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2 Proyecto Robótica: espacios creativos para el desarrollo de habilidades para el diseño en niños, niñas y jóvenes en América Latina Ana Lourdes Acuña Zúñiga [email protected] Fundación Omar Dengo, San José, Costa Rica Noviembre 2006

3 Propósitos Propósitos  Es una investigación educativa.  Estudiantes puedan aprovechar su tiempo libre en actividades que le sean atractivas y productivas, aprenden y se involucran con elementos tecnológicos innovadores.  Metodología para implementada como mejores prácticas en otros países de América Latina.

4 Financiado por: Fondo regional para la innovación digital en América Latina y Caribe (FRIDA) Entidad promotora y ejecutora: Fundación Omar Dengo (FOD) Costa Rica Países coejecutores: (en los inicios del proyecto) Panamá y Colombia (no concluyeron) Panamá y Colombia (no concluyeron)

5 Robótica Educativa Historia _________________________________________ La robótica educativa surge de las investigaciones y desarrollos emprendidos en los años 60 por Seymour Papert. En los 80, esos juguetes llegan a las escuelas y las preocupaciones acerca de qué hacer con ellos, también. “Cibernética” regresa la tortuga de la pantalla Logo al exterior.

6 Proyecto educativo Experiencias que involucran enseñaza y aprendizaje en un área de contenido particular, que se ejecutan en un conjunto de instituciones de un país, una región y que atienden ejes rectores, legislativos, metodológicos, y didácticos similares. Niños sala de robótica I ciclo

7 Robótica educativa  Contexto se apoya en las TD para hacer robótica.  Implica diseño y construcción de creaciones propias (objetos que poseen cuerpo, control y movimientos), primero mentales y luego físicas, construidas con diferentes materiales y controladas por una computadora llamadas simulaciones o prototipos. 1998-2006 Proyectos educativos con Robótica en Costa Rica. Estudiantes I ciclo proceso de diseño

8 Metodología pedagógica 3. Capacitación 1. Marco pedagógico 4. Seguimiento o apoyo a la acción docente 5. Un respaldo Político, administrativo y financiero 2. Ambientes de aprendizaje

9 . Fundamentos epistemológicos y desempeños Habilidades en diseño, fluidez tecnológica y creatividad enGauge Propuesta de robótica FRIDA-FOD Mentalidad creativa Diseña, construye y programa prototipos y simulaciones usando recursos tecnológicos especializados para hacer robótica educativa Alta productividad Aplica los procesos de diseño tecnológico para hacer sus creaciones: idea, selección de producto, diseño, construcción, valoración, rediseño. Comunicación eficaz Reconoce un problema, estudia sus causas y anticipa consecuencias. Propone soluciones y se integra activamente a grupos con otros compañeros para buscar solución. Era digital Reconoce y caracteriza el grado de inteligencia de un producto hecho en robótica. Integra conocimientos de electrónica, programación y operadores mecánicos para construir y valorar sus producciones y las demás. (programación, operadores mecánicos, electrónica) Marco pedagógico

10 Investigación FRIDA-FOD 2004-2006 Marco tecnológico Administrativo Capacitación Seguimiento o apoyo a la acción docente Un respaldo Político, administrativo y financiero Marco pedagógico Grupos niñas y jóvenes 9 y 15 años de edad y 5 educadores Pendiente Producido

11  Independiente de las plataformas tecnológicas existentes. Marco tecnológico  Uso libre de recursos tecnológicos que tengan en sus países pero con las condiciones en cuanto a cantidad y versatilidad que deberán cumplir esos requisitos.  Seleccionar aquellos componentes que resultan indispensables para hacer robótica educativa e imposibles de sustituir o replicar con recursos y conocimiento local.  Opción educativa asequible y de bajo costo, los costos son muy altos para aquellas propuestas educativas que participan a muchos estudiantes y cuidan la equidad.

12  Sensores y las interfases (dispositivos) de comunicación son indispensables, por lo tanto deberán comprarse.  Software de libre acceso.  Construcción de estructuras y mecanismos, se decidió prescindir de los equipos disponibles en el mercado y se buscaron opciones alternativas provenientes de equipos reutilizables. Marco tecnológico

13   Investigación acción.   Factibilidad y nivel de exigencia de la propuesta con relación al tiempo de ejecución de las actividades. Ambiente de Aprendizaje Metodología – Investigación:  Logro de objetivos y contenidos, dificultades y ventajas demostradas en estudiantes y educadores, fluidez tecnológica requeridas para su ejecución.  Incidencia, se identificaron las variantes en creencias y conocimientos.  Habilidades y desempeños en los estudiantes.

14 Los datos fueron recogidos en un plazo de:  10 meses.  5 ejecuciones de la metodología con diferentes grupos y educadores.  Sesiones de 4 horas semanales durante 10 semanas.  Beneficio de 117 estudiantes entre los 8 y 15 años y 5 educadores. Investigación

15 Recursos didácticos enGauge Diseño hoy y siempre Fluidez tecnológica Electrónica Robótica Programación y control Mecánica Resolución de Problemas y creatividad enGauge®. (2003). 21st Century Skills: Literacy in the Digital Age [en línea] http://www.ncrel.org/engauge/skills/skills.htm [consulta: junio 2006] pg. 14 Módulos creados de aprendizaje

16 Diseñohoy y siempre Estudio de puentes Bocetos-planos a escala Maquetas Pruebas de resistencia-estabilidad y esfuerzo Marco diseño tecnológico tecnológico

17 Fluidez tecnológica EstructurasMecanismosMáquinasOperadores Mecánica

18 Fluideztecnológica Forma yfunciónControlymovimientoReacciónypercepción Robótica (programación (programación y control)

19 Resolución de problemas y creatividad Enfoque de aprendizaje por proyectos Problemas de la Comunidad Resolución Análisiscreación y resolución

20 Resultados de la Investigación Valoraciones de factibilidad, incidencia y exigencia de la propuesta Valoraciones de factibilidad, incidencia y exigencia de la propuestaVariablesEstudiantesEducadoresObservaciones FactibilidadAltoAlto Se recomiendan 14 semanas de ejecución y sesiones de 3 horas. IncidenciaAltaMedio Incide en las creencias de la robótica, en las formas de hacer y pensar, produjo cambios en la metodología de trabajo y organización. ExigenciaaltaMedia Se requiere capacitación y conocimientos básicos en robótica educativa.

21 Resultados de la Investigación Nivel de exigencia y agrado de la propuesta por taller y agrado de la propuesta por taller TallerEducadoresEstudiantes Nivel de exigencia Agrado Agrado 1AltomediomedioAlto 2AltoAltoBajoalto 3medioAltomedioAlto 4medioaltobajoalto

22 Resultados de la InvestigaciónAgradable: Práctica y realExigente: hay que abandonar prácticas metodológicas

23 Resultados de la Investigación Educadores Educadores Exigencia metodológica:   Formación que les prepare para controlar y llevar el pulso de forma equitativa en grupos.  Conocer muy bien la propuesta.  Marco de relaciones con los estudiantes que les permita atender las consignas con responsabilidad.  Preparación en cálculo, la anticipación, la lógica, la secuencia, el diseño tridimensional..  Uso y manipulación de los dispositivos para hacer robótica.

24 “Me divierto aprendiendo y sobre todo respetando el espacio de cada uno de sus ideas”. Karla B. Taller 5 junio 2006. Resultados de la Investigación Exigencia en estudiantes Exigencia en estudiantesMedio-bajo:  Exigen cambios en sus formas de hacer, de organizarse y de pensar.  Regulaciones del orden, usos y procedimientos con los instrumentos de medida, uso de comandos particulares en la programación, secuencia y registro de información. “Hacer planos y hacer “Hacer planos y hacer medidas a escala es bonito, pero difícil. Me gustó tomar medidas con la cinta”. Iván, Taller 4 mayo 2006

25 Resultados de la Investigación Influencia en las creencias y acciones Influencia en las creencias y acciones Perfil ingreso-salida INDIVIDUAL AutoestimaAutoestima ResponsabilidadResponsabilidad Capacidad de hacer las cosasCapacidad de hacer las cosas PerseveranciaPerseverancia CompromisoCompromiso Creatividad y capacidad para aprenderCreatividad y capacidad para aprender Continuar aprendiendoContinuar aprendiendo SOCIAL Interacción con otrosInteracción con otroscompañeros Trabajos en grupos,Trabajos en grupos, Organización, responsabilidad, orden y compromiso personal y con la comunidad en la que viven, por ejemplo, el análisis, crítica y presentación de problemas por ejemplo, el análisis, crítica y presentación de problemas y soluciones comunales.

26 Ejemplos de influencia: Ejemplos de influencia: Características y acciones iniciales Estereotipos acerca de: Robótica=Humanóides Electrónica=difícil para los hombres Diseño=creación de dibujos Ejemplos: “Es algo que nunca pensé y el primer día no sabía nada” (Yendry, Taller 5 junio 2006) “Pensé que iba hacer un robot con manos y pies como un humano” (Luis Carlos, Taller 3 abril 2006)

27 Ejemplo “La presentación del proyecto final delante de sus compañeros, amigos y familiares es una experiencia de gran impacto para ellos, les da una gran sensación de logro” (Eladio Guerrero, 2006) Ejemplos de influencia: Creencias y acciones iniciales Estudiantes con experiencia nula en expresión en público, muy tímidos y con mucha inseguridad al expresarse ante sus compañeros.

28 Habilidades propiciadas: Habilidades propiciadas: Habilidad Caracterización de la habilidad Habilidades construidas a partir de la ejecución de la metodología FRIDA-FOD Diseño Aplica los procesos de diseño tecnológico para hacer sus creaciones: idea, selección de producto, diseño, construcción, valoración, rediseño. Identifican y comprenden la relevancia de los procesos del diseño tecnológico. Consumidore s Generación de la idea Selección del Producto Diseño Preliminar Construcción del prototipo Pruebas Diseño Definitivo Diseño preliminar del proceso Tecnología de investigación y desarrollo Producción del nuevo producto Diseño preliminar del proceso Resultados de la Investigación

29 Habilidades y diseño: Habilidades y diseño: Grupos de estudiantes Identificando las partes de un puente antes de hacer los croquis, toman medidas. (Las Tablas, abril 2006). Resultados de la Investigación Desempeños: Reconocen los componentes estructurales de los puentes Planean la recolección de datos, los organizan, los registran y los ordenan para crear nuevos productos o representaciones. Niños, tomando registro de medidas y croquis de un puente en su comunidad. (Alajuelita, noviembre 2005).

30 Habilidades y diseño: Habilidades y diseño: Resultados de la Investigación Usan instrumentos de medida para longitudes y registran cuidando sus unidades (metros, centímetros, pulgadas). Niños dibujando los planos a escala a partir de los bocetos tomados en la visita al lugar. (25 de julio, Grupo A, abril 2006). Desempeños: Construyen maquetas a escala Grupo de columnas y zapatas creando la maqueta y chorreando las columnas del puente usando yeso para simular el cemento. (Las Tablas, mayo 2006).

31 Módulo diseño hoy y siempre Análisis de estructuras de puentes y toma de medidas Análisis de problemas de la comunidad Visita y recuperación de información Creación de planos Construcción de maquetas a escala Pruebas de tensión, tracción y compresión de puentes

32 Habilidad Caracterización de la habilidad Habilidades construidas a partir de la ejecución de la metodología FRIDA-FOD Fluidez tecnológica programación operadores mecánicos, electrónica Reconoce y caracteriza el grado de inteligencia de un producto hecho en robótica. Integra conocimientos de electrónica, programación y operadores mecánicos para construir y valorar sus producciones y las de los demás. En programación: En programación: crean programas de control para los mecanismos construidos y les insertan efectos interacción con el ambiente. ___________________________________ Operadores mecánicos Operadores mecánicos: usan trenes de engranajes y poleas para hacer efectos de movimiento en las estructuras robóticas creadas. Controlan los efectos de fuerza y velocidad desde el ensamble de los mecanismos. ___________________________________ Electrónica: Electrónica: identifican y recuperan apropiadamente los componentes electrónicos para hacer robótica ubicados en aparatos eléctricos o artefactos en desuso. Valoran los flujos eléctricos y el estado o funcionalidad para ser integrados en nuevas estructuras. Habilidad en fluidez tecnológica

33 Desempeño y fluidez programación DesempeñosEjemplos Identifican y usan las estructuras de programación requeridas para crear efectos de movimiento, parada y uso del tiempo en los mecanismos. Niñas resolviendo retos de programación (Las Tablas, Taller 3, abril 2006). Programan efectos de interacción con el ambiente, de los mecanismos robóticos construidos. Niños programando unas garras para capturar objetos. (Taller 4, 25 julio, Grupo A, mayo 2006)

34 Desempeño y fluidez programación DesempeñosEjemplos Discriminan los sensores de contacto, pulso y luz, a partir de su uso y requerimientos para ser programados. Niñas probando sensores (Taller 1, Alajuelita, diciembre 2005).

35 Módulo programación Control de tiempo y acción de actuadores Captura de datos con sensores Repeticiones controladas y saltos Estructuras condicionales Toma de decisiones Multitareas

36 Módulo programación Control de tiempo y acción de actuadores – Captura de datos con sensores basurero dispensa tiquetes Repeticiones controladas y saltos prensa latas-recicladora Estructuras Condicionales. Brazo limpiador del río Toma de decisiones: sensor de agua para barrera del río

37 Fluidez electrónica DesempeñosEjemplos Identifican los componentes electrónicos en aparatos en desuso y los recuperan apropiadamente. Estudiantes recuperando componentes electrónicos para hacer robótica desde electrónicos para hacer robótica desde computadoras en desuso. (Alajuelita, taller 1, diciembre 2005).. Valoran los flujos eléctricos y el estado, o funcionalidad de los componentes. Niños encargados de simular el alumbrado público de la comunidad funciona con un programa que usa una fotocelda y hace que las luces se enciendan en la oscuridad (Alajuelita enero 2006).

38 Fluidez electrónica DesempeñosEjemplos. Reconocen y aplican los principios de circuitos eléctricos en serie, o en paralelo, en sus creaciones. Niña muestra el funcionamiento de un semáforo peatonal Niña muestra el funcionamiento de un semáforo peatonal (Taller 4, 25 de julio 2006) (Taller 4, 25 de julio 2006). Valoran los flujos eléctricos y el estado, o funcionalidad de los componentes. Niños soldando luces para crear circuitos eléctricos (Taller 5, abril 2006)

39 Módulo electricidad y electrónica Principios de conducción Circuitos en Serie y paralelo Recuperación e identificación de componentes Construcción de circuitos Uso de herramientas e instrumentos Adaptación y control de mecanismos recuperados

40 Habilidad resolución de problemas y creatividad Diseñan, construyen y ensamblan representaciones para simular la solución de un problema comunal. Cuidan la apariencia, el ajuste, el color, la funcionalidad y versatilidad en sus productos, e integran 10 o más productores en un mismo desarrollo. Creatividad Resolucióndeproblemas Reconoce un problema, estudia sus causas y anticipa consecuencias. Propone soluciones y se integra activamente a grupos con otros compañeros, para buscar la solución. Resultados de la Investigación

41 Resolución de problemas DesempeñosEjemplos Plantean problemas y proponen soluciones. Niñas resolviendo retos de programación (Las Tablas, Taller3, abril 2006) Diseñan, construyen y ensamblan representaciones que integran la robótica. Niñas pintando escalas de acceso a puente peatonal. (Taller 5, 25 julio, ). grupo B, junio 2006 ).

42 Resolución de problemas DesempeñosEjemplos Comparten las producciones con la comunidad, plantean los problemas y muestran posibles soluciones Jóvenes presentando a la comunidad la solución propuesta a un problema: ausencia de puente peatonal. Solución planteada: construcción de puente con accesibilidad por rampas y ascensores (Taller 5, 25 julio grupo B, junio 2006 ).

43 Conclusiones y Recomendaciones La propuesta FRIDA-FOD Influenció positivamente en las formas de actuar y en creencias acerca de la robótica en los educadores y estudiantes participantes.  Es factible pero exige cambios en las formas de hacer y pensar.  Habilidades descubiertas en este contexto comos los desempeños descritos.  Alto grado de exigencia e igual índice de satisfacción.

44 Conclusiones y Recomendaciones La propuesta FRIDA-FOD  Se proyecta como una alternativa educativa para renovar los procesos de enseñanza actuales y como experiencia de aprendizaje que podría capturar  Poblaciones en riesgo de deserción escolar.  Plantean el desafío de su validación.

45 Proyectos grupales

46 Muchas Gracias

47 Fuentes Papert, S. 1993. La máquina de los niños. Replantearse la educación en la era de los ordenadores. Paidos, Barcelona España. Resnick, M. 2001. Tortugas, termitas y atascos de tráfico. Exploraciones sobre micromundos masivamente paralelos. Editorial Gedisa, Barcelona, España.. Recursos electrónicos Acuña, Ana Lourdes. (2004). Robótica y aprendizaje por Diseño. Artículo publicado en la revista EDUCACIÓN AÑO XLVIII- XLIX, No 139-140, I-II, 2004 [en línea]. Organización de los Estados Americanos (OEA) [consulta: junio 2006].http://www.educoas.org/portal/bdigital/lae-ducacion/home.html Perkins, David (2006). Hacia una cultura de pensamiento. Conferencia. [en línea] http://www.ellibro.com.ar/32feria/educativas/html/archivo/conferencias/perkins_david.htm l. [Buenos Aires Argentina] [consulta: junio 2006]. http://www.ellibro.com.ar/32feria/educativas/html/archivo/conferencias/perkins_david.htm l enGauge®. (2003). 21st Century Skills: Literacy in the Digital Age [en línea] [consulta: junio 2006] pg. 14.http://www.ncrel.org/engauge/skills/skills.htm Gil, D., Guzmán O. (1993). Enseñanza de las Ciencias y la Matemática, Tendencias e Innovaciones © Editorial Popular © OEI - Organización de Estados Iberoamericanos para la Educación, la Ciencia y la Cultura [en línea], http://www.campus- oei.org/oeivirt/ciencias.htm [consulta: agosto 2004].http://www.campus- oei.org/oeivirt/ciencias.htm

48 Consulta expertos Montenegro Alejandro (2005). Documento: Proyecto FundaVida. Montenegro Alejandro (2006), Portafolio y relatos San José Costa Rica. Rivera Roger (2006). Portafolio y relatos. San José Costa Rica. Juan Coronado (2006), Portafolio y relatos. San José Costa Rica. Ninoska Nieto (2006), Portafolio y relatos. San José Costa Rica. Guerrero Eladio (2006), Relato. San José Costa Rica. Taller 1 (noviembre 2005-enero 2006). Portafolio de estudiantes del centro de cómputo Alajuelita. San Rafael Abajo de Desamparados. San José, Costa Rica. Taller 2 (enero 2006), Portafolio de estudiantes del centro de computo centro de cómputo Linda Vista. Patarrá, Desamparados. San José Costa Rica. Taller 3 (mayo 2006). Portafolio de estudiantes del centro de cómputo Las Tablas. San Rafael Abajo, Desamparados. San José, Costa Rica. Taller 4 (junio 2006). Portafolio de estudiantes del centro de cómputo 25 de julio. Colonia Kennedy, Desamparados. San José, Costa Rica. Taller 5 (junio 2006). Portafolio de estudiantes del centro de cómputo 25 de julio. Colonia Kennedy, Desamparados. San José, Costa Rica.

49 Sistema eficiente de recolección de basura Problema: El sistema de recolección de la basura es inefiente. Las personas no sacan la basura, ni la colocan en bolsas. El camión de la basura pasa en horarios irregulares pasa en horarios irregulares. Solución: Crear un sistema que transporte las bolsas de basura desde las alamedas hasta la calle. Se debe regular el horario de recolección. Se debe crear unas plantas de reciclaje para aluminio y papel Montaje de proyecto Comunidad -presentación Grupo y proyecto Graduación participantes Linda Vista

50 Proyecto grupal-Linda Vista Vista aérea calles, alumbrado público. Recorrido del vehículo recolector Banda transportadora de bolsas Recicladora de aluminio Grupo-previo presentación a la comunidad Seleccionadora de aluminio y vidrio Estructura base carro recolector Montaje de proyecto

51 Reorganización urbana y tránsito para personas con discapacidad Comunidad de Alajuelita San Rafael Arriba - Desamparados Problema: El puente que comunica Alajuelita y San Rafael no da posibilidad de paso para Vehículos Las personas en sillas de ruedas no pueden Transitar por allí El lugar es muy inseguro No hay alumbrado publico y es frecuentado por drogadictos e indigentes. Solución: Una vía y puente para transito de vehículos que comunique las dos localidades. Control de ingreso por semáforo Un puente peatonal con accesibilidad para todos Sistema de alumbrado publico de vías automatizados

52 Proyecto grupal-Alajuelita Control de paso peatonal por semáforo con sensor de toque Reorganización urbana cambio de vías de semáforo peatonal Rampa para puente peatonal Vehículo: movimientos adelante, atrás por sensor Alumbrado público de vías Automatizado por sensores de luz Silla de ruedas transitando por vías, rampa y puente

53 Limpieza del río y recolección de basura vecinal Problema: En la comunidad de las tablas no existe un sistema de recolección de basura. Las personas botan la basura al río. Con las crecidas del río y la basura acumulada corren peligro los vecinos Solución: Crear malla automática que sirva de barrera para detener la basura que trae el río Limpiar la basura actual que tiene el río Crear un sistema de recolección vecinal y comunal. Promover una campaña para que las personas recogan la basura en bolsas, recoger la basura Reciclar la basura de aluminio y vidrio. Graduación participantes Las Tablas

54 Proyecto grupal-La Tabla Control de crecimiento del volumen del agua para alertar la población y subir la malla. Recicladora de vidrio Vehículo recolectorTrituradora de latas- alumino Brazo limpiador del caudal del río

55 Construcción de un puente peatonal en alrededores del Supermercado Hipermás Problema: Los habitantes de las comunidades cercanas al Supermercado Hipermás no tienen posibilidades de acceso al supermercado. Ellos deben cruzar por las calles donde hay mucho transito y arriesgan sus vidas, frecuentemente ocurren accidentes por ese motivo. Solución: Construir un puente peatonal que cumpla con las condiciones de accesibilidad y brinde el paso a los vecinos hacia el supermercado y los negocios cercanos en condiciones seguras Comunidad -presentación Proyecto Graduación participantes Las Tablas

56 Proyecto grupal-25 de julio A Alumbrado para el puente, seis lámparas cuyo funcionamiento responde a la intensidad de luz del ambiente. Dos vehículos adaptados para funcionar con sensores, poseen luces y control de la velocidad. Sistema de semáforos peatonal y vehicular. Semáforos automatizados para personas con discapacidad. Puente y sistemas de accesibilidad instalados.

57 Ideas para limpiar y embellecer la comunidad Problema: Hay mucha basura en los alrededores de la comunidad producto de malos hábitos de las personas con respecto a la basura y al daño que causan los perros al romper las bolsas cuando se colocan en las aceras. Las personas no tienen el hábito de reciclar. Solución: Crear un sistema de limpieza comunal y de recolección de la basura que incentive el reciclaje y embellezca la ciudad. Comunidad -presentaciónProyecto Graduación participantes Las Tablas Graduaciones y participantes

58 Proyecto grupal-25 de julio B Centro de acopio para basura clasificada. Entrega de bonos de dinero si se cumple con la clasificación de la basura según los tipos (vidrio, aluminio, otros). Vehículo barredor de aceras que recorre la comunidad. Brazo mecánico extractor de metales en la rivera del río. Refugio y centro de adopción para perros callejeros. Control de entrada por tamaño, sistemas automáticos de ventilación según la temperatura del local.