Kitabı oxu: «Robótica y automatización: de los conceptos a la didáctica»

Capítulo 1. Antecedentes de la robótica en la escuela. Treinta y cinco años de desafíos

Las primeras experiencias orientadas a incorporar la robótica en las escuelas argentinas surgen en la década de los ochenta¹. ¿En qué contextos nacen estas propuestas? ¿Qué propósitos persiguen? ¿Con qué dificultades se enfrentan? ¿Cuáles son los logros obtenidos y los desafíos no resueltos? ¿Qué enseñanzas nos dejan?

Para responder a estos interrogantes conviene focalizar la mirada, retrospectiva, hacia tres “ideas fuerza” diferentes, tres vectores aparentemente paralelos pero, finalmente (y no casualmente), convergentes.

Idea Nº 1. Del “espejo para la mente” a la “tortuga de piso”

La primera idea fuerza proviene del contexto de lo que, en ese momento, se conocía en las escuelas como Área de Computación y que, en algunos casos, también se la denominaba Área de Informática Educativa. En esta área, y fundamentalmente en el nivel primario, se utilizaba el lenguaje de programación Logo, tomando como referencia ciertos paradigmas provenientes del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) de la ciudad de Cambridge (estado de Massachusetts, EE.UU.). Mediante este lenguaje, conocido como “el lenguaje de la tortuguita” se pretendía favorecer en los alumnos el desarrollo del pensamiento lógico-formal, así como también potenciar el aprendizaje de nociones de geometría pertenecientes al área de Matemática. El Logo permitía, desde edades tempranas, abordar con los alumnos ciertas ideas y estrategias poderosas, relacionadas con el mundo computacional (la modularización, la recursividad, el uso de variables, entre otras) a través de órdenes de programación orientadas a que una “tortuguita” se desplace realizando diferentes tipos de figuras en el monitor de la computadora. Además, a partir de observar el modo en que los alumnos resolvían problemas y desafíos mediante el Logo, los docentes podían inferir el modo en que los alumnos pensaban; el modo en que ponían en juego sus hipótesis, reflexionaban sobre el error y modificaban sus estrategias de resolución. Más aún, los mismos alumnos eran capaces de realizar procesos metacognitivos, reflexionando sobre sus propias formas de pensar y resolver problemas.

La Robótica Educativa se inicia en el MIT, junto con la creación por parte de Seymour Papert del lenguaje de programación Logo. Debido a que, en esos momentos, a inicios de la década de los setenta, aún no existían monitores que permitieran mostrar la información proveniente de un programa, fue necesario crear una “tortuga de piso” que permitiera a los niños y niñas relacionar los comandos e instrucciones de programación, con las figuras geométricas para dibujar. El primer robot educativo era, entonces, una plataforma móvil con forma de semiesfera, capaz de avanzar, retroceder y girar sobre su propio eje. Además, se le adicionaba un lápiz o marcador de modo que, mientras se desplazaba, podía dibujar y reproducir sobre la superficie las figuras programadas mediante los comandos introducidos a través de un teclado o tablero de control.

Generalizar la utilización de las “tortugas de piso” en las escuelas presentaba dificultades técnicas y económicas. Entonces, una vez que fue posible visualizar a la “tortuguita” desplazándose de manera virtual por el monitor de la computadora, pudieron aprovecharse las potencialidades del Logo: era muy difícil, hasta ese momento, generar en las aulas entornos y situaciones de aprendizaje en las cuales los alumnos pudiesen, casi instantáneamente, hacer visibles sus logros y sus dificultades, proponerse una meta y visualizar los resultados; pasar del pensamiento a la acción y de esta a la visualización de un “producto” (un programa), finalmente terminado y funcionando. Estas fueron, sin duda, las razones por las cuales al Logo se lo consideraba como un “espejo para la mente”.

Imagen 1. Los niños y las niñas aprendían mientras jugaban con la “tortuga de piso”creada por Seymour Papert.

Imagen 2. Mediante las órdenes del lenguaje Logo, la tortuga dibujaba figuras geométricas en la pantalla.

En la Argentina, las experiencias de robótica del MIT inspiraron el desarrollo de propuestas educativas y materiales didácticos orientados a que los alumnos y alumnas programaran, mediante el Logo, el funcionamiento de modelos a escala de dispositivos electromecánicos tales como vehículos, grúas, cintas transportadoras, calesitas, ascensores o semáforos, entre otros. También, con la ayuda de los materiales didácticos basados en los bloques de construcción de Lego, comienza a explorarse la posibilidad de descender un escalón en el nivel de abstracción que generaba la “tortuga virtual”, y crear una “tortuga real” (equivalente a la de Papert) que se desplazara físicamente por el suelo, o por la mesa de trabajo, siguiendo las órdenes enviadas desde la computadora mediante las mismas instrucciones utilizadas para programar la tortuga virtual de la pantalla; una tortuga físicamente “real”, en lugar de virtualmente simulada. Asimismo, si a esta “tortuga-robot” se le adicionaban sensores, capaces de detectar obstáculos en su entorno, se ampliaba la diversidad y complejidad de los problemas a plantear a los alumnos: la tortuga ya no solo era capaz de ejecutar acciones secuenciales, repetirlas de manera indefinida, o un número determinado de veces y, también, modificar su trayectoria en función del cumplimiento de ciertas condiciones (por ejemplo, el ingreso de determinada información desde el teclado). Con la presencia de los sensores comenzaban a plantearse problemas orientados a la detección de objetos, a la necesidad de esquivarlos y de contarlos; a la detección de sonidos, luces o colores; al seguimiento de trayectorias indicadas en el suelo; al traslado de objetos, al recorrido de laberintos, entre otros.

En algunos casos, estos dispositivos eran diseñados y construidos por los propios alumnos, mediante juegos didácticos de ensamble (Meccano, Lego, por ejemplo) y se podía, también, combinarlos con otros materiales (cartón, madera, plásticos) y, además, con materiales de “descarte” (tapitas de frascos, cajitas, varillas, partes de juguetes en desuso, entre otros). En otros casos, los sistemas físicos se presentaban a los alumnos previamente construidos por el docente, mediante los mismos materiales de ensamble o, también, mediante juguetes electromecánicos de control remoto, adaptados especialmente para poder ser controlados desde la computadora. Los sistemas contenían motores, luces o sirenas y, en algunos casos, también diferentes tipos de sensores. La tarea de los alumnos se centraba en la resolución de problemas orientados a animar de movimiento a los sistemas mediante órdenes programación: reconociendo las partes y sus funciones; identificando las salidas y entradas de información, desde y hacia la computadora; relacionando las instrucciones y estructuras de programación con los comportamientos esperados o logrados de los objetos físicos (avanzar, retroceder, girar, encenderse, apagarse, subir, bajar, detectar la activación de un sensor, entre otros).

Imagen 3. Cinta transportadora de Meccano, conectada a la computadora a través de una interfase utilizada en la robótica de los años ochenta.

¿Robótica o automatización?

Tal como se describe más arriba, involucrar a los alumnos en actividades de robótica educativa constituía una propuesta orientada a la resolución de problemas de automatización y control de maquetas y modelos físicos, representativos de una gran variedad de procesos automáticos, que no podían ser considerados, estrictamente, como robóticos (sistemas de iluminación, de señalización, de control de acceso de vehículos, de alarmas, de automatización de viviendas, de control de calidad, de riego, de procesos de producción, entre otros).

De este modo, bajo el nombre de Robótica Educativa se constituyó una propuesta didáctica abarcadora de una gran cantidad y variedad de procesos automatizados correspondientes a diferentes contextos tales como viviendas, transportes, vía pública, centros comerciales, fábricas, servicios y establecimientos productivos rurales, entre muchos otros. Las razones del surgimiento de esta propuesta, más amplia y diversificada que la robótica exclusivamente, pueden analizarse desde dos perspectivas. Una perspectiva tecnológica-económica y otra más pedagógica.

 Perspectiva tecnológica-económica. Por un lado, existía una limitación tecnológica para desarrollar robots móviles educativos autónomos (sin cable), de bajo costo y capaces de realizar, con precisión, tareas tales como avanzar, retroceder, girar sobre su propio eje, detectar obstáculos, esquivarlos, identificar luces o seguir caminos. Asimismo la posibilidad de que los alumnos construyeran sus propios robots móviles requería de tiempos, recursos, conocimientos, habilidades e, inclusive, una formación de los docentes, que no siempre estaban disponibles en todas las escuelas. Más adelante veremos cómo los cambios tecnológicos en los recursos y materiales didácticos, sumados a los procesos de capacitación docente, fueron haciendo posible la presencia, actualmente, de estos robots en las aulas, junto con otros más complejos aún (como la aparición de los brazos robóticos), casi impensables de implementar en esas primeras etapas de la robótica educativa.

 Perspectiva pedagógica. Por otro lado, y desde una perspectiva pedagógica, la inclusión de otros dispositivos, sistemas o artefactos automáticos, más allá de los robots, permitió abordar con los alumnos mayor variedad de problemáticas, generando la posibilidad de poner en juego habilidades y conceptos más generales sobre las tecnologías automáticas (algunos de los cuales se correspondían también con los robots). En los capítulos posteriores veremos cómo, años después, este tipo de propuestas permanecen en las prácticas de enseñanza de la robótica, articulándose con aquellas que surgen a partir de la posibilidad de incorporar, como material didáctico, brazos robóticos y robots móviles autónomos. Esto permite corroborar el valor pedagógico de una robótica educativa amplia y abarcativa que alberga a un amplio espectro de problemáticas de automatización, incluyendo, entonces, desde el control de sistemas simples para el encendido y apagado automático de luces, hasta el control de sistemas complejos como brazos robóticos con sensores y sistemas de visión.

Nuevos saberes y habilidades para nuevos interrogantes y problemas

El área de Computación (o Informática) constituyó, entonces, una de las puertas de entrada de la robótica y la automatización a la escuela. Así, la búsqueda por potenciar los procesos de enseñanza y de aprendizaje de las lógicas de programación, a través del control de objetos físicos externos a las computadoras, trajo al aula de Computación estos dos términos novedosos para el área: Robótica y Automatización. Dos términos que, para ser comprendidos e incluidos como objetos de enseñanza, comenzaron a requerir de una mirada que trascendiera el mundo virtual (el mundo de los bits) y se extendiera hasta el mundo de lo “real”, de lo tangible:

 La “tortuga de piso“ del MIT estaba recubierta de un material transparente que dejaba al “descubierto” los mecanismos internos; los niños y niñas podían ver las transmisiones de movimiento, de los ejes de los motores a las ruedas y, también, la plaqueta con los componentes electrónicos que permitían que las señales eléctricas que salían de la computadora, activasen los motores.

 Durante el proceso que implicaba programar a los sistemas automáticos y robots educativos, los alumnos comienzan a encontrarse con nuevos interrogantes: ¿Qué es un sensor? ¿Qué tipos de sensores existen? ¿Cómo selecciono el tipo de sensor más conveniente? ¿Qué es el feedback (realimentación)? ¿Qué problemas resuelve la realimentación?

 Asimismo, en la medida en que los alumnos comenzaban a diseñar y construir sus propios modelos de sistemas automáticos programables, se enfrentaban a nuevos desafíos: ¿Cómo diseñar un robot móvil capaz de girar sobre su propio eje? ¿Cómo hacer funcionar un motor eléctrico en ambos sentidos? ¿Cómo transmitir el movimiento del motor a las ruedas del robot? ¿Cómo diseñar un mecanismo con engranajes?

 Por otro lado, se abría una puerta para propiciar en los alumnos procesos de análisis y reflexión sobre estas nuevas temáticas: ¿Qué es un sistema automático? ¿Qué es un robot? ¿Para qué se utilizan? ¿Cuáles son las implicancias sociales del desarrollo de los robots?

Así, comienza a perfilarse la necesidad, el interés y la posibilidad de tomar a este entorno real como un objeto de conocimiento para los alumnos y alumnas, que complementaba y enriquecía la mirada anterior, restringida casi exclusivamente al ámbito computacional.

Surge entonces la necesidad de abordar, en la escuela, nuevos interrogantes que no podían responderse, exclusivamente, desde el área de Computación y, también, nuevos problemas que requerían nuevos saberes y habilidades correspondientes a otra área de conocimientos.

Y es así como entra en escena la segunda “idea fuerza”.

Idea Nº 2. De “la tecnología para los técnicos” a la “tecnología para todos”

La segunda idea fuerza se corresponde con el surgimiento, a partir de la década del los ochenta, y en varios países, de una nueva área de conocimiento escolar, conocida como Tecnología o Educación Tecnológica. Nacía una nueva área que, si bien podía incluir contenidos y habilidades vinculadas con los sistemas informáticos y digitales, pretendía ser más abarcativa, y favorecer una comprensión general del “mundo artificial”, a través del abordaje de nociones y conceptos tales como las operaciones de almacenamiento, transporte o transformación de los materiales, la energía o la información; el modo en que estas operaciones se crean o se modifican, la manera en que se controlan, los medios que se emplean; la organización de las mismas formando procesos o las relaciones con el contexto en que surgen y se desarrollan. Asimismo, la creación de esta nueva área promovía la inclusión en las aulas de uno de los procesos más paradigmáticos y característicos de la resolución de problemas tecnológicos: el “proceso de diseño”.

En la Argentina, esta nueva área comienza a implementarse a partir de la experiencia de algunas escuelas (entre ellas, la Escuela ORT) y de las reformas educativas propuestas a partir del regreso de la democracia. El desafío consistía en desarrollar, como parte de la formación general de los y las estudiantes, un currículum que incluyera contenidos y capacidades orientadas a comprender las características y lógicas propias de la tecnología, entendida como un campo de conocimiento y una práctica social, orientada al diseño, el desarrollo, la producción, el uso y la evaluación de artefactos y artificios (herramientas, máquinas, ambientes, procesos) creados por las personas en respuesta a necesidades, demandas, intereses o deseos, en cada época y/o lugar.

De este modo, y en paralelo con la importancia del desarrollo de habilidades y conocimientos tecnológicos específicos para promover en las escuelas técnicas, comienza a valorarse una formación tecnológica general que abarcara a todas las modalidades del nivel medio y se extendiera, incluso, hasta el nivel primario e inicial.

Más allá de los diferentes enfoques y perspectivas, que cada país fue adoptando, actualmente existe un consenso en relación con tres grandes propósitos del área de Educación Tecnológica:

 Desarrollar la lógica del pensamiento tecnológico, relacionada con el “saber-hacer”, con el diseño y con la capacidad de resolución de problemas prácticos.

 Desarrollar miradas comprensivas de la tecnología, reconociendo cambios y continuidades entre procesos y tecnologías diferentes y construyendo nociones generales comunes a todas ellas.

 Desarrollar un espíritu crítico en relación con las interacciones entre la tecnología, las personas, la sociedad y el ambiente.

¿Cómo se relaciona la inclusión de esta nueva área curricular, con los inicios de la robótica en la escuela? ¿Cómo se distribuyen, complementan y articulan los contenidos y habilidades de robótica, entre el área de Educación Tecnológica y el área de Computación/Informática?

A diferencia de lo que sucedía en Computación, la robótica y la automatización constituían contenidos propios del área de Educación Tecnológica. Como se expuso anteriormente, en Computación, comienzan siendo un medio, un recurso y una estrategia, para potenciar y enriquecer la enseñanza del pensamiento computacional y la programación. En Educación Tecnológica, en cambio, se constituyen en un fin en sí mismos, ya que son parte del objeto de estudio de la disciplina.

Robótica y automatización en los Núcleos de Aprendizajes Prioritarios de la Educación Tecnológica

Si bien, en capítulos posteriores, se analiza con más detalle la inserción curricular de la robótica en el área de Educación Tecnológica, se comparten aquí algunos fragmentos de los Núcleos de Aprendizajes Prioritarios (NAP) de Educación Tecnológica (MEN, 2011), con la intención de ilustrar a qué nos referimos cuando hablamos de un área curricular que incluye, entre sus contenidos, aquellos correspondientes a la robótica y la automatización. En particular, el siguiente listado parte de los contenidos y capacidades asociados con la programación (y, en consecuencia, compartidos con el espacio de Computación) para luego extenderse hacia aquellos más específicos de la Educación Tecnológica, que ponen la mirada sobre los procesos de automatización y sobre la estructura y el funcionamiento de los sistemas automáticos (incluidos los robots), sobre sus aplicaciones, sobre el modo en que se vinculan las personas con este tipo de sistemas y sobre el análisis crítico de los cambios provocados en la vida cotidiana y en el mundo del trabajo.

 Dimensión asociada con la programación: análisis y resolución de problemas.Reconocer el rol de los sistemas automáticos programables como medios para dotar de flexibilidad (permitiendo la movilidad y adaptabilidad) a los procesos, analizando diferentes comportamientos e infiriendo sus lógicas de programación: ciclos, secuencias repetitivas, estructuras condicionales.Resolver problemas de control automático utilizando software específico y artefactos didácticos, programando las salidas para activar lámparas o motores en función del tiempo o de acuerdo a la información proveniente de sensores conectados a las entradas.

 Dimensión asociada con los procesos de automatización y con la estructura y funcionamiento de los sistemas automáticos. Identificar el modo en que circula la información en artefactos y sistemas automáticos, representando la estructura y el comportamiento de los mismos.Analizar los diferentes estados de un proceso automatizado, identificando las variables que pueden sensarse para provocar cambios de estado (por ejemplo: temperatura en invernaderos, heladeras o fermentadores; nivel de líquidos en tanques de agua o combustibles; humedad en sistemas de riego, entre otras).Identificar comportamientos automáticos en procesos de transporte, transformación o almacenamiento, diferenciando el tipo de control (por tiempo, con sensores a lazo abierto o por realimentación) y reconociendo operaciones de sensado, temporización, control y actuación.

 Dimensión asociada con las interacciones entre las personas y los artefactos, sistemas y procesos automáticos. Analizar procesos de control, sobre flujos de energía (eléctrica, por ejemplo), materia (distribución de agua, por ejemplo) e información (controles de acceso, por ejemplo), diferenciando operaciones con intervención directa de las personas y operaciones automatizadas (interrupción/habilitación, regulación de flujo, control de sentido, entre otras).Reconocer que las operaciones automatizadas son el resultado de la delegación de los programas de acciones y decisiones humanas en artefactos (el inicio del riego, el tiempo de activación de una alarma, el cambio de estado de un semáforo, por ejemplo).

 Dimensión asociada con los cambios producidos por la automatización de las tareas y los procesos. Analizar cómo cambian las tareas de las personas cuando los procesos se automatizan, en contextos laborales y de la vida cotidiana (por ejemplo en procesos de control de riego, realización de tareas domésticas, entre otras).Analizar críticamente cómo, la incorporación de sistemas automatizados, en los que se delegan programas de acciones, complementa, refuerza o sustituye el accionar humano, en la vida cotidiana y en contextos de trabajo.

La robótica fue creciendo y encontrando su lugar en la escuela, en algunos casos, dentro del área de Computación, mayormente enfocada en la enseñanza de la programación; en otros casos, dentro del área de Educación Tecnológica, orientada mayormente hacia el análisis, diseño y construcción de dispositivos mecánicos controlados desde la computadora en los que se incluía la mirada social (como se menciona en los NAP descriptos más arriba); también, existían escuelas en donde, los proyectos de robótica se implementaban de manera articulada entre ambos espacios.

Este escenario, que parecía tener cierta coherencia, no fue fácil de sostener, sobre todo teniendo en cuenta que la robótica pivoteaba entre dos áreas a las que no les era sencillo encontrar “su lugar” en la currícula escolar. Además, ambas áreas vivían un proceso interno de debate epistemológico (propio de las áreas con menos tradición escolar) que generaba cambios en sus objetos de estudio y en sus enfoques de enseñanza; también, requerían de cierta infraestructura y equipamiento que no siempre era posible disponer en las escuelas y, por sobre todo, de la implementación de programas de capacitación orientados a actualizar a los docentes en aquellos contenidos novedosos y que no estaban presentes en la formación inicial de los profesorados.

Podían encontrarse escuelas en las que cada una de estas áreas tenía un espacio curricular específico; escuelas en las que solo existía una de ellas; escuelas que optaban por la implementación extracurricular de alguna de las dos; y escuelas en donde, tanto la Computación como la Educación Tecnológica, estaban ausentes… Y esta diversidad podía encontrarse incluso dentro de una misma jurisdicción.

Aún, ante estas dificultades, muchas escuelas continuaron realizando experiencias curriculares de robótica educativa (más adelante, en capítulos posteriores se presentan algunas de aquellas épocas) y, además, comenzaron a nacer los talleres de Robótica, por lo general optativos y a contraturno. En ellos, ya no existía una línea divisoria entre Computación y Tecnología, y se trabajaba por proyectos, integrando programación, diseño y construcción.

Estas experiencias, que permitieron ir construyendo una didáctica incipiente para estos nuevos contenidos, posibilitaron, además, abordar con los alumnos un conjunto de capacidades relevantes, y que no siempre solían ser tan fáciles de promover en la escuela desde los espacios disciplinares (trabajo por proyectos, resolución de problemas, autonomía, creatividad, trabajo con otros, comunicación y expresión, entre otras). Asimismo estas experiencias, que comienzan a trascender las paredes de las aulas y los tiempos escolares, posibilitan, además, la integración de saberes provenientes de diferentes disciplinas (Matemática, Física, Computación, Educación Tecnológica, Ciencias Sociales).

Algo nuevo estaba sucediendo en la escuela en relación con la tecnología. Y esto sucedía, también, gracias al ingreso a escena de la tercera “idea fuerza”.

Idea Nº 3. De los contenidos y las disciplinas, a las capacidades y los proyectos

La tercera idea fuerza se corresponde con aquellas concepciones y teorías didácticas que se hallaban en auge en los años ochenta: aprendizaje significativo, andamiaje, ideas previas, aprendizaje social, zona de desarrollo próximo, evaluación de proceso, aula taller, contenido procedimentales, resolución de problemas, proyectos, interdisciplina, entre otras.

Ingresar, como observador, a las aulas, talleres o laboratorios en donde los alumnos transitaban por actividades de aprendizaje asociadas a la robótica y la automatización, podía significar una experiencia gratificante para pedagogos y educadores en general, quienes veían, en la práctica, la implementación de las nuevas teorías educativas.

En algunos casos, estas ideas formaban parte de los marcos conceptuales en que basaban sus prácticas los docentes a cargo de estas experiencias pero, en muchos casos, fue la propia práctica docente, junto con la posibilidad de reflexionar sobre ella y de estar atento a los logros, las dificultades, las demandas y el accionar de los propios alumnos, lo que posibilitó e impulsó un trabajo intuitivo y espontáneo sobre la base de estos paradigmas educativos.

El siguiente relato permite ilustrar cómo, desde sus inicios, enseñar y aprender robótica constituía una excelente oportunidad para un trabajo con base en estas ideas y concepciones. Se trata de un registro correspondiente a una clase de un taller de Robótica, extracurricular y optativo, para alumnos de sexto grado, realizado en una escuela primaria de gestión privada de la Ciudad de Buenos Aires, allá por fines de los ochenta.

Registro de la clase de un taller de Robótica (a fines de los ochenta)
1. El punto de partida

 La actividad se lleva a cabo en el laboratorio de Computación de la escuela.

 El punto de partida, para el trabajo de los alumnos, es un problema, un desafío o, de manera más general, una situación a resolver. El docente presenta las diferentes propuestas a todos los alumnos. Ellos eligen qué actividad hacer, y se agrupan de acuerdo a sus intereses.

 Se distribuyen en grupos. Sobre la mesa de trabajo, cada grupo tiene a su disposición una computadora (en esos tiempos existían solo las computadoras de escritorio) y un conjunto de materiales de robótica.

 En una de las mesas se ve a un grupo analizando, e intentando hacer funcionar desde la computadora, un ascensor construido con Meccano. En otra mesa, los alumnos están desarmando un autito de juguete a control remoto, para luego conectarlo a la computadora. También puede verse a otro grupo explorando un conjunto de componentes eléctricos (pilas, cables, lamparitas, interruptores) y combinándolos para construir un semáforo que luego será automatizado desde la computadora.

Imagen 4. Pequeño auto de juguete a control remoto desarmado y listo para conectar a una interfase y controlarlo desde la computadora, en una clase de Robótica de los años ochenta.

2. Los recursos

 Si bien, no todos los grupos disponen de los mismos kits o recursos de robótica, existe un elemento común a todos: una interfase cuya función es comunicar el software con los dispositivos físicos externos a la computadora. Faltaban todavía muchos años para que naciera el proyecto Arduino que, como veremos en capítulos posteriores, constituye un hito, un punto de inflexión, en el desarrollo y crecimiento de la robótica educativa en la Argentina.

 En las computadoras disponen del lenguaje Logo, el cual tiene preparado, en cada caso, un conjunto de procedimientos específicos del problema a resolver. Entre otros:subir, bajar, tiempo(n), sensor_pb, encender rojo, avanzar, retroceder

3. Los aprendizajes

 Para abordar las actividades los alumnos ponen en juego algunos contenidos y capacidades generales, comunes a todos los desafíos, y otros más específicos y particulares de cada situación. Algunos contenidos provienen de aprendizajes y experiencias previas, propias de diferentes campos tales como Matemática, Ciencias Naturales, Computación o Educación Tecnológica. Otros, en cambio, se hacía necesario aprenderlos en ese momento, para poder avanzar.¿Cuál es la secuencia de funcionamiento de las luces de un semáforo? ¿Cómo “sabe” el ascensor que se tienen que detener cuando llega a la planta baja? ¿Cómo funciona un sensor magnético? ¿Cómo se logra que un motorcito pueda invertir su sentido de giro? ¿Cómo construir un circuito para encender y apagar lamparitas de manera independiente?¿Qué tipo de diagrama, esquema o representación es más conveniente para un circuito eléctrico? ¿Y para un algoritmo? ¿Y para el diseño de una “maquinita? ¿Y para el registro del proceso de trabajo?¿Cómo diseñar un programa para que una secuencia se repita indefinidamente? ¿Cómo incorporar, a un programa, una estructura condicional que reciba la información proveniente de un sensor? ¿Cómo programar creando procedimientos generales que puedan utilizarse para resolver problemas diferentes?¿Cómo calcular el tiempo de activación de un “motorcito”, para que al “autito” avance una determinada distancia? ¿Cómo transformar ese número en el número para asignar a una determinada variable de un programa?

 ¿Cómo dividir un problema en partes? ¿Cómo organizar el trabajo en grupos? ¿Cómo generar diferentes soluciones alternativas a un mismo problema? ¿Cómo registrar y comunicar el proceso y el resultado de un proyecto?

 ¿Qué es un sistema automático? ¿Qué ventaja tiene que sea programable? ¿Todo sistema automático es un robot? ¿Qué impactos y efectos tiene la automatización en la vida cotidiana y en el trabajo?

4. La dinámica de trabajo

 Durante la clase-taller, el docente tiene un rol activo al recorrer las mesas de trabajo y sentarse a trabajar con cada grupo, colaborando en la comprensión de las consignas y aportando los nuevos conocimientos, en el momento en que estos son necesarios. Mediante guías de trabajo se favorece una exploración guiada por parte de los alumnos, por medio de consignas y microproblemas orientados a favorecer un aprendizaje por descubrimiento.

 Dentro de cada grupo no todos los alumnos realizan la misma tarea, ni cumplen los mismos roles. Por ejemplo, algunos se abocan a la parte constructiva del semáforo o el autito y otros a la programación en la computadora. De todos modos, en algún momento, el “rompecabezas” se arma; la parte de la solución “virtual” y la parte “real” tienen que conectarse entre sí para lograr el objetivo buscado.

La mirada sobre las caritas de los chicos y las chicas; la escucha atenta a sus expresiones, sus preguntas y sus intercambios; el registro hacia sus movimientos y sus gestos y la valoración del “desorden” y el “ruido”, que se vislumbra en el ambiente de trabajo, constituyen, todos, indicadores de una experiencia educativa no tradicional (para ese momento). Una experiencia donde la emocionalidad, la pasión y el interés, conviven, de manera sinérgica, con el conocimiento; una experiencia en donde los chicos y las chicas se involucran, reconociendo y valorando su propia capacidad creativa y transformadora, protagonizando de manera activa su propio proceso de aprendizaje.

El aula-taller como espacio para el desarrollo de capacidades

Las escenas descriptas son solo un recorte de una experiencia más extensa y, como toda experiencia situada, se constituye en función del contexto y las características particulares de la institución en la cual se desarrolla. De todos modos, muchos de los aspectos relatados representan a las diferentes experiencias de robótica educativa presentes en las escuelas en esos tiempos.

Por otro lado, las dinámicas de enseñanza y de aprendizaje relatadas, las cuales posicionan al alumno como constructor activo de sus aprendizajes y, al docente, como orientador de ese proceso, no eran propias ni exclusivas de la robótica. El aula-taller en la escuela, que, en un principio, se relacionaba con las actividades prácticas manuales, literarias, artísticas y, en general, expresivas, poco a poco fue extendiéndose hacia el aprendizaje de otras áreas de conocimiento, tales como las Matemáticas, la Lectoescritura, las Ciencias Sociales o las Ciencias Naturales (los recordados “talleres de ciencias”…).

María Teresa Cuberes, en su ya clásico libro El taller de los talleres (González Cuberes, 1987) sostiene: “(…) me refiero al taller como tiempo-espacio para la vivencia, la reflexión y la conceptualización; como síntesis del pensar, el sentir y el hacer. Como el lugar para la participación y el aprendizaje (…)”; “(…) el taller como lugar de manufactura y mentefactura (…)”; “(…) en el taller, a través del interjuego de los participantes con la tarea, confluyen pensamiento, sentimiento y acción. El taller, en síntesis, puede convertirse en el lugar del vínculo, la participación, la comunicación y, por ende, lugar de producción social de objetos, hechos y conocimientos (…)”.

Estas dinámicas, gradualmente, fueron incorporándose, desde los espacios no formales o extracurriculares, hacia las aulas y los espacios disciplinares formales. Y esto sucedía en un contexto educativo donde las prácticas constructivistas lograban cada vez un mayor arraigo en las escuelas; tiempos en los que, a la luz de la reforma educativa española, la currícula escolar incorporaba explícitamente a los procedimientos y las actitudes como contenidos de enseñanza (Coll et al., 1992).

En este contexto, la robótica encontraba un terreno fértil para crecer y desarrollarse; para explorar, para innovar, para construir su propia didáctica, bajo el paraguas de la teorías emergentes, propias de las didácticas generales. Así, por ejemplo, tomando como referencia las teorías de Piaget y de Vygotsky, Seymour Papert define el construccionismo² basándose en las “actividades cibernéticas” (tal como él las denomina) en las que (…)

los sensores, las computadoras que pueden ejecutar programas Logo y los controladores motorizados, permiten a un niño construir una casa Lego con un sistema programable de control de la temperatura y modelos móviles capaces de buscar condiciones del ambiente tales como luz o calor, o de seguirse o evitarse mutuamente. (Papert y Harel, 1991)

Imagen 5. Mediante un kit didáctico de construcciones,los alumnos diseñan y construyen un vehículo.

Robótica en la escuela, treinta y cinco años después

El devenir de la robótica en la escuela, en los últimos treinta y cinco años, estuvo condicionado por el “estado del arte” del desarrollo (y las posibilidades de acceso) de las tecnologías diseñadas para su enseñanza. A lo largo de los años, pueden reconocerse tres hitos (o puntos de inflexión) que potenciaron las posibilidades de la robótica educativa.

 Hito 1. La robótica basada en interfases. Como se menciona más arriba, las primeras experiencias en las escuelas se basaban en el uso de un dispositivo, conocido con el nombre de interfase, cuyas funciones eran transformar las órdenes de un lenguaje de programación, escritas por los alumnos en las computadoras, en señales eléctricas que permitían activar y desactivar dispositivos físicos, tales como luces, motores o sirenas y, además, leer, desde los programas, la información (también señales eléctricas) que ingresaba a través de los sensores. Las interfases se conectaban, por un lado, a alguno de los puertos de entrada/salida de las computadoras y, por otro lado, contaban con conectores para “enchufar” los dispositivos de entrada (sensores) y los de salida (actuadores). El esfuerzo de los diseñadores y fabricantes de materiales didácticos estaba puesto en que el conexionado fuera lo más simple y “transparente” posible para los estudiantes.

Imagen 6. Interfases para conectar sensores y actuadores a la computadora.

 Hito 2. La robótica móvil. Una de las limitaciones de las interfases consistía en la necesidad que tenían estas de permanecer conectadas físicamente (mediante cables) con la computadora que las controlaba. Así, cuando se pretendía programar y controlar un vehículo robot, se necesitaba disponer de largos cables para conectar sus actuadores y sensores a la interfase. A fines del siglo pasado, la empresa Lego irrumpe en el “mercado educativo” con su “ladrillo inteligente” que, inspirado en las ideas de Seymour Papert, consistía en un controlador inalámbrico al que se le anexaban motores, ruedas y sensores y permitía construir vehículos autónomos. El controlador incluía las baterías y, además, la memoria necesaria para almacenar los programas creados y transmitidos desde una computadora. De este modo, la computadora ya no necesitaba estar conectada físicamente al robot: una vez realizado el programa, los alumnos lo “enviaban” al controlador inalámbrico para que se almacene y ejecute desde allí.

Imagen 7. El primer “ladrillo inteligente”.

Imagen 8. Robot móvil con orugas construido con el “ladrillo inteligente”.

Imagen 9. Alumnos construyendo un robot móvil con el “ladrillo inteligente”.

Si bien los controladores autónomos también podían ser utilizados como interfases, para conectar y controlar cualquier otro tipo de sistemas y artefactos que los estudiantes construyesen, la fascinación que generaba poder controlar un robot móvil que se desplazara autónomamente por el aula trasladando objetos y esquivando obstáculos, opacó y desaprovechó la gran variedad de actividades y situaciones de aprendizaje que se venían explorando en las aulas, al punto tal que, en algunos casos la robótica educativa se asociaba casi exclusivamente con la robótica móvil.

 Hito 3. La robótica basada en Arduino. A partir de los primeros años de este nuevo siglo, nace el proyecto Arduino y, con él, un nuevo escenario para la robótica y la automatización en las escuelas. El proyecto Arduino surge en el contexto de la electrónica como una plataforma abierta basada en software y hardware flexibles y fáciles de utilizar y combinar. Se creó originalmente como un kit para artistas, diseñadores y aficionados interesados en crear entornos u objetos interactivos (automatizados), sin poseer conocimientos profundos sobre electrónica. Permite construir dispositivos que utilizan sensores para tomar información del entorno y actuar sobre él mediante luces motores u elementos sonoros, entre otros. Posee un microcontrolador programable mediante un software libre y abierto, y puede conectarse a la computadora e interactuar con diferentes tipos de software. Los componentes pueden adquirirse comercialmente, y a un costo relativamente accesible pero, lo más interesante, es que se ofrece la información en la web para que cualquier persona (sin ser experta) pueda desarrollar proyectos por sí mismo. Fieles a la filosofía del diseño colaborativo, la página invita a los usuarios a compartir sus diseños de hardware o software, los cuales pueden ser utilizados por otros usuarios, quienes los recrean, modifican y vuelven a compartir.

Imagen 10. El kit de Arduino permite realizar proyectos de automatización, tanto profesionales como educativos.

Si bien Arduino no fue pensado originariamente para la educación, rápidamente fue adoptado por los sistemas educativos. Su utilización trajo aparejadas algunas ventajas y, también, nuevos desafíos a resolver:

 Solución de problemas de compatibilidad. Arduino, desde su propia “filosofía”, permitió resolver una problemática originada porque, en muchos casos, los materiales y componentes de los diferentes equipamientos no podían combinarse entre sí; además, algunos fabricantes, desarrollaban nuevas versiones, más actualizadas, pero que no eran compatibles con sus propias versiones anteriores.

 Complejización del conexionado. Este escenario, más flexible para la compatibilización con los diferentes dispositivos y componentes existentes en el mercado, trajo, como contrapartida, la pérdida de cierta “amigabilidad” en el conexionado y manejo de los componentes, ya que estos, al no ser materiales educativos, se acercan más a los materiales “reales”. Pensando en capitalizar ambas perspectivas, muchos fabricantes de materiales didácticos comenzaron a incorporar ajustes y adaptaciones que brindaran la posibilidad de compatibilizar su equipamiento con los recursos de Arduino.

Actualmente, gracias a las posibilidades de innovación y creatividad que trae consigo Arduino, a un aumento en la flexibilidad de los materiales didácticos fabricados comercialmente y, fundamentalmente, a la revalorización, registro y socialización de las experiencias de enseñanza acumuladas a lo largo de los años, puede afirmarse que, cada uno de tres los hitos mencionados, más que quiebres o puntos de inflexión, constituyen escalones que permitieron hacer crecer a la robótica en las escuelas, integrando la diversidad de actividades surgidas de la “robótica basada en interfases” con la particular motivación que despierta la robótica móvil.

Antes de pasar a los siguientes capítulos, en los cuales se describen y analizan diversas propuestas de enseñanza, se hace necesario reconocer que este crecimiento de la robótica en la educación no puede analizarse (al igual que cualquier otro proceso educativo) descontextualizado de los cambios sociales, económicos y políticos, que se sucedieron en la Argentina. Desde el Congreso Pedagógico Nacional, con el nacimiento de la democracia, hasta la muy reciente incorporación de los Núcleos de Aprendizaje Prioritarios de Educación Digital, Programación y Robótica, acordados por el Consejo Federal de Educación (2018), se generaron sucesivas modificaciones en los planes de estudio, en los currículums escolares y en las metodologías de enseñanza, entre otras. Más allá de estos cambios e innovaciones, ciertas tendencias educativas se mantuvieron en el tiempo, fortaleciéndose y profundizándose. Entre estas tendencias pueden reconocerse a las tres “ideas fuerza”, mencionadas en este capítulo, las cuales fueron progresivamente resignificándose y enriqueciéndose, a medida que surgían nuevos interrogantes que generaban, a su vez, la necesidad de nuevas respuestas:

 ¿Enseñar computación o enseñar informática? ¿Qué lugar debía ocupar la enseñanza de la programación? ¿Programación o Pensamiento Computacional? ¿Informática/Computación como espacio curricular propio o transversal?

 ¿Cómo incrementar la cultura tecnológica de los y las estudiantes? ¿Educación tecnológica transversal o en un espacio curricular específico? ¿Cómo articular la Educación Tecnológica con la enseñanza de la programación/pensamiento computacional?

 ¿Priorizar la enseñanza de contenidos o el desarrollo de capacidades? ¿Enseñanza areal e integrada, o disciplinar y fragmentada? ¿Cómo desarrollar las competencias digitales y las habilidades del siglo XXI?

Estos interrogantes fueron creando las condiciones propicias para lograr, a partir de aquellas experiencias de los años ochenta, una continuidad y un crecimiento sostenido de la robótica en la escuela, la cual fue transitando por diferentes estadios, con diferentes grados de implementación y diferentes niveles de aceptación; con momentos de exploración y crecimiento, en algunas escuelas, conviviendo con el estancamiento, fruto de las dificultades propias de un nuevo campo de conocimiento: falta de formación docente, acuerdos y desacuerdos en relación con la identificación y progresión de los contenidos de enseñanza y, en esta área en particular, la necesidad de disponer de recursos y materiales didácticos accesibles. Asimismo, a este “amesetamiento” contribuyó, en parte, cierto desconocimiento y descreimiento presente en algunos ámbitos oficiales desde los cuales se promueven las políticas públicas. De todos modos, el trabajo sostenido y silencioso de muchos docentes, distribuidos a lo largo de la Argentina, en escuelas públicas y privadas, en los niveles primario y secundario, en espacios curriculares o extracurriculares, constituyen la base de experiencia acumulada necesaria para este momento en el cual se vislumbra un resurgimiento, reconocimiento y revaloración del lugar y el sentido de la robótica en la escuela, la cual parece estar tomando un protagonismo tal que trasciende a la escuela y a la educación formal. En los ochenta los padres, quienes nos sentíamos preocupados por la educación de nuestros hijos, valorábamos y reclamábamos la enseñanza del inglés y de la computación (al punto tal que lo que la escuela no podía satisfacer, buscábamos cubrirlo, por fuera de ella, a través de espacios de educación no formal). Hoy, la importancia de “saber” robótica, parece haberse instalado con la misma convicción e intensidad con la que se traslucían aquellas demandas. El nuevo escenario científico, tecnológico, cultural, social y económico, genera la necesidad de desarrollar las denominadas habilidades y competencias para el siglo XXI. Esto fortalece los argumentos por los cuales abordar la robótica en las escuelas, y le otorga, además, nuevos sentidos y posibilidades: la cultura colaborativa, las tecnologías libres y abiertas, la Inteligencia Artificial, la Internet de las Cosas y la fabricación digital permiten romper las barreras entre los mundos virtuales y reales, entre los bits y los átomos, entre los algoritmos y los artefactos, entre el software y los objetos, y esto… esto no es otra cosa que la robótica.

NOTAS

1. Una versión reducida del presente texto fue publicada en formato de artículo para la revista Novedades Educativas No 356 de agosto de 2020.

2. En el prólogo del libro Constructionist learning (MIT, 1990), el doctor Seymour Papert afirma: “(…) La palabra ‘construccionismo’ expresa la idea adicional de que esto sucede especialmente cuando el sujeto se ‘involucra’ en la construcción de algo externo, o en algo que sea compartible… un castillo de arena, una máquina, un programa de computadora, un libro. Esto nos lleva a un modelo que usa un ciclo de internalización de lo que está afuera, luego una externalización de lo que está adentro y vuelve a empezar…”.