciación, diseño de robots, construcción de robots y socialización. Una vez superada la etapa de iniciación, la dinámica del grupo se centra en un constante desarrollo de las siguientes tres etapas, según las metas del grupo.
Primera etapa iniciación
Esta parte sugiere algunas actividades que se puedan adelantar en el grupo de robótica. Estamos seguros que muchas de nuestras actividades, serán planteadas o modificadas a medida que van adquiriendo experiencia en este nuevo conocimiento. Conceptualización con base en los preconceptos acerca de:
o Los robots
o Los robots en el mito
o En la edad media
o Los robots en la ciencia
o En forma literaria, en cuanto a fabricación real
o Imagen de los robots
o Lecturas de Isaac Asimov “Que es el hombre”
o Las tres leyes de la robótica
o El hombre del bicentenario
o Que es un robot
o Que es la robótica
o Campos de la robótica
o Robots industriales
o Propiedades y características de los robots industriales
o Componentes generales de un robot industrial
o Modelo operacional de un robot industrial
o Generaciones de robots industriales
o Robots no industriales: robots militares, robots promociónales, robots educacionales, robots médicos, robots domésticos o personales, robots de entrenamiento.
o Diversidad de la robótica: los exoesqueletos, brazos mecánicos, simuladores, vehículos a control remoto, robots de juguete, brazos manipuladores educacionales, robots de suelo, sondas especializadas, maniquíes programables, robots promociónales, brazos manipuladores industriales (4).
Segunda etapa diseño de un robot
Se conforman grupos de interés para el prediseño de un prototipo de robot.
Análisis de factibilidad sobre los prediseños.
¿Mi prediseño ya existe? ¿Cómo funciona? ¿Qué mejoras le quiero hacer?
Organización de material requerido para la construcción.
Estudio de materiales.
Tercera etapa construcción
FASE MECANICA. Estructura anatómica del robot.
ESTRUCTURAS Y RAMPAS
MOVIMIENTO CON OPERADORES MECANICOS
Operadores mecánicos sencillos
Palancas, bielas, levas, transmisión de movimiento.
OPERADORES Y ESTRUCTURAS DESMONTABLES
Manivela- polea
Biela- embolo
Balancín- palanca
Reductores de velocidad
FASE ELÉCTRICA
CONCEPRO DE ENERGÍA, existen tres fuentes de energía fundamentales que son utilizadas para proveer de movimiento a los robots, la neumática, la hidráulica y la eléctrica.
MOVIMIENTO CON OPERADORES ELÉCTRICOS
Circuito
Pila
Conductor
Receptor
Resistencia
Interruptor
Corto circuito
Motor eléctrico
FASE ELECTRÓNICA
SENSORES
CONVERTIDORES
TRANSDUCTORES
CIRCUITOS ELECTRÓNICOS
Sensores y la interfaz electrónica
Sensores: Sin sensores un robot es tan solo una maquina. Los robots necesitan sensores para ubicar su espacio de trabajo y el espacio que están ocupando con su espacio de trabajo. Una vez determinado y separado el espacio propio del robot y su espacio de trabajo, necesitan deducir que sucede en su entorno y estar listo para reaccionar en funcon de las situaciones ante las cuales están siendo controlados.
FASE INFORMÁTICA. Control del robot
PROGRANACIÓN
Operadores
Ciclos
Manejo de variables
Fallas más frecuentes de los robots.
Cuarta etapa, socialización
Realización de una feria de robótica, donde los integrantes muestran sus productos a sus padres, compañeros de estudio y demás miembros de la comunidad educativa.
Otra posibilidad para integrar la robótica a la educación media superior consiste en la compra directa del robot de acuerdo a las necesidades educativas de la institución o de la academia de estudio.
En la página siguiente podemos encontrar una basta variedad de robots:
http://www.robix.com/index.html
BIBLIOGRAFÍA
(1) Ruiz - Velasco Sánchez, Enrique. Ciencia y tecnología a través de la robótica cognoscitiva. Centro de estudios sobre la universidad (CESU). UNAM. México
(2) Tomado de “La robótica pedagógica en los procesos de enseñanza y aprendizaje de las matemáticas. Fundación Omar Dengo. Costa Rica
(3) Tomado de Robotics in the class room. Introduction to robotics, Wright Patterson AFB, Ohio 45433
(4) Ruiz - Velasco Sánchez, Enrique Robótica pedagógica. Centro de estudios sobre la universidad (CESU) UNAM México.
