¿Por qué enseñar robótica educativa?

En los últimos años, el interés por la robótica educativa ha florecido a medida que los profesores 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 presentar 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 es ahora más asequible y sólido, gracias a toda la mayor atención e inversiones. dado al medio. Los avances tecnológicos resultantes contribuyen en gran medida a la accesibilidad de esta herramientaⁱⁱⁱ. De hecho, algunos consideran que la robótica desempeña en el aula un papel similar al que alguna vez desempeñaron las computadoras, a partir de principios de los años 90 y la introducción del uso de CD-ROM y Microsoft PowerPoint en las aulas^iv.

Con la creciente presencia de la Robótica Educativa surgen preguntas importantes. ¿Cuáles son los mejores usos de esta nueva y apasionante herramienta? ¿Cómo podemos establecer 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 generar al principio más preguntas que cuando empezamos. Por ejemplo, ¿utilizan los estudiantes la robótica educativa como medio para mostrar sus ideas y pensamientos, o crean ideas y pensamientos interactuando con el medio? ¿Es la Robótica Educativa una forma para que los estudiantes demuestren sus competencias o es una infraestructura sobre la cual los estudiantes construyen nuevas competencias^contra? Quizás 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 según su aplicación. La pintura puede verse como un medio que puede usarse para pintar una cerca o la Capilla Sixtina. Podría decirse que la versatilidad de las computadoras como medio tiene una enormidad aún mayor; una computadora se puede utilizar en el aula con un alcance muy limitado, ya sea como calculadora o como procesador de textos, pero también se puede considerar y adoptar como un poderoso medio de comunicación en sí mismo. Como ha señalado Mark Guzdial, las computadoras pueden entenderse como una forma moderna de la imprenta de Gutenberg^viy como una forma de pensar en otros dominios. Como tal, tecnologías como los algoritmos y los modelos informáticos han tenido un impacto significativo en nuestra comprensión de los campos de las matemáticas y las ciencias^vii.

¿Cuál es entonces el alcance de la Robótica Educativa? La Robótica Educativa se puede utilizar como objetos prediseñados 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 creado. para ellos^viii. Esto presenta un conjunto único de oportunidades para los docentes. 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 sólo en la resolución de problemas, sino también en la búsqueda de problemas, la construcción de problemas, el análisis de problemas y la planificación y seguimiento 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 no existen^ix, 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 por 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 materias tradicionales. Otras escuelas los utilizan como actividades extraescolares que luego aprovechan los efectos motivacionales de la “gamificación” y las competencias 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 debería verse limitado por limitaciones percibidas.

Vale la pena explorar en detalle los siguientes usos de la robótica educativa:

• Entender 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

Para entender nuestro mundo

La ciencia es la explicación del mundo natural. Los estudiantes con conocimientos científicos 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 las escuelas secundarias de todo el país incluyen materias como Astronomía, Biología y Química. ¿Pero qué pasa con la robótica? Claramente, los robots prevalecen en nuestra vida cotidiana, y esa prevalencia está aumentando^x. Las mejoras en la tecnología asociada a los robots han llevado a un crecimiento exponencial de la potencia de cálculo y almacenamiento de datos^xi. Esto ha dado lugar a robots capaces de aprender y tomar decisiones basándose 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 ahora también son más comunes en entornos educativos y de entretenimiento. Es muy posible que en un futuro próximo los robots ayuden a muchos miembros de la población mayor a vivir de forma independiente en sus hogares, creando así un nuevo campo de “co-robots”.^xiii

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 dolencias^xiii. Si la robótica se convirtiera en una materia académica básica en nuestras escuelas, podría tener un impacto similar.

Enseñar educación STEM integrada de formas novedosas

Los investigadores educativos sugieren que los docentes a menudo tienen dificultades para establecer conexiones entre las disciplinas STEM^xiv. Esto presenta un desafío para las escuelas, ya que los Estándares Científicos de Próxima Generación presentan conceptos transversales que abarcan diferentes dominios científicos. Por lo tanto, los estudiantes tendrán dificultades para transferir conceptos que muchas veces se enseñan de forma aislada al contexto integrado que verán en los exámenes de evaluación. Otra consecuencia no deseada 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 diaria tienen una profunda integración entre las disciplinas STEM en lugar de 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 profundos y estructurales dentro de esta información; la culminación idealmente resulta en la capacidad de aplicar esta organización del conocimiento a situaciones y problemas complejos de la vida cotidiana^xv.

La robótica educativa puede ayudar a abordar estos desafíos funcionando como un facilitador para los maestros y las escuelas mientras 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 desafíos sólidos de ingeniería y programación.

Enseñar pensamiento computacional

Durante los últimos 10 años, el pensamiento computacional ha ganado popularidad e inclusión en las aulas K-12^xvii. El pensamiento computacional se incluye como parte de los Estándares de ciencias de próxima generación y como una parte esencial de las matemáticas y las ciencias del mundo real. El pensamiento computacional se considera ampliamente una parte integral de cualquier aula STEM^xviii.

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 estudiantes. Un objetivo correspondiente ha sido ampliar la participación en las clases (particularmente ciencias de la computación) que profundizan 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 que toman el examen AP, pero representan solo el 25% de los que toman clases de informática AP^xix

La Robótica Educativa puede ser una herramienta eficaz para enseñar pensamiento computacional y al mismo tiempo ayudar a ampliar los objetivos de participación.^{xx xxi} Los avances recientes en robótica educativa han reducido los costos y han aumentado la facilidad de uso, haciéndolos más accesibles para los estudiantes y progresivamente considerados como una forma confiable de aprender conceptos abstractos 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 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 de forma iterativa 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 pensamiento computacional, como primer paso. la evidencia lo demuestra.^{xxii xxiii} La enseñanza eficaz del pensamiento computacional también da como resultado la capacidad de aplicar el pensamiento computacional en diferentes dominios. La capacidad de enseñar eficazmente habilidades de pensamiento computacional generalizables y, al mismo tiempo, ofrecer 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 Computación para Todos.

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 ciencia, se pone énfasis 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 restricciones contenidas en ese problema^xxiv. 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 cumplir o superar las expectativas del cliente o participar en un desafío competitivo. Se ha reconocido que las múltiples iteraciones requeridas inherentes a las actividades de Robótica Educativa son capaces de mantener el interés y el compromiso sostenido de los estudiantes.^xxvi Además, la composición de los propios kits de robótica, con muchas piezas diferentes que pueden montarse y desmontarse rápidamente, fomenta una actitud de iteración. Debido a que las iteraciones múltiples a menudo abordan la importante lección de vida de "intentar, intentar de nuevo", los estudiantes se benefician enormemente al aprender que los "fracasos" pueden aceptarse como parte del proceso. Otra lección ampliamente aplicable, nacida de una mirada más abstracta a los beneficios auxiliares de la herramienta, es la tendencia de la Robótica Educativa a presentar múltiples soluciones incluso para 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 retroalimentación de los profesores y una mayor probabilidad de que los estudiantes comprendan que lo que están aprendiendo es importante.^xxvii Los beneficios no hacen más que aumentar a partir de ahí: los docentes 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, esa cifra es sólo del 2%.xxix Si eso parece demasiado lejano, demasiado lejano, consideremos que hace apenas 50 años, el trabajador promedio no necesitaba leer ni escribir durante su jornada laboral.^xxx Las mareas de hoy se pueden resumir en un estudio ampliamente leído y discutido de 2013 realizado por el Departamento de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de Oxford, que estima que el 47% de los empleos actuales corren el riesgo de perderse debido a la automatización.^xxxi

Una distinción importante de las preocupaciones actuales, a diferencia de la normal agitación de destrucción y creación de empleos de ayer, es la “polarización del empleo”. El término se aplica al vaciamiento de las oportunidades de empleo, lo que significa que hay una gran demanda de empleos de alta y baja calificación, pero las oportunidades para empleos de mediana calificación y salarios medios han disminuido.^xxxii Este importante problema se remonta a la automatización del trabajo rutinario, y las respuestas implican reconocer la inevitabilidad de la automatización trabajando creativamente hacia el aumento. Las empresas que aprovechan esta ola con éxito son aquellas que responden con flexibilidad y fluidez, aprendiendo a trabajar con la tecnología en lugar de huir o rebelarse contra su abrumadora presencia e impacto.^xxxiii Como educadores, es vital que nosotros también respondamos creativamente, buscando soluciones innovadoras a la incertidumbre del futuro. Corresponde a los sistemas de educación primaria y secundaria reconocer las realidades que se avecinan y enseñar habilidades relevantes y valiosas, que en el caso actual, pueden significar cosas en las que las computadoras simplemente no son buenas. Estas incluyen creatividad, habilidades interpersonales y resolución de problemas, todas habilidades que pueden cultivarse mediante un uso refinado de la Robótica Educativa.^xxxiii

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