Una solución robótica virtual: conocimientos de la implementación e implicaciones para el futuro

Abstracto

La robótica educativa involucra a los estudiantes en un enfoque integrado de STEM que ayuda a los estudiantes a comprender los conceptos de STEM y a aumentar las percepciones positivas de las materias de STEM desde una edad temprana. Cuando estalló la pandemia de COVID-19, los robots físicos en un aula presencial se volvieron imposibles. Se desarrolló rápidamente un programa de robot virtual para que funcione con una plataforma de codificación familiar para proporcionar a los estudiantes y profesores una solución robótica alternativa que se puede utilizar desde cualquier lugar. En este documento, los datos de uso de más de un millón de estudiantes en todo el mundo se interpretarán junto con dos estudios de casos de profesores. Esta combinación de datos proporcionó información sobre el robot virtual como herramienta de aprendizaje, así como como recurso didáctico. Los estudios de casos de maestros también revelaron un conjunto de necesidades críticas que facilitaron la enseñanza en circunstancias tan impredecibles. Finalmente, estos datos indican que el entorno de aprendizaje de robots virtuales podría usarse como un complemento simbiótico para un robot físico para ayudar a los estudiantes a ganar confianza con la programación iterativa, aumentar el entusiasmo por la robótica educativa y brindar a los maestros una opción de enseñanza altamente flexible en el futuro.

Palabras clave

Robot virtual, robótica educativa, enseñanza de robótica, soluciones COVID-19, educación STEM, informática, programación

Introducción

La robótica y la informática se han integrado cada vez más en la escuela primaria y secundaria (desde jardín de infantes hasta el grado 12) en los Estados Unidos en los últimos años, impulsadas por informes y políticas nacionales. En 2015, la National Science Foundation declaró que la adquisición de conocimientos y habilidades en ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM) es cada vez más vital para que los estadounidenses se involucren plenamente en una economía global intensiva en tecnología, que es fundamental para todos tener acceso a educación de alta calidad en temas STEM. El Comité de Educación STEM del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología presentó un informe en 2018 para delinear una estrategia federal para la educación STEM. Este informe señala que, “El carácter de la educación STEM en sí ha ido evolucionando de un conjunto de disciplinas superpuestas a un enfoque más integrado e interdisciplinario para el aprendizaje y el desarrollo de habilidades. Este nuevo enfoque incluye la enseñanza de conceptos académicos a través de aplicaciones del mundo real y combina el aprendizaje formal e informal en las escuelas, la comunidad y el lugar de trabajo. Busca impartir habilidades como el pensamiento crítico y la resolución de problemas junto con habilidades blandas como la cooperación y la adaptabilidad ”. Este enfoque nacional en el aprendizaje STEM se ha acompañado de una mayor investigación e innovación en entornos educativos sobre cómo incorporar mejor la tecnología en el aula para los temas STEM.

La robótica proporciona una forma práctica para que los estudiantes exploren los conceptos STEM. Los temas básicos de STEM son temas importantes en la educación primaria y secundaria, ya que son requisitos previos esenciales para estudios universitarios avanzados y de posgrado, así como para aumentar las habilidades técnicas en la fuerza laboral (Comité de Aprendizaje STEM, 2018). Un metanálisis (Beniti, 2012) reveló que, en general, la robótica educativa aumentó el aprendizaje de conceptos STEM específicos. Los estudios en muchos grupos de edad revelaron que la robótica aumenta el interés de los estudiantes y las percepciones positivas de las materias STEM (Nugent et al., 2010; Robinson, 2005; Rogers & Portsmore, 2004), que en turn aumenta el rendimiento escolar y promueve el logro de la licenciatura en ciencias (Renninger & Hidi, 2011; Wigfield & Cambria, 2010; Tai et al. , 2006). Para los estudiantes de secundaria, la robótica se ha utilizado para apoyar la preparación universitaria y las habilidades profesionales técnicas (Boakes, 2019; Ziaeefard et al., 2017; Vela et al., 2020), mientras que la robótica se ha introducido a los estudiantes de primaria para desarrollar la indagación y capacidad de resolución de problemas y fomentar percepciones positivas de los temas STEM (Cherniak et al., 2019; Ching et al., 2019). La introducción de la robótica educativa ha sido especialmente beneficiosa para los estudiantes jóvenes, que pueden comenzar a formar actitudes negativas hacia las materias STEM desde el cuarto grado (Unfried et al., 2014). Los estudiantes jóvenes se benefician de un contexto de aprendizaje integrado y desarrollan actitudes más positivas hacia las materias STEM con experiencias tempranas de éxito (McClure et al., 2017).

La investigación también ha demostrado que la introducción de la robótica durante la formación inicial de los docentes aumentó la autoeficacia del docente, el conocimiento del contenido y las habilidades de pensamiento computacional (Jaipal-Jamani y Angeli, 2017). Si bien es lógico que los beneficios de la robótica se encuentren tanto en los profesores como en los estudiantes, la introducción de la robótica en la formación formal del profesorado sigue siendo limitada. En muchos países, la formación docente tradicional se centra en temas basados en disciplinas en ciencias y matemáticas, lo que deja a la mayoría de los docentes con poca preparación en ingeniería y tecnología (Epstein y Miller, 2011) y menos confianza en la enseñanza de temas STEM que no se cubren en la capacitación formal del profesorado o hacer conexiones a través de STEM. disciplinas (Nadelson et al., 2013; Kelley & Knowles, 2016). Bybee (2010) señaló que esta limitación de los temas STEM en la formación docente conduce a una subrepresentación de la ingeniería y la tecnología, particularmente en la educación K-8. Si bien los beneficios de incluir la robótica en la formación docente son claros (Jaipal-Jamani y Angeli, 2017), se podría lograr una alternativa a través del desarrollo profesional continuo y el aprendizaje informal a través de comunidades de práctica. Bandura (1977) expresó el aspecto crítico de los contextos de aprendizaje social, y desde ese concepto Lave y Wenger (1991) delinearon el concepto de comunidades de práctica (CoP). Para una CoP, los miembros se reúnen en torno a un interés compartido en un dominio, desarrollan una comunidad y comparten investigaciones e ideas para ampliar las habilidades y el conocimiento, desarrollando una práctica (Lave & Wenger, 1991 ). En lugar de la robótica en la formación formal del profesorado, el aprendizaje informal y las CoP podrían proporcionar beneficios similares a los profesores y, además, a los estudiantes.

Desafortunadamente, la pandemia de COVID-19 causó una interrupción global generalizada del aprendizaje en persona, que afectó a casi todos los estudiantes en todo el mundo (ONU, 2020). Se suspendieron las experiencias de aprendizaje práctico, que era una parte fundamental de la mayoría del currículo STEM robótico, incluido el currículo robótico utilizado por la línea de robótica educativa VEX. Se necesitaban soluciones de aprendizaje remoto para proporcionar rápidamente un entorno de aprendizaje virtual que aún pudiera ayudar a los estudiantes a involucrarse con temas STEM de una manera auténtica y significativa. VEX Robotics creó rápidamente VEXcode VR (en lo sucesivo, simplemente "VR"), una plataforma con un robot virtual que podría usarse de manera similar a un robot físico.

Este documento revisará los datos de uso recopilados por la plataforma de realidad virtual para obtener información sobre cómo fue este sustituto virtual durante esta disrupción global. También se presentarán dos estudios de caso que proporcionan un contexto de cómo los profesores implementaron la realidad virtual en sus entornos de aprendizaje remoto. Las dos preguntas de investigación principales para este artículo son las siguientes:

1. ¿Qué conocimientos pueden revelar los datos de uso y los estudios de casos de maestros sobre el aprendizaje de los estudiantes con la realidad virtual después del brote de COVID-19?
2. ¿Qué conocimientos pueden aportar los profesores sobre la implementación de la realidad virtual en el aula?

El caos cosido por COVID-19 fue particularmente sentido por los educadores. Décadas de experiencia y lecciones diseñadas para el aprendizaje en persona se volcaron instantáneamente, pero esta interrupción también alentó a los educadores a experimentar con nuevas herramientas y métodos de enseñanza. Comprender las decisiones tomadas y los resultados logrados desde la perspectiva de los educadores que lideraron a través de soluciones innovadoras puede proporcionar información sobre cómo incorporar nueva tecnología para fortalecer el aprendizaje de los estudiantes en robótica y materias STEM en el futuro.

Métodos

VEXcode VR. Cuando las escuelas en los Estados Unidos cerraron en marzo de 2020, se necesitaba una solución que pudiera mantener a los estudiantes comprometidos con los temas de robótica y STEM mientras trabajaban de forma remota. La realidad virtual se desarrolló y lanzó el 2 de abril de 2020, pocas semanas después de que la mayoría de las escuelas pasaran a un formato virtual. Las actividades de realidad virtual se crearon para ser consistentes con los otros currículos robóticos con lecciones interdisciplinarias alineadas con los estándares de contenido. La plataforma de codificación VEXcode VR es la misma que el entorno de codificación que los estudiantes usarían normalmente con robots físicos con la adición de la interfaz virtual, como se ve en la Figura 1. En lugar de un robot físico, los estudiantes crean proyectos para controlar un robot virtual en un "patio de recreo" temático que cambia según la actividad. Los estudiantes principiantes de codificación usan programación basada en bloques y los estudiantes avanzados usan texto basado en Python.

Figura 1. La interfaz de la plataforma VEXcode VR para la actividad de limpieza de arrecifes de coral.

Las actividades de realidad virtual se crearon para ser interdisciplinarias, combinando las habilidades informáticas que son fundamentales para controlar un robot virtual con temas de ciencias o matemáticas. En el transcurso de estas actividades de realidad virtual, los estudiantes no solo aprenden sobre programación, sino también sobre investigación científica, pensamiento matemático y conocimientos técnicos, todos componentes de un marco STEM integrado (Kelley & Knowles , 2016). Las circunstancias únicas provocadas por COVID-19 requirieron que los estudiantes pudieran trabajar a través de las lecciones de forma independiente en entornos combinados, sincrónicos o asincrónicos. Para lograr esto, se presenta a los estudiantes los objetivos de aprendizaje y la meta de la actividad. Luego, la instrucción directa se utiliza para proporcionar instrucción paso a paso y andamiaje intencional para secuenciar el aprendizaje para la comprensión (Stockard et al., 2018; Bowen R. S., 2017). Luego, los estudiantes reciben andamios específicos que los conducen a resolver el desafío de codificación final (Puntambekar et al., 2010). Los estudiantes aprenden que la robótica y la codificación se utilizan para resolver problemas prácticos interdisciplinarios. Por ejemplo, en la Actividad de limpieza de arrecifes de coral, los estudiantes tienen el desafío de navegar con su robot alrededor de un arrecife de coral para recolectar la mayor cantidad de basura posible antes de que se agote la batería cargada con energía solar. La contaminación es un problema global que será resuelto por los estudiantes del mañana, y participar en estos proyectos auténticos basados en escenarios ayuda a los estudiantes a aplicar las habilidades informáticas en todas las disciplinas.

Figura 2. El contexto de la misión para la actividad de limpieza de arrecifes de coral.

Teniendo en cuenta que los estudiantes están separados de sus instructores, el entorno virtual debía ser lo más fluido posible para reducir la atención dividida y la carga cognitiva (Sweller, 2020; Sentz et al., 2019). Los estudiantes pueden arrastrar y soltar comandos en su proyecto y ver cómo su robot navega por el patio de juegos de realidad virtual en la misma ventana. Los estudiantes pueden agregar cualquier cantidad de bloques a la vez, ejecutando el proyecto después de cada adición, para ver cómo se mueve su robot en el patio de recreo. Esto proporciona a los estudiantes comentarios inmediatos y sentimientos tempranos de éxito.

Además, el aprendizaje remoto creó obstáculos prácticos que la realidad virtual necesitaba superar. Las computadoras de la escuela a menudo tienen restricciones para descargar aplicaciones, lo que hace que la adición de un programa sea un obstáculo en las circunstancias más normales, y mucho menos cuando los estudiantes están a distancia con las computadoras de la escuela. Pero es posible que los estudiantes ni siquiera tengan acceso a las computadoras de la escuela para hacer su trabajo. Para maximizar el acceso a la realidad virtual, el programa se creó para estar completamente basado en la web (no se requieren descargas ni complementos) y para ejecutarse en muchos tipos diferentes de dispositivos para aumentar la probabilidad de que los estudiantes puedan usarlo.

Resultados

Datos de uso. Los datos presentados son proporcionados por Google Analytics. Como VEXcode VR está completamente basado en un navegador, hay una serie de métricas diferentes que brindan información sobre cómo se ha utilizado este entorno de robot virtual a nivel mundial. Desde su lanzamiento en abril de 2020, ha habido un aumento mensual de usuarios de realidad virtual, que se han combinado a más de 1,45 millones de usuarios en más de 150 países.

Figura 3. Los países con usuarios de realidad virtual a nivel mundial.

Dada la línea de tiempo de COVID-19 y el lanzamiento de VR, también revisamos el uso a lo largo del tiempo. Como se muestra en la Figura 4, la cantidad de usuarios aumentó rápidamente poco después del lanzamiento y luego disminuyó durante los meses de verano cuando los estudiantes no asistían a la escuela. Los meses típicos de regreso a la escuela (agosto / septiembre) vieron un aumento significativo que persistió el resto del año escolar. Las caídas periódicas en el número de usuarios indican un menor uso los fines de semana y durante los períodos de vacaciones.

Figura 4. La cantidad de usuarios a lo largo del tiempo desde el lanzamiento de la realidad virtual.

Un proyecto es un programa que los estudiantes crean para una lección o un desafío. No es necesario guardar los proyectos para que se ejecuten, pero se descarga un proyecto guardado para que un usuario pueda volver a él más tarde. Hubo más de 2,52 millones de programas guardados. Sin embargo, no es necesario guardar un proyecto para poder ejecutarlo. Debido a que la realidad virtual se basa completamente en un navegador, la edición de un proyecto y la prueba se realiza de inmediato seleccionando "INICIAR". Ha habido más de 84 millones de ejecuciones de proyectos en el software, lo que indica que los estudiantes probaron sus proyectos a intervalos frecuentes. Debido a este ciclo de retroalimentación inmediata, los estudiantes tuvieron la oportunidad de experimentar e iterar a un ritmo mucho más rápido en comparación con trabajar con un robot físico. Este proceso iterativo es una buena indicación para el aprendizaje de los estudiantes, ya que se ha demostrado que múltiples iteraciones mantienen el compromiso y el interés de los estudiantes (Silk et al., 2010).

Tabla 1. Todos los datos de uso de VEXcode VR desde abril de 2020 hasta abril de 2021.

Datos de certificación. Además del programa de realidad virtual en sí y el plan de estudios que lo acompaña, la realidad virtual incluye una capacitación para maestros gratuita llamada CS con el curso de certificación de educador de realidad virtual VEXcode. Desde su lanzamiento en junio de 2020, más de 550 educadores han completado la certificación, que contiene más de 17 horas de plan de estudios y apoyo, para convertirse en Educador certificado por VEX. El curso de certificación contiene 10 unidades de material destinadas a preparar a los profesores que pueden no tener experiencia en informática o robótica. El contenido abarca temas como los conceptos básicos de programación, cómo codificar el robot de realidad virtual, cómo enseñar con las actividades de realidad virtual y cómo implementar la realidad virtual en un aula. La Figura 5 muestra la cantidad de educadores certificados mensualmente y acumulativamente desde junio de 2020 hasta marzo de 2021. Las tendencias en los datos muestran un mayor número de educadores certificados alrededor del tiempo de regreso a la escuela, que incluye agosto y septiembre y hasta octubre de 2020.

Estudio de caso 1

Aimee DeFoe es la directora de Kentucky Avenue School, una pequeña escuela privada en Pittsburgh, EE. UU., Que combina métodos de enseñanza y aprendizaje tradicionales e innovadores. Como la mayoría de las escuelas, la Kentucky Avenue School fue interrumpida por COVID-19 y tuvo que identificar planes alternativos para el comienzo del año escolar de otoño de 2020, sin saber cómo cambiarían las circunstancias. Las primeras seis semanas del año se impartieron de forma totalmente virtual, y el año restante se pasó en un formato híbrido con grupos de estudiantes que alternaron días de instrucción presencial y remota. Incluso cuando los estudiantes estaban aprendiendo en casa, era crucial que los estudiantes continuaran participando en las mismas actividades de resolución de problemas y pensamiento crítico que en el salón de clases.

Aimee eligió usar la realidad virtual con sus alumnos de sexto y séptimo grado por varias razones. Como la realidad virtual era un entorno de aprendizaje completamente virtual, los estudiantes podrían cambiar entre el hogar y la escuela sin que los cambios en la política afectaran sus actividades de aprendizaje. El entorno de codificación basado en bloques no sería intimidante para los estudiantes nuevos en la codificación y había actividades diseñadas para diferentes niveles de experiencia. También creía que los estudiantes encontrarían emocionantes y motivadores los robots de realidad virtual, lo cual le pareció cierto. Al reflexionar sobre lo que esperaba que los estudiantes obtuvieran de la realidad virtual, Aimee declaró:

Esperaba que el uso de la realidad virtual fuera tan riguroso, desafiante y emocionante como el uso de robots físicos, y que mis alumnos no sintieran que se estaban perdiendo una experiencia, sino que obtuvieran un nuevo tipo de experiencia de codificación que era simplemente tan emocionante. Quería que sintieran el mismo tipo de logro que hubieran sentido en el aula cuando tuvieran que reiterar y persistir a través de los desafíos y finalmente lograr el éxito.

Como única maestra de robótica, Aimee enseñó a 23 estudiantes una vez a la semana entre el comienzo de la escuela y las vacaciones de invierno, para un total de 15 lecciones. Los estudiantes comenzaron con el curso "Informática Nivel Uno - Bloques". Aimee trabajó en la primera unidad con los estudiantes como grupo, pero para las lecciones restantes dejó que los estudiantes trabajaran a su propio ritmo y actuó como facilitadora. La mayoría de los estudiantes terminaron entre siete y nueve unidades, con la actividad adicional de limpieza del océano.

Aimee descubrió que los estudiantes estaban muy motivados por los desafíos en las lecciones; Tanto es así que a veces era difícil lograr que trabajaran en la lección de manera sistemática. Algunos estudiantes que tenían problemas con la atención o la lectura necesitaban apoyo adicional, y los conceptos de mayor que / menos que y booleanos para ser desafiantes. Sin embargo, la mayoría de los estudiantes tuvieron la cantidad adecuada de desafío, lucha y éxito. Los estudiantes estaban entusiasmados con la idea de trabajar con robots físicos al regresar a clase. Después de trabajar con la realidad virtual, Aimee señaló: "Todos dejaron la clase como codificadores más seguros, sin lugar a dudas".

Estudio de caso 2

Mark Johnston enseña a estudiantes de séptimo y octavo grado en Bel Air Middle School en El Paso, EE. UU. Para su curso STEM 1, Mark enseña los cursos Project Lead the Way Gateway sobre automatización y robótica, y diseño y modelado a aproximadamente 100 estudiantes. El curso STEM 1 incorporó el robot VEX IQ para enseñar mecánica básica y codificación fundamental con VEXcode IQ (un kit de robot de plástico para estudiantes más jóvenes). Este curso se imparte en el semestre de otoño, por lo que la interrupción inicial de COVID-19 no afectó su robótica en la primavera. Sin embargo, en abril de 2020, Mark vio el robot VEX VR y comenzó a trabajar con él. “Cuando vi que la realidad virtual estaba usando la misma configuración (es decir, VEXcode), me emocioné mucho porque vi el potencial, como una pieza de rompecabezas que SABÍA que encajaría perfectamente con lo que ya estaba haciendo. Cuando se actualizó la realidad virtual para incluir Python, estaba aún más emocionado ". Mark creó videos tutoriales para otros maestros, reuniendo un gran número de seguidores en las plataformas de redes sociales. A través de su propia empresa educativa sin fines de lucro, Mark ofreció un campamento de verano gratuito para estudiantes en realidad virtual, además de la capacitación de maestros en preparación para el año escolar 2020/21.

Las circunstancias de enseñanza inciertas dificultan la planificación. “Cuando me di cuenta de que el aprendizaje a distancia continuaría en el año escolar 2020/21, decidí enseñar primero diseño y luego robótica… , pero había tantas cosas en el aire que Fue difícil planear algo. No sabía si regresaríamos en persona o continuaríamos en línea; muy poca información estaba clara en ese momento. Terminé mezclando robótica y diseño y lo planifiqué con uno o dos días de anticipación ". Mark comenzó a usar la realidad virtual al comienzo del año escolar (que permanecería 100% remoto hasta 2021) seleccionando diferentes actividades del sitio, que funcionó bien porque había diferentes niveles de experiencia e instrucciones editables. Cuando se lanzó el curso de Ciencias de la Computación Nivel 1 - Bloques, guió a los estudiantes a través de él en su totalidad, aunque señaló que la próxima vez destilaría las lecciones en conferencias más cortas. El uso de la realidad virtual era inherentemente diferente a las lecciones de robótica en persona, pero todavía había un conjunto de objetivos clave que Mark tenía para estas lecciones:

• Haga que los estudiantes se familiaricen con VEXcode
• Generar confianza en la programación (autoeficacia)
• Introducir ideas / vocabulario de programación de una manera no amenazante
• “Engañarlos” para que usen las matemáticas sin darse cuenta;)
• Pida a los estudiantes que resuelvan problemas bien definidos dadas las limitaciones.
• Introducir problemas mal definidos
• Fomente una actitud de "falla y vuelva a intentarlo"
• Haz que la resolución de problemas sea divertida

Si bien una experiencia virtual fue diferente, Mark encontró claras ventajas en el uso de la realidad virtual. Los estudiantes tenían mucho menos miedo de experimentar con la realidad virtual que con RobotC (otro lenguaje de codificación utilizado con otros robots). Mark también usa una medida de cuánto tiempo les toma a los estudiantes obtener una "victoria" para determinar qué tan buena es una actividad STEM, y señala que, "si el estudiante tarda demasiado en obtener un resultado positivo, es mucho más difícil mantenerlos comprometido."

Había una inmediatez en la realidad virtual que fomentaba la exploración y el compromiso activo. Mark describe este tipo de "victoria" con un ejemplo de cómo presentar la realidad virtual a los estudiantes:

Yo: “Todos abren una nueva pestaña y van a vr.vex.com. ¿Todos ven el sitio? Bueno. Ahora haz que el robot avance ".
Estudiante: "¿Cómo?"
Yo: "Vea si puede calcular…”
Estudiante: "¡Me lo imaginé!"
¡Y luego están enganchados! En ese momento, muchos de ellos me preguntan cómo hacer todo tipo de cosas diferentes. ¡Literalmente me piden que les enseñe!

Resultados y discusión

La realidad virtual como herramienta de aprendizaje. Los datos de uso y los estudios de casos brindan información sobre la primera pregunta de investigación sobre cómo la realidad virtual funcionó como herramienta de aprendizaje durante la pandemia de COVID-19. La conclusión más simple es el gran volumen de uso; La plataforma de realidad virtual se utilizó en más de un millón de estudiantes en todo el mundo, lo que indica que el entorno robótico virtual funcionó bien como sustituto del aprendizaje en persona durante una situación de crisis. El número de proyectos ejecutados (más de 84 millones) también fue un hallazgo sorprendente si se considera el número de usuarios individuales. En promedio, los usuarios estaban completando 57 ejecuciones de proyectos, mostrando un alto grado de prueba e iteración. Este es un resultado muy prometedor dada la importancia de desarrollar una actitud de “intentar y volver a intentar” en los estudiantes. Hay varias formas posibles de resolver las actividades de realidad virtual, que es una lección fundamental que los estudiantes deben aprender. Cuando los estudiantes comprenden que hay múltiples soluciones a un problema, puede haber una mayor probabilidad de que los estudiantes soliciten retroalimentación de los maestros y también que tengan una mayor comprensión de lo que están aprendiendo (Marzano et al., 2011).

De los estudios de caso, también hay confirmación de que la realidad virtual funciona como un entorno de aprendizaje de bajo riesgo. Aimee notó que sus estudiantes eran programadores más seguros y estaban ansiosos por trabajar con los robots físicos. Mark notó que los estudiantes tenían menos miedo de experimentar mientras codificaban en VEXcode VR y había una inmediatez en su sensación de "ganar" en este entorno. Cuando consideramos estas observaciones de los maestros junto con los datos de uso sin procesar, parece confirmar que un entorno de robot virtual hace que los estudiantes se sientan más libres para experimentar e iterar durante su proceso de aprendizaje, y aumenta las percepciones positivas de la robótica en general.

Lecciones de los profesores. Cuando consideramos la segunda pregunta de investigación sobre qué conocimientos pueden proporcionar los profesores sobre la implementación de la realidad virtual en el aula, podemos identificar varios puntos en común de los estudios de caso. Ambos estudios de caso revelaron información sobre cómo los maestros tomaron decisiones e implementaron soluciones durante COVID-19, pero también sobre lo que se necesitaba para brindar una solución de aprendizaje efectiva para los estudiantes en un entorno virtual e híbrido. Estos temas incluyen soluciones flexibles, continuidad, plan de estudios y apoyo. Estos hallazgos deben considerarse como requisitos para todas las soluciones tecnológicas, ya que los maestros de apoyo respaldan a los estudiantes.

Dadas las incertidumbres en torno a las condiciones de enseñanza, tanto Mark como Aimee señalaron que necesitaban soluciones flexibles. El aprendizaje remoto podría cambiar al aprendizaje cara a cara, o alguna forma intermedia. La realidad virtual podía seguir utilizándose en cualquier entorno, pero también ofrecía flexibilidad en su enfoque. Los estudiantes podrían participar en lecciones estructuradas dirigidas por el maestro como Mark usó con las actividades y el curso, o el aprendizaje dirigido por los estudiantes a su propio ritmo como lo describió Aimee. Los profesores también necesitaban flexibilidad en el nivel de experiencia, tanto en términos de actividades como del tipo de lenguajes de programación ofrecidos para satisfacer las necesidades de todos los estudiantes.

La continuidad del aprendizaje se indicó como importante en ambos estudios de caso. Aimee notó que después de trabajar en realidad virtual, los estudiantes estaban entusiasmados por comenzar a trabajar con los robots VEX V5 que esperaban cuando se reanudara el aprendizaje en persona. La realidad virtual sirvió como un trampolín para trabajar con robots físicos y aumentó la emoción y las percepciones positivas de los estudiantes. Mark también señaló que la continuidad de VEXcode de VR a IQ era muy importante para él: “No puedo decirte lo maravilloso que es que VEX tenga una progresión muy simple de seguir desde el 3er grado hasta la universidad, ¡todo usando VEXcode! ¡Y con la realidad virtual, pueden empezar a aprender desde casa! "

El plan de estudios y el apoyo fueron claramente fundamentales para el éxito de la realidad virtual en esta situación de enseñanza en aprendizaje en evolución. Las unidades de realidad virtual proporcionaron todo el contenido para que los estudiantes aprendan, así como el material necesario para enseñar las lecciones. No todos los profesores tienen experiencia en informática y codificación. Aimee notó que el programa basado en bloques tampoco la intimidaba a ella ni a sus alumnos. Mark también dijo que no estaba acostumbrado a enseñar tanto ciencias de la computación y que tenía que aprender las lecciones él mismo antes de enseñar. Sin embargo, Mark reconoció: "Si las cosas volvieran a la" normalidad "mañana, ahora podré enseñar las partes de programación de mi clase con más confianza". El apoyo de los maestros para el plan de estudios y la programación de la realidad virtual es vital para la implementación de la realidad virtual en el aula.

El aprendizaje digital no es solo para estudiantes; los maestros también se están acercando para aprender sobre prácticas y recursos de enseñanza a través de la tecnología y las redes sociales. Maestros en casi 50 países completaron la certificación VR. Se está formando una comunidad global de práctica en torno a la realidad virtual. Mark comenzó a publicar videos sobre realidad virtual en las redes sociales y rápidamente tuvo más de mil seguidores; a través de su trabajo con la realidad virtual, se hizo amigo de profesores en Eslovenia y Taiwán. A medida que los maestros comparten su experiencia y práctica, los estudiantes se benefician en última instancia de estos grupos informales de apoyo para maestros. Las comunidades de práctica podrían proporcionar un puente entre la disponibilidad actual de robótica educativa y la inclusión de esta tecnología en la formación formal del profesorado. A medida que más maestros se familiaricen con la robótica educativa a través del desarrollo profesional, como los más de 550 maestros que completaron el curso de certificación, o mediante comunidades de aprendizaje informales, se introducirá a más estudiantes al aprendizaje STEM integrado.

Conclusión

VEXcode VR se creó en una época de gran incertidumbre y gran necesidad de soluciones inmediatas. Las soluciones innovadoras pueden surgir de situaciones urgentes. La realidad virtual ha llegado a más de 1,45 millones de usuarios que salvaron más de 2,52 millones de proyectos y ejecutaron más de 84 millones de proyectos en más de 150 países. A pesar de que la pandemia ha impactado a estudiantes y maestros de todo el mundo, la realidad virtual ha permitido a los estudiantes y maestros involucrarse con conceptos de robótica e informática sin importar las barreras físicas. A partir de los estudios de casos de maestros, se identificaron temas de flexibilidad, continuidad, currículo y apoyo como importantes para enseñar con tecnología en circunstancias tan inciertas y desafiantes.

Avanzando desde este momento sin precedentes, las lecciones aprendidas de la creación e implementación de la realidad virtual indican vías para su uso en el futuro. Los datos de uso combinados con los estudios de caso de los maestros muestran que los estudiantes se sintieron menos inhibidos para iterar mientras codificaban en el entorno virtual. Esto sugiere que la realidad virtual puede ser una valiosa herramienta de andamiaje que podría usarse junto con robots físicos. Esto también está respaldado por la necesidad de flexibilidad; El uso de la realidad virtual como herramienta de aprendizaje en combinación con un robot físico podría proporcionar un entorno de aprendizaje robótico flexible y óptimo en el que una opción fácil en el hogar complementa el plan de estudios de robótica física en persona. Esperamos futuras investigaciones para investigar cómo los maestros podrían combinar la robótica virtual y física en un mundo pospandémico.

Agradecimientos

Agradecemos a Aimee DeFoe y Mark Johnston por compartir sus experiencias docentes y sus valiosos conocimientos.