Situacion de Aprendizaje con la Aplicación de la Robotica Educativa

En el laboratorio escolar de robótica identificamos un espacio de construcción en el que se establece una relación dialéctica entre el pensamiento lógico-formal y la manipulación concreta que activa procesos cognitivos que fortalecen la estructuración de esquemas conceptuales complejos.

Las experiencias de robótica aportan un marco innovador para el abordaje de conceptos relacionados con otras disciplinas y su principal potencial como herramienta de aprendizaje, esta asociado a la reconstrucción de los esquemas cognitivos actuando sobre las formas en que el alumno se apropia del conocimiento; análisis e interpretación de situaciones problemáticas, formulación de estrategias y mecanismos de seguimiento de las mismas, desarrollo de modelos para el trabajo colaborativo y cooperativo, desarrollo de proyectos de trabajo como herramienta que sustenta la solución de las situaciones problemáticas.

Por la gran importancia de la aplicación de este tipo de avances tecnológicos en el aula a continuación describo un diseño y desarrollo de la aplicación y creación de un robot para alumnos de nivel de secundaria, en dos etapas de implementación:

1.-Desarrollo de una unidad colaborativa entre las áreas de Matemáticas, Ciencias y Literatura. Básicamente es una unidad de Introducción a la Robótica, donde colaborativamente cada una de las áreas desarrolla desde su perspectiva los aspectos de Historia y Usos de los Robots; los componentes de los Robots y el diseño de Robots.

2.-La transferencia de los conocimientos adquiridos en este proceso, se ve materializado al final de la unidad, donde los estudiantes construyen su propio móvil, el cual ha sido diseñado previamente por ellos mismos en la sección Diseño de Robots.

3.- Presentación del robot

Esta estrategia va dirigida a los alumnos de educación Básica Secundaria.

La Intensidad horaria varía entre 15 a 20 horas por cada una de las áreas comprometidas en el desarrollo de la unidad, desarrolladas según el maestro y su programa de estudios. Para la construcción del robot móvil se estiman 20 horas adicionales.
Desde el área de Tecnología e Informática. Se hace trabajo conjunto con los docentes del área de cada institución educativa, con el objeto de proponer y planificar actividades complementarias a las que actualmente se vienen 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.

Primera Etapa

Este proyecto se divide en tres etapas: iniciación, componentes de un robot, y diseño de robots. 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.

Etapa de Iniciación. En esta primera etapa, los alumnos tomaran diferentes talleres viendo las siguientes temáticas:

- Historia y Usos de Robots
- Usos del Robot. (ciencia)
Los estudiantes examinarán a través del video y la discusión de grupo, los múltiples usos de los robots. Pasado, presente y futuro.
- Secuencia de instrucciones. (matemáticas)
Utilizando la lógica y la secuencia, los estudiantes escribirán instrucciones para completar tareas específicas
- Examinando la Historia de la Robótica a través de la escritura. (español y literatura)
Los estudiantes deducirán el impacto que han tenido en la sociedad, los robots a través de la historia, y demostrarán su conocimiento y opiniones a través de escritos.

Etapa de Componentes del Robot. Donde los alumnos conocerán de las partes que conforman la creación de un robot viendo los siguientes temas:

- Física y Robótica (ciencia)
Los estudiantes demostrarán una comprensión de la relación entre masa, fuerza, trabajo, potencia y energía, y cómo estos conceptos tienen un impacto en la selección de componentes robóticos.

- Programación del Robot (matemáticas)
Los estudiantes serán iniciados en el conocimiento de las diferentes clases de sensores que utilizan los robots. Los estudiantes utilizarán formulas de distancia y cocientes, para poder determinar que tanto debe moverse el robot

Etapa de Diseño de robots utilizando el método científico (ciencia)
Los estudiantes aplicarán conocimientos del proceso del método científico, para diseñar un nuevo tipo de robot.
- Bosquejo del diseño del Robot (matemáticas)
Los estudiantes harán dibujos técnicos de su robot, utilizando los conceptos de proporción y de escala.
- Evaluación: ¿Era su robot, un “buen” Robot?
(español y literatura)
Lo estudiantes evaluarán a través de un escrito, el diseño de su Robot. Compararán y pondrán en contraste su diseño con el de un Robot ya existente.

Segunda Etapa

Después de Los estudiantes podrán utilizar lo que han aprendido con el desarrollo de los temas pasados, en situaciones verdaderas, construyendo y programando su propio robot.

Comenzarán con sus propios robots diseñados, los cuales posteriormente pueden ser modificados con base al laboratorio de robótica que tienen disponible en su Institución Educativa. La meta es construir un robot que pueda realizar tareas específicas.

Se conforman grupos de alumnos, aproximadamente 5, de interés para el prediseño de un prototipo de robot.

Analizaran por equipos la factibilidad de realizarlo y las funciones que harían.

En la elaboración del robot se tendrán en cuenta elementos como:
*Fase mecánica. estructura anatómica del robot
Estructuras
Movimiento con operadores mecánicos
–operadores mecánicos sencillos
–palancas, bielas, levas, transmisión de movimiento
Operadores y estructuras desmontables
–manivela-polea
–biela-embolo
–Balancín-palanca
–Reductores de velocidad
*Concepto DE ENERGÍA, existen 3 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
–Cortocircuito
–Motor eléctrico
FASE ELECTRÓNICA
•SENSORES
•CONVERTIDORES
•TRANSDUCTORES
•CIRCUITOS ELECTRÓNICOS
Sensores y la interfaz electrónica
Sensores: sin sensores un robot es tan solo una máquina. 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, ellos necesitan deducir que es lo que está pasando en su entorno y estar listos para reaccionar en función de las situaciones ante las cuales están siendo confrontados
FASE INFORMÁTICA. Control del robot
•PROGRAMACIÓN
•Operadores
•Ciclos
•Manejo de variables
Fallas mas frecuentes de los robots

Tercera Etapa

Al termino de los talleres teóricos y prácticos se realizara una feria de Robótica, al interior de la Escuela Secundaria, donde los diferentes grupos de jóvenes muestren sus productos a sus padres, compañeros de estudio y demás miembros de la comunidad educativa.


Fuertes Consultada:
-Ruiz-Velasco Sánchez, Enrique. Ciencia y Tecnología a través de la Robótica Cognoscitiva. Centro de Estudios sobre la Universidad (CESU). UNAM. México
-Tomado de “La robótica pedagógica en los procesos de enseñanza y aprendizaje de las Matemáticas. Fundación Omar Dengo. Costa Rica
-Tomado de Robotics in the Classrom, Introduction to Robotics, Wright Patterson AFB, Ohio 45433
-Ruiz-Velasco Sánchez, Enrique. Robótica Pedagógica. Centro de Estudios sobre la Universidad (CESU). UNAM. México