Por: Ing. Carlos Allan Boya Lara, Ph.D.
El autor es Doctor en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática, director de la Escuela de Tecnología Industrial del Instituto Técnico Superior Especializado (ITSE) y miembro del Sistema Nacional de Investigación (SNI) de la Senacyt. Experto en Industria 4.0, robótica educativa y ciencia de los datos
La robótica educativa se ha convertido en una poderosa herramienta educativa para mejorar competencias y habilidades, entre otras, trabajo en equipo, resolución de problemas complejos, pensamiento crítico y científico. También para aumentar el interés por el área STEM y potenciar una de las capacidades más importantes de este siglo: el pensamiento computacional.
Como hemos avanzado en la primera parte de estas entregas, este pensamiento promueve la resolución de problemas afrontándolo como un algoritmo, el cual es una manera de describir el problema por pasos, relaciones y decisiones que tiene como fin resolverlo. Este pensamiento es desarrollado por medio de actividades de un currículo para aprendizaje guiado por sus seis facetas: Descomposición, abstracción, algoritmo, depuración, iteración y generalización.
Se han realizado muchos estudios que evidencian la relación de la robótica educativa y el pensamiento computacional en niños y jóvenes. También, a nivel de educación superior. En este sentido es muy importante aclarar que cuando se trabaja en el campo de la robótica educativa hay tres objetivos en los cuales se puede enfocar las actividades didácticas:
- Enseñar robótica.
- Aprendizaje de otras disciplinas, tales como STEM u otras áreas del conocimiento. Enseñar arte con robótica es otra que está tomando mucha importancia.
- Potenciar las habilidades llamadas “power skills” tales como pensamiento crítico, científico y computacional, diseño de ingeniería, trabajo en equipo, resolución de problemas complejos, comunicación óptima…
Claramente, un currículo puede enfocarse en las tres a la vez o una de ellas. Es importante tener esto en cuenta cuando se desarrolla un curso de robótica educativa. Mas aun, cuando se realizan competencias o torneos de robótica.
La robótica educativa ha demostrado ser una herramienta importante para la programación, habilidad fundamental para preparar a los estudiantes en los trabajos actuales. Sin embargo, los robots utilizados se enfocan en la programación por codificación por software, es decir, codificar un algoritmo en un lenguaje de programación y cargarlo en el robot para solucionar el problema.
Aquí es importante aclarar que un robot es, básicamente, una computadora con sensores y actuadores que le permiten interactuar con el medio. Aunque enfocarse en la programación por software ha demostrado desarrollar el pensamiento computacional de manera muy exitosa, pensamos que puede dejar de lado temas más profundos que pueden ser abordados con robótica educativa.
El primero, un conocimiento profundo de la “caja negra”. Si todo se aborda por software, se corre el riesgo de dejar de lado el hardware: elementos mecánicos, eléctricos y electrónicos y como se relacionan y funcionan. Estos elementos son muchas veces transparentes a los informáticos, pero su conocimiento es vital para el diseño innovador en ingeniería.
El segundo tema es sobre la oportunidad de incentivar más profundamente la concretización y abstracción del funcionamiento del robot para resolver problemas.
Se puede estudiar cómo desarrollar un algoritmo tal que sea codificado en la morfología del robot, y de esta manera, sea la codificación por hardware la que defina su completa conducta. Una gran oportunidad que ofrece este último tema es enseñar a nuestros estudiantes a pensar de manera algorítmica, pero no solo con el propósito de codificar en software sino en hardware. ¿Y cómo es esto?
No es algo nuevo, pues está implícito en la tecnología desde siempre. Es decir, cualquier construcción realizada por el hombre es un algoritmo en sí mismo. Puedes explicar por pasos, relaciones y decisiones en cualquier texto cómo armar una máquina o estructura compleja. Sin embargo, no es algo que se ha estado explorando mucho con un propósito educativo. Ejemplo, enseñar pensamiento computacional, no con una computadora digital, sino con otro recurso didáctico que presente similares características, pero mas concreto.
Hay que recordar que un software es algo abstracto: códigos interpretados por la computadora que solo vemos acciones que salen de ella como una caja negra. El pensamiento computacional en hardware implica utilizar la morfología del robot (las piezas mecánicas, eléctricas y electrónicas), tal que, sean parte de la actividad didáctica para desarrollar el pensamiento computacional. Ejemplo: Tomar un robot, dividirlo en sus partes mecánicas y analizarlo con el objetivo de modificar su comportamiento para optimizar los resultados de una tarea o reto. Descubrir errores en el momento del funcionamiento mecánico-eléctrico y corregirlo y probar otras formas morfológicas.
Además, que el estudiante explique todo este proceso como un algoritmo, incluso lo codifique en seudocódigo, pero no para programar por software. El tema es que en todo momento se debe incentivar que el estudiante explique el funcionamiento y mejoras como un algoritmo. Con esta estrategia enseñamos a los estudiantes que todo es un algoritmo y no necesariamente, lo que programamos en una computadora.
Esta idea fue presentada por el autor de este artículo a la comunidad científica y ha sido aceptada en revistas científicas internacionales. De tal manera que nuestro país es pionero en pensamiento computacional por hardware. El robot BEAM (Biology, Electronics, Aesthetics and Mechanics) es el robot que fue utilizado para probar esta idea y se basó en los objetivos planteados para la robótica educativa: enseñar disciplinas STEM y power skills. En las siguientes publicaciones pueden ver los resultados.
- Una propuesta para potenciar el aprendizaje STEM basado en Robótica BEAM. https://doi.org/10.30827/publicaciones.v50i4.17786
- Development of a course based on BEAM robots to enhance STEM learning in electrical, electronic, and mechanical domains. https://doi.org/10.1186/s41239-021-00311-9
- A STEM Course for Computational Thinking Development with BEAM Robotics. DOI: 10.1109/CONCAPAN48024.2022.9997660
- A course based on BEAM Robotics for the valorization of WEEE through the development of STEAM skills. DOI: 10.1109/EDUNINE57531.2023.10102868
Es importante destacar que la robótica debe dedicar más esfuerzo en el desarrollo de este pensamiento, ya que fomenta el diseño de ingeniería, trabajo manual con elementos, electricidad, electrónica, mecánica habilidades y disciplinas muy deseadas en los perfiles laborales de la industria 4.0.
Por: Ing. Carlos Allan Boya Lara, Ph.D.
