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LA ROBÓTICA COMO HERRAMIENTA INTERDISCIPLINAR PARA EL DESARROLLO
DE LA COMPETENCIA MATEMÁTICA EN 6º PRIMARIA
María Salgado Somoza 1, Valentina Badía Albanés2, Alejandro Gorgal Romarís 1
1Universidad de Santiago de Compostela, España, 2Universidad de la Habana
[email protected], [email protected], [email protected]
1Doctora en Didáctica de la Matemática, USC (España),
2 MSc, Coordinadora de la
Mención Enseñanza de la Matemática de la Maestría en Ciencias Matemáticas, Universidad de La Habana.
Resumen
En este trabajo se presenta el inicio de una investigación sobre el uso de la tecnología y
robótica en la enseñanza aprendizaje de matemáticas en dos grupos de sexto de
primaria. Se diseña un contexto metodológico que promueve la realización de actividades
STEAM (Sciencie, tecnology, Engeneering, Art y Mathematics). Esta metodología se
centra en el trabajo colaborativo y en la investigación como eje motivador para el
desarrollo de la actividad, donde los recursos tecnológicos juegan un papel de gran
importancia (Artigue y Blomhøj, 2013). El objetivo de la investigación es analizar prácticas
educativas donde se trabaja el concepto de ángulo a través de la manipulación de robots
y el lenguaje Scratchx.
Palabras clave: robótica, competencia matemática, actividades STEAM
Introducción
En el marco del Proyecto STEAM, la Unión Europea ha resaltado la idea de favorecer el
aprendizaje del conocimiento científico y matemático a través del trabajo conjunto de
diversas disciplinas. STEAM, que proviene del proyecto STEM difundido a través del
famoso informe Rocard (Rocard et al., 2007), es el acrónimo de “Science, Technology,
Engineering, Art, Mathematics”. Se trata de una integración de la tecnología en un
enfoque de enseñanza integrado basado en la interdisciplinaridad y aplicabilidad de los
conocimientos de ciencias y matemáticas para fomentar las competencias básicas en
estas áreas.
Robótica educativa
Ruíz (2007) define la Robótica Educativa (RE) como “robótica pedagógica, una disciplina
que tiene por objeto la concepción, creación y puesta en funcionamiento de prototipos
robóticos y programas especializados con fines pedagógicos”.
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Entonces, ¿por qué puede ser interesante la implantación de la robótica el aula? Bravo y
Forero (2012) defienden las virtudes de la RE por los siguientes motivos:
• A través de la robótica educativa el docente puede desarrollar de forma práctica y
didáctica aquellos conceptos teóricos que suelen ser abstractos y confusos para
los estudiantes.
• Trabajando con RE se alcanza un alto nivel de transversalidad (matemáticas,
física, electrónica, ciencias naturales...)
• Los robots son un elemento motivador entre el alumnado, que se traduce en
mayores oportunidades de aprendizaje y mantener su atención.
• Otra ventaja de la RE es la que propone Odorico (2004) cuando defiende que un
ambiente de aprendizaje con RE contribuye al desarrollo del pensamiento
sistémico, lógico y estructurado del estudiante al tiempo que desarrolla la
capacidad de resolver problemas en entornos cambiantes como el mundo real.
También Moreno et al. (2012) proponen varias ventajas a la hora de introducir la RE en
las aulas:
• Favorecen el trabajo en equipo y la colaboración entre iguales.
• Al trabajar con robots se favorece la creatividad.
• La RE propone trabajar a través de desafíos y retos y esto ofrece una motivación
extrínseca adicional.
• Los estudiantes aprenden a aceptar el error y verlo como un motor de cambio y
mejora, especialmente si esto les lleva a encontrar soluciones alternativas.
Competencia matemática
El “Decreto 105/2014 por el que se establece el currículum de educación primaria en la
Comunidad Autónoma de Galicia”, define la competencia como “las capacidades para
aplicar de forma integrada los contenidos propios de cada enseñanza y etapa”. En dicho
currículo se recoge la competencia matemática dentro de la competencia clave CMCT
(Competencias matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología).
En suma, un alumno competente en matemáticas será aquel que tenga la habilidad de
buscar soluciones a problemas abiertos y diversos, en situaciones diversas a través del
pensamiento matemático.
Siguiendo con el Decreto 105/2014 se expone en lo referente a estándares de
aprendizaje que “(...) se establecieron los estándares de aprendizaje evaluables que
permitirán definir los resultados de los aprendizajes, y que concretan mediante acciones lo
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que el alumnado debe saber y saber hacer en el área de Matemáticas. Estos estándares
están graduados y secuenciados a lo largo de la educación primaria y deberán estar
todos conseguidos y consolidados al finalizar la etapa.”
El currículo oficial establece varias subáreas o bloques dentro del área de matemáticas
sobre las que se organizan, entre otros aspectos los estándares de aprendizaje. A
continuación, los distintos bloques y los contenidos sobre los que versan los estándares
de aprendizaje relacionados con cada uno.
• Procesos, métodos y actitudes en matemáticas: Se recogen estándares
procesuales y preceptos cognitivos y pedagógicos a adquirir por el alumnado.
• Números: Naturaleza de los números, aritmética y álgebra.
• Medida: Magnitudes físicas y relaciones entre ellas, estimación, etc.
• Geometría: Área y perímetro de figuras, plano cartesiano, ángulos,
representación
• espacial,
• Estadística y probabilidad: Análisis de datos, medidas centrales básicas y
probabilidad básica.
Desarrollo
El objetivo de este estudio es valorar si la competencia matemática se ve afectada
positivamente al introducir en el aula la robótica educativa.
Para ello hemos tratado de diseñar e implantar varias propuestas didácticas en forma de
retos a superar con el robot.
El lugar para llevar nuestro proyecto a cabo fue el CEIP de Sigüeiro, localizado en el
municipio de Oroso, A Coruña, con 50 niños y niñas de 6º de Educación Primaria y sus
respectivas maestras.
Las tres prácticas que se diseñan, y en concreto la que se presenta en este trabajo se
consideran actividades STEAM al integrar varias áreas científicas de las recogidas en
dicho acrónimo, como son la tecnología y las matemáticas (Chen, 2009). Se desarrollan
en equipos colaborativos de trabajo de cuatro o cinco alumnos y se llevan a cabo en tres
tramos temporales, con una duración total de dos horas y media.
Para realizar las actividades, cada equipo del grupo experimental dispone de un robot y
un ordenador. El robot que utilizamos para este proyecto mBot. Este está diseñado por la
empresa Makeblock que está formado principalmente por dos motores que transmiten
movimiento a las dos ruedas del robot de forma independiente y que ejecutan las
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múltiples órdenes que se le pueden transmitir a través del programa mBlock mediante una
placa Arduino.
Dicho programa está basado en el lenguaje de programación Scratch, diseñado por el
Massachusets Institute of Technology (MIT).
Imagen 1. mBot
1. Retos.
El proyecto consta de tres retos que se distribuyen en tres sesiones de dos horas y media
de duración (una sesión de dos horas y media por cada reto)
Es importante tener en cuenta el papel del maestro en los retos, que será en todo caso de
guía, por lo que nunca se desvelarán los resultados ni los procedimientos al alumnado,
ellos mismos deberán llegar a las soluciones.
Durante las sesiones el alumnado tomó nota de los datos y los pasos que siguieron
durante la realización de los retos.
A continuación se desarrolla y describe uno de los retos: el plano cartesiano.
a) Materiales
Cinta métrica, cinta aislante, tijeras, robot y ordenador
b) Objetivos:
• Practicar la programación de robots.
• Desarrollar nociones de medida de longitudes, topología y plano cartesiano.
c) Procedimiento: El plano vendrá configurado por las baldosas cuadradas del suelo. El
lado de cada baldosa se representará como una unidad en el plano. Para lograr el reto,
los alumnos deberán determinar el tiempo que tarda el robot a una velocidad determinada
en recorrer el lado de una baldosa. Por otra parte se le propondrá al alumnado que
busque el ángulo que el robot tiene que trazar para girar en el plano (siempre 90º). Una
vez determinado ese tiempo, se establece un punto de origen en el suelo y los ejes de
ordenadas y abscisas. Cuando este proceso finalice, los alumnos deberán elaborar un
programa para que el robot llegue a los puntos determinados por el maestro.
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Imagen 2. Plano cartesiano
Evaluación
Cuestionario de robótica.
Para evaluar los conocimientos adquiridos en materia de robótica durante los retos
elaboramos el cuestionario expuesto en el Anexo I. Dicho cuestionario está ideado para
tener una evaluación de seguimiento de los conocimientos sobre programación trabajados
a lo largo de los tres retos..
Indicadores competenciales.
Para evaluar los retos propuestos vamos a basarnos en los indicadores competenciales
que propone Torra (2014). El instrumento de evaluación consta de diez preguntas
agrupadas en dos apartados. Uno sobre las características de la actividad y el otro sobre
su gestión. La autora las define como preguntas que pueden servir como indicadores de
riqueza competencial de una actividad.
Resultados
Alumnado
Los resultados obtenidos fueron los siguientes:
Los resultados muestran que un 33% de los alumnos de 6ºA y un 21% de los alumnos de
6ºB se mantendrían por debajo de los tres aciertos, es decir, que contestaron
erróneamente más de la mitad de las preguntas propuestas. Un 66% de los alumnos de
6ºA y un 79% de los alumnos de 6ºB respondieron correctamente a más de la mitad de 26
las preguntas. Los datos obtenidos se pueden aproximar a una distribución normal, donde
los valores en los extremos (cero aciertos, cinco aciertos) son menores y se produce una
acumulación en valores centrales (de dos a cuatro aciertos) como se muestra en el
siguiente gráfico.
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Figura 1. Resultados de cuestionario alumnado
Prácticas docente
En la tabla 1 se recoge la distribución de los indicadores de planteamiento, señalando una
o dos evidencias representativas a modo de ejemplo. Se manifiestan evidencias en todos
los indicadores.
Pla
nte
am
ien
to d
e a
ctivid
ad
es
Indicadores Evidencias
1. ¿Se trata de una actividad que tiene
por objetivo responder a un reto? El
reto puede referirse a un contexto
cotidiano, puede enmarcarse en un
juego, puede tratar una regularidad o
hecho matemático.
Las propuestas planteadas se enmarcan en
un juego, a través de un elemento lúdico.
Mediante la programación y ejecución de
bucles se pretende observar y abstraer
conceptos matemáticos.
2. ¿Permite aplicar conocimientos ya
adquiridos y hacer nuevos
aprendizajes?
Previo a la actividad, el alumnado había
sido instruido en la noción de coordenadas.
La ejecución permitió observar y avanzar
en la construcción del conocimiento plano
cartesiano, diferenciando punto positivos y
negativos.
3. ¿Ayuda a relacionar conocimientos
diversos dentro de la matemática o
con otras materias?
La práctica pone de manifiesto la relación
entre tecnología y geometría.
Además, el lenguaje scratchx con el que se
programa las secuencias, está en inglés,
relación de las matemáticas y el inglés.
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¿Es una actividad que se puede
desarrollar de diferentes formas y
estimula la curiosidad y la
creatividad?
PLANT4/IM1
El robot en si mismo despierta interés en el
alumnado. Al tener que aplicar
conocimiento para ver el resultado, la
motivación y curiosidad se mantuvo
durante toda la realización de la actividad.
¿Implica el uso de instrumentos
diversos como por ejemplo material
que se pueda manipular,
herramientas de dibujo, software,
etc.?
Para el desarrollo de la actividad es
necesario la utilización de robots, cintas
métricas para medir distancias, cinta
adhesiva para construir recorridos e
itinerarios en es suelo, ordenadores, al
igual que lenguaje específico de
programación de scratchx para programar
al robot.
Tabla 1. Indicadores competenciales de planteamiento
En la siguiente tabla (Tabla 2) se puede observar la distribución de los indicadores con
respecto a la gestión de la actividad. Se manifiestan evidencias en todos los indicacores.
Ge
stió
n d
e la
activid
ad
Indicadores Evidencias
1. ¿Se fomenta la autonomía y la iniciativa
de los niños y niñas?
GEST1/IM1
Una vez que se introduce al alumnado en el
lenguaje de programación. Cada grupo de
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alumnos, decide y tiene libertad de decisiones
para programar e instruir al robobo.
2. ¿Se interviene a partir de preguntas
adecuadas más que con explicaciones?
Se introduce en gran grupo la actividad,
definiendo y describiendo nociones básicas
del lenguaje scratchx y de pequeños
comandos y bucles, pero en ningún momento
conduciendo. Es el propio alumnado en
pequeño grupo, quien a través del diálogo y
de puesta en común y razonamiento guía el
desarrollo de la actividad.
¿Se pone en juego el trabajo y el
esfuerzo individual pero también el
trabajo en parejas o en grupos que
implica conversar, argumentar,
convencer, consensuar, etc.?
Las propuestas de actividades se plantean
para realizar en pequeño grupo, a través del
diálogo y ocnsensuando, tomarán decisiones
que condicionarán los resultados.
¿Implica razonar sobre el que se ha
hecho y justificar los resultados?
A medida que el alumnado programa, va
ejecutando y comprobando; en caso de ser
necesario rectificando y reconduciendo
bucles. Son los niños en pequeño grupo,
quienes tratan de justificar a través de la
acción sus propios resultados. Finalmente se
muestra al grupo aula los resultado de equipo,
permitiendo autoevaluarse y evaluar el resto
de compañeros.
¿Se avanza en la representación de
manera cada vez más precisa y se usa
progresivamente lenguaje matemático
más preciso?
Los resultados finales de los equipos, ponen
de manifiesto, la mejora en la precisión de
trayectos e itinerarios; programando
correctamente recorridos e introduciendo
sentencias que visualizan la comprensión y
diferenciación de ángulos exteriores e
interiores en algunos casos; que a priori no
llegaban a su abstracción.
Tabla 2. Indicadores competenciales de gestión
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Consideraciones finales
¿Hasta qué punto la robótica educativa influye en la competencia matemática?
Al haber implantado actividades con RE en el aula en forma de retos, pudimos observar
en el aula lo que la teoría expuesta en este trabajo afirma: se produce un aprendizaje
cooperativo, contextualizado y situado. El reto responde a la definición de tarea compleja
y también se facilitan los procesos de abstracción necesarios para la enseñanza-
aprendizaje de la matemática. Todas estas características de la RE como recurso
didáctico promueven claramente un aprendizaje significativo enmarcado dentro de un
ambiente de aprendizaje de corte construccionista. El uso de robótica educativa también
favorece una metodología integradora y transversalizadora en cuanto a áreas del
conocimiento lo que hace el uso de RE extremadamente compatible con metodologías
STEM.
Se elabora, por otra parte un proceso de evaluación sobre las actividades propuestas. El
test competencial de Torra (2014) ofrece resultados excelentes en cuanto a la calidad de
los retos a la hora de proporcionar los aprendizajes que buscamos para formar un
alumnado competente. Se pone de manifiesto entonces que el uso de robótica educativa
establece una relación ontológica con el aprendizaje significativo, la metodología STEM y
la adquisición de la competencia matemática.
En contra de lo que puede parecer, esto no significa que el uso de robots en el aula sea
de por sí una herramienta que mejore la competencia matemática en los alumnos y
alumnas, ya que la consecución de ésta por parte del alumnado depende en gran parte
del diseño de las actividades, del enfoque del maestro y también de la formación y la
habilidad del mismo para trabajar con RE. Sin embargo, sí que es una herramienta
potente y útil además de un elemento muy atractivo para el alumnado, que fomenta la
motivación y la predisposición en el aula con todas las ventajas que estos dos elementos
conllevan.
Consideramos que este estudio aporta una buena práctica docente en torno a la
enseñanza y aprendizaje de coordenadas, aunque mejorable, abre un camino al
aprendizaje motivacional basado en el estímulo matemático. Esto permitirá diseñar
nuevas propuestas de intervención adaptadas a alumnado y enmarcadas en los currículos
actuales.
Referencias
Artigue, M. y Blomhøj, M. (2013). Conceptualizing inquiry-based education in
mathematics. ZDM, volume 45, Issue 6, pp 797–810.
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Bravo, F. y Forero, A. (2012). La robótica como un recurso para facilitar el aprendizaje y
desarrollo de competencias generales. TESI, 120-136.
Chen, X. (2009). Students Who Study Science, Technology, Engineering, and
Mathematics (STEM) in Postsecondary Education. Stats in Brief. NCES 2009-161.
National Center for Education Statistics. http://files.eric.ed.gov/fulltext/ED506035.pdf
DOG, (s.f.). Decreto 105/2014 por el que se establece el currículo de la educación
primaria en la Comunidad Autónoma de Galicia.
Moreno, L., Muñoz, L., Serracín, J., Quintero, J., Pittí Patiño, K., & Quiel, J. (2012). La
robótica educativa, una herramienta para la enseñanza-aprendizaje de las ciencias y las
tecnologías. Revista Teoría de la Educación: Educación y Cultura en la Sociedad de la
Información, 74-90.
Odorico, A. (2004). Marco teórico para una robótica pedagógica. Revista de informática
educativa y medios audiovisuales., 34-46.
Rocard, M., Csermely, P., Jorde, D., Lenzen, D., Walwerg Henriksson, H.Y, y Hemmo, V.
(2007). Science education now: a renewed pedagogy for the future of Europe.
Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities.
Ruíz Velasco, E. (2007). Educatrónica. Innovación en el aprendizaje de las ciencias y la
tecnología. Madrid: Ediciones Díaz de Santos S.A.
Torra, M. (2014). Indicadores competenciales: un instrumento para la mejora del
desarrollo de la competencia matemática. Edma 0-6: Educación Matemática en la
Infancia, 3(1), 81-86.
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Anexo 1.
CUESTIONARIO ROBÓTICA 6º PRIMARIA MBOT
1- Tenemos estos 3 bloques de Scratch y queremos hacer un programa para que el MBOT avance en línea recta durante 2 segundos y luego pare. ¿En qué orden deberías colocarlos?
(a) (b) (c)
2- Este programa hace que el robot gire a la derecha un ángulo recto. ¿Qué tendría que hacer para que girase un ángulo llano?
a) Esperar 2 segundos en lugar de 1 b) Esperar 3 segundos en lugar de 1 c) Cambiar la velocidad a 50
3- En el siguiente programa, ¿cuándo avanza el robot a velocidad 100?
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a) Cuando detecta un obstáculo a menos de 10 cm b) Cuando detecta un obstáculo más lejos de 10 cm c) Nunca
4- En este programa el robot arranca con velocidad 100, ¿y qué ocurre luego?
a) Que se queda parado esperando hasta que hay un obstáculo a menos de 10 cm b) Que sigue a esa velocidad hasta que hay un obstáculo a menos de 10 cm y luego se para c) Que sigue a esa velocidad hasta que choca
5- ¿Estos 2 programas hacen lo mismo?
a) Si los 2 ejecutan 5 veces los bloques de avanzar y esperar b) No, el primero ejecuta los bloques de avanzar y esperar 4 veces, y el segundo 5 c) No, no hacen nada parecido
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