En los últimos años, el interés en la robótica educativa ha florecido a medida que los maestros y las escuelas adoptan el potencial de la robótica para proporcionar formas prácticas y atractivas de enseñar diseño, ingeniería y tecnologíai. También visto como una forma de introducir e incentivar a los estudiantes a seguir carreras en los campos de Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas (STEM)ii, el uso de la Robótica Educativa ahora es más asequible y robusto, gracias a toda la mayor atención e inversiones dadas al medio. Los avances tecnológicos resultantes contribuyen en gran medida a la accesibilidad de esta herramientaiii. De hecho, algunos ahora consideran que la robótica juega un papel similar en el aula como lo hicieron las computadoras, a partir de principios de los 90 y la introducción del uso de CD-ROM y Microsoft PowerPoint en las aulasiv.
Con la creciente presencia de Educational Robotics surgen preguntas importantes. ¿Cuáles son los mejores usos de esta nueva y emocionante herramienta? ¿Cómo podemos establecer las mejores prácticas? ¿Cómo conceptualizamos el propósito de la Robótica Educativa en el aula? Estas preguntas pueden ser más complicadas de lo que parecen a primera vista. Y responderlas puede producir primero más preguntas que cuando comenzamos. Por ejemplo, ¿los estudiantes usan la robótica educativa como un medio para mostrar sus ideas y pensamientos, o los estudiantes crean ideas y pensamientos al interactuar con el medio? ¿La Robótica Educativa es una forma para que los estudiantes muestren su competencia, o es una infraestructura sobre la cual los estudiantes construyen nuevas competenciasv? Tal vez considerar un aspecto del uso de la computadora en el aula pueda ayudar a arrojar más luz sobre el tema.
Un medio puede tener un alcance diferente en función de su aplicación. La pintura puede verse como un medio, uno que puede usarse para pintar una cerca o la Capilla Sixtina. La versatilidad de las computadoras como medio tiene, posiblemente, una enormidad aún mayor; una computadora se puede usar en el aula con un alcance muy limitado, ya sea como calculadora o como procesador de textos, pero también se puede ver y abrazar como un poderoso medio de comunicación propio. Como ha señalado Mark Guzdial, las computadoras pueden entenderse como una forma moderna de la imprenta de Gutenbergvi, y como una forma de pensar en otros dominios. Como tal, tecnologías como el modelado por computadora y los algoritmos han tenido un impacto significativo en nuestra comprensión de los campos de las matemáticas y las cienciasvii.
Entonces, ¿cuál es el alcance de la robótica educativa? La Robótica Educativa se puede utilizar como objetos preconstruidos que realizan tareas muy específicas, mientras que algunos sistemas de Robótica Educativa permiten a los estudiantes convertirse en participantes activos en el diseño de su aprendizaje, así como en creadores de artefactos computacionales, en lugar de usuarios pasivos de dispositivos que otros han hecho para ellosviii. Esto presenta un conjunto único de oportunidades para los maestros. La robótica educativa se convierte así en un medio que brinda a los estudiantes la oportunidad de ejercer su voz y elección en el aprendizaje e involucrarlos no solo en la resolución de problemas, sino también en la búsqueda de problemas, la construcción de problemas, el análisis de problemas y la planificación y el monitoreo de los esfuerzos de resolución de problemas. La robótica educativa, entonces, se convierte en algo mucho más grande: un medio para preparar a los estudiantes para la complejidad de los desafíos que les esperan mientras se preparan para trabajos que actualmente noexisten, y también una forma de incorporar otras destrezas valiosas (por ejemplo, comunicación y colaboración) pertenecientes al espectro más amplio de habilidades del siglo XXI.
Los esfuerzos de las escuelas para implementar el medio de la Robótica Educativa parecen haber producido tantas manifestaciones como diferentes motivaciones que impulsan las iniciativas. Algunas escuelas utilizan esta herramienta como parte integrada de un curso independiente de informática o STEM, mientras que otras escuelas utilizan esta solución moderna para complementar las asignaturas tradicionales. Sin embargo, otras escuelas los utilizan como actividades extraescolares que luego capitalizan los efectos motivacionales de la "gamificación" y las competiciones para aumentar la participación y el compromiso de los estudiantes. De la misma manera que las escuelas aprendieron a no restringir el uso de computadoras a calculadoras costosas, el uso de la robótica educativa no debe estar limitado por las limitaciones percibidas.
Vale la pena explorar en detalle los siguientes usos de la robótica educativa:
• Comprender nuestro mundo
• Enseñar educación STEM integrada de maneras novedosas
• Enseñar pensamiento computacional
• Sentirse cómodo con la iteración y aprender del fracaso
• Estar expuesto y aprender sobre los trabajos del futuro
Comprender nuestro mundo
La ciencia es la explicación del mundo natural. Los estudiantes que están científicamente alfabetizados son capaces de comprender tanto los conceptos como las prácticas de la ciencia. Por lo tanto, enseñar ciencias a los estudiantes les ofrece la oportunidad de comprender el mundo que habitan. Es por eso que los planes de estudio de la escuela secundaria en todo el país incluyen materias como Astronomía, Biología y Química. Pero, ¿y la robótica? Claramente, los robots prevalecen en nuestra vida cotidiana, y esa prevalencia está aumentandox. Las mejoras en la tecnología asociada con los robots han llevado a un crecimiento exponencial de la potencia de cálculo y el almacenamiento de datosxi. Esto ha dado como resultado robots capaces de aprender y tomar decisiones basadas en las experiencias de otros robots. Los robots ya no son máquinas que realizan funciones simples. Además, la creciente demanda de robots y tecnología robótica afecta a todas las industrias. Sí, las fábricas son el hogar de muchos robots, pero los robots también son ahora más comunes en entornos educativos y de entretenimiento. Es muy posible que en un futuro próximo los robots estén ayudando a muchos miembros de la población anciana a vivir de forma independiente en sus hogares, creando así un nuevo campo de "co-robots".xii
Las escuelas, con razón, enseñan sobre planetas y estrellas que existen a años luz de distancia…, pero no sobre la tecnología con la que muchos interactúan a diario. Este es un desafío, pero también una oportunidad. La educación impulsa la ciencia y la innovación. El estudio de la Biología continúa conduciendo a mejores tratamientos y a la erradicación de enfermedades y dolenciasxiii. Si la robótica se convirtiera en una materia académica básica en nuestras escuelas, podría tener un impacto similar.
Enseñar la educación STEM integrada de maneras novedosas
Los investigadores educativos sugieren que los maestros a menudo tienen dificultades para establecer conexiones entre las disciplinas STEMxiv. Esto presenta un desafío para las escuelas, ya que los Estándares de Ciencias de la Próxima Generación presentan conceptos transversales que abarcan diferentes dominios científicos. Por lo tanto, los estudiantes tendrán dificultades para transferir conceptos que a menudo se enseñan de forma aislada al contexto integrado que verán en los exámenes de evaluación. Otra consecuencia involuntaria de enseñar conceptos científicos de forma aislada es su tendencia a crear un entorno de aprendizaje en el que los estudiantes se desconectan. Los ejemplos auténticos que ven de la ciencia en su vida cotidiana tienen una profunda integración en todas las disciplinas STEM en lugar de la singularidad. El objetivo de la educación STEM es ayudar a los estudiantes a organizar la información dentro y entre disciplinas, para poder identificar y razonar con similitudes y patrones estructurales profundos dentro de esta información; la culminación idealmente resulta en la capacidad de aplicar esta organización del conocimiento a situaciones y problemas complejos en la vida cotidianaxv.
La robótica educativa puede ayudar a abordar estos desafíos al funcionar como facilitador para los maestros y las escuelas a medida que buscan organizar la instrucción STEM. Dado que el alcance de la Robótica Educativa va mucho más allá de un juguete al que se le pueden dar instrucciones simples, las aulas que utilizan la Robótica Educativa pueden ofrecer a los estudiantes sólidos desafíos de ingeniería y programación.
Para enseñar el pensamiento computacional
Durante los últimos 10 años, el pensamiento computacional ha crecido en popularidad e inclusión dentro de las aulas de K-12xvii. El Pensamiento Computacional se incluye como parte de los Estándares de Ciencias de la Próxima Generación y como parte esencial de las matemáticas y ciencias del mundo real. El pensamiento computacional es ampliamente considerado como una parte integral de cualquier aula STEMxviii.
"Una motivación principal para introducir prácticas de pensamiento computacional en las aulas de ciencias y matemáticas es la naturaleza rápidamente cambiante de estas disciplinas a medida que se practican en el mundo profesional".
(BAILEY BORWEIN 2011; FOST ER 2006; HENDERSON et al. 2007)
"En los últimos 20 años, casi todos los campos relacionados con la ciencia y las matemáticas han experimentado el crecimiento de una contraparte computacional".
(WEINTROP et al. 2017)
El aumento de la popularidad del Pensamiento Computacional como concepto, tanto dentro como fuera de las escuelas, ha llevado a las escuelas a intentar encontrar herramientas efectivas para integrar y enseñar el pensamiento computacional a sus alumnos. Un objetivo correspondiente ha sido ampliar la participación en las clases, particularmente en ciencias de la computación, que profundizan mucho en el pensamiento computacional; abordar la brecha de género en esta área temática también ha sido un objetivo constante. Actualmente, las niñas representan aproximadamente la mitad de todos los examinados de AP, pero representan solo el 25% de los que toman clases de informática de APxix
La robótica educativa puede ser una herramienta eficaz para enseñar el pensamiento computacional y al mismo tiempo ayudar a ampliar los objetivos de participación.xx xxi Los recientes avances en robótica educativa han reducido los costos y aumentado la facilidad de uso, haciéndolos más accesibles para los estudiantes y convirtiéndolos progresivamente en una forma confiable de aprender conceptos abstractos de STEM. Como tal, la conexión entre la informática y la robótica es clara; los estudiantes tienen la capacidad de programar sus robots para realizar tareas complejas, tanto en el aula como en los campos de competencia. Si bien la realización de tareas complejas puede ser el fin, los medios implican descomponer estas tareas en partes más pequeñas y luego construirlas iterativamente para crear una solución. En las aulas, el andamiaje de ese proceso es de vital importancia y, una vez más, la Robótica Educativa puede ser efectiva para facilitar tanto la descomposición como el andamiaje de tareas complejas. Como resultado, los robots pueden ser una herramienta efectiva para enseñar el pensamiento computacional, como muestra la evidencia inicial.xxii xxiii La enseñanza efectiva del pensamiento computacional también da como resultado la capacidad de aplicar el pensamiento computacional en diferentes dominios. La capacidad de enseñar de manera efectiva habilidades de pensamiento computacional generalizables, al tiempo que ofrece formas de ayudar a diversificar a los estudiantes que ingresan a estos campos, hace que la Robótica Educativa contribuya significativamente a la integración del pensamiento computacional en las escuelas y al movimiento de Ciencias de la Computación para Todos.
Para sentirse cómodo con la iteración y aprender del fracaso
El diseño de ingeniería y el método científico son fenómenos relacionados, pero contienen distinciones importantes. En la ciencia, se hace hincapié en encontrar reglas generales que describan las acciones de nuestro mundo y universo, mientras que la ingeniería implica encontrar soluciones a un problema particular que satisfaga todas las limitaciones contenidas en ese problemaxxiv. Algunos han resumido esta distinción con el dicho "los científicos investigan pero los ingenieros crean"xxv Al considerar el proceso creativo, debemos reconocer su dependencia a menudo significativa de la iteración.
Las iteraciones múltiples son cruciales para diseñar ideas y actividades diseñadas para lograr ciertos objetivos, ya sea cumpliendo/superando las expectativas del cliente o participando en un desafío competitivo. Las múltiples iteraciones requeridas inherentes a las actividades de Robótica Educativa han sido reconocidas como capaces de mantener el interés de los estudiantes y el compromiso sostenido.xxvi Además, la composición de los kits de robótica en sí, con muchas piezas diferentes que se pueden ensamblar rápidamente y luego desmontar, fomenta una actitud de iteración. Debido a que las iteraciones múltiples a menudo abordan la importante lección de vida de "inténtalo, inténtalo de nuevo", los estudiantes se benefician enormemente al aprender que los "fracasos" pueden aceptarse como parte del proceso. Otra lección ampliamente aplicable que surge de una mirada más abstracta a los beneficios auxiliares de la herramienta es la tendencia de Educational Robotics a presentar múltiples soluciones incluso a los desafíos más simples. ¿Qué podría ampliar más los horizontes de un estudiante que darse cuenta de que existen múltiples soluciones para el mismo problema? Hemos visto que esto produce beneficios interesantes: una mayor probabilidad de que los estudiantes soliciten comentarios de los maestros y una mayor probabilidad de que los estudiantes entiendan lo que están aprendiendo como importante.xxvii Los beneficios solo se combinan a partir de ahí: los maestros involucran a los estudiantes de esta manera puede conducir a una mayor autoeficacia de los estudiantes, el elemento clave que conduce a esa mayor disposición a aprender del fracaso.xxviii
Estar expuesto y aprender sobre los trabajos del futuro
El cambio, nuestra única constante, no es ajeno a la naturaleza del trabajo. En 1900, aproximadamente el 40% de la fuerza laboral estadounidense trabajaba en granjas. Hoy en día, ese número es solo del 2% .xxix Si eso parece demasiado tiempo atrás, demasiado alejado, considere que hace tan solo 50 años, el trabajador promedio no necesitaba leer ni escribir durante su jornada laboral.xxx Las mareas de hoy pueden resumirse en un estudio de 2013 ampliamente leído y discutido por el Departamento de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de Oxford, que estima que el 47% de los trabajos actuales corren el riesgo de perderse debido a la automatización.xxxi
Una distinción importante de las preocupaciones actuales, a diferencia de la rotación normal de la destrucción de empleos y la creación de empleos de ayer, es la "polarización laboral". El término se aplica al vaciamiento de las oportunidades de empleo, lo que significa que hay una gran demanda de trabajos de alta y baja cualificación, pero las oportunidades para trabajos de cualificación media y salario medio han disminuido.xxxii Este importante problema se puede remontar a la automatización del trabajo rutinario, y las respuestas implican reconocer la inevitabilidad de la automatización trabajando creativamente hacia el aumento. Las empresas que se suben a esta ola con éxito son las que responden con flexibilidad y fluidez, aprendiendo a trabajar con la tecnología en lugar de huir o rebelarse contra su desalentadora presencia e impacto.xxxiii Como educadores, es vital que también respondamos de manera creativa, buscando soluciones innovadoras a la incertidumbre del futuro. Corresponde a los sistemas de educación primaria y secundaria reconocer las realidades en el horizonte, y enseñar habilidades relevantes y valiosas, que en el caso actual, pueden significar cosas en las que las computadoras simplemente no son buenas. Estos incluyen la creatividad, las habilidades interpersonales y la resolución de problemas, todas las habilidades que se pueden cultivar mediante un uso refinado de la robótica educativa.xxxiv