Implementación del Proyecto de Robótica Educativa

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CONTEÚDO

ARTÍCULO ORIGINAL

JESUS, André Luis Neris de [1]

JESUS, André Luis Neris de. Implementación del Proyecto de Robótica Educativa. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Año. 06, Ed. 12, Vol. 04, págs. 75 y 85. Diciembre 2021. ISSN: 2448-0959, Enlace de acceso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/educacion-es/proyecto-de-robotica

RESUMEN

Este artículo tiene como objetivo explicar las experiencias en el contexto de la robótica y tejer un diálogo entre la robótica y la docencia con acciones educativas voluntarias para la enseñanza de estudiantes de clases desfavorecidas, realizadas en 2017. El objetivo general del proyecto fue solidificar el aprendizaje teórico-práctico y brindar a los estudiantes con medios tecnológicos compatibles con el desarrollo histórico actual, además de despertar el espíritu de creatividad e ingenio en los futuros profesionales. Otro de los objetivos es poner en contacto a los estudiantes con las reglas básicas del lenguaje de programación, dotándolos del universo de la electrónica, posibilitando el análisis y montaje de circuitos electrónicos. El objetivo de las experiencias de robótica es que el alumno aprenda a utilizar la tecnología Arduino en sus aspectos teóricos y prácticos para el montaje de dispositivos robóticos, utilizando la metodología activa. En ese contexto, el presente estudio tiene como pregunta orientadora: ¿es posible impartir un curso de robótica en las escuelas públicas y, en consecuencia, obtener resultados positivos? Para responder a esta pregunta, se informará sobre un camino pedagógico tecnológico realizado en el Colegio Estatal Sete de Setembro, una escuela pública ubicada en Barrio de Paripe, suburbio ferroviario de Salvador – BA. Durante el desarrollo del proyecto se pudo percibir que los estudiantes logran tener relevancia en sus trabajos, exponiéndose en ferias y espectáculos, tanto locales como nacionales. Así, se conceptualizan las áreas de análisis, robótica, educación y docencia y se definieron la programación y los lenguajes electrónicos como acciones centrales del proyecto. Los resultados desarrollados en el proyecto culminaron con exposiciones en ferias y exposiciones nacionales.

Palabras clave: Educación, robótica, Arduino, metodología activa.

1. INTRODUCCIÓN

Este artículo propone la explicación de un camino pedagógico tecnológico del año 2017, en el Colegio Estatal Sete de Setembro, una escuela pública ubicada en el Barrio de Paripe, un suburbio ferroviario de Salvador – Ba. Se trata de una acción voluntaria de este docente, que contó con la autorización de la dirección de la unidad docente, a través de su director, quien cedió las dependencias del colegio para la ejecución del proyecto.

El objetivo general del proyecto fue solidificar el aprendizaje teórico-práctico y dotar a los estudiantes de medios tecnológicos compatibles con el desarrollo histórico actual, además de despertar el espíritu de creatividad e ingenio en los futuros profesionales. Otro de los objetivos fue poner a los estudiantes en contacto con las reglas básicas del lenguaje de programación, dotándolos del universo de la electrónica, posibilitando el análisis y montaje de circuitos electrónicos.

Ante la importancia de acciones como estas, conviene definir y explicar los términos como voluntariado en la acción educativa, así como sus contenidos y la metodología utilizada. El objetivo principal de las experiencias en robótica es hacer que el estudiante aprenda a utilizar la tecnología Arduino en sus aspectos teóricos y prácticos para el montaje de dispositivos robóticos, utilizando la metodología activa. En este contexto, se ha planteado la siguiente pregunta orientativa: ¿es posible impartir un curso de robótica en las escuelas públicas y, como resultado, lograr resultados positivos?

Debido al hecho de que el tema no forma parte del currículo de las escuelas públicas de Bahía y aliado al deseo de esa clientela de participar en cursos enfocados en el área de tecnología, nos enfrentamos al factor económico como obstáculo para esa formación educativa. , haciendo inviable la participación de estos alumnos. Ante tal situación, brindar oportunidades para el proyecto de robótica fue la mejor perspectiva encontrada como trabajo voluntario.

En este escenario, se deja el factor tiempo de descanso, a menudo de lado, para que sea posible participar en estos cursos, que se producen en el intervalo de clases entre el turno de tarde y noche, además de las inversiones con la adquisición de kits de robótica Arduino, sensores y componentes electrónicos, que se realizan con gran satisfacción, porque es extremadamente gratificante percibir la felicidad de su estudiante al participar en un proyecto de este tipo.

La definición de robótica en la educación así como las innovaciones que este tema repercute en la formación de los estudiantes muestran un entrelazamiento de ideas en el que culmina en la participación en eventos, momento en el cual es posible demostrar las producciones de los estudiantes en Ferias y Exposiciones en la ciudad de Salvador – BA, con cobertura en el estado de Bahía y nacional.

2. DOCENCIA Y VOLUNTARIADO: ARTICULACIONES TEÓRICAS

Para conceptualizar las acciones voluntarias, es decir, el voluntariado, término tan utilizado hoy en día, términos como solidaridad, ciudadanía, autotransformación, transformación social, deseo de ser útil y sentirse importante, que representan, como dice Lovato (1996), factores determinantes relacionados con el voluntariado.

En este análisis del sentido del voluntariado, Drucker (1997) contribuye mencionando el ideal o misión, así como su importancia del valor social como elementos fundamentales de este tipo de trabajo. La definición de las Naciones Unidas es la siguiente:

o voluntário é o jovem ou adulto que, devido a seu interesse pessoal e seu espírito cívico, dedica parte do seu tempo, sem remuneração alguma, a diversas formas de atividade, organizadas ou não, de bem-estar social ou outros campos (CORULLÓN, 2002, p. 141).

La motivación para iniciar la labor de voluntariado de robótica educativa en la Colegio Estatal Sete de Setembro, anteriormente mencionada, está ligada a la formación académica en Tecnología y Educación, área de actividad de este investigador desde hace al menos 20 años.

2.1 ROBÓTICA EDUCATIVA

Con el pretexto de definir conceptos, en este punto es necesario comprender la relación entre robótica y educación. Según Débora Noemí, la robótica acerca más a los estudiantes a la ciencia y la tecnología, áreas de conocimiento que generan gran interés en los estudiantes. Se entiende que la programación robótica aporta una serie de beneficios a la calidad de la enseñanza. (NOEMÍ, 2021)

El término Robótica Educativa o Pedagógica, puede entenderse por entornos de aprendizaje con el uso de materiales de desecho o kits de ensamblaje compuestos por diversas partes, motores y sensores controlables por computadora y software que permiten programar el funcionamiento de los modelos ensamblados. (DIEB, 2021)

La Robótica Educativa se define, según Lopes (2008) como un conjunto de recursos que tiene como objetivo el aprendizaje científico y tecnológico integrado con otras áreas del conocimiento, utilizando actividades como el diseño, la construcción y la programación de robots. (LOPES, 2008, p. 46)

El término Robótica Educativa es utilizado por Maisonnette (2002) para definir el control de mecanismos electrónicos a través de un ordenador, transformándolo en una máquina capaz de interactuar con el entorno y realizar acciones definidas por un programa creado por el programador a partir de estas interacciones.

Es a partir de este entrelazamiento de definiciones de robótica educativa que se guía el proyecto, manteniendo una perspectiva de permitir a los estudiantes tener un entorno de aprendizaje con el uso de la tecnología, en particular con Arduino, con el objetivo de desarrollar proyectos de manera multidisciplinaria para elevar el espíritu investigativo del estudiante a través de una metodología activa en la construcción del conocimiento.

2.2 ACCIONES DOCENTES Y EDUCATIVAS

El primer año del curso se ofreció solo a los estudiantes del 6º año de la escuela primaria. En vista de la gran demanda y la limitación de vacantes, era necesario realizar una prueba de selección para los interesados.

Dado el éxito del proyecto, ya en marcha, y con acciones estructuradas, se ofreció el curso para los otros segmentos de Primaria II y Bachillerato. Las clases de robótica se imparten en el período dominical después de las últimas horas de las clases regulares de la escuela. De esta manera, los participantes del curso permanecen en la escuela para las clases de robótica que se llevan a cabo dos veces por semana de 5:40 p.m. a 7 p.m. durante todo el período del año escolar. El proyecto adquirió una gran dimensión en la escuela, tanto que a partir de 2018 fue necesario poner a disposición más horarios para las clases y así estructuró dos clases, una clase los lunes y miércoles y la otra clase los martes y jueves.

El Proyecto de Robótica Educativa se basa en la innovación, y principalmente en el rescate por el deseo de aprender y está vinculado a uno de los segmentos tecnológicos de más rápido crecimiento en nuestra sociedad: la robótica, que representa la sinergia de varias áreas del conocimiento, como la electrónica, la física, la biología, los sistemas de control y la informática (SASAHARA; CRUZ, 2007).A pesar de este sesgo multidisciplinar de la robótica y su uso como elemento motivador para la enseñanza-aprendizaje, es poco utilizada en las instituciones de educación pública. Estas perspectivas corroboran el pensamiento de Moraes (2010) cuando dice que la robótica educativa puede ser el nexo entre la teoría y la práctica, con el fin de construir un puente sólido entre el aprendizaje clásico y el moderno.

En este contexto, vale la pena mencionar el contenido del curso. Las clases del Proyecto de Robótica Educativa tienen un carácter teórico-práctico, siendo abordados los aspectos teóricos de una determinada asignatura y luego llevados a cabo experimentos prácticos. La estructura tiene 4 ejes de entrenamiento:

Tabla 1 – Áreas de estudio y contenidos del curso de robótica educativa

ÁREA DE ESTUDIO CONTENIDO
ELECTRÓNICA Conceptos eléctricos; componentes electrónicos; motores eléctricos, sensores y diseño de circuitos sencillos con protoboard.
LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN Lógica de programación, algoritmos de pseudocódigo e implementaciones de código de lenguaje C, que es la base para programar el microcontrolador de la plataforma Arduino. Introducción a la programación con Arduino; componentes de un programa: creación de variables, comandos de selección y repetición, modularización.
ARDUINO Plataforma gratuita y de bajo costo. Arduino es un miniordenador capaz de procesar información de entrada y salida entre otros dispositivos o componentes. Conceptos de microcontroladores; introducción a la placa de prototipado de Arduino; puertos de entrada y salida; puertos analógicos y digitales; proyectos de circuitos microcontrolados.
ROBÓTICA A través de las integraciones de los tres ejes anteriores el curso permite a los alumnos desarrollar brazos robóticos y carros robot, aprendiendo del montaje mecánico, la creación de circuitos y la programación de la plataforma Arduino, todo ello paso a paso y de forma fácil y profesional.

Fuente: Autoría propia

3. METODOLOGÍA

La metodología de enseñanza se considera como un procedimiento didáctico para facilitar el proceso de aprendizaje. La metodología activa, por su parte, es un proceso amplio y tiene como característica principal la inserción del alumno/alumnado como principal agente responsable de su aprendizaje, comprometiéndose con su aprendizaje.

Lima (2016) define que

as metodologias ativas promovem pró-atividade, comprometimento no processo educacional e vinculação da aprendizagem aos aspectos significativos da realidade. A robótica educacional entra nesta perspectiva como um instrumento a ser utilizado em promoção de um processo de aprendizagem dinâmico e ativo. (LIMA, 2016, p. 421)

En el Proyecto de Robótica Educativa, el profesor utiliza la metodología activa, ya que los temas abordados durante el curso, especialmente los contenidos de lenguaje de programación, análisis y montaje de circuitos eléctricos y el montaje y prueba de dispositivos robóticos requieren por parte de alumnos y profesores una postura, que es opuesta a las metodologías en las que el alumno participa en las clases como mero espectador y no interactúa significativamente en el proceso de enseñanza de aprendizaje.

Camargo y Daros (2018) afirman que:

as metodologias ativas são um conjunto de atividades organizadas, com a presença marcante da intencionalidade educativa. Os estudantes deixam de ser agentes passivos (que apenas escuta) e passam a ser membros ativos no processo de aprendizagem por meio de estratégias pedagógicas que estimulam a apropriação, a produção do conhecimento e a análise de problemas. (CAMARGO e DAROS, 2018)

Sin embargo, en la metodología activa el alumno se convierte en protagonista en el proceso de construcción de sus conocimientos, siendo responsable de su trayectoria y de la consecución de sus objetivos, en el que debe ser capaz de autogestionar su proceso formativo con o sin intermediación docente.

4. ACTIVIDADES DESARROLLADAS

Con el fin de explicar las acciones desarrolladas durante el Proyecto de Robótica Educativa[2], la siguiente tabla muestra la implementación de las acciones con los estudiantes que participaron en el proyecto en el Colegio Estatal Sete de Setembro.

Tabla 2 – Implementación de las acciones del Proyecto de Robótica Educativa

Fuente: Autoría propia

5. PARTICIPACIÓN EN EVENTOS

El Proyecto de Robótica Educativa participó en una feria – FECIBA, y en esta ocasión fue posible exponer y realizar intercambios culturales, tanto entre las escuelas participantes, como participar en el concurso entre las experiencias, que fueron guiadas por los docentes para estimular la creación y estructuración de la investigación científica en Educación Básica, como lo es el sitio web del evento.

Un punto a explicitar es que, además de la competencia, la estrategia de enseñanza debe basarse en la cooperación. El interés también es estimular la cooperación para fortalecer una red de investigadores jóvenes y sus asesores. (FECIBA, 2020)

El MNR – Exposición Nacional de Robótica[3] es una exposición científica que busca estimular el estudio y la investigación en robótica. Está dirigido a estudiantes de primaria, secundaria, técnicos y de pregrado, posgrado o investigadores de la zona. (MNR, 2015)

Los objetivos de la MNR apuntan a promover y valorar la interdisciplinariedad, la colaboración, la investigación y la innovación; además de incentivar a los jóvenes a carreras científicas y tecnológicas, valorando los trabajos que han desarrollado, con el fin de generar mejores condiciones para su superación técnica y personal, tal y como define la web del evento. (MNR, 2015)

Reunir a los jóvenes en un mismo propósito proporciona este intercambio y mejora de nuevos proyectos, con ideas y tecnologías que irán llegando.

La MNR tiene, por lo tanto, este propósito, difundir la ciencia y la tecnología a la sociedad brasileña, especialmente los avances tecnológicos y científicos en el área de Robótica, Automatización e Ingeniería.

Tanto en la Feria como en la MNR, los alumnos participaron en el proyecto de dispositivo robótico para Asistir a la Persona con Discapacidad Visual, cuyo objetivo era desarrollar un prototipo robótico, con tecnología Arduino, que permita a las personas con discapacidad visual tener un desplazamiento de forma autónoma y sin el uso de bastón, con el fin de proporcionar calidad de vida.

6. RESULTADOS

Los alumnos se dieron cuenta de que el bastón utilizado por las personas con discapacidad visual tiene una cierta limitación, como no poder detectar obstáculos por encima de la altura de la cintura, lo que puede provocar accidentes. Y como alternativa a este obstáculo, propusieron implementar un dispositivo robótico, con tecnología Arduino, que permitiera a las personas con discapacidad visual una mayor autonomía para moverse por las calles de forma segura.

Por lo tanto, los estudiantes tuvieron que, antes de la implementación del proyecto, pasar por dos ejes de formación, siendo ellos: estudiar los principios teóricos y prácticos de la electrónica como el circuito eléctrico; componentes electrónicos; protoboard; motores eléctricos y tipos de motores (corriente continua, paso y servomotor); sensores (infrarrojos, luz, temperatura y ultrasonidos).

Paralelamente, se lleva a cabo una formación para desarrollar programas utilizando el lenguaje de programación C/C++. En vista de este lenguaje, se trabajaron los principales conceptos de programación como variable, tipo de datos, operador, función y estructuras de control.

Después de estas profundizaciones teóricas en esta etapa, comenzamos a implementar pequeños proyectos de robótica como: semáforos inteligentes y obras que involucran los más variados sensores y dispositivos de electrónica y Arduino.

Tras esta inmersión teórica y práctica de la tecnología Arduino, es que comenzamos a construir, programar y probar el dispositivo robótico. Sin embargo, dada la complejidad del proyecto, se sugirieron nuevas implementaciones por parte de los estudiantes para hacer que el dispositivo esté dotado de más recursos y sensores, permitiendo a las personas con discapacidad visual una mayor autonomía para ir y venir y, en consecuencia, mejorar su calidad de vida.

7. CONSIDERACIONES FINALES

El uso de la robótica educativa permitió a los estudiantes relacionar la teoría con la práctica y, por lo tanto, experimentar el conocimiento de una manera más concreta, con mayor efectividad en el proceso de enseñanza-aprendizaje.

En esta propuesta, el alumno se encuentra en la práctica pedagógica con la robótica educativa con tecnología Arduino, una forma de entender los conceptos que antes parecían abstractos, y de rediseñarlos de una manera más práctica. Esto se debe a que los estudiantes se convierten en protagonistas del proceso de aprendizaje, una percepción reforzada por la teoría construccionista de Papert (2008), considerando que cada uno se hace responsable de su aprendizaje a medida que construye algo nuevo.

La enseñanza de la robótica permite al alumno interactuar con diferentes estructuras, operando sobre el hormigón, actuando, explorando, mirando, experimentando, atribuyendo significado, probando sus hipótesis y finalmente, sacando conclusiones. Esta concepción está fuertemente ligada a la metodología activa utilizada, pues se induce a los alumnos a construir y programar robots, y así poner en práctica todo un arsenal teórico de conocimientos para realizar el montaje de un dispositivo robótico.

Por lo tanto, respondiendo a la pregunta de la guía: ¿es posible impartir un curso de robótica en las escuelas públicas y, por lo tanto, obtener resultados positivos? Se concluye que es posible obtener resultados positivos con la enseñanza de la robótica para estudiantes de escuelas públicas, considerando que el resultado final, los dispositivos elaborados se completaron, trabajaron a satisfacción y se presentaron en los espectáculos más relevantes en robótica a nivel nacional, con relevancia social de ayuda y mejora de la calidad de vida.

Al final de este proceso, se entiende que en todo momento se aprende, y los nuevos proyectos serán cada vez más extremadamente significativos para futuras innovaciones tecnológicas.

REFERENCIAS

CAMARGO, Fausto; DAROS, Thuinie Medeiros Vilela. A sala de aula inovadora: 9 estratégias pedagógicas para o aprendizado ativo. Porto Alegre: Penso, 2018.

CORULLÓN, Mónica Beatriz Galiano. Voluntariado na empresa: gestão eficiente da participação cidadã. São Paulo: Peirópolis, 2002.

DRUCKER, Peter. Administração de organizações sem fins lucrativos. São Paulo: Pioneira, 1997.

FEIRA de Ciências da Bahia – FECIBA. In: Governo do Estado. Estudantes educação. Disponível em:<http://estudantes.educacao.ba.gov.br/feciba> Acesso em: 12 nov. 2021.

FEIRA de Ciências da Bahia – FECIBA. Progestão: Programa de Capacitação de gestores. c2013. Disponível em: <https://cevogba.blogspot.com/2014/05/programa-ciencia-na-escola-iv-feciba> Acesso em: 12 nov. 2021.

LIMA, Valéria Vernaschi. Espiral construtivista: uma metodologia ativa de ensino-aprendizagem. Interface-Comunicação, Saúde, Educação, v. 21, p. 421-434, 2016.

LOPES, Daniel de Queiroz. A exploração de modelos e os níveis de abstração nas construções criativas com robótica educacional. 2008. 326f. Tese de Doutorado em Informática na Educação – CINED, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2008.

LOVATO, Flora. Voluntário, sinônimo de participação? Grandes empresas investindo no desenvolvimento social. São Paulo: AIESEC-FGV, 1996.

MAISONNETTE, Roger. A utilização dos recursos informatizados a partir de uma relação inventiva com a máquina: a robótica educativa. In: Proinfo – Programa Nacional de Informática na Educação – Paraná. Disponível em: <www.proinfo.gov.br>. Acesso em: 15 jun. 2002.

METODOLOGIAS ativas. In: WIKIPÉDIA: a enciclopédia livre. Wikipedia, 2006. Disponível em <https://pt.wikipedia.org/wiki/Metodologia_ativa > Acesso em: 07 nov. 2021.

METODOLOGIAS ativas. In: BLOG LYCEUM: Conhecimento Desenvolvendo a Educação. Disponível em: <https://blog.lyceum.com.br/metodologias-ativas-de-aprendizagem/>Acesso em: 07 nov. 2021.

MORAES, M. C. Robótica Educacional: socializando e produzindo conhecimentos matemáticos. 2010, 144f. Dissertação de Mestrado Programa de Pós-Graduação Educação em Ciências) – Universidade Federal do Rio Grande, FURG, 2010. Disponível em: <https://periodicos.ifpb.edu.br/index.php/praxis/article/download/1425/641> Acesso em: 21 out. 2021.

MOSTRA Nacional de Robótica – MNR: Uma iniciativa pública, gratuita e sem fins lucrativos. O que é a MNR? 2021. Disponível em: <http://www.mnr.org.br/anais/> Acesso em 12 nov. c2021.

NOEMI, Débora.  A importância da robótica na rotina de aprendizagem. Escolas Disruptivas. São Paulo. 24 mai. 2019. Disponível em: <https:// https://escolasdisruptivas.com.br/steam/robotica/>. Acesso em: 23 out. 2021.

PAPERT, S. A máquina das crianças: repensando a escola na era da informática. Ed. Rev. Porto Alegre: Artmed, 2008.

ROBÓTICA EDUCACIONAL. In: Dicionário interativo da educação brasileira. Agência Educa Brasil. Disponível em: https://www.educabrasil.com.br/robotica-educacional/. Acesso em: 23 out. 2021.

SASAHARA, L. R.; CRUZ, S. M. Hajime. Uma nova abordagem em robótica educacional. In: CONGRESSO DA SBPC, p. 27, 2007, Rio de Janeiro. Anais. Rio de Janeiro, 1242007. Disponível em: <https://periodicos.ifpb.edu.br/index.php/praxis/article/download/1425/641> Acesso em: 21 out. 2021.

APÉNDICE – NOTA AL PIE

[2] Projeto de Robótica Educacional.

[3] MNR – Mostra Nacional de Robótica.

[1] Maestría Profesional en Matemáticas de la Universidad Federal de Vale do São Francisco (UNIVASF), Especialización Lato Sensu en Medios de Comunicación en Educación, en la Universidad Estatal del Suroeste de Bahía (UESB); Licenciado en Matemáticas por la Universidad Federal de Bahía – UFBA; Licenciado en Análisis de Sistemas por la Universidad Estadual de Bahía – UNEB; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1376-7107.

Enviado: Noviembre de 2021.

Aprobado: Diciembre de 2021.

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