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  1. 1. Resumen—El Presente trabajo presenta una propuesta con la finalidad de encontrar una teoría pedagógica que más se integre a la enseñanza por medio de la robótica. En este trabajo se presentan algunas reflexiones de los aportes de la obra de Seymor Papert generadas a raiz del proyecto de laboratorio virtual de robótica como apoyo a la docencia en la educación superior. El utilizar una teoria pedagógica adecuada para el aprendizaje de este tipo de ciencias utilizando nuevas tecnologías en fundamental para la generación de ambientes de aprendizaje creativos. Palabras clave: robótica educativa, laboratorio de robótica, robótica virtual, educación, nuevas tecnologías, teoría papertiana I. INTRODUCCION Es por medio de la robótica pedagógica que se puede desarrollar e implantar una nueva cultura tecnológica en el campo de la educación específicamente en las universidades que son las que se dedican a la investigación, logrando con ello entender, mejorar y desarrollar sus propias tecnologías. Por medio de la robótica pedagógica se privilegia el aprendizaje inductivo y por descubrimiento guiado. La inducción y el descubrimiento guiado se aseguran en la medida en que se diseñan y experimentan las mismas situaciones didácticas constructivistas que permitirán a los estudiantes construir su propio conocimiento [1]. Realizar investigación en el área de robótica sin lugar a dudas incurre en costos muy elevados [2] (), aunado a esto realizarla en universidades públicas es aún más dificil ya que se depende de un presupuesto cada vez más limitado. De ahí que aprovechar las bondades y el universo de posibilidades que brinda la realidad virtual se ha vuelto de vital importancia para el desarrollo de investigación en áreas como la robótica. 1 Facultad de Informática Mazatlán – Universidad Autónoma de Sinaloa. Av. Leonismo Internacional S/N, C.P. 82000, Mazatlán, México. 2 Departamento de Investigación y Posgrado – Universidad de Occidente Av. Del Mar No. 1211 C.P. 82000, Mazatlán, México. 3 Estudiante de la Licenciatura en Informática de la Facultad de Informática Mazatlán – Universidad Autónoma de Sinaloa. Av. Leonismo Internacional S/N, C.P. 82000, Mazatlán, México. 4 Estudiante de la Maestría en Informática Administrativa de la Universidad de Occidente, Av. del mar 1211, C.P. 82000, Mazatlán, México. Es en este contexto que se toma como referencia el proyecto realizado por Zaldívar, “Desarrollo de un laboratorio virtual de robótica como apoyo a la docencia en la educación superior” [3,4,5], para plantear un teoría pedagógica adecuada en la cual se pueda aprender con tecnología, específicamente aprender con robótica, logrando con ello formar ambientes de aprendizaje creativos. II. LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LA COMUNICACIÓN Y SU APORTE A LA EDUCACIÓN La utilización de las nuevas tecnologías, ha provocado modificaciones en nuestras categorías de tiempo y espacio y nos ha obligado a redefinir, incluso, el concepto de realidad a partir de la posibilidad de construir realidades "virtuales" [6]. Las nuevas tecnologías, en este profundo proceso de transformación, son percibidas de manera ambivalente: como amenaza, o como solución en la formación de niños y jóvenes. En este sentido, las Tecnologías de la Información y Comunicación, frente a la realidad actual vemos que en la educación no se está proveyendo el soporte necesario, debe diversificarse e implementar el uso de las Nuevas Tecnologías de la Información y la Comunicación en ésta, sacar provecho de herramientas tan prácticas y hoy en día tan accesibles como el Internet y la realidad virtual con una percepción lo más apegado a la realidad [7]. La parte disponible para que el estudiante pueda reflexionar y cuestionarse por sus sentidos y significados, queda relegada al poder de participación que permita cada uno de los profesores en sus diferentes sesiones de clases. De mayúscula importancia es señalar la función social de la educación particularmente la universitaría, Chanlat (2000), trata un análisis de la educación en administración y de la función social de la gestión a lo largo de la historia. Según el autor, la función de la educación formal como factor de soporte del aprendizaje de las personas es algo reconocido desde los tiempos antiguos, donde la formalización del liceo en la antigua Grecia, en el tiempo de Platón, indica ya una acción social de la sociedad hacia sí misma, con miras a formar sus ciudadanos [8]. Desarrollar el conocimiento en todos los sectores de la sociedad nos lleva a formar parte de una Sociedad del Conocimiento. Procesos de aprendizaje aplicables en la robótica pedagógica Xiomara P. Zaldívar-Colado.1 , Ulises Zaldivar-Colado Ulises1 , Juan C. Niebla-Zatarain2 ., Oscar Gómez- Gamboa3 , Diego Murillo-Campos4 , Claudia Marmolejo-Rivas1 , Luis H. Lavín-Zatarain 1 Universidad Autónoma de Sinaloa, Universidad Politécnica de Sinaloa y Universidad de Occidente. XII Congreso Mexicano de Robótica - COMRob 2010 Derechos Reservados (c) COMRob 2010 256 3 al 6 de noviembre de 2010 Mazatlán, Sinaloa, México
  2. 2. Así mismo, “lo que caracteriza a la revolución tecnológica actual no es el carácter central del conocimiento y la información , sino la aplicación de ese conocimiento e información a aparatos de generación de conocimiento y procesamiento de la información/comunicación, en un círculo de reatroalimentación acumulativo entre la innovación y sus usos. La difusión de la tecnología amplifica infinitamente su poder cuando sus usuarios se la apropian y la redefinen. Las nuevas tecnologías de la información no son sólo herramientas que aplicar, sino procesos que desarrollar” [9]. De igual forma, el papel de la educación en la Sociedad del conocimiento es fundamental, pero los sistemas educativos en general y el de educación superior en particular, deben contar con ciertas características para conformar uno de los pilares más sólidos de la Sociedad del Conocimiento: introducir a la enseñanza superior de las ciencias enfoques humanistas, sociales y multiculturales para preparar científicos y tecnólogos familiarizados con el papel de la ciencia en la sociedad. Para tal fin es indispensable impulsar la investigación en los docentes, de tal forma que, además de ser transmisores de información en las aulas, sean productores de conociemintos e innovación. Ello deriva en el fomento de la interdisciplinariedad y la investigación local [10]. Desde el contexto educativo se debe vencer el temor al cambio, para así responder a lo que la sociedad nos demanda en esta nueva era Informática El maestro debe romper paradigmas en esta nueva Era con relación a las formas y los fines de la enseñanza, con ello responder a los retos de esta sociedad cada vez más demandante. Con lo anterior destaco lo asentado por Vicario (2003), “las pedagogías emergentes se expresan en las nuevas formas de educación en donde se orienta más en la forma de aprendizaje que de enseñanza, puesto que los individuos se enfrentan a procesos de autoformación. Todo esto con el apoyo de tecnologías avanzadas de manejo de información y conocimiento que permiten a cualquier ciudadano responsabilizarse de su educación desde donde se encuentre”. Se habla de una educación para todos y para toda la vida. Se explotan didácticas para una educación abierta, continua, a distancia y virtualizada, pero tambien se configuran modelos educativos que comienzan a operar a través de ambientes de aprendizaje de alta innovación, mediados por la tecnología, enriquecido por los recursos y servicios de información [11]. De ahí que el docente de la educación del siglo XXI debe tener habilidades en el uso de tecnologías de la información y la comunicación, así como facilitar al alumno herramientas tecnológicas adecuadas para que el construya su propio conocimiento, así como el aprendizaje en comunidad. III. ENSEÑANZA CON TECNOLOGÍA UN ENFOQUE PAPERTIANO Seymour Papert (1999), desarrolló una teoría basada en el constructivismo de Piaget, esté enfoque ayuda a comprender como las ideas son entendidas y transformadas cuando se expresan a través de diferentes medios. Este autor atribuye que el mejor aprendizaje deriva de ofrecer oportunidades óptimas para que el educando construya su propio conocimiento. Es decir, él piensa que los educandos cuando aprenden están involucrados en dos tipos de construcción: la del mundo interno (en sus mentes) y la del mundo externo (el entorno), de esta manera se genera más conocimiento. En su libro Filosofía e Implementación del Logo, declara que “…he adaptado la palabra construccionismo, para referirme a todo lo que tiene que ver con hacer cosas y especialmente con aprender construyendo, una idea que incluye la de aprende haciendo, pero que va más allá de ella” [12]. Esta teoría se centra fundamentalmente en el arte de aprender o de aprender a aprender, utilizando la tecnología y en la importancia de hacer cosas para aprender. Para Papert la proyección de la intuición y de las ideas resulta ser una parte importante para el aprendizaje. Papert (1999), considera que el conocimiento se construye y que el sistema educativo debe allanar el camino y proveer de oportunidades para que los niños desarrollen actividades creativas que privilegien su proceso construccionista. Es por ello que afirma que si queremos mejorar la calidad educativa, se deberán ofrecer al educando mejores oportunidades para construir, para él el binomio constructivismo + tecnología = construccionismo es fundamental para el aprendizaje con tecnologías Para Vicario, no ha habido obra más brillante que la de Papert en el área tecnologica educativa y se coincide con ella en que debe de ser proclamado como el “Padre de la Informática Educativa” [13,14]. Es en este sentido que la teoría construccionista considera que se logra un aprendizaje significativo cuando los niños se implican en la construcción de un producto tal como un pequeño ensayo, un poema, un cuestionario, una historia, un dibujo, un sustrato tecnológico, un robot pedagógico, etcetera, [15]. Visto así, el construccionismo integra dos tipos de construcción; la construcción de conocimiento en su cerebro (interactividad cognitiva), mediante la proyección de su sistema intelectual, y la construcción de un producto del mundo externo (interactividad física), mediante la proyección de sus sistemas sensoriales. Cada vez que los aprendices son capaces de construir productos del mundo externo más sofisticados, están construyendo al mismo tiempo conocimientos más complejos, generando de esta Universidad Autónoma de Sinaloa, Universidad Politécnica de Sinaloa y Universidad de Occidente. XII Congreso Mexicano de Robótica - COMRob 2010 Derechos Reservados (c) COMRob 2010 257 3 al 6 de noviembre de 2010 Mazatlán, Sinaloa, México
  3. 3. forma más conocimiento. Papert considera que entre más sofisticado y más significativo sea el producto que construye el aprendiz, más robusto y duradero en términos cognitivos será su aprendizaje. Esto quiere decir que en el contexto de la tecnología utilizada como material para la construcción de nuevos sustratos o productos tecnológicos, éstos se transforman en importantes materias primas para apoyar los procesos cognitivos en el estudiante. Así tenemos que la construcción de un robot pedagógico desde el punto de vista tecnológico y el conjunto de instrucciones para controlarlo, se vuelven herramientas cognitivas fundamentales de diseño, desarrollo y productividad. IV. METODOLOGÍA Se seleccionó a un grupo de 30 alumnos del sexto semestre de la Facultad de Informática Mazatlán de la Universidad Autónoma de Sinaloa, el cual se dividió en dos grupos: el grupo “A” llevaba la matería de forma teórica sólo con la información que proveía el docente, como tradicionalmente se ha impartido en la Facultad; el grupo “B” llevaba a la práctica el conocimiento teórico que el profesor les proveía a través del laboratorio virtual de robótica propuesto por Zaldivar (2008), pues en la Facultad no se cuenta con un laboratorío real. Al término del semestre se evaluó a ambos grupos a través de dos herramientas: un examen de conocimientos teóricos y prácticos y un cuestionario para conocer como ellos consideraban el aprendizaje adquirido a lo largo del curso. El equipo y la infraestructura utlizada para el grupo A constó de un aula clase con sillas y mesas de trabajo, pizarrón, aire acondicionado, mientras que para el grupo B se trabajó en el laboratorio de cómputo equipado con 40 estaciones de trabajo HP DC5850 con Wndows XP y el sistema de simulación 3D del laboratorio virtual de robótica, aire acondicionado, un cañón. Para la realización del proyecto se contó con el apoyo de un equipo multidisciplinario integrado por Doctores de diferentes áreas tales como del área de la educación, de robótica y de estudios de las organizaciones, además de licenciados en informática. El examen y encuesta contaron con los mismos tópicos para ambos grupos. V. DESCRIPCIÓN DEL LABORATORIO VIRTUAL Para la realización de este trabajo se utilizó una PC con procesador AMD Athlon™, 2.29 Ghz, 768 MB de memoria RAM, tarjeta de gráficos ATI RAdeon 3100, 384 MB de RAM en video, para interactuar con el usuario se utilizó una interfaz háptica Phantom Omni™. El laboratorio virtual consta de un modelo 3D del robot Unimate S-103 (fig. 1). El ambiente virtual fue desarrollado en C++. Se utilizó OpenGL para la visualzación de objetos geométricos en 3D y se utilizaron texturas para darle más realismo al ambiente. El diseño del robot virtual se realizó en Solidworks™ . Además de un Phantom, utlizado para establecer la comunicación entre el usuario y el robot virtual (fig.2). Figura 1. Robot Virtual. Fuente: Zaldívar (2010) Este modelo, desde su manipuación, arquitectura del software y comunicación (fig. 3) fue desarrollado por Zaldívar 2010, descrito en su trabajo Realistic manipulation of virtual robot in dynamic virtual environment La arquitectura del software consta de lenguaje de programación C++, librerias de OpenGL para visualización. AGEIA PhysX SDX 2.3.1. is utilizado para detectar colisiones y el comportamiento dinámico de los objetos. Las librerías de OpenHaptics se utilizaron para controlar la interfaz háptica. Finalmente Solidworks™ 2001 CAD system se utilizó para el diseño del robot. VI. MANIPULACIÓN DE LA CINEMÁTICA DE ROBOT VIRTUAL La interfaz háptica Phantom Omni™ permite la manipulación del robot virtual mediante la aplicación de tranformaciones geométricas de la Cinemática del Robot Virtual. La configuración de este dispositivo está formada por 3 articulaciones con 6 grados de libertad (DOF). La manipulación del Unimate S-103 consta de 3.5 (DOF), se C++ OpenHapticsOpenGL AGEIA PhysXSolidworks™ Virtual Environment Visualization Spring-damper model Force calculation Virtual robot DVR KVR Figura 3. Arquitectura del Software. Fuente: Zaldívar (2010) Universidad Autónoma de Sinaloa, Universidad Politécnica de Sinaloa y Universidad de Occidente. XII Congreso Mexicano de Robótica - COMRob 2010 Derechos Reservados (c) COMRob 2010 258 3 al 6 de noviembre de 2010 Mazatlán, Sinaloa, México
  4. 4. necesitó hacer una correlación con algunas coordenadas articulares del Phantom al Unimate virtual. La Figura 4 y la Figura 5 representan los diagramas cinemáticos de los dispositivos de manipulación del Unimate y el Phantom respectivamente. VIII. RESULTADOS Examen: Grupo A Resultado (alumnos aprobados) Evaluación Teórica 86% Evaluación Práctica 43% Grupo B Resultado (alumnos aprobados) Evaluación Teórica 92% Evaluación Práctica 86% Tabla 1. Análisis de los resultados del examen aplicado al grupo A y grupo B. Fuente: Elaboración propia Encuesta: Grupo A. Alumnos que tomaron el curso en forma teórica. 1. El 80% consideró que el curso era regular y el 20% que era malo. 2. El 92% consideró que la forma de aprender y generar conocimiento era anticuada y no había condiciones que generarán habilidad para resolver problemas, el 8% respondió que si se daban las condiciones para dar nuevo conocimiento. 3. El 87% contestó que los temas no quedaban claros y el solo el 13% mencionó que la claridad de los mismos era regular, en ningún caso se respondió que eran muy claros. 4. El 60% constestó que la clase de la manera en como se impartía no tenía sentido, sin embargo, el 40% dijo que consideraba importante el haberla tomado. 5. El 92% respondió que la clase era tediosa, 8% no respondió. Grupo B. Alumnos que tomaron el curso con ayuda de un laboratorio virtual. 1. El 92% consideró que el curso era bueno y el 8% que era regular. 2. El 80% consideró que la forma de aprender y generar conocimiento favorable y que les permitía generar nuevo conocimiento y habilidades para la resolución de problemas. El 20% respondió que las condiciones de creación de conocimiento y habilidades para resolver problemas fue de manera regular. 3. El 92% contestó que los temas quedaban claros y el solo el 8% mencionó que la claridad de los mismos era regular. 4. El 87% constestó que la clase de la manera en como se impartía tenía sentido, sin embargo, el 13% dijo que consideraba no importante el haberla tomado. 5. El 80% respondió que la clase era dinámica, y el 20% les pareció tediosa. VII. CONCLUSIONES Podemos concluir que de acuerdo con Papert el conocimiento se construye y con la ayuda de la tecnología se refuerza ese, tal como quedó demostrado en el grupo que se aplicó el estudio. Es importante señalar que si bien el uso de la tecnología y la práctica reforzó fuertemente el sentimiento de contar con mayor conocimiento y habilidad, mientras que el grupo que llevó el curso en forma tradicional un 92% afirmó que la clase era tediosa sin el uso de tecnología. Por lo que podemos decir que al hacer uso del laboratorio virtual de róbotica el alumno construye su conocimiento, volviéndose éste un construccionista tal como lo describe Papert,. Por último, otro elemento esencial que nos arrojó el estudio es la formación del profesor universitario en tecnologías que se contempla como una formación permanente (a lo largo de toda la vida) y viene demandada principalmente por los nuevos contextos de la sociedad y el surgimiento de la brecha digital como nueva forma de exclusión social [16] y por los nuevos roles que se le asignan al profesorado en la universidad debido a la incursión de la cada vez más cambiante y más demandada, principalmente por los alumnos del área de tecnología [17]. Es por ello que el Docente debe de capacitarse no sólo técnicamente sino pedagógicamente para aprovechar al máximo las ventajas de este tipo de laboratorios. De vital importancia también hay que destacar que se debe de fomentar el uso del universo de posibilidades que nos brinda la realidad virtual, para la creación de entornos de aprendizaje creativos en las universidades públicas. En trabajos futuros se pretende ir integrando otros modelos del robots además Unimate S-103 con el que cuenta el sistema actualmente y con el apoyo de fondos federales equipar de acuerdo a nuestras posibilidades un laboratorio de robótica real. AGRADECIMIENTOS La realización de este proyecto se concluyó gracias al apoyo del PROMEP: Programa de Mejoramiento del Profesorado No. UAS-EXB-448, reciba pues nuestro reconocimiento y agradecimiento. Universidad Autónoma de Sinaloa, Universidad Politécnica de Sinaloa y Universidad de Occidente. XII Congreso Mexicano de Robótica - COMRob 2010 Derechos Reservados (c) COMRob 2010 259 3 al 6 de noviembre de 2010 Mazatlán, Sinaloa, México
  5. 5. REFERENCIAS [1] Ruiz-Velasco, E., (2007), “Educatrónica, Innovación en el aprendizaje de las ciencias y la tecnología”., Ed. Diaz de Santos, 396pp. [2] F. A. Candelas Herías, F. Torres Medina, z. P. Gil Vázque, F. G. Ortiz Zamora, S. T. Puente Méndez, and J. Pomares Baeza, "Laboratorio virtual remoto para robótica y evaluación de su impacto en la docencia," RIAI: Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, vol. 1, pp. 49-57, 2004. [3] Zaldívar Colado, U., Murillo Campos, D., Zaldívar Colado, X., Marmolejo Rivas, C., Bernal Guadiana, R., (2010), Realistic manipulation of virtual robot in dynamic virtual environment. ASME 2010 World Conference on Innovative Virtual Reality (WINVR2010), May 12-14, 2010, Ames, Iowa, USA. [4] Zaldívar Colado, X.P., Zaldívar Colado, U., Marmolejo Rivas C., Lavín Zatarain, L.H., Niebla Zatarain, J.C., (2009), Factores que afectan en la aceptación del usuario de un laboratorio virtual de robótica . XXV Simposio Internacional de Computación en la Educación (SOMECE 2009), México, D.F. México. [5] Zaldívar Colado, X. P., Zaldívar Colado, U, Carvajal, Valdés R., Niebla Zatarain, J. C., (2008), Diseño de un laboratorio virtual de robótica como apoyo en la docencia en la educación superior. XXIV Simposio Internacional de Computación en la Educación (SOMECE 2008), Jalapa. Ver., México. [6] Tedesco, J.C. “La gestión en la encrucijada de nuestro tiempo”. En: Ezpeleta, J., Furlán, A., (Compiladores), La Gestión Pedagógica de la Escuela. UNESCO/OREALC. Santiago de Chile. 1992. [7] S. Garbaya and U. Zaldívar-Colado, "The affect of contact force sensations on user performance in virtual assembly tasks," Virtual Reality, vol. 11, pp. 287-299, 2007 [8] Chanlat, A. “Gestion et Humanisme: une archéologie de la gestion”. Texto presentado en el coloquio en Líbano en Marzo 2000, con motivo del 125e aniversario de l’Université Saint-Joseph 2000 [9] Castells, Manuel, “La era de la información. La sociedad red” Vol. I, México, siglo XXI. 1999. [10] Sandoval Salazar Ricardo, (2006) “Transición a la sociedad del conocimiento”. Innovación Educativa, 8(44). México, D.F. Julio- Septiembre 2006. [11] Vicario Solórzano Marina, (2003), Blended learning en la formación de formadores para la innovación educativa, el caso del Instituto Politécnico Nacional en México. XIX Simposio Internacional de Computación en la Educación (SOMECE 2003), Aguascalientes, Ags., México. [12] Papert, S. The Children’s Machine: Rethinking School in the Age of the Computer. Harvester Wheatsheaf. 1999. [13] Vicario Solórzano Marina, (2009), El aporte Papertiano a la Teoría Informático Educativa . XXV Simposio Internacional de Computación en la Educación (SOMECE 2009), México, D.F. México. [14] Vicario Solórzano Marina, (2005), “La Informática Educativa Frente al Tercer Milenio. En busca de una propuesta de resignificación y construcción para este disciplina científica, en la Era de la Información y del Conocimiento”. Tesis (Maestría en Enseñanza Superior). Universidad Autónoma de México. [15] Ruiz-Velasco, E, (2009), La robótica pedagógica móvil o portátil y sus implicaciones en la inteligencia colectiva. XXV Simposio Internacional de Computación en la Educación (SOMECE 2009), México, D.F. México. [16] Cabero, J. (2005). La formación en Internet. Guía para el diseño de materiales didácticos. Sevilla: Eduforma/Trillas. [17] Margalef, L. y Álvarez, J. M. (2005). "La formación del profesorado universitario para la innovación en el marco de la integración del Espacio Europeo de Educación Superior". Revista de educación, no 337. Universidad Autónoma de Sinaloa, Universidad Politécnica de Sinaloa y Universidad de Occidente. XII Congreso Mexicano de Robótica - COMRob 2010 Derechos Reservados (c) COMRob 2010 260 3 al 6 de noviembre de 2010 Mazatlán, Sinaloa, México

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