|
Artículo |
Educational Mechatronics: Robotics Applied to
Innovation and Social Development in Cajicá
Juan Carlos Herrera Estrada*
Juan Felipe Gómez Martínez**
Resumen
La
enseñanza de la robótica de forma práctica a través de la metodología de
Aprendizaje Basado en Retos, permite que los estudiantes transformen su
pensamiento y lo fortalezcan hacia la innovación y la proyección social, donde
se busca generar soluciones a problemáticas de la región a través del uso de
las Tecnologías de la Información y la Comunicación - TIC y la implementación
de artefactos tecnológicos en pro de un beneficio social, por encima del
personal. El proyecto Mecatrónica educativa se gestionó en la alianza entre la
educación media y la educación superior para desarrollar proyectos tecnológicos
innovadores y de impacto social en la región a través de capacitaciones,
talleres y tutorías por parte de la Universidad a estudiantes de educación
media de los grados decimo y once pertenecientes a la Institución Educativa
Departamental Rincón Santo de Cajicá – Cundinamarca IEDRS. Se consiguió
desarrollar proyectos innovadores, de impacto social y obtener premios, divulgaciones
y distinciones a nivel nacional en competencias para estudiantes participantes.
Palabras
clave: robótica,
Tecnologías, Innovación, Desarrollo Social, Mecatrónica, Arduino.
Abstract
Teaching robotics in a
practical way through the Challenge-Based Learning - ABR methodology allows
students to transform their thinking and strengthen it towards innovation and
social projection, where it seeks to generate solutions to problems in the
region through the use of Information and Communication Technologies - ICT and
the implementation of technological devices for a social benefit, above the
personal. The educational mechatronics project was managed in the alliance
between secondary education and higher education to develop innovative
technological projects with a social impact in the region through training,
workshops and tutorials by the University for students of secondary education
in the degrees. tenth and eleven belonging to the Rincón
Santo de Cajicá Educational Institution -
Cundinamarca IEDRS. It was possible to develop innovative projects with a
social impact and obtain national awards, disclosures and distinctions in
competitions for participating students.
Key words: Robotics, Technologies,
Innovation, Social Development, Mechatronics, Arduino.
Las
TIC y sus avances están influyendo en todos los sectores de la sociedad, sin
embargo, la evolución y adaptación de estas en el sistema educativo representa
varios desafíos ya que su implementación requiere de nuevas habilidades, por
ello, los actores que intervienen en este proceso tienen el reto de estar a la
altura de lo que esto implica. Piaget afirma que el conocimiento no se
transmite, se construye, se crea activamente en la mente del aprendiz [4].
Papert complementa al afirmar que es necesario que el individuo construya algo
tangible, un elemento fuera de su mente, que además tenga un significado
personal para él [2]. La presencia de las TIC en los entornos educativos, puede
darse desde dos amplias vertientes: por un lado, como elementos presentes en la
sociedad de hoy, que como tales, deben ser conocidos, estudiados y analizados
críticamente en las etapas formativas; por otro, pueden ser contemplados como
herramientas didácticas para perfeccionar o culminar diferentes procesos de
enseñanza - aprendizaje.
También
hay que tener en cuenta que las TIC, con la clara globalización de los mercados
y el incremento en la competencia se han convertido en un medio imprescindible
para mejorar la productividad, la competitividad de empresas, industrias y
hasta autónomos emprendedores quienes se han convertido en protagonistas del desarrollo económico y
social, pues las TIC representan innumerables beneficios que dan soporte y se
ven representados en una mejor gestión del tiempo y los recursos, así como en
innovar, no solo crear sino dar solución a los problemas que presenta el
mercado en general y saber cómo venderla a través del uso de estas tecnologías.
El
proyecto Mecatrónica Educativa, fundamentado en el constructivismo, posibilita
el desarrollo de la creatividad, la capacidad de abstracción, las relaciones
intra e interpersonales, el hábito del trabajo en equipo, permitiéndole al
docente realizar acciones que desarrollen la motivación, la memoria, el lenguaje,
la atención de los educandos y otros aspectos que contribuyen a la práctica
pedagógica actual. El proyecto se realizó a través de una alianza de
investigación y cooperación interinstitucional entre la IEDRS de Cajicá y UNIMINUTO de Zipaquirá y consistió en que la
universidad asesorara y apoyara a estudiantes del Club de Tecnología de la
IEDRS en temas de Gerencia de Proyectos y Robótica; con el fin de propiciar un
compromiso Rinconsantista hacia el desarrollo del país, incluyendo no solo
esfuerzos para satisfacer las necesidades básicas, sino asegurando que los
beneficios de las nuevas tecnologías se distribuyan ampliamente, permitiendo un
mejoramiento de la calidad de vida de los estudiantes.
La
población con la cual se trabajó fueron estudiantes de los grados décimo y
undécimo de IEDRS, estudiantes y profesores de UNIMINUTO Zipaquirá. La IEDRS se
ubica en el Municipio de Cajicá, en el departamento de Cundinamarca, sector
urbano, se contó con la participación de 40 estudiantes de grado décimo y 36
estudiantes de grado undécimo, quienes oscilan en edades entre 15 y 17 años,
estrato socioeconómico 1, 2 y 3. UNIMINUTO se ubica en el Municipio de
Zipaquirá, en el departamento de Cundinamarca, sector urbano, se contó con la
participación de 3 estudiantes y dos profesores de los programas de Ingeniería
de Sistemas y Tecnología en Informática.
El
proyecto constó de dos etapas, las cuales a su vez tuvieron varias
fases en su desarrollo, se describen a continuación:
Etapa No. 1: Formación en Mecatrónica
· Fase 1: Levantamiento de Requerimientos con la IEDRS para
identificar las necesidades y procesos que se deben realizar. Se realiza una
charla sobre emprendimiento e innovación de proyectos sociales.
· Fase 2: Presentación de las propuestas por parte de los
estudiantes de la Institución y creación del equipo interdisciplinario que
participara en el proyecto por parte de la Universidad.
· Fase 3: Capacitaciones en robótica, electrónica y
presentación de proyectos; mediante charlas y talleres prácticos, aplicando la
metodología de aprendizaje basada en retos.
· Fase 4: Participación de los estudiantes de la IEDRS, como
ponentes talleristas en evento académico INGENIAPP V9, organizado por la
Corporación Universitaria Minuto de Dios.
Etapa No. 2: Desarrollo Mecatrónica
· Fase 5: Participación en eventos académicos como
competencias de robótica, para medir los conocimientos adquiridos por parte de
los estudiantes.
· Fase 6: Desarrollo de los proyectos propuestos con la
asesoría y acompañamiento del equipo de trabajo de la Universidad.
· Fase 7: Socialización de los resultados ante la comunidad
académica y medición del impacto obtenido durante la ejecución del proyecto.
El desarrollo de los talleres
teórico-prácticos, se basó en la Metodología Basada en Retos (ABR) que utiliza
situaciones o problemáticas reales del contexto para que el estudiante estipule
soluciones viables y las implemente, utilizando herramientas tecnológicas como
la robótica y la programación de artefactos tecnológicos. La metodología ABR
sigue el siguiente proceso:
La etapa “el reto” donde el
asesor planteó un tema general del entorno y los estudiantes determinaron el
reto a solucionar, se siguió con la etapa “la investigación” donde el asesor
cuestionó los conocimientos previos y los estudiantes investigaron para
afrontar el reto. La tercera etapa fue “la solución”, el asesor guio las
posibles soluciones de acuerdo a la viabilidad y eficacia y los estudiantes
determinaron la solución a implementar, luego en la fase “la implementación”,
los estudiantes realizaron la solución y evaluaron el impacto de esta, mientras
el asesor supervisó el desarrollo y determinó los instrumentos de medición.
Finalmente, en la última etapa “la reflexión”, los estudiantes documentaron la
experiencia y desarrollo y el asesor facilitó la publicación. En cada una de
las etapas se introdujeron temáticas de robótica y programación de
computadores.
El proyecto fue desarrollado
en las instalaciones de la IEDRS en el municipio de Cajicá, Cundinamarca, donde
se diseñaron e implementaron cinco (5) proyectos con enfoque social que
surgieron como iniciativas propias de los estudiantes de grado undécimo, en la
cual se desarrollaron las fases anteriormente mencionadas:
Fase 1: Levantamiento de Requerimientos con la Institución Educativa para identificar las
necesidades y procesos que se deben realizar. Se realiza la charla sobre
emprendimiento e innovación de proyectos sociales.
Fase 2: Presentación de las propuestas por parte
de los estudiantes de la Institución y creación del equipo interdisciplinario
que participará en el proyecto por parte de la Universidad. Se realiza la
lluvia de ideas con los estudiantes de grado once de la institución, con esto
se mide la viabilidad de los proyectos y se escogen los que tendrían más
impacto para ser desarrollados, se empieza el proceso de documentación de cada
uno de estos. Los proyectos son los que se relacionan en la siguiente tabla:
Tabla 1. Proyectos desarrollados con estudiantes de grado
undécimo de IEDRS
|
PROYECTO |
OBJETIVO |
|
OCEAN ́S FIVE |
Desarrollar un dispositivo que mediante una red
atrape todo tipo de residuo tirado a las aguas como: océanos, lagos, lagunas ríos,
etc. Este dispositivo tiene que ser apto para el manejo en el agua. |
|
PROTESIS
ROBOTICA |
Desarrollar una prótesis para personas con ausencia
de extremidades inferiores o superiores, para mejorar su calidad de vida. |
|
CANDADO
DIGITAL |
Desarrollar un sistema de bloqueo electrónico
para proteger bicicletas, mediante la activación por dispositivos
móviles. |
|
ROBOBAX |
Desarrollar un dispositivo electrónico que
permita a las personas con discapacidad visual, determinar la ubicación de
objetos cercanos para evitar accidentes. |
|
THE MIRROR OF
THE FIELD |
Desarrollar un dron con un sistema programado en
el Arduino que sirva para la fumigación y riego en los cultivos de una manera
fácil y práctica. |
Fase 3: Capacitaciones en robótica, electrónica y
presentación de proyectos; mediante charlas y talleres prácticos, aplicando la
metodología de aprendizaje basada en retos.
Fase 4: Participación de los estudiantes de la
Institución Educativa, como ponentes talleristas en el evento académico
INGENIAPP V9, organizado por la Corporación Universitaria Minuto de Dios.
Fase 5:
Participación en eventos académicos como competencias de robótica, para medir
los conocimientos adquiridos por parte de los estudiantes.
Como logro fundamental, los
estudiantes de grado undécimo de la IEDRS participaron en un concurso de
Robótica en Sopo – Cundinamarca, donde obtuvieron el primer, segundo y tercer
puesto a través de proyectos realizados en el convenio interinstitucional
(Robobax, Ocean’s five y prótesis robótica) que les permitió obtener
certificaciones, becas de educación superior, kits tecnológicos y
reconocimientos en medios de comunicación nacionales, lo que les motiva a seguir
trabajando y creciendo en el uso y desarrollo de las TIC y produce un efecto
positivo en la Institución, la comunidad y la región.
Fase 6: Desarrollo de los proyectos propuestos con la asesoría y
acompañamiento del equipo de trabajo de la Universidad.
Fase 7: Socialización de los resultados ante la comunidad
académica y medición del impacto obtenido durante la ejecución del proyecto. En
el marco de esta fase se presentaran ponencias en eventos académicos para
mostrar los procesos y los resultados obtenidos, dentro de estos podemos
nombrar los siguientes:
·
IX Congreso Internacional de Computación
(Virtual) – Octubre 17.
·
Sexto Congreso
Internacional de Educación Técnica, Tecnológica e Ingeniería – Octubre 18.
·
Congreso Internacional de
Responsabilidad Social – Noviembre 6 y 7.
Para medir el impacto del proyecto, se
realizó una encuesta a los estudiantes participantes de los grados decimo y
once, con el fin de medir la satisfacción de ellos en el proceso desarrollado,
cada pregunta tenía una evaluación de 1 a 5, a continuación mostramos los
resultados obtenidos en las más relevantes:
Ilustración 1: Fuente propia.
Ilustración 2: Fuente propia.
Ilustración 3: Fuente propia.
Ilustración 4: Fuente propia.
Por último, dentro de estos resultados
podemos puntualizar que, la implementación del proyecto transformó los procesos
de evaluación considerándola como un proceso valorativo de tipo cualitativo de
los desempeños y del desarrollo formativo del estudiante; mediante un seguimiento y observación directo
del aprendizaje en la cual se busca que la evaluación sea de carácter:
integral, reflexiva, objetiva, variada, creativa, dinámica, para que permita en
forma paralela la motivación, el aprendizaje y la expresión de una meta bajo
condiciones diferentes a la obtención de una calificación cuantitativa y
finalmente de carácter proyectiva que permita las estrategias de mejoramiento
continuo. De esta manera es como se ha motivado a los estudiantes para que
desarrollen las actividades con gusto, disciplina, esfuerzo y dedicación.
Frente a ello los niveles de promoción han sido más elevados puesto que se
volvió algo habitual el querer desarrollar los procesos de la mejor manera
posible
A partir de los fundamentos
del Plan Educativo Institucional – PEI de la IEDRS, el proyecto logró motivar a
los estudiantes a construir, programar, razonar lógicamente e implementar
artefactos y/o propuestas tecnológicas que apuntan a una solución real del
entorno, donde el aporte de las áreas como las ciencias, la educación
artística, inglés, las matemáticas, la tecnología y otras más, juegan un papel
importante para el buen desarrollo del mismo, fortaleciendo los procesos de
interdisciplinariedad de contenidos. El proyecto brindó a los estudiantes la
posibilidad de participar de una experiencia nueva y creativa en la cual, a
través de procesos de programación con software libre, se desarrolla una
cultura tecnológica basada en el análisis, la interpretación y la aplicación de
conocimientos en la solución de problemas de la región.
La implementación del proyecto transformó los
procesos de evaluación considerándola como un proceso valorativo de tipo
cualitativo de los desempeños y del desarrollo formativo del estudiante;
mediante un seguimiento directo del aprendizaje en el cual se busca que la
evaluación sea de carácter: integral, reflexiva, objetiva, creativa, para que
permita en forma paralela la motivación, el aprendizaje y la expresión de una
meta bajo condiciones diferentes a la obtención de una calificación
cuantitativa y finalmente de carácter proyectiva que permita las estrategias de
mejoramiento continuo. Así, se motivó a los estudiantes para que desarrollen
las actividades con gusto, disciplina y esfuerzo. Frente a ello, los niveles de
promoción han sido más elevados puesto que se volvió algo habitual el querer
desarrollar los procesos de una mejor manera.
La programación a partir de software libre es
una herramienta multidisciplinaria muy valiosa, pensada para que los
estudiantes y jóvenes desarrollen su capacidad intelectual, biopsicomotora,
lógico-matemática y la comunicación integral. Mejorando además su autoestima,
la confianza en sí mismo, las habilidades para la solución de problemas, la
capacidad de atención y memoria.
González, J., & Jiménez, J. (2009).
La robótica como herramienta para la educación en ciencias e ingeniería. Revista
Iberoamericana de Información Educativa. Obtenido de
https://www.researchgate.net/publication/43601385_La_robotica_como_herramienta_para_la_educacion_en_ciencias_e_ingenieria
Ministerio de Educación Nacional. (Mayo
de 2008). Ser competente en tecnología: una necesidad para el desarrollo.
Obtenido de
https://www.mineducacion.gov.co/1621/articles-160915_archivo_pdf.pdf
Mora, D. (2014). Pedagogía y didáctica
de la educación técnica sociocomunitaria y productiva . 52-92. Obtenido de
http://www.scielo.org.bo/pdf/rieiii/v7n3/v7n3_a04.pdf
Papert, S. (1988). Critique of technocentrism in thinking
about the school of the future. En Children in the Information Age.
Obtenido de https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780080364643500065?via%3Dihub
Pelejero, M. (2018). Educación STEM,
ABP y aprendizaje cooperativo en Tecnología en 2° ESO. Propuesta de
intervención, Universidad Internacional de la Rioja, Valencia. Obtenido de
https://reunir.unir.net/bitstream/handle/123456789/6838/PELEJERO%20DE%20JUAN%20MARTA.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Piaget, J. (1992). La Psychologie de
L’enfant. Presses Universitaires de France. Obtenido de
https://www.academia.edu/38207735/La_psychologie_de_lenfant_-_Jean_Piaget
* Ingeniero de Sistemas.
Corporación Universitaria Minuto de Dios-UNIMINUTO. Bogotá, Colombia. ORCID: 0000-0002-5640-9257. E-mail: juan.herrera.e@uniminuto.edu. Google Scholar.
https://scholar.google.es/citations?hl=es&user=cxEGKvUAAAAJ
** Ingeniero Electrónico.
Corporación Universitaria Minuto de Dios-UNIMINUTO. Bogotá, Colombia. ORCID:
0000-0002-6050-7431 E-mail: juan.gomezm@uniminuto.edu. Google Scholar.
https://scholar.google.es/citations?hl=es&user=_ZpU3hMAAAAJ
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.es