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Trabajo de investigación sobre el grado de conocimiento del profesorado con respecto a la robótica aplicada a la educación

Competencia docente de la robótica educativa: ¿una realidad o un nuevo reto para el profesorado?

Rosanna Fernàndez, profesora de Tecnología y técnica en Educación del Centre de Recursos Pedagògics Específics de Suport a la Innovació i la Recerca Educativa (Cesire), ámbito de Tecnología (Departament d'Ensenyament - Generalitat de Catalunya)13/05/2016
Este artículo hace un breve repaso de la historia de la robótica educativa y presenta un estudio sobre la percepción, en primera persona, que el profesorado de tecnología y tecnología industrial tiene sobre su actual competencia profesional en la docencia de la robótica educativa.

Introducción

La robótica educativa está cada vez más presente en los centros de educación obligatoria y postobligatoria en países de todo el mundo. En algunos casos, como los de Corea del Sur y la India, se han modificado los currículos educativos para introducir la robótica en las aulas desde primaria. En Cataluña, la situación no es diferente; los proyectos relacionados con automatismos, control de procesos o simulación de sistemas tecnológicos son comunes en la ESO y el bachillerato y día tras día aumenta el número de escuelas en las que se introduce la programación y la robótica educativa al alumnado de educación infantil y primaria. La presencia en las aulas de las actividades relacionadas con las tecnologías y la ingeniería es cada vez mayor, probablemente como respuesta a las demandas que plantea un futuro altamente tecnológico y automatizado. Ante esta evolución de la educación tecnológica cabe preguntarse si el profesorado, artífice y responsable del proceso de aprendizaje, se siente preparado para hacerle frente.

Breve historia de la robótica educativa

La palabra ‘robot’ se utilizó por primera vez a principios del siglo XX, de la mano de la literatura y las artes escénicas. El término lo acuñó el escritor checo Karel Kapek, con ayuda de su hermano, Joseph Kapek, para denominar a los protagonistas de su obra teatral ‘R.U.R’ (‘Robots Universales Rossum’1). La palabra tiene su origen en el vocablo checo ‘robota’, que significa ‘trabajo, obligatoriedad, servidumbre’ (Sánchez Martin, F.M. et al(a)., 2007). También de la mano de la literatura surgió la palabra ‘robótica’, ya que fue el escritor estadounidense Isaac Asimov (1920, 1992) quien utilizó por primera vez el término en su obra ‘Yo Robot’ (1950).

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Primer cartel de la obra de teatro R.U.R. Fuente: Wikipedia.org.
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Representación obra R.U.R. Fuente: Wikipedia.org.

Aunque existen evidencias de la fascinación del ser humano por el diseño y la creación de autómatas desde el siglo I a.C., no es casualidad que dos de las palabras cuyo uso se ha extendido más en las últimas décadas fueran acuñadas a principios del pasado siglo. Tras la primera revolución industrial (finales siglo XVIII, principios del XIX), época de profundos cambios económicos, sociales y tecnológicos para el ser humano que marcó un antes y un después en la construcción de automatismos, el siglo XX resultó ser uno de los más prolíficos en cuanto a la evolución tecnológica se refiere, gran parte de ello a causa de los importantes descubrimientos científicos que tuvieron lugar.

El primer tercio del siglo se caracterizó por el desarrollo de importantes avances en diferentes ramas de la ingeniería (mecánica, electrónica, informática, telecomunicaciones, …). A mediados del siglo XX, los avances en conocimientos sobre programación y electrónica supusieron un gran salto en la evolución de artefactos capaces de realizar automáticamente acciones propias del ser humano y para las que habían sido diseñados y programados.

El nuevo paradigma tecnológico motivó la necesidad de formar profesionales preparados que diesen respuesta a la creciente demanda de conocimientos y aplicaciones. Dicha situación se trasladó a las universidades, donde el estudio de las disciplinas relacionadas con la robótica (mecánica, hidráulica, electrónica, informática, programación, …) ganó terreno rápidamente, dando lugar a una nueva manera de esbozar y solucionar las necesidades y demandas que planteaba la sociedad. La tecnología de las máquinas autónomas2 había llegado para quedarse y era necesario dominarla y avanzar en su evolución y mejora.

Paralelamente al desarrollo de las disciplinas relacionadas con la robótica, la teoría del aprendizaje estaba experimentando profundos cambios epistemológicos, a raíz de los cuales se originó la corriente pedagógica del constructivismo. A grandes rasgos, el constructivismo pedagógico, representado por las figuras de Jean Piaget (1896, 1980) y Lev Vigotsky (1896, 1934), postula que el individuo construye nuevo saber a partir de la aplicación de su conocimiento preexistente y de la construcción de procedimientos propios para solucionar situaciones problemáticas, lo que implica que el aprendizaje es específico de cada persona y nace de la capacidad de relacionar lo que se trata de aprender con lo que ya se conoce.

A finales de la década de los 60, el profesor Seymour Papert, discípulo de Piaget creó, junto a un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), el primer lenguaje de programación dirigido a los niños: Logo (1967). La evolución de sus investigaciones y trabajos en la integración de software con materiales de construcción dieron lugar al nacimiento de la robótica educativa y, con esta, a la propuesta pedagógica del construccionismo, como evolución de la visión constructivista del ‘aprender haciendo’ a la del ‘aprender construyendo’.

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Seymour Papert. Fuente: Wikipedia.org.
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Tortuga de Logo. Fuente: Wikipedia.org.

El diseño de robots con finalidades educativas fue transcendente en la evolución de la robótica educativa, pues abrieron las puertas al interés por la automatización de objetos, posibilitando la incorporación de engranajes, sensores y actuadores sin necesidad, a priori, de tener conocimientos avanzados de electricidad, electrónica o programación. Dio valor a las posibilidades que ofrece la robótica educativa en cuanto a la creación de nuevos contextos de aprendizaje, nuevos objetos con los que pensar y solucionar retos y problemas que hasta entonces, debido a los conocimientos que requerían, había sido impensable plantearse en ambientes no universitarios.

Paulatinamente, gracias a la aparición de nuevas plataformas de programación y objetos de construcción de bajo coste y software libre (Arduino, Picaxe, Scratch, ...), el descubrimiento y difusión de las innumerables oportunidades que la robótica educativa brinda al aprendizaje competencial interdisciplinar y a la evolución curricular de asignaturas como tecnología, la robótica educativa ha ido entrando poco a poco en las aulas.

¿Qué aporta la robótica educativa a la educación competencial?

La robótica educativa se posiciona como una disciplina de aprendizaje multidisciplinar, que ayuda a desarrollar gran parte de las competencias y habilidades que, según el informe de la OCDE ‘Habilidades y competencias del siglo XXI para los aprendices del nuevo milenio en los países de la OCDE’ (2010) requerirán los futuros ciudadanos y ciudadanas del siglo XXI. Entre estas, destacan: la innovación, la resolución de problemas, la toma de decisiones, la alfabetización en recursos y herramientas relacionadas con las tecnologías digitales en general, el pensamiento crítico, el trabajo colaborativo y la flexibilidad y adaptabilidad al trabajo.

En este sentido, la robótica educativa es un marco ideal para movilizar conocimientos para su aplicación en un nuevo contexto; ello implica activar el razonamiento, el pensamiento computacional (computational thinking) y la creatividad (Desing Thinking), a la vez que brinda la posibilidad de generarse en contextos cercanos a la realidad del alumnado, posibilitando la interacción con esta mediante el planteamiento de problemas o situaciones que el alumnado debe solucionar.

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Computational thinking. Fuente: Wikipedia.org.

Su transversalidad, dada por la integración de diferentes tecnologías duras (mecánica, eléctrica y electrónica) y blandas (algorítmica y programación), la convierte en una actividad integradora de la enseñanza y de las diversas maneras de aprender. Implícitamente acerca al alumnado a la realidad tecnológica mediante el uso de tecnología digital, tanto de carácter específico como general, a la vez que favorece el trabajo colaborativo y la comunicación y el aprendizaje entre iguales.

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Transversalidad de la robótica. Fuente: Wikipedia.org.

Por último pero no por ello menos importante, ante la actual falta de estudiantes de carreras técnicas, realidad de la que se han hecho eco numerosos medios de comunicación (el País3, público.es4, Heraldo Aragonés5, El Mundo6, La Vanguardia7, …) la robótica educativa ofrece un aliciente motivacional al alumnado, acercándolo al estudio de las ciencias y las disciplinas tecnológicas desde la creatividad y la curiosidad, al mostrar la ciencia de manera atractiva, estimulante y dinámica, a la vez que se posiciona como impulsora de procedimientos innovadores para enseñar y aprender.

La robótica educativa y la competencia profesional docente

Las iniciativas educativas que implican la robótica educativa son cada vez más numerosas, así como los diferentes escenarios donde estas pueden interaccionar con el alumnado. Aun así, a tenor de los resultados de investigaciones y estudios consultados relacionados con su instrucción en la educación formal, la preparación del profesorado de secundaria es aún un aspecto a mejorar para que la actividad entre definitivamente en las aulas. Esta situación se suma al hecho que, tal como apuntan Moreno y García, citados por Bertolín, A. G., & Ponce, R.S. (2014), en relativamente poco tiempo el profesorado se ha visto sometido a cambios profesionales profundos, especialmente relacionados con su rol en el aula y la perspectiva pedagógica del aprendizaje, que les demandan una serie de competencias, destrezas y habilidades para las que, con frecuencia, no se reconocen particularmente formados.

En este contexto, surgen diferentes interrogantes: ¿Cuál es la percepción que el profesorado tiene sobre su competencia profesional para la docencia de la robótica educativa? ¿Se siente motivado para aprender y confiado para impartir esta actividad? ¿Cuál es su opinión sobre las virtudes de la robótica educativa en un aprendizaje competencial?

Investigando la autopercepción del profesorado

El objetivo principal de la investigación que se está llevando a cabo es evaluar la autopercepción del grado de asimilación de la competencia profesional docente, específica para la robótica educativa (en adelante, competencia RE), del profesorado de las materias de tecnología y tecnología industrial de los centros públicos de educación secundaria de Cataluña (en adelante, el profesorado). Se pretende dar respuesta a algunas de las preguntas planteadas, esperando que los resultados obtenidos ayuden a establecer nuevas vías de investigación y actuación, con el objetivo de consolidar los puntos fuertes de la competencia en RE del profesorado y desarrollar y mejorar los débiles.

Dado que la competencia RE parece ser un tema poco investigado, el presente estudio pretende dar una visión aproximada de la situación actual; no es objetivo enunciar y demostrar hipótesis precisas ni generales, sino recabar información, analizarla y ofrecer resultados que ayuden a, por un lado, arrojar luz sobre la realidad actual de los docentes que incorporan la robótica educativa en los centros educativos Cataluña y, por otro lado, esclarecer qué nuevas vías de investigación y análisis sería necesario plantearse.

Para llevarlo a cabo, uno de los requisitos principales, siendo el docente un colectivo profesional, ha sido redactar una propuesta de los factores que definen la competencialidad profesional específica de la robótica educativa del profesorado. A partir de esta propuesta, se han establecido los indicadores competenciales de la RE que, a su vez, han sido la base para la elaboración del cuestionario que se ha utilizado como herramienta de recogida de datos. La versión final consta de un total de 45 ítems que se clasifican en cinco apartados: el primero de datos generales y los cuatro restantes correspondientes a cada una de las cuatro dimensiones del saber consideradas: saber, saber hacer, saber convivir y saber ser.

La dimensión saber hace referencia a los conocimientos teóricos del docente sobre la disciplina y su didáctica, incluyendo conocimientos sobre TIC y los idiomas. En el caso de la dimensión ‘saber hacer’, ésta se centra en las competencias metodológicas y técnicas del docente, incluyendo gestión del aula, programación de la disciplina, metodologías didácticas, aplicación de las TIC, gestión de conflictos... En cuanto a la dimensión ‘saber convivir’ está relacionada con las competencias sociales y de participación, y observa aspectos del profesorado relacionados con el trabajo en equipo, la colaboración con la comunidad educativa, la coordinación con los compañeros y compañeras de profesión... Finalmente, la dimensión ‘saber ser’ es la que se refiere a las competencias personales e interpersonales del docente, como la educación en valores, el control emocional o la toma de decisiones.

Tras enviar el cuestionario a los departamentos de Tecnología de cuatrocientos cincuenta centros públicos de educación secundaria de Cataluña, finalmente han colaborado en el estudio doscientos veinte docentes de las asignaturas de tecnología y tecnología industrial, de los cuales aproximadamente un 31% han recibido una formación específica en robótica educativa y han implantado en las aulas un programa basado en esta actividad durante cuatro meses.

Actualmente, la investigación se encuentra en la fase de análisis de datos, por lo que no es posible ofrecer conclusiones definitivas. Los resultados del análisis que se detallan a continuación se tomarán como tendencias de comportamiento de la muestra tras el análisis preliminar de los datos de la primera fase del estudio.

Datos descriptivos de la muestra

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Análisis de la muestra. Tendencias observadas

Los valores máximo y mínimo de referencia del nivel de autopercepción de la competencia RE del profesorado, se han calculado en función de las puntuaciones máximas y mínimas de los ítems del cuestionario. Posteriormente, para facilitar el análisis y la lectura de los resultados, éstos se han normalizado a cien y se han definido siete rangos del nivel de autopercepción de la competencia Re del profesorado.

Valoración Excelente Alto Medio-alto Medio Bajo Muy bajo Deficiente
Rango  [100-90) % [90-75)% [75-60)% [60-50)% [50-35)% [35-15)% ≤ 15%

Atendiendo a la clasificación anterior, las tendencias que pueden observarse tras un análisis preliminar de la muestra son las siguientes:

Nivel de autopercepción global de la competencia RE del profesorado

El valor promedio del nivel de autopercepción global es del 49,68% es decir, casi del 50%. La desviación típica es del 21,25%.

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Nivel de autopercepción de la competencia RE en función de la experiencia docente

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Nivel de autopercepción de la competencia RE por dimensiones del saber

Las cuatro dimensiones del saber que se han considerado en el estudio son: dimensión saber (DS), dimensión saber hacer (DSH), dimensión saber convivir (DSC) y dimensión saber ser (DSS). Se han obtenido los siguientes resultados:

Estadísticos descriptivos DS DSH DSC DSS
Peso en la competencia RE 25,00% 50,00% 12,50% 12,50%
Media aritmética 49,95% 46,62% 36,19% 73,91%
Valor máximo 96,67% 98,33% 100,00% 100,00%
Valor mínimo 3,33% 0,00% 0,00% 0,00%
Desviación típica 24,22% 24,40% 26,46% 23,85%
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Análisis por grupos

Se han considerado dos grupos de docentes:

  • Grupo No_Form: se desconoce si los profesores dentro de esta muestra han recibido o no algún tipo de formación específica en robótica educativa. Representan el 64% de la muestra.
  • Grupo Si_Form: se conoce a ciencia cierta que los profesores de esta muestra, durante los cursos 14/15 y 15/16, han recibido formación específica en robótica educativa y que han implantado un programa educativo en sus aulas durante cuatro meses. Representan el 36% de la muestra.

Los datos del análisis de la autopercepción de la competencia RE de ambas muestras son los que se exponen a continuación:

Estadísticos descriptivos No_Form Si_Form
Media aritmética 46,03% 56,18%
Valor máximo 94,17% 96,67%
Valor mínimo 2,50% 5,83%
Desviación típica 21,96% 19,39%
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El gráfico de frecuencias acumuladas confirma que el nivel de autopercepción docente del profesorado que ha recibido formación e implantado un programa de robótica educativa durante cuatro meses tiene un nivel de autopercepción de la competencia RE considerablemente más alto que el que no, siendo la diferencia de 14,4 puntos la acumulación del rango de valoración medio.

Conclusiones

A tenor de los resultados del análisis preliminar, la tendencia indica que la autopercepción global que tiene el profesorado de su competencia RE es baja. En la mayoría de los cálculos realizados, los valores obtenidos se acercan al 50%, es decir, la mitad del valor máximo posible.

En lo referente a la autopercepción de la competencia RE según la experiencia docente, la tendencia de los datos analizados indica que el profesorado que la valora más positivamente es el que pertenece al rango [6-10] años de experiencia.

En cuanto a las diferencias de autopercepción en la competencia RE entre el grupo de profesorado que ha recibido formación específica en RE y el que no, la tendencia de los resultados parece indicar una correlación clara entre la formación y la mejora del grado de autopercepción, aunque no podrán hacerse afirmaciones determinantes hasta completar el análisis de los datos en su totalidad. Así mismo, se espera poder evidenciar que, aparte de la formación, la experiencia de implementación de proyectos educativos en el aula también tiene un efecto claro en la mejora de las competencias profesionales docentes en RE.

En cuanto al análisis por dimensiones del saber, destacan los bajos resultados obtenidos en la autopercepción de las competencias de la dimensión saber convivir. A la espera de un análisis más amplio, parece ser que esta dimensión del saber necesitaría especial atención. En la misma línea, la tendencia de los datos indica que las dimensiones DS y DSH siguen pautas similares a las de la competencia RE global: aproximadamente el 50% del profesorado valora su nivel de autopercepción de la competencia RE como medio o superior al medio. Finalmente, destaca la elevada percepción de la competencia DSS.

A falta de concluir el análisis de los resultados, las tendencias observadas parecen indicar la necesidad de mejorar la competencia en RE del profesorado en su globalidad. Para ello, se propone la ampliación y mejora de la oferta formativa específica, atendiendo a las cuatro dimensiones de la competencia por igual. Así mismo, se propone impulsar la implantación de proyectos colaborativos de RE en los centros de educación. Esta actuación ayudaría a mejorar la experiencia docente en la gestión de de este tipo de proyectos y favorecería la mejora de la autopercepción de la competencia RE del profesorado.

Referencias

  • Bertolín, A. G., & Ponce, R. S. (2014). De la relevancia de las reformas educativas en la evolución de la formación del profesorado de Educación Secundaria. Profesorado: Revista de currículum y formación del profesorado,18(1), 367-381.
  • Delors, J., Amagi, I., Carneiro, R., Chung, F., Geremek, B., Gorham, W., ... & Nanzhao, Z. (1997). La educación encierra un tesoro: informe para la Unesco de la Comisión Internacional sobre la Educación para el Siglo Veintiuno. Unesco.
  • Sánchez-Martín, F.M. et al. Historia de la robótica: de Arquitas de Tarento al Robot da Vinci (Parte II). Actas Urol Esp [online]. 2007, vol.31, n.3 [citado 2016-04-16], pp. 185-196. 

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