DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNIDAD DIDÁCTICA BASADA EN ROBÓTICA EDUCATIVA, HERRAMIENTA PARA EL FORTALECIMIENTO DE HABILIDADES DE LA CREATIVIDAD EN ESTUDIANTES DEL I. E. D. EDUARDO UMAÑA MENDOZA.

Presentado por:

ÁLVARO VERGARA PINILLA

Director: JOHN JAIRO PÁEZ RODRÍGUEZ

Trabajo de grado presentado para obtener el título de Magíster en Educación.

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE EDUCACIÓN MAESTRÍA EN EDUCACIÓN MODALIDAD DE PROFUNDIZACIÓN, ÉNFASIS EDUCACIÓN EN CIENCIAS DE LA NATURALEZA Y TECNOLOGÍA. COLOMBIA 2015

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TABLA DE CONTENIDO

Resumen Ejecutivo ................................................................................................................... 9 1.

Introducción ..................................................................................................................... 10

2.

Justificación. .................................................................................................................... 11

3.

Planteamiento del Problema. ........................................................................................... 13

4.

Objetivos. ......................................................................................................................... 16

5.

6.

4.1

Objetivo general. ...................................................................................................... 16

4.2

Objetivos específicos................................................................................................ 16

Antecedentes .................................................................................................................... 17 5.1

Motivación y El uso de Robots en la Educación. ..................................................... 17

5.2

Resolución de Problemas y Robots. ......................................................................... 22

5.3

Aprendizaje Cooperativo y el uso de robots en la educación. ................................. 31

5.4

Construccionismo y uso de robots en la educación.................................................. 35

Marco teórico. .................................................................................................................. 43 6.1

Creatividad ............................................................................................................... 43

3

7.

6.2

Resolución de Problemas en la Educación. .............................................................. 49

6.3

Robótica Educativa. ................................................................................................. 52

6.4

Educación en Tecnología. ........................................................................................ 57

Unidad Didáctica ............................................................................................................. 62 7.1

Fundamento Teórico de la Unidad Didáctica ........................................................... 64

7.2

Explicación de los conceptos y su relación con la robótica ..................................... 66

7.3

Explicación de la Unidad Didáctica (Figura 4). ....................................................... 69

7.4

Material Didáctico para la aplicación de la Unidad y su uso. .................................. 78

8.

Metodología. .................................................................................................................... 80

9.

Implementación y Sistematización de la Experiencia. .................................................... 85 9.1

Descripción de la población: Caracterización de los estudiantes. ............................ 86

9.2

Descripción de la implementación. .......................................................................... 87

4

10. Conclusiones .................................................................................................................. 104 11. Bibliografía .................................................................................................................... 110

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TABLA DE ILUSTRACIONES

Figura 1. Proceso de Diseño propuesto por Davis Layton: representación de la interacción en el proceso de diseño. ...................................................................................................................... 41 Figura 2. Proceso de Diseño en Ingeniería planteado por ITEEA, (ITEEA, 2015). Realización propia. ......................................................................................................................... 61 Figura 3. Mapa Conceptual de la Unidad didáctica. Diseño Propio. ...................................... 64 Figura 4. Mapa Conceptual que articula los Conceptos de la Unidad didáctica. Diseño Propio…. ........................................................................................................................................ 70 Figura 5. Etapas del Proceso de Diseño y Habilidades que se trabajan y fortalecen en cada una de estas. Complemento del tomado planteado ITEEA (ITEEA, 2015). .................................. 74 Figura 6. Ejemplo de un ciclo de diseño para la construcción de un puente. Expuesto en clase…… ........................................................................................................................................ 88 Figura 7. Estructuras construidas por los estudiantes en el proceso de diseño. ..................... 90 Figura 8. Apps diseñados por los estudiantes y circuito del funcionando. ............................ 95 Figura 9. Estudiantes realizando la actividad planteada. ....................................................... 97 Figura 10. Apps y robots móviles diseñados por los estudiantes. ....................................... 103

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LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Tipos de problemas, casos y estrategias cognitivas para la resolución de problemas. …………………………………………………………………………………………..50 Tabla 2. Describe las habilidades de la creatividad en cada etapa del proceso de diseño. ..... 73 Tabla 3. Resumen de la metodología. ..................................................................................... 82 Tabla 4. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 1. .......................... 89 Tabla 5. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 2. .......................... 91 Tabla 6. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 3. .......................... 93 Tabla 7. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 4. .......................... 94 Tabla 8. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 5. .......................... 97 Tabla 9. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 6. .......................... 99 Tabla 10. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 7. ...................... 101 Tabla 11. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 8. ...................... 102

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Declaración Yo, Álvaro Vergara Pinilla, estudiante de Postgrado de la Maestría en Educación de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, identificado con el código 20122284028, con la tesis titulada: “DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNIDAD DIDÁCTICA BASADA EN ROBÓTICA

EDUCATIVA,

HERRAMIENTA

PARA

EL FORTALECIMIENTO

DE

HABILIDADES DE LA CREATIVIDAD EN ESTUDIANTES DEL I.E.D. EDUARDO UMAÑA MENDOZA” declaro bajo juramento que: 1. La tesis es de mi autoría. 2. He respetado las normas internacionales de citas y referencias para las fuentes consultadas. Por tanto, la tesis no ha sido plagiada ni total ni parcialmente. 3. El proyecto de grado no ha sido auto plagiado; es decir, no ha sido publicada ni presentada anteriormente para obtener algún grado académico previo o título profesional. 4. La intervención que se describe es real y realizada en el IED Eduardo Umaña Mendoza jornada tarde, en consecuencia los resultados no han sido falseados, ni duplicados, ni copiados. De identificarse la falta de fraude (datos falsos), plagio (información sin citar a autores), auto plagio (presentar como nuevo algo ́un trabajo de investigación propio que ya ha sido publicado), piratería (uso ilegal de información ajena) o falsificación (representar falsamente las ideas de otros), asumo las consecuencias y sanciones que de mi acción se deriven, sometiéndome a la normatividad vigente de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

Bogotá, 8 de julio de 2015 Álvaro Vergara Pinilla Código 20122284028

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Agradecimientos

A las personas que con su apoyo, enseñanza y colaboración hicieron posible este proyecto:

Diana Katherine Urrego Gutierrez, My Proofreader Omaira Vergara Pinilla, Hermana John Jairo Páez Rodríguez, Asesor.

A los estudiantes que participaron en la intervención, pertenecientes al Club de Ciencia y Tecnología de la Institución Educativa Distrital Eduardo Umaña Mendoza.

A los docentes del Proyecto Curricular de la Maestría en Educación de la Universidad Francisco José de Caldas.

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Resumen Ejecutivo En este trabajo se presenta el diseño y sistematización de una propuesta pedagógica en el campo de estudio de Educación en Tecnología, para ello se tuvo en cuenta la Robótica Educativa como herramienta didáctica y tecnológica para fortalecer habilidades de la creatividad en grupo de 15 estudiantes que pertenecen al Club de ciencia y tecnología de la Institución Educativa Distrital Eduardo Umaña Mendoza. La propuesta se construyó después de analizar antecedentes de investigaciones similares a nivel internacional y nacional, además de realizar una revisión sistemática del marco teórico. Se utilizó para ello un kit robótico, el cual estuvo disponible en la institución para el desarrollo del hardware, además de la herramienta online AppInventor para el software en el diseño del robot móvil, programando en lenguaje visual y lenguaje de código.

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1.

Introducción

El siguiente documento muestra las fases del trabajo de grado en modalidad de profundización, énfasis educación en ciencias de la naturaleza y tecnología, para la obtención del título de Magíster en Educación. En este trabajo se presenta el diseño y sistematización de una propuesta pedagógica en el campo de Educación en Tecnología, para ello se tuvo en cuenta la Robótica Educativa como herramienta o mindtool, para fortalecer habilidades de la creatividad en grupos de 15 estudiantes quienes pertenecen al Club de ciencia y tecnología de la Institución Educativa Distrital Eduardo Umaña Mendoza. Inicialmente se presenta la justificación y el planteamiento del problema propuesto a partir del siguiente interrogante: ¿Cuáles son las condiciones necesarias para la elaboración de una unidad didáctica que a través de la Robótica Educativa permita fortalecer Fluidez, Flexibilidad y Elaboración, como habilidades o características de la persona creativa apoyado en la resolución de problemas?. Posteriormente, se expone el análisis de diversas investigaciones que tratan los temas de Robots en la educación y donde se abordan los conceptos de motivación, resolución de problemas tecnológicos, aprendizaje cooperativo, construccionismo, educación en tecnología y diseño. Se plantean además en el marco teórico los temas que fueron eje de la unidad didáctica, a partir de las siguientes categorías de estudio: Creatividad, Robótica educativa, Educación en Tecnología y el Proceso de Diseño, para crear finalmente la unidad didáctica que se implementó en la institución. En los últimos capítulos se describe la implementación y se sistematiza la aplicación de la unidad didáctica con los estudiantes del I.E.D. Eduardo Umaña Mendoza. Por último, se presentan las conclusiones del proyecto.

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2.

Justificación.

A continuación las ideas que justifican el trabajo referente a la creatividad, el rol de la escuela en la actualidad y el uso de la robótica en la educación en tecnología. Según lo expuesto por Saturnino de la Torre, catedrático español, "el siglo XIX fue el siglo de la industrialización y el siglo XX el siglo de los avances científicos y de la sociedad del conocimiento, el siglo XXI está llamado a ser el siglo de la creatividad (De la Torre, 2006, p. 12), no por conveniencia de unos cuantos, sino por las exigencias del mundo de hoy, el cual cambia rápidamente, pues es dinámico y complejo, donde se debe educar para estar preparado y para comprender y abordar la sociedad actual, permitiendo afrontar los problemas con ideas originales (Morin, 1999). Es necesario ofrecer continuamente soluciones creativas a problemas inesperados; el éxito se basa no solamente en lo que una persona sabe o en que tanto sabe, sino más bien en su habilidad para pensar y actuar creativamente. En síntesis, estamos viviendo ahora en la Sociedad de la Creatividad como afirma el estadounidense (Resnick, 2008). Además, los estudiantes de hoy crecen en una sociedad que es muy diferente de la de sus padres y docentes y la educación actual sigue haciendo hincapié en la transmisión de los conocimientos, pues no alienta al niño para que sepa hacer frente a lo desconocido. Se debe cambiar a una educación donde se proporcionen múltiples oportunidades para explorar, experimentar y descubrir, pensar, planear, tomar decisiones y desarrollar hábitos creativos. Se han realizado variados intentos por cambiar los ambientes de aprendizaje de los estudiantes tratando de erradicar el modelo unidireccional, el cual está basado en la transmisión y recepción de conocimientos, por un modelo que estimula el desarrollo de habilidades de aprendizaje del Siglo

12 XXI1 en función de responder a las necesidades de aprendizaje que surgen de la actual sociedad. Este trabajo se propone desde el campo de estudio de Educación en Tecnología, pues este escenario brinda posibilidades para pensar y proponer problemas que llevan al estudiante a generar ideas que puedan tener carácter innovador u original. En este campo de estudio se propone como estrategia para resolver los problemas, el Proceso de Diseño, esta permite superar las preocupaciones e incertidumbres y la inclusión de la Robótica como herramienta tecnológica, que brinda motivación y un cambio de la práctica pedagógica tradicional en los actuales métodos de enseñanza, como es el constructivismo y replanteando los roles y funciones de todos los actores educativos. Además, el uso de esta herramienta tecnológica en el aula de clase busca proveer ambientes de aprendizaje interdisciplinarios, donde los estudiantes fortalezcan habilidades para resolver problemas concretos. Se crea entonces un ambiente motivador de aprendizaje con la robótica, donde se lleva al estudiante a una experiencia que contribuye al desarrollo de la creatividad, el pensamiento de los estudiantes y el trabajo en equipo. Ideas similares concluye la investigadora Mónica Sánchez2 en su trabajo (Sanchez, 2014). Teniendo en cuenta todo lo anterior, este trabajo pretende brindar a los estudiantes del IED Eduardo Umaña Mendoza una nueva unidad didáctica, motivadora, que les permita fortalecer habilidades de la creatividad específicamente y otras habilidades más del Siglo XXI, con el fin de prepararlos para la Sociedad de la Creatividad.

1

Debido a la existencia de múltiples propuestas de marcos de referencia respecto a las habilidades indispensables para el siglo XXI, no existe un consenso que defina con precisión cuáles son esas habilidades y en qué consisten. En el estudio “Revisión de 6 marcos de referencia para habilidades de siglo xxi” nombran las siguientes habilidades que son parte de este estudio: Alfabetismo Tecnológico, Habilidades del pensamiento Crítico y de Solución de Problemas, Habilidades del Pensamiento Creativo, Habilidades de Comunicación y Habilidades de Colaboración (Buck Institute for Education (BIE), 2014). 2 Mónica María Sánchez C. Colombiana, Ingeniera en Instrumentación y Control con conocimientos en Informática Educativa, estudios realizados de maestría en Ingeniería electrónica y computación e investigadora en las siguientes áreas: Evaluación Software Educativo, Robótica Educativa, Informática Educativa, Recursos y ambientes de aprendizaje.

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3.

Planteamiento del Problema.

Durante mi experiencia como docente del área de tecnología e informática de la Institución Educativa Distrital Eduardo Umaña Mendoza, se evidenció la ausencia de conductas creativas por parte de los estudiantes cuando se enfrentaban a la solución de problemas relacionados con el diseño y construcción de prototipos tecnológicos, ya que ellos presentaron trabajos de baja calidad, de poco estética, malas copias de prototipos de libros o de internet imitándolos pero no creando. Los estudiantes con buen desempeño académico no estaban suficientemente preparados para enfrentar los retos que encontrarían en sus mundos laborales y personales, ya que aprendían a a resolver tipos específicos de problemas, donde la respuesta fue única y se llegó a través de un procedimiento mecánico como la construcción de un circuito serie o paralelo, hacer cálculos con la ley de ohm o construcción de máquinas simples, sin embargo fueron incapaces de adaptar e improvisar ante situaciones inesperadas, que inevitablemente se presentan en el mundo de hoy, el cual cambia rápidamente como lo ha expresado el investigador Resnick (2008). Estas conductas “no creativas” en los estudiantes afectan su relación con el mundo contemporáneo, ya que en la actualidad la educación a lo siguiente: -

Las personas se enfrentan constantemente a problemas y situaciones inesperadas, debido a que la sociedad actual cambia rápidamente (Ibid, 2008).

-

Una de las características más llamativas de las sociedades modernas e innovadoras es el uso masivo, coordinado y especialmente aplicado de la creatividad (López, 2013)

-

Para el crecimiento de la competitividad hay una condición básica: se debe garantizar que exista, además del capital financiero y de la tecnología, el capital humano adecuado para avanzar en el proceso de crecimiento (Aguerrondo, 2012).

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-

Nuestra sociedad demanda cada vez más personas creativas, no sólo en el ámbito artístico, sino también en el técnico y el científico. Es uno de los requisitos indispensables para que un país progrese en todos los ámbitos (Esquivias, 2013). Las causas que originan estas conductas no creativas se pueden explicar desde el ambiente

escolar dado que: -

La educación actual al hacer hincapié en la transmisión de los conocimientos, no alienta al niño para hacer frente a lo desconocido. No obstante, dada la velocidad con que se producen cambios en la sociedad actual, se hace cada vez más necesario educar a los alumnos para que sean capaces de enfrentarse a un mundo desconocido y cambiante. Ello requiere proporcionar múltiples oportunidades para explorar, experimentar y descubrir, pensar, planear, tomar decisiones y desarrollar hábitos creativos (Gonzalez, 2004).

-

La educación, la formación en la actualidad y la mayoría de los enfoques instructivos utilizados no están en consonancia con las necesidades de los niños y jóvenes actuales, ni con el tipo de sociedad en que estamos viviendo (Gros, 2013).

-

La sociedad ha avanzado rápidamente, más que las escuelas y los modelos tradicionales de aprendizaje que se utilizan en éstas, ya que no suelen estar enfocados a desarrollar el pensamiento creativo (López, 2013). Adicional a lo anterior, se considera que existen varios elementos que se conjugan en la

ausencia de conductas y pensamiento creativo (Duarte, 2004): -

La falta de motivación de la capacidad creadora en los alumnos. Según sea la motivación, el cerebro producirá la energía necesaria y el interés necesario para lograr la creatividad (Angulo, 2013).

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-

Espíritu poco observador, poco crítico. La creatividad se basa en procesos profundos, complejos y rápidos que suponen capacidad de observación amplia, profunda y rápida y buena capacidad de análisis crítico. Ser Fluidos en las ideas (Angulo, 2013).

-

Capacidad deficiente para escuchar, sentir e investigar. La creatividad supone escuchar y percibir los estímulos provenientes del mundo externo y escuchar y sentir las voces e inspiraciones que vienen del subconsciente, lo cual exige hacer silencio interior (Ibid, 2013).

-

Bloqueos emocionales en general miedo a hacer el ridículo o a equivocarnos y está relacionado con una autocrítica personal negativa. Angustia, estrés, culpa, etc. (Ibid, 2013).

-

Bloqueos por deficiencias. Escasos conocimientos, falta de tiempo, desconocimiento de métodos o procesos, de disciplina mental, etc. (Ibid, 2013).

-

No desarrollar o fortalecer las habilidades de la creatividad, ya que ella, no se enseña ni se aprende. Todos somos creativos en algún contexto y tiempo (Torres, 2011).

-

Falta de apropiación de tecnologías en sus aulas o del uso asertivo de la misma, tanto en el uso de los recursos tecnológicos para la educación, como en la enseñanza de la educación en tecnología3.

De acuerdo con la problemática planteada, la cual está relacionada con la ausencia de conductas creativas en los estudiantes cuando se enfrentan a la solución de problemas relacionados con el diseño y construcción de prototipos tecnológicos, nace la siguiente pregunta que orienta este trabajo de grado en la modalidad de profundización: ¿Cuáles son las características necesarias para

3

Este aspecto se observa desde mi experiencia docente y en diálogos con diferentes compañeros del área de tecnología.

16

la elaboración de una unidad didáctica que a través de la Robótica Educativa permita fortalecer Fluidez, Flexibilidad y Elaboración, como habilidades o características de la persona creativa apoyado en la resolución de problemas?. 4.

4.1

Objetivos.

Objetivo general. Elaborar una unidad didáctica basada en Robótica Educativa, para fortalecer las características

de fluidez, flexibilidad y elaboración y así mejorar el pensamiento creativo en estudiantes del club de robótica del IED Eduardo Umaña Mendoza. 4.2

Objetivos específicos.

1. Identificar las características que debe tener una unidad didáctica basada en la robótica educativa y su relación con las habilidades la creatividad mediante la indagación de antecedentes y construcción del marco teórico. 2. Estructurar y diseñar la unidad didáctica desde el uso de la robótica educativa para el fomento de las tres habilidades de la creatividad. 3. Implementar la propuesta a estudiantes del club de robótica del IED Eduardo Umaña Mendoza y sistematizar la experiencia de aula.

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5.

Antecedentes

Durante la última década la robótica ha atraído a docentes e investigadores, pues se considera una herramienta valiosa para el desarrollo de habilidades cognitivas y sociales de los estudiantes de preescolar, primaria y bachillerato. Además de apoyar el aprendizaje de las ciencias, matemáticas, tecnología, informática y otros asignaturas o actividades de aprendizaje interdisciplinario. En el presente capítulo se muestra el análisis de diferentes estudios que implementaron el uso de Robots en la educación y como abordaron los conceptos de motivación, resolución de problemas tecnológicos, aprendizaje cooperativo y el construccionismo, además como cada uno de estos conceptos y el uso de robots fomentan la creatividad en los estudiantes.

5.1

Motivación y El uso de Robots en la Educación. A continuación se presentarán los antecedentes concernientes a la motivación y como los

robots permiten desarrollarla. Se relacionan para esto varias definiciones y se describen diversos estudios sobre robots en la educación, que han favorecido a estudiantes en el proceso de motivación y aprendizaje. El docente español Tranchera (2004) explica etimológicamente el término motivación, el cual procede del latín motus, que se relaciona con aquello que moviliza a la persona en la ejecución de una actividad. De esta manera, se puede definir la motivación como el proceso por el cual el sujeto se plantea un objetivo, utiliza los recursos adecuados y mantiene una determinada conducta con el propósito de lograr una meta. Además, en el estudio hecho por Herrera (2004) se indica que la motivación es una de las claves más importantes de la conducta humana con respecto al comportamiento, es decir, la motivación representa lo que originariamente determina que la

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persona inicie una acción (activación), se dirija hacia un objetivo (dirección) y persista en alcanzarlo (mantenimiento). Estos autores, luego de recopilar las opiniones de muchos otros formulan la siguiente definición de motivación: “Podríamos entenderla como proceso que explica el inicio, dirección, intensidad y perseverancia de la conducta encaminada hacia el logro de una meta, modulado por las percepciones que los sujetos tienen de sí mismos y por las tareas a las que se tienen que enfrentar. “ (Herrera, 2004, p. 5) Por esta razón, los estudiantes que están motivados muestran mayor interés en las actividades que les proponen, atienden con mayor atención a las instrucciones de sus docentes, están dispuestos a tomar apuntes, son más activos, con mayor seguridad en sí mismos y realizan mejor las tareas propuestas. Mientras que aquellos que no están motivados, prestan poca atención al desarrollo de la clase y a la organización del material y solicitan poca ayuda cuando no entienden el tema que se les está enseñando (Pintrich, 2006). Además, en la investigación hecha por Cartagena (2008) sobre motivación en la escuela, agrega que los estudiantes que están motivados tienen varias razones para estudiar, desarrollar actividades cognitivas y resolver problemas complejos, ya que disfrutan del trabajo con sus compañeros; en algunos casos, lo hacen para complacer a sus padres y maestros o porque no quieren fracasar sino tener éxito. Por otro lado, las personas son más creativas cuando se sienten motivadas, cuando surge un interés, cuando existe satisfacción por haber logrado el objetivo propuesto debido a su trabajo y no por presiones externas. Ideas que confirma la investigadora sobre motivación y creatividad Teresa Amabile (1996), en su estudio Reward, intrinsic motivation, and creativity.

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Varios investigadores en sus estudios han expresado que al utilizar robots en la educación los estudiantes se motivan de forma intrínseca4 en la realización de actividades, en la comprensión de conceptos de diversas asignaturas o en la resolución de problemas. Por ejemplo, Detsikas y Alimisis (2011), expresan que “los niños participan con entusiasmo en proyectos de robótica logrando los objetivos de aprendizaje y/o desarrollo de nuevas habilidades” (p. 5); también Eguchi (2010), afirma que “La Robótica Educativa se ha convertido en una herramienta única de aprendizaje que puede ofrecer actividades manuales y divertidas en un entorno de aprendizaje atractivo, alimentando en los estudiantes el interés y la curiosidad (p. 4010).” Goh y Aris (2007) en el estudio realizado, describen las lecciones aprendidas en cuanto al diseño de robots y el aprendizaje, éste último ha surgido de las experiencias de los estudiantes en la construcción y programación de robots. Los autores observaron que las lecciones contribuyen a un diseño eficiente de los robots, además, los estudiantes encuentran la robótica interesante, divertida, "cool", estimulante y motivadora. Es necesario aclarar que estas conclusiones surgen de las observaciones y entrevistas realizadas a los estudiantes. Por otro lado, Ribeiro, Machado, Costa y Pereira (2009) en su estudio acerca de la motivación, hicieron uso de kits de Robótica Lego Mindstorms en estudiantes que no estaban suficientemente interesados, debido a sus dificultades académicas y bajas calificaciones obtenidas. Los docentes realizaron una serie de actividades que requerían la fabricación de varios tipos de robots, así como un amplio número de tareas de programación. Se concluye que las actividades fueron significativas en términos pedagógicos; los estudiantes estuvieron muy orgullosos de sus esfuerzos y la mayoría mantuvo altos niveles de motivación durante todo el estudio. Algunos de los estudiantes se

4 Amabile (1996) señala que la motivación intrínseca se refiere a aquellas situaciones donde la persona realiza actividades por el gusto de hacerlas, independientemente de si obtiene un reconocimiento o no. La motivación extrínseca, por su parte, obedece a situaciones donde la persona se implica en actividades principalmente con fines instrumentales o por motivos externos a la actividad misma, como podría ser obtener una recompensa.

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encontraban en riesgo de abandonar la escuela, sin embargo dieron a conocer su experiencia frente a la motivación y demostraron interés en el seguimiento de sus estudios a través de un tema tecnológico. Los investigadores Rubén Mitnik, Nussbaum y Soto, en cuanto a la motivación, en su artículo An autonomous educational mobile robot mediator (2009) demostraron que los estudiantes de los grupos experimentales

que usaron robots en sus actividades para aprender

temas

relacionados con matemáticas y física, expresaron su deseo de seguir trabajando con este tipo de actividades, mientras que los estudiantes de los grupos de control que no usaron robots, mostraron y expresaron su tedio después de dos sesiones de actividad. En cuanto a la relación motivación y Robótica y el estudio “Motivation and Training Program on Robotics Education” hecho por Jiaxin Han y Rongfang Gao (2009) responde a partir de tres razones la siguiente pregunta: ¿Qué permite que la robótica genere motivación en los estudiantes? La primera indica que la robótica es una manera de integrar el juego y el aprendizaje, ya que en estas experiencias los estudiantes se dedican a sus actividades, las disfrutan y se preocupan por ellas. Los estudiantes actúan por "la motivación intrínseca", no por las recompensas externas. La auto-motivación, más que la motivación externa es el motor de la creatividad. De hecho, ellos encuentran que los estudiantes que tienen poca capacidad de atención en las aulas suelen mostrar gran concentración cuando se dedican a proyectos en los que están verdaderamente interesados, en otras palabras, a los estudiantes les importan las actividades que presentan dificultad, siempre y cuando estas se conecten con sus intereses y pasiones. La segunda razón se debe a que la robótica permite que el aprendizaje de los estudiantes sea concreto, asociado con los procesos de creación. Observación e interacción con la tecnología. Los problemas son de composición abierta, lo que permite muchas soluciones y diversos enfoques. Por lo tanto, la robótica ofrece oportunidades para

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el aprendizaje de las técnicas, la tecnología y los procesos de resolución de problemas. Se mejora la enseñanza y se fomenta la creatividad. La última razón hace referencia a las actividades que giran en torno a la robótica, pues son a menudo orientadas en proyectos que se basan en el trabajo en equipo. Los estudiantes comparten su motivación intrínseca para “construir un mejor robot”, hablan con otros equipos y aprenden que la ventaja está en compartir, en lugar del acaparamiento. En conclusión, la motivación se concibe como un factor primordial en la educación, ya que permite a los estudiantes encaminarse hacia el proceso de aprendizaje, lograr el objetivo propuesto en el proceso y alcanzarlo. Esto hace que los estudiantes estén más receptivos e interesados en clase, realicen actividades por gusto propio, independientemente de si obtienen un reconocimiento o no y puedan ser más creativos. Como lo demostró la investigadora estadounidense Teresa Amabile (1996), quien menciona que una persona aporta soluciones más creativas cuando realiza su tarea por puro placer. Si la afectividad por lo que hacemos no existe, los incentivos para que seamos creativos o innovadores no tendrán efecto alguno en los resultados de nuestro trabajo. En resumen, la condición sine qua non de la creatividad es el placer y la afección por lo que hacemos. Además, los diferentes estudios que han dado uso a los robots en la educación, han demostrado que se puede motivar al estudiante con el diseño de robots (Goh, 2007), la construcción de estos (Ribeiro, 2009) o el uso de ellos como herramientas de aprendizaje (Mitnik, 2009) debido a que éste se vuelve más interesante y curioso para los estudiantes. Los niños o jóvenes participan con entusiasmo en la realización de proyectos enfocados en robótica, combinando el juego y el aprendizaje resuelven problemas que pueden poseer múltiples soluciones, trabajan en equipo y logran los objetivos de aprendizaje presupuestados, por medio de automotivación, permitiendo así fomentar el desarrollo de la creatividad.

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5.2

Resolución de Problemas y Robots. En esta sección, se abarca la relación que existe entre la resolución de problemas y el uso de

robots en la educación. Se inicia por la definición de problema, sus características y la resolución de problemas, luego su relación con la creatividad y finalmente con la exposición de las investigaciones que se enfocan en el uso de robots en la educación y la resolución de problemas. Según el investigador estadounidense David Jonnasen (2004), el cual ha estudiado la importancia de la resolución de problemas en la educación y el uso de la tecnología en ella, define el problema de dos formas, en primer lugar menciona que es una entidad desconocida en algún contexto (la diferencia entre un estado requerido y un estado actual); y en segundo lugar es definida desde la búsqueda de soluciones por lo desconocido, pues debe tener algún valor social, cultural o intelectual. Es decir, alguien cree que vale la pena la búsqueda de lo desconocido. Si no se percibe un desconocido o una necesidad de determinar un desconocido, no hay ningún problema percibido Dentro de la naturaleza del problema Jonnasen (2004) incluye la estructuración, la complejidad y el contexto. Entre mayor sea el nivel de estas en un problema, mayor será el nivel de creatividad. En cuanto a la primera, los tipos de problemas pueden ser bien estructurados, estos son aquellos que presentan todos los elementos del problema, son casos concretos, poseen una única respuesta y un proceso de solución determinado. Aquí se utiliza un pensamiento convergente y son usados en la educación tradicional. Por otro lado, los mal (débilmente) estructurados poseen varias alternativas de solución, son vagamente definidos, sin restricciones, con múltiples vías de solución y de evaluación. Aquí se hace uso de un pensamiento divergente. Este tipo de problemas son los que se deben presentar a los estudiantes en la actualidad, ya que desarrollan las ideas creativas (Jonasseen, 2013).

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Referente a la complejidad se refiere a la cantidad de elementos, funciones o variables que lo definen junto con las interrelaciones y la predicción de comportamientos de estos componentes (Jonnasen, 2004). La complejidad es una variable que tiene que ver con la memoria de trabajo. De Jong (1998) define la complejidad como la cantidad de información presente; la complejidad determina la facilidad con la cual se puede resolver un problema. Con referencia a la abstracción, Jonassen (2004) afirma que la competencia de resolución de problemas depende de las estrategias cognoscitivas para resolver problemas dentro de un dominio y de su naturaleza y del contexto particular del problema (p. 5). La resolución de problemas en el área de educación en tecnología se ha venido estudiando ya hace varios años para definirla, Dewey (1910), Polya (1957) y Newell y Simon (1972) la ven como un modelo jerárquico de procesamientos y de acciones, en el cual las personas identifican un problema o una dificultad a resolver hasta que encuentran una solución satisfactoria. Por otro lado, autores como Hayes (1978) y McCormick (2004) afirman que la resolución de problemas es un proceso compuesto, que no es lineal y sus fases o etapas no son separadas. Además no olvidar los resultados de las investigaciones que comparan la resolución de problemas, entre los estudiantes y los ingenieros o diseñadores como la realizada por Barak y Mesika (2007) donde han demostrado que los primeros tienen dificultades para describir un problema, mientras que los expertos utilizan muchas técnicas para re-describir o volver a definir un problema; los estudiantes utilizan ensayo y error y los ingenieros utilizan estrategias de planes específicos de dominio y heurísticas. Mientras los estudiantes aprenden de memoria el conocimiento como pequeños hechos inconexos en las escuelas tradicionales, los ingenieros poseen trozos de conocimiento especializado y patrones que pueden utilizar en diferentes contextos. Finalmente, los expertos en un dominio específico son

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propensos a pasar fácilmente de un método de trabajo a otro y resuelven problemas mediante el uso de atajos o reglas en lugar de trabajar de acuerdo con un método específico. Según lo mencionado anteriormente, se llega a concluir que es importante que el estudiante sea capaz de analizar y describir un problema; además de utilizar y conocer a parte del ensayo y error nuevas estrategias para la resolución de problemas y conecte los diversos conocimientos adquiridos en la escuela para ser aplicados en la solución de un problema y que éste sea contextualizado, según la sociedad en la cual esté inmerso. Una primera investigación que aborda esta temática es Robotics projects and learning concepts in science, technology and problem solving realizada por Barak y Zadok (2009) en ella se menciona el aprendizaje y el proceso de resolución de problemas identificado entre los alumnos de secundaria, los cuales participan en proyectos de robótica usando el entorno Lego Mindstorm. Las observaciones correspondientes a la resolución de problemas mostraron que en los primeros proyectos los alumnos comenzaron a construir el sistema robótico que estaban trabajando y progresaban a través de ciclos de ensayo y error. A medida que los alumnos adquirieron mayor experiencia, consideraban diferentes soluciones a la tarea que estaban abordando. En su tercer y cuarto proyecto, los alumnos llegaron con ideas originales, que según el investigador Hayes (1978) son llamadas “Soluciones Heurísticas”, es decir, el proceso en el que el solucionador del problema utiliza el conocimiento sobre el problema al identificar caminos prometedores en la búsqueda de una solución (Barak, 2009). Los tipos de Soluciones Heurísticas es lo que Hayes llamaría método de proximidad, es decir, se combinan aspectos tanto de razonamiento hacia adelante y hacia atrás, encaminadas a cerrar gradualmente la brecha entre la situación dada y el objetivo. Un segundo tipo de búsqueda heurística es la planificación mediante el modelado, utilizando analogías y abstracción. Al finalizar el último proyecto de robótica los estudiantes desarrollaron un robot que

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lanzaba una pelota en una canasta, para ello utilizaron tres métodos heurísticos para la solución del problema (Barak, 2009): • Uno de los métodos consistía en resolver un problema mediante la eliminación de un componente del sistema; en ese caso, los alumnos modificaron el motor. • Una segunda heurística que ayuda con frecuencia en la solución de problemas técnicos es la asignación de una nueva función a un componente ya existente en el sistema; en este caso, los alumnos utilizaron el movimiento del robot para lanzar la pelota. • Y el tercer método para resolver los problemas examinó sistemáticamente todas las partes disponibles en el sistema robótico y su entorno cercano tratando de utilizar o modificar cada uno de ellos para resolver un problema. En este proyecto llegaron los alumnos con una solución después de que encontraran la varilla doblada en la caja de Lego. Como resultado Barak y Zadok (2009) concluyeron que los estudiantes utilizan la solución a los problemas, los métodos usados en sus experiencias y ellos llegan a la escuela con cierta comprensión instintiva del mundo, tanto en términos de los fenómenos científico-tecnológicos y los métodos de resolución de problemas. La educación debe basarse en este conocimiento y fortalecerlo como se evidenció en el planteamiento del problema del presente proyecto. Las personas obtienen grandes beneficios al aprender una serie de principios o técnicas para la solución de problemas tecnológicos o del día a día. Hay que considerar que la resolución de problemas y el pensamiento creativo son un fenómeno

complejo que involucra procesos conscientes e

inconscientes; que utilizan el conocimiento explícito y la intuición y una combinación de pensamiento ordenado (convergente) y desordenado (divergente), que son todos influenciados por factores cognitivos y afectivos.

26

Otra de las investigaciones, es Using Robotics in Education: lessons learned and learning experiences realizada por God y Arise (2007) en Malasia los estudiantes de secundaria con buenos conocimientos en matemáticas y física usando un Kit de Robótica Lego NXT debían resolver el siguiente problema: “diseñar un robot autónomo que pudiera seguir la línea de una pista, inicie, gire o cruce en la intersección, de acuerdo con los semáforos representado por las muestras de color, además recoger una lata en la zona de carga, y luego descargarlo en la zona correspondiente”. A partir de las observaciones y entrevistas en general, los estudiantes estaban profundamente involucrados en los problemas de robótica, solucionaron el problema teniendo en cuenta sus conocimientos previos en la forma como han solucionado sus problemas, en programación y mecánica y a medida que iban experimentando corregían los errores presentados por medio de ensayo y error. Se motivaron por indagar sobre temas relacionados con el proyecto y crearon sentimientos de empatía hacia el robot que desarrollaron. En este estudio se concluyó que el problema de la construcción de un robot autónomo hace que los estudiantes se enfrenten a problemas reales y significativos, se motiven por consultar e indagar sobre los temas para la resolución del problema, sumado a esto les proporciona una idea de cómo la tecnología en el contexto del aprendizaje basado en proyectos puede ayudar a los estudiantes en el aprendizaje de diversos temas. Además, en otros estudios objeto de análisis se encontró el uso de varias metodologías en el desarrollo de la resolución de problemas y el uso de la robótica. La metodologías que se describen son: el Aprendizaje basado en Proyectos Doppelt (2003); Aliane y Bemposta (2008); Adams, Kaczmarczyk , Picton y Demian (2010) y enseñar y usar métodos de resolución de problemas inventivos (Barak et al., 2007).

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El primer método para el desarrollo de habilidades en la resolución de problemas en el aula es el uso de aprendizaje basado en problemas (ABP)5. La enseñanza en ABP se basa en el desarrollo de un proyecto que establece como meta la elaboración de un producto final. Las características más relevantes de la metodología ABP según las resumen los docentes españoles, Aliane y Bemposta (2008): La metodología ABP se desarrolla en un entorno real y experimental. Esta circunstancia ayuda a los alumnos a relacionar los contenidos teóricos con el mundo real, esto recae en la mejora de la receptividad para aprender los conceptos teóricos. 

El alumno toma un papel activo en el proyecto y marca el ritmo y la profundidad de su propio aprendizaje.



El ABP motiva a los alumnos, por tanto se puede considerar como un instrumento para mejorar el rendimiento académico y la persistencia en los estudios.



El ABP crea un marco ideal para desarrollar varias competencias transversales como el trabajo en equipo, la planificación, comunicación y creatividad.

Según el estudio hecho por el investigador israelí Doppelt (2003), quien realizó un proyecto usando el kit de robótica lego nxt, en el cual incluyó un modelo robótico elaborado con el kit, un esquema de diseño, simulaciones y la documentación respectiva de la experiencia de cada estudiante. Cada alumno presentó su proyecto en una exposición en la cual se invitó a los padres y maestros para escuchar sus opiniones. Los Docentes que hacen uso de los Kits de robótica tienen un nuevo papel, pues deben inspirar un ambiente de motivación, autoconfianza y de aprendizaje a

5

El método del Aprendizaje Basado en Problemas (ABP) tiene sus primeras aplicaciones y desarrollo en la escuela de medicina en la Universidad de Case Western Reserve en los Estados Unidos y en la Universidad de McMaster en Canadá en la década de los 60's. Esta metodología se desarrolló con el objetivo de mejorar la calidad de la educación médica cambiando la orientación de un currículum que se basaba en una colección de temas y exposiciones del maestro, a uno más integrado y organizado en problemas de la vida real y donde confluyen las diferentes áreas del conocimiento que se ponen en juego para dar solución al problema.

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partir del error y el trabajo en equipo. Como resultado se fomentó el desarrollo en los estudiantes de la auto-responsabilidad de su proceso de aprendizaje, elevando su autoestima y confianza en sí mismo. La creación de retos alcanzables les proporcionó sus primeros éxitos significativos en la escuela, los cuales fueron posteriormente reflejados en otras áreas y en las pruebas aplicadas (Doppelt, 2003). También se pueden observar los resultados al aplicar el ABP usando la robótica en el estudio hecho por los españoles Aliane y Bemposta (2008), ellos han presentado una experiencia práctica de implementación de la metodología de aprendizaje basado en proyectos en una asignatura de robótica. Por otra parte, un solo proyecto ha sido propuesto para toda la clase, este consiste en la realización de un sistema titulado “un robot que juega a las damas”. El desarrollo del proyecto ha permitido a los alumnos experimentar un aspecto novedoso relacionado con la integración de varias tecnologías, tomando conciencia de los aspectos positivos de las competencias transversales (trabajo en equipo, resolución de problemas, pensamiento creativo). La experiencia arrojó resultados positivos y fue acogida favorablemente por el grupo de estudiantes. Otra metodología es la implementación dentro del aula de modernas formas de resolución de problemas, aparte de la lluvia de ideas o el ensayo y error, que son muy comúnmente usadas en el área de educación en tecnología (Barak, 2007). Según el artículo Teaching methods for solving inventive problems in high school por Barak y Mesika (2007), se hace uso de Kits de Robótica Lego, se modifican las metodologías de diseño y resolución de problemas usadas por los expertos (ingenieros o diseñadores) a nivel escolar, llamados métodos de resolución de problemas inventivos (p. 22). Inicialmente, los alumnos comprendieron los principios de diseño que se les habían explicado y los utilizaron con éxito en la búsqueda de soluciones originales frente a los problemas que se les presentaron; interiorizaron la noción de descomposición de un sistema en sus

29 partes, 'jugando' sistemáticamente con los componentes en el “mundo del sistema” cambiando sus funciones o alterando las relaciones entre los elementos en un sistema, esto puede entonces ayudar a encontrar la solución de un problema, mejor que buscar al azar, así como sucede con la lluvias de ideas. En segundo lugar, una vez que los estudiantes estuvieron expuestos al método de búsqueda sistemática de soluciones innovadoras para un problema, tendían a preferir este enfoque sobre otros métodos, tales como el pensamiento asociativo y de intercambio de ideas que habían aprendido en el inicio del curso. Los estudiantes prefirieron el método sistemático de resolución de problemas, ya que observaron que a través de este método se les ocurrían ideas útiles y sorprendentes en poco tiempo. En tercer lugar, los alumnos consideraron el método que habían aprendido como un conjunto de heurísticas para la resolución de problemas, una manera de dirigir la atención y el descubrimiento en lugar de un algoritmo exacto. Los alumnos consideran la idea de combinar con la libertad el uso de una gama de técnicas que habían aprendido de una manera flexible, en lugar de limitarse a una técnica específica. El análisis detallado de las respuestas de los estudiantes en las tareas que prepararon durante el curso mostró que era difícil para ellos tener en cuenta cuál de los principios inventivos que se les habían explicado utilizaron en la búsqueda de una solución. Un cuarto fenómeno interesante observado en el presente estudio fue el hecho de que los alumnos utilizaron lo que habían aprendido en el curso en otros contextos, como en las clases de ciencias y en la exposición de sus trabajos a padres y maestros. En este estudio es importante rescatar lo concluido por los autores: “El aspecto más importante de la enseñanza de los estudiantes en un curso de métodos de resolución de problemas inventivos del tipo descrito en este estudio es, la creación de un clima de pensamiento y resolución de problemas en la clase. Más allá de la enseñanza directa de términos, los esquemas de pensamiento y heurísticas

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relacionadas con el pensamiento inventivo y la resolución de problemas. Es importante dar a los alumnos el tiempo y la oportunidad para desarrollar sus propios métodos de pensamiento y explicar o justificar sus propias ideas” (Barak, 2007, p. 23) Finalmente, en la investigación Motivation and Training Program on Robotics Education” hecho por Jiaxin Han y Rongfang Gao (2009) se demuestra que en las competencias de robótica RoboCup6 and FIRA7 el aprendizaje de los estudiantes fue concreto, asociado con los fenómenos de creación, observación e interacción con sus robots. Se presentaron problemas de composición abierta, lo que permitió la generación de distintas soluciones y variados enfoques o modelos de solución. Por lo tanto, la robótica ofrece oportunidades para el aprendizaje de las técnicas y procesos de resolución de problemas, integra una serie de dominios, expone las limitaciones y los problemas reales y deja espacio para la creatividad. Loa autores concluyen en su experiencia que “La Robótica mejora la resolución de problemas y fomenta la creatividad en los estudiantes” (Han, 2009, p. 14) Según lo expuesto anteriormente sobre la resolución de problemas y el uso de la robótica en la educación, se concluye que un problema es es una entidad desconocida en algún contexto. Dentro de la naturaleza del problema (Jonnasen, 2004) se incluye la estructuración (bien estructurados o mal estructurados), la complejidad y el contexto. Entre mayor sea el nivel de ellas en un problema mayor será el nivel de creatividad. Los estudiantes se interesan más por el problema usando robots concluyen Barak (2009), Alamisis, (2013), Dopplet (2003) y Goh (2007). Los estudiantes al incursionarse en los proyectos de robótica y para resolver problemas inician con la metodología de ensayo y error, también con los métodos usados a partir de sus experiencias y/o

6 RoboCup es un proyecto internacional fundado en 1997 para promover, a través de competencias integradas por robots autónomos, la investigación y educación sobre inteligencia artificial. 7 Fira: es una competición de tecnología robótica avanzada dentro de un espacio confinado, robot-fútbol. Ofrece un escenario para los investigadores que trabajan con sistemas robóticos móviles autónomos.

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con los que ellos formulan instintivamente como métodos de resolución de problemas. Es importante que en la escuela se enseñen metodologías de resolución de problemas como expresa De Bono “Se debe enseñar múltiples posibilidades y alternativas en la solución de un problema, a transitar por esquemas imprevistos e inesperados, ese pensamiento no está muy bien desarrollado" (Bono, 1970, p. 32), ya que la Robótica mejora la resolución de problemas y fomenta la creatividad en los estudiantes” (Han, 2009, p. 14).

5.3

Aprendizaje Cooperativo y el uso de robots en la educación.

A continuación se tratará uno de los aspectos más importantes que se ha desarrollado con el uso de los proyectos con robots en la educación, el aprendizaje cooperativo. Aquí se definirá el aprendizaje cooperativo, se nombran sus beneficios y las conclusiones a las que se han llegado en varias investigaciones donde se han implementado los robots. El trabajo en equipo es entonces un proceso cooperativo. Cada miembro realiza las tareas para las que tiene mayor capacidad y en las que está más interesado dentro de las actividades. Además, implica a un grupo de personas que trabajan de manera coordinada en la ejecución de un proyecto en común. Cada miembro se especializa en un área determinada y todos cumplen responsablemente para sacar el proyecto adelante (Blake, Mouton y Allen, 1991). Según D. Johnson, J. Johnson y E. Holubec (1999), el aprendizaje cooperativo es el empleo didáctico de grupos reducidos, donde los estudiantes trabajan juntos para maximizar su propio aprendizaje y el de los demás. El aprendizaje cooperativo comprende tres tipos de grupos de aprendizaje, entre ellos, los grupos formales que funcionan durante un período que va de una hora a varias semanas de clase. En estos grupos los estudiantes trabajan juntos para lograr objetivos comunes, asegurándose de que ellos mismos y sus compañeros completen la tarea de aprendizaje

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asignada. Los grupos informales de aprendizaje cooperativo operan durante unos pocos minutos hasta una hora de clase. El docente puede utilizarlos durante una actividad de enseñanza directa para centrar la atención de los estudiantes, para asegurarse de que éstos procesen cognitivamente el material que se les está enseñando y para dar cierre a una clase. Los grupos de base cooperativos tienen un funcionamiento a largo plazo (por lo menos casi un año) y son grupos de aprendizaje heterogéneos con miembros permanentes, cuyo principal objetivo es posibilitar que sus integrantes se brinden unos a otros el apoyo, ayuda y aliento necesario para tener un buen rendimiento escolar. Estos grupos permiten que los componentes establezcan relaciones responsables y duraderas que los motivarán a esforzarse en sus tareas y tener un buen desarrollo cognitivo y social. Además de los tipos de grupos, el aprendizaje cooperativo posee cinco características principales que según Johnson y Johnson (1994, 2002), son la interdependencia positiva, la interacción personal, la responsabilidad individual y grupal, el aprendizaje y uso de destrezas interpersonales y grupales y la valoración frecuente y sistemática del funcionamiento del grupo. En las diversas investigaciones estudiadas se encontró que los proyectos en robótica tienen grandes beneficios para el aprendizaje cooperativo y el trabajo en equipo (Beer, 1999; Doppelt, 2003; Barak, 2009; Chiou, 2004; Nourbakhsh, 2004; Mitnik, 2009; Ribeiro, 2009; Liu, 2010; Gonzales, 2013 y Páez, 2014). Inicialmente, según los trabajos hechos por Nourbakhsh et al. (2005) y Beer et al. (1999) se identificó que el trabajo en equipo es otra habilidad profesional que los robots parecen fomentar, e identificaron que en los cursos de robótica que implementaron el trabajo en equipo es un resultado importante del mismo. Los estudiantes trabajaron en grupos formales y usando kits de robótica, ellos expresaron en las entrevistas que aprendieron a trabajar en equipo, pues aprendieron de sus compañeros. También, Doppelt (2003) concluye en su investigación que los docentes que

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realizaron los cursos de robótica crearon un ambiente para fomentar el trabajo en equipo y que fueron positivamente recibidos por los estudiantes y ellos al involucrarse, se motivaron y aprendieron de forma cooperativa y se convirtieron en un grupo unido con el objetivo de tener éxito en la realización de sus proyectos futuros. Chiung Sui Chang y otros, en el texto Student Satisfaction and Self-efficacy in a Cooperative Robotics Course , (Liu, 2010) trataron sobre el diseño de un curso de robótica cooperativa. El interés principal además de generar aprendizajes sobre robótica era el de incentivar el trabajo cooperativo tomado de los autores Cole & O’Connor (2003), quienes mencionan que con las actividades de robótica los estudiantes cooperan con otros en el diseño y ensamble del robot, solucionan problemas y comparten opiniones sobre la modificación de su robot, en este proceso el aprendizaje es cooperativo. En la mitad y al final del semestre fue aplicado el cuestionario de satisfacción a los estudiantes. Los resultados indicaron que los estudiantes no tenían mucha confianza en el diseño y montaje de robots, pero después de participar en las actividades de aprendizaje cooperativo, se informó que este tipo de experiencias les daba la oportunidad de aprender recíprocamente y que se podrían generar más ideas a través de grupos de discusión. Por otra parte, los estudiantes dijeron que cuando se enfrentan a una tarea compleja se dividían las tareas con los miembros, de acuerdo con las fortalezas de cada uno y luego resolvieron los problemas juntos. También encontramos en el proyecto desarrollado por Mitnik, Recabarren, Nussbaum, & Soto (2009) una estrategia de aprendizaje con trabajo colaborativo para el desarrollo e interpretación de gráficas en el área de física con el uso de robots controlados por una PockedPC. En este trabajo los estudiantes desarrollaron el aprendizaje de forma cooperativa cuando programaron y evaluaron de forma sincrónica los comportamientos cinemáticos del robot previamente programado. También el investigador griego, Alimisis (2013) concluyó que el método

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de enseñanza basado en robótica usado en el proyecto ayudó a los estudiantes a alcanzar metas cognitivas en física y tecnología, además de obtener y fortalecer habilidades y competencias para el trabajo cooperativo y en solución de problemas, además "los estudiantes habían apreciado el valor del trabajo en equipo y la cooperación" (p. 10). En la investigación hecha por Ribeiro y otros (2009) en sus observaciones se da a conocer que los estudiantes al trabajar en equipo y desarrollar proyectos de robótica fomentaron las características del aprendizaje cooperativo y gracias a esto comprendieron mejor las temáticas en matemáticas y ciencias y obtuvieron mejores resultados sus exámenes. En el artículo, Robots cooperativos, Quemes para la educación realizado por González, Páez y Roldán (2013) los resultados obtenidos en la implementación del proyecto Quemes durante el año 2010 por el grupo SIDRe8 de la Pontificia Universidad Javeriana en convenio con Maloka. Quemes es una propuesta pedagógica fundamentada en la teoría de motivación para la creación, que utiliza como herramienta de mediación cognitiva robots para desarrollar competencias relacionadas con el trabajo cooperativo. Los resultados obtenidos de la investigación evidencian la necesidad de ampliar el potencial pedagógico, aumentando las actividades de cooperación entre los robots. Para lograrlo se plantea como objetivo general extender las actividades educativas de la plataforma Quemes con el diseño de nuevas tareas de cooperación entre los robots, a través de la incorporación de una pinza para sujetar objetos geométricos simples. Además de estas investigaciones, se encuentra también el estudio Robots Cooperativos para la enseñanza de trabajo cooperativo, realizado por John Páez y Gabriel Muñoz (2014) el cual tuvo como objetivo general validar el uso de un software de robots cooperativos en el desarrollo de competencias de trabajo

8 SIDRE es un grupo de investigación que trabaja en proyectos e investigaciones relacionadas con las áreas de Sistemas Distribuidos y Redes, a partir de estas áreas de estableció el nombre del grupo como SIDRe (Pontificia Universidad Javeriana, 2015).

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cooperativo, en niños de contextos educativos no formales. Estos investigadores diseñaron una estrategia de trabajo cooperativo donde los estudiantes solucionaron problemas cotidianos por medio de la programación de robots cooperativos. Esta estrategia permitió establecer resultados positivos en este tipo de aprendizaje, retroalimentación en tiempo real que ofrece el software durante la programación que hacen los niños para validar las condiciones de cooperación de los robots, apropiación de nuevos conceptos relacionados con el comportamiento grupal y cooperativo que en el desarrollo de tareas y toma de decisiones se beneficia con las características de la inteligencia y cognición distribuida. Según lo anterior, se puede concluir que el trabajo en equipo tiene un valor fundamental en el desarrollo de proyectos de robótica en el aula, ya que solo se desarrolla en grupos de trabajo. Además, los estudiantes presentaron mejoría en los resultados de sus pruebas y proyectos, pues llevaron a cabo un aprendizaje cooperativo. Solucionaron problemas cotidianos haciendo uso de los robots y trabajando en equipo, aprendiendo la importancia del aprendizaje cooperativo.

5.4

Construccionismo y uso de robots en la educación. El sudafricano y matemático Seymour Papert, a mediados del siglo pasado observó la

dificultad que presentaban los niños y las niñas para operar los computadores, pues debían utilizar lenguajes de programación “serios” como Basic o Fortran, los cuales resultaban incomprensibles. Esta observación lo condujo a tomar dos decisiones importantes: estudiar profundamente con Jean Piaget su teoría epistemológica, el constructivismo, en Ginebra (entre 1958 y 1963) y junto a Marvin Minsky crearon el Laboratorio de Inteligencia Artificial del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) (Alimisis, 2009); (Cortes, 2009); (Blikstein, 2013). En 1967 crearon la

36 primera versión de Logo, un software para niños usando el lenguaje de programación LISP9, también llamado el lenguaje de la tortuga, que fue desarrollado por Papert y Wallace Feurzeig (Blikstein, 2013). En un comienzo, construyeron un robot que representaba una tortuga, éste se ponía en el piso y se conectaba a una computadora, donde los aprendices programaban los movimientos del robot mediante el lenguaje LOGO. Ya para 1980 el robot fue sustituido por un gráfico en la pantalla de la computadora (Cortes, 2009). Pero más que el Lenguaje LOGO, Papert influido por el constructivismo de Piaget desarrolló un enfoque educativo para sustentar el uso de computadoras, la inteligencia artificial y la tecnología como herramientas de aprendizaje: el Construccionismo (Alimisis, 2009); (Schwabe, 2013). Construccionismo es a la vez una teoría de aprendizaje y una estrategia para la educación (Papert, 1993). El Construccionismo se basa en dos tipos de "construcciones" (Resnick, 1996). El primero afirma que el aprendizaje es un proceso activo, en el que la gente construye activamente el conocimiento a partir de sus experiencias en el mundo. Para ello, el construccionismo añade la idea de que las personas construyen nuevos conocimientos con especial efectividad cuando están involucrados en la construcción de productos y proyectos personalmente y epistemológicamente significativos. Pueden construir castillos de arena, poemas, máquinas LEGO (Resnick, 1994), robots (Alimisis, 2009); o los programas de ordenador (Harel, 1991). Los Proyectos Personalmente significativos son los que se prefieren y eligen para trabajar, porque se presenta mayor interés en ellos y los Proyectos Epistemológicamente significativos son los que comprometen a los alumnos en la exploración de varias disciplinarias del conocimiento, así como la naturaleza del conocimiento mismo. El aprendizaje procede de lo simple a lo complejo, de lo concreto a lo

9 El Lisp es el segundo lenguaje de programación más antiguo de la historia, precedido solamente por el FORTRAN (apenas un año de diferencia entre ambos, 1957 y 1958).

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abstracto y de lo específico a lo general (Papert, 1991) y se les otorga a los y las aprendices un rol activo en su aprendizaje, posicionándolos como diseñadores de sus propios proyectos y constructores de su propio aprendizaje, trabajando para construir conocimiento a través de la experiencia (Alimisis, 2009); (Schwabe, 2013). Respecto al uso de robots en la educación, la mayoría de autores toman el construccionismo como la teoría de aprendizaje y/o estrategia pedagógica en la fundamentación y aplicación de sus investigaciones (Alimisis, 2009);, (Acuña, 2004-2006), (Barak M. y., 2009); (Balch, 2008); (Chiou, 2004); (Eguchi, 2010); (Goh, 2007); (González E, 2013); (Mikropoulos, 2013); (Miller, 2008); (Mubin, 2013); (Ribeiro, 2009); (Ruiz-Velasco, 2007). En el marco actual donde se desea educar a los estudiantes en las habilidades del siglo XXI10, la construcción y programación de robots ha servido como una metodología construccionistas para cumplir este objetivo. Dos principales tecnologías han sido diseñadas y construidas por el MIT para que los estudiantes se involucran en la robótica: los Lego Mindstorms y los kits de Pico-grillos (Resnick M. , Cultivando las semillas pra una sociedad mas creativa, 2008). Finalmente Alimisis (2009) en su estudio Teacher Education on Robotics-Enhanced Constructivist Pedagogical Methods resume algunos principios generales sobre cómo el construccionismo puede ser aplicado a la robótica educativa: 

Las estudiantes son aprendices activos y controlan su propio proceso de aprendizaje, ellos participan en proyectos significativos en los ciclos de diseño, evaluación y rediseño en la construcción y programación de robots. Esto significa que el alumno es un diseñador y no sólo el receptor de los materiales diseñados. El profesor se

10

Ibit..

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debe encargar de diseñar y crear un ambiente de aprendizaje en el que el alumno pueda explorar y crear. 

Las estudiantes crean objetos concretos y tangibles que reflejan la comprensión de su entorno. Construyen, controlan y programan con robots.



Los problemas de aprendizaje y los contextos son auténticos, es decir que se centran en la solución de un problema práctico. La robótica actúa como un reto problemático para profesores y estudiantes, pues ellos deben hacer frente a problemas prácticos, en los que otras competencias puedan ser explotadas para encontrar soluciones efectivas y sean utilizadas de aquí en adelante como argumento de discusiones y como fuente de nuevos problemas.



En la robótica no hay dilemas "correctos / incorrectos": la actividad de aprendizaje avanza paso a paso. Es muy común que el profesor y los estudiantes tengan que afrontar situaciones imprevisibles. Estas situaciones surgirán espontáneamente durante las actividades, debido a la naturaleza misma de la robótica y dando oportunidad a los profesores y estudiantes de probar sus habilidades de resolución de problemas y de pensamiento creativo.



El construccionismo y la robótica educativa lleva a los estudiantes a construir un contexto para el aprendizaje a través de la construcción colaborativa.

En conclusión, según las teorías de Piaget y Papert, el conocimiento se construye, entonces la educación consiste en proveer oportunidades para que los niños se comprometan en actividades creativas que impulsen este proceso constructivo. Tal como ha dicho Papert: “El mejor aprendizaje no derivará de encontrar mejores formas de instrucción, sino de ofrecer al educando mejores oportunidades para construir” (p. 42). Dando respuesta a esto el construccionismo de Papert se

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convierte en una teoría de aprendizaje o estrategia que brinda un entorno donde el niño es visto como constructor, a partir de esto realizará un mejor aprendizaje que no derivará de encontrar mejores formas de instrucción, sino del ofrecimiento al educando frente a mejores oportunidades para construir. Todo constructor necesita materiales para hacer realidad sus proyectos y es ahí donde la robótica ha ingresado en la educación, ocupando esta función.

Aprendiendo a través del diseño en la educación en tecnología. El Construccionismo propone que las personas aprenden mejor cuando se les proporciona oportunidades para diseñar, crear y construir proyectos que son personalmente y epistemológicamente significativos. Los proyectos se diseñan con base en los intereses personales y las necesidades de la comunidad. Los enfoques de aprendizaje construccionista estructuran su entorno y los temas basados en las necesidades con el fin de proporcionar oportunidades de aprendizaje a los estudiantes, para crear y diseñar proyectos tecnológicos siguiendo sus propios intereses e ideas. El objetivo es proporcionar oportunidades auténticas para que los niños compartan el proceso y los productos (ya sea una creación virtual en la pantalla, un documento impreso, o un robot) como parte de su aprendizaje con otras personas que intervengan como los miembros de su familia, amigos y la comunidad. Con el fin de que los estudiantes puedan para crear y diseñar proyectos tecnológicos creativos, se necesita una metodología que permita y ayuda al estudiante a entender y seguir un proceso, dando respuesta a esta necesidad entre la Educación en Tecnología y el diseño crea una relación directa. Goel y Pirolli (1992) (Goel, 1992) le han atribuido al diseño una propiedad de alto valor cognitivo, además de esto mencionan que es una actividad relacionada con la práctica, dado que tiene que ver fundamentalmente con la actividad humana en la transformación de su entorno. El

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diseño es una actividad cognitiva y práctica de carácter proyectivo, orientada a la solución de un problema concreto y débilmente estructurado (Jonassen, 2000) que debe ser resuelto en unas condiciones definidas y con recursos concretos. Tiene como finalidad particular crear un producto material para un requerimiento humano definido y un objeto de estudio que es propio en la interrelación hombre-producto-entorno (Rodríguez, 1998). En el caso de los problemas tecnológicos Custer (1996) examinó cómo estos podrían distinguirse de otros problemas y llegó a la conclusión de que lo que distingue a los problemas tecnológicos es su componente de "empuje objetivo". Por otro lado, en el ámbito de la tecnología, las llamadas actividades "empuje meta" están orientados hacia la creación de artefactos físicos y la comprensión del mundo natural. A nivel escolar, los estudiantes aprenden a ser creativos en las actividades de la metodología del diseño educativo del campo de educación en Tecnología, pues el Diseño está estrechamente relacionado con la creatividad, ya que ésta ayuda a la generación y aplicación de nuevas ideas, así como a la resolución de problemas (Dorst 2003). De acuerdo a lo anterior, el proceso de diseño ((Hynes et. al., 2011) (ITEEA, 2015)) es concebido como una serie de pasos que los diseñadores, ingenieros y estudiantes siguen para llegar a la solución a un problema. Muchas veces la solución implica el diseño de un producto (un robot, un programa informático) que cumpla con ciertos criterios y lleve a cabo una tarea determinada. Uno de esos pasos tiene que ver con la identificación del problema. Se investiga para comprender mejor el problema y para hacerle frente. Se hace lluvia de ideas de diferentes y posibles soluciones y se evalúan los pros y contras. Eligen entonces la mejor solución posible y planifican de antemano cómo implementarlo, luego crean un prototipo y lo implementan, posteriormente lo ponen a prueba y lo rediseñan basados en la retroalimentación. Esto sucede una y otra vez. Y finalmente, comparten sus soluciones con los demás. El ciclo se repite varias veces hasta que se llega al estado ideal. Esta

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es una versión simplificada del proceso de diseño de ingeniería que se puede encontrar en los marcos / Diseño Ingeniería Massachusetts (ver Figura 1).

Figura 1. Proceso de Diseño propuesto por Davis Layton: representación de la interacción en el proceso de diseño.

Los Ambientes de aprendizaje constructivistas y su énfasis en el aprendizaje a través del diseño, mediante la creación por la programación y compartiendo con la comunidad, ofrecen oportunidades para modelar útiles hábitos de aprendizaje permanente.

Herramientas Tecnológicas para el Aprendizaje: De Componentes Básicos para Robótica. El Construccionismo reconoce la importancia de "objetos para pensar con" y propone nuevas tecnologías, desde el software hasta la robótica, como la nueva generación de manipuladores de

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aprendizaje. El beneficio de usar objetos para pensar y aprender contiene una larga tradición en la educación infantil. La robótica presenta una oportunidad para introducir a los niños al mundo de la tecnología. Los manipuladores robóticos11, permiten a los niños usar sus manos y desarrollar las habilidades motoras finas, así como la coordinación ojo-mano y participar en la colaboración y el trabajo en equipo. También proporcionan una manera concreta y tangible para entender ideas abstractas. Por ejemplo, al jugar con las piezas mecánicas para diseñar sus propias criaturas robóticas exploran las palancas, las articulaciones y los motores. El estudio de estas máquinas simples se vuelve mucho más concreto, porque los niños pueden construir sus propias máquinas de trabajo. Mediante la adición de engranajes para sus máquinas exploran el concepto matemático de relación. Para que se muevan estas partes mecánicas se exploran los conceptos de causa y efecto, los bucles de programación y las variables de una manera concreta y divertida. Con la inclusión de sensores para detectar las aportaciones del mundo, como la luz o el tacto, se encuentran entonces con el concepto de retroalimentación. Turkle y Papert (1992) describen la manipulación de objetos virtuales en la pantalla, pero el mismo proceso ocurre y es aún más potente, cuando los niños están provistos de objetos que se encuentran físicamente tangibles, así como digitalmente manipulables, como los manipuladores robóticos. Además, las características físicas de estos objetos "concretos" fomentan el desarrollo de habilidades sensorio motoras. Estos Manipuladores robóticos que se utilizan en un entorno de aprendizaje construccionista permiten que los estudiantes puedan diseñar personalmente proyectos

11 Se define un manipulador robótico como cualquier kit de construcción para los niños que participen dos elementos: la construcción en el mundo físico y la programación que la construcción en el equipo por lo que puede llegar a ser interactivo y responder a los estímulos del mundo

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significativos y permitan establecer muchas conexiones. Algunos niños pueden conectar con los materiales como pequeños ingenieros, profundamente interesados en los mecanismos.

6.

Marco teórico.

En el presente capítulo se definen las bases teóricas del proyecto en los temas de creatividad, resolución de problemas, robótica educativa y educación en tecnología para fundamentar la unidad didáctica. 6.1

Creatividad Según los estudios hechos por Runco (2014) en su libro Creativity, Theories and Themes:

Research, Development, and Practice, la creatividad se ha investigado desde diferentes perspectivas: característica o actitud de las personas y producto o proceso. Desde la primera perspectiva, la creatividad es concebida como un producto donde no sólo debe ser original y novedoso, sino también debe satisfacer la necesidad para la que fue creado. En la segunda perspectiva, con respecto a la persona se refiere a las características clave o básicas de la personalidad asociadas a la creatividad, que son: la originalidad, la independencia, la voluntad a asumir riesgos, la motivación intrínseca, la curiosidad, el humor, la atracción a la complejidad, amplitud de miradas, y con amplios intereses. Finalmente, el proceso se concibe como una secuencia de pasos que una persona realiza con el fin de llegar a una solución frente a un problema o la producción de un producto. La creatividad es una capacidad para ser desarrollada en el proceso educativo y potenciada por dinámicas del entorno, respecto a esto, la concepción general y la que se abordará en este proyecto es la que considera la creatividad como una capacidad para solucionar problemas

44

complejos o mal estructurados mediante un proceso y en un contexto determinado (Runco, 2004) (Torres, 2011). Complementando lo anterior, es necesario mencionar que en este proyecto la creatividad se basa en la definición de Gardner, donde se precisa que un individuo creativo es “una persona que resuelve problemas con regularidad, elabora productos o define cuestiones nuevas de un campo que al principio es considerado nuevo, pero que al final llega a ser aceptado en un contexto cultural concreto” (Gardner, 1995, p. 53). Además, la construcción creativa se da como resultado de un proceso compartido entre la persona y su entorno; la persona, porque desarrolla un proceso cognitivo (actividad mental) que lo lleva a solucionar problemas efectuando relaciones que otros no han realizado y el entorno que de alguna manera impulsa a las personas (Torres, 2011).

Habilidades de la Creatividad. Según explica Romo (1997) en su estudio, para que una idea o producto se considere creativo debe ser producto de las habilidades de fluidez, flexibilidad, originalidad, sensibilidad y elaboración.

Paul Torrance (1992) quien fuera director del centro para el desarrollo de la

creatividad en Minnesota, basándose en la educación escolar y familiar realizó diversos estudios; y sugirió como claves confiables de la creatividad: la flexibilidad, la sensibilidad ante los problemas, la redefinición, la confianza en sí mismo, la originalidad y la capacidad de perfección (elaboración). Finalmente el investigador Guilford (1997) demostró que la creatividad y la inteligencia son cualidades diferentes y que además, la fluidez, originalidad, flexibilidad, análisis y síntesis son habilidades que componen la creatividad. De estos tres autores se concluye que la creatividad posee unas habilidades específicas, las tres tratadas aquí se definen como:

45 

Fluidez: es la capacidad para generar una cantidad considerable de ideas como respuesta a planteamientos propuestos; por ejemplo, busca la solución ante una situación problemática, genera un nuevo producto o mejora un servicio, aparato o producto. Existen de tres tipos de fluidez: de ideas, desde una palabra a una narración y de asociación, que es la capacidad para producir una diversidad de respuestas que impliquen el establecimiento de relaciones (ejemplo: escribir una lista de palabras con significado opuesto a “bueno”); de expresión, que se refiere a la facilidad para producir una secuencia coherente de palabras. En el aula esto es importante, puesto que el “problema” por solucionar podrá tener más de una alternativa y sobre todo, es necesario entender que existen otras posibles soluciones.



Flexibilidad: es la capacidad para adaptar las ideas ante una situación que se presente. Es decir, consiste en adaptar una idea a situaciones muy diferentes para las que estaba prevista, comprende una nueva visión. En sí, la habilidad para considerar una amplia variedad de soluciones diferentes a un problema.



Novedad u originalidad de ideas: capacidad para producir respuestas inusitadas e ingeniosas a partir de premisas muy distantes o remotas.



Elaboración: habilidad para diseñar o construir una estructura de acuerdo con las informaciones obtenidas. Implica desarrollar, mejorar el producto con un gran número de detalles y con un alto nivel de análisis; permite añadir o quitar detalles a las ideas generadas y modificar algún atributo. Por ejemplo, a las bicicletas se les agregó un motor; a las máquinas de moler un ducto (tubo de salida), el teflón a los sartenes, etc.

46

Proceso Creativo. EL proceso creativo ha sido representado en varios modelos (Hayes, 1990; Stein, 1974; Taylor, 1959 y Torrance 1963, 1966). Hinton (1968) por ejemplo, creó el concepto de solución creativa de problemas mediante la combinación del proceso creativo y el proceso de resolución de problemas creyendo que la creatividad se entiende mejor si se colocan dentro de una estructura de resolución de problemas. De hecho, Parnes (1987) cree que la creatividad, incluso podría fomentarse y desarrollarse a través del uso de los pasos en el proceso de solución creativa de problemas. Es importante diferenciar entre el proceso creativo o la resolución de problemas creativos y atributos de la creatividad o los subprocesos de la creatividad (Lubart, 2000, 2001). Un proceso creativo, como su nombre indica es una secuencia de pasos donde un estudiante progresa con el fin de llegar a una solución a un problema o la producción de un producto. Por otro lado, Wallas (1926) desarrolló un modelo para representar un proceso, este se compone de cuatro etapas: - Preparación: definición del problema y sobre la base de conocimientos y aptitud personal con relación a la capacidad de análisis. - Incubación: en la superficie, una persona puede estar tomando un descanso del problema, pero inconscientemente, la persona se está formando conexiones que serán reveladas en la próxima etapa. - Iluminación: esta etapa se caracteriza por una súbita comprensión de una idea refinada que puede ser descrita como un "flash" de la iluminación. - Verificación: consiste en el trabajo que se lleva a cabo después de la realización de una posible solución. Este modelo ha soportado y puede ser identificado en la literatura moderna en el proceso creativo también. Por ejemplo, Amabile (1996) integra una versión del modelo de cuatro etapas en

47

su descripción del proceso creativo. Ella identificó cinco fases que incluyeron la identificación del problema/tarea, preparación, generación de la respuesta, validación de la respuesta y la comunicación. Por último, propuso una fase final de decisiones sobre la labor futura. Roger Von Oech en El despertar de la creatividad (citado por Gámez (1998)) ha descrito cuatro roles que asumen las personalidades creativas, roles estrechamente vinculados a las etapas que acabamos de recordar: el explorador (busca nueva información); el artista (convierte esa información en ideas nuevas); el juez (evalúa los méritos de una idea) y el guerrero (transforma la idea en acción). Aparte de los investigadores quienes adoptan la etapa de procesos de la creatividad, hay otros que afirman que la creatividad es la doble aplicación de los dos estados mentales: convergencia y divergencia. Es evidente que el proceso del pensamiento creativo implica pensamiento divergente sin embargo, el pensamiento divergente es más eficaz cuando se combina con pensamiento convergente (Eris 2003 y Runco 2003), por ejemplo, es pertinente pensar de manera divergente en los procesos creativos, en la etapa de la generación de ideas o la imaginación, mientras que la etapa de evaluación se asocia con el pensamiento convergente. Cada vez que una persona genera una idea, él o ella lo evaluarán inconscientemente. Es sólo en el control experimental que imaginación y evaluación están siendo separadas de la facilidad de la investigación. El proceso de pensamiento creativo entonces es considerado como la interacción entre convergente y pensamiento divergente (Baer 2003; Eris 2003 y Roberto 2000).

La

creatividad puede ser vista como la capacidad para cambiar de un modo de pensamiento en el otro modo de pensamiento sin dificultad (Howard-Jones, 2002).

48

Desarrollo de la Creatividad en la Educación. A continuación, se hace mención de las diversas conclusiones respecto a la creatividad en la educación, las cuales sirven para el desarrollo de la presente unidad Didáctica. Dentro de ellas hay muchas sugerencias en la literatura de cómo se desarrollan las capacidades creativas de la niñez a la edad adulta en las escuelas (por ejemplo, Davis y Rimm, 1985; Guildford, 1997; Karnes et al, 1961; Sternberg y Lubart, 1991; Torrance, 1972 y Runco, 2004). Guilford (1997) y Torrance (1972) observaron que las habilidades de la creatividad podrían desarrollarse a través de la instrucción directa y la resolución de problemas. Karnes et al. (1961) sugirieron que los programas educativos deben organizarse de manera flexible para proporcionar mejores servicios, entre ellos, programas de enriquecimiento a los estudiantes y técnicas de enseñanza. Tanto el pensamiento convergente y divergente son importantes para estimular el pensamiento creativo y genera como resultado estudiantes más creativos (Karnes et al., 1961). Las propuestas basadas en la resolución de problemas también estimularía la creatividad (Runco M. y., 2011). Además de utilizar las asignaciones individuales para estimular la creatividad, los profesores deben proporcionar situaciones para que los estudiantes participen en actividades de grupo (Davis, 1991; Davis y Rimm, 1985). Estas actividades de grupo, además de mejorar el pensamiento creativo y el rendimiento académico, deben proporcionar a los estudiantes oportunidades para el desarrollo de la aceptación por pares (Karnes et al., 1961). Con relación a lo anterior, Sternberg y Lubart (1991) afirmaron que estas habilidades son "involucradas cuando la gente percibe una solución de alta calidad a un problema débilmente estructurado" (p. 609). Además, sugieren que los profesores deban usar más problemas débilmente estructurados para promover el pensamiento profundo. Finalmente, Runco (2004) expone que los

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educadores tienen que hacer por lo menos tres cosas si se desea apoyar y desarrollar la creatividad en los estudiantes y son las siguientes: 1. Proporcionar oportunidades para que los niños practiquen el pensamiento creativo. 2. Valorar y apreciar sus esfuerzos en y durante el proceso. 3. Generar modelos propios de comportamiento creativo (Ambiente, material y actividades).

6.2

Resolución de Problemas en la Educación. En los últimos años el docente estadounidense David H. Janassen (2000, 2013) ha estudiado

la importancia de la resolución de problemas en la educación y el uso de la tecnología. En este estudio se menciona que la resolución de problemas depende del tipo de problema y de sus tres dimensiones. Los tipos de problemas pueden ser bien estructurados (Jonassen, 1997) son aquellos que presentan todos los elementos del problema, son casos concretos, poseen una única respuesta y un proceso de solución determinado. Aquí se utiliza un pensamiento convergente; estos son usados en la educación tradicional, mientras que los débilmente o mal estructurados poseen varias alternativas de solución, son vagamente definidos, con múltiples vías de solución y de evaluación y son estos los que llevan a la persona a ser creativa. Estos tipos de problemas son los que se deben presentar a los estudiantes en la actualidad, pues desarrollan las ideas creativas (Jonasseen, 2013). Por otro lado, las tres dimensiones que se mencionan son: la complejidad (la amplitud de los conocimientos necesarios para resolver el problema), el dinamismo (los cambios que presente la solución de problema con el tiempo) y la especificidad del dominio (estrategias cognitivas que son específicos para cada saber, área, o dominio). Entre mayor sea el nivel de ellas en un problema, mayor será el nivel de creatividad (Jonasseen, 2013).

50

Los tipos de problemas, de resolución y las estrategias con las que se resuelven se resumen a continuación en Tabla 1 que expone Jonassen (2011). Según la Tabla 1, son ocho los tipos de problemas, los que se utilizan en este proyecto para la unidad didáctica son los de Diseño.

Tabla 1. Tipos de problemas, casos y estrategias cognitivas para la resolución de problemas. Tipo de Problema

Definición

Caso

Estrategias cognitivas

Problemas De

Se encuentra comúnmente en las matemáticas

Problemas,

Esquema del

Historia

y las ciencias, problemas de la historia (palabra

ejemplos de

Problema,

problemas) suelen integrar los valores

problemas

analógico,

necesarios para resolver un algoritmo en un

trabajados,

causal,

breve relato o situación.

problemas

cuestionamiento,

análogos

la argumentación, el modelado.

Reglas de Uso / regla

Son aquellos problemas que tienden a tener un

Problemas,

Esquema

inductiva

claro propósito o meta, pero no se limita a un

ejemplos de

Problema,

procedimiento o método específico.

problemas

analógico,

trabajados,

causal,

problemas

cuestionamiento.

análogos. Toma de decisiones

Son los problemas que generalmente son

Problema,

Causal, la

restringidos a las decisiones con un número

estudios de casos,

argumentación,

limitado de soluciones. Por ejemplo, ¿Qué eps

perspectivas

modelado,

elegir? ¿Qué escuela es mejor para mis hijos?

alternativas.

simulación mental

51

(Construcción de escenarios) Troubleshooting

El propósito principal de la solución de

Problemas,

Causal, la

(Resolución

problemas es el diagnóstico del estado de fallo

experiencias

argumentación,

sistemática de

o error. Es decir, una parte de un sistema no

previas,

modelado

problemas, solución

está funcionando correctamente y es el

perspectivas

de Diagnóstico)

resultando del diagnóstico de un conjunto de

alternativas

síntomas. Rendimiento o

Estos problemas son en tiempo real, suceden

Problemas,

Esquema del

Desempeño

en una actividad donde la persona aplica una

experiencias

Problema,

Estratégico

serie de actividades tácticas para cumplir con

previas,

analógico,

una estrategia más compleja y débilmente

simulaciones

causal,

estructurada, manteniendo la conciencia

simulación

situacional. Normalmente hay un número finito

mental

de actividades tácticas que han sido diseñadas

(Construcción

para cumplir con la estrategia, sin embargo, el

de escenarios)

dominio de un experto está en su capacidad de improvisar o construir nuevas tácticas en el acto de conocer la estrategia. Análisis de políticas

Estos son los tipos más comunes de problemas

Problemas,

Analógico,

resueltos en contextos profesionales. Otros

estudios de caso,

causal,

problemas requieren el solucionador para

con anterioridad

cuestionamiento,

articular la naturaleza del problema y las

experiencias,

la

diferentes perspectivas que impactan el mismo.

alternativa

argumentación,

(Jonassen, 1997). Están más contextualmente

perspectivas.

modelado.

obligados que cualquier tipo de problema considerado hasta ahora. Sus soluciones se

52

basan en un análisis de los factores contextuales. Diseño

Tal vez el tipo más mal estructurado de

Problemas, las

Causal, la

problemas está diseñando algo. Tanto como un

experiencias

argumentación,

circuito electrónico, una casa, una nueva

previas,

el modelado

entrada para un restaurante o cualquier otro

perspectivas

producto o sistema, el diseño requiere la

alternativas.

aplicación de una gran cantidad de conocimientos de dominio con una gran cantidad de conocimiento estratégico que resulta en un diseño original. Dilemas

Dilemas o problemas basados en cuestiones en

Problemas,

Argumentación,

ocasiones están mal estructurados, a menudo

alternativa

escenarios

no hay solución porque nunca será aceptable

perspectivas

para una porción significativa de las personas afectadas por el problema

6.3

Robótica Educativa. Con la llegada continua de los nuevos avances tecnológicos a la escuela, como es el caso de la robótica, nace la idea de investigar el potencial de los robots como complementos para el aprendizaje (Mubin, 2013), de ahí el surgimiento de un nuevo campo específico de estudio, la Robótica Educativa. La Robótica Educativa se considera un enfoque de la tecnología educativa que se adapta al constructivismo y, en especial, al enfoque construccionista (Mikropoulos, 2013). El objetivo de este campo de estudio es promover y renovar en la escuela las actividades de aprendizaje mediante el uso de robots. (Gaudiello, 2013). La Robótica Educativa posee

53

cuatro características principales, las cuales son: la multidisciplinariedad, posicionamiento del robot educativo como tecnología educativa, combinaciones de hardware y software que crean diferentes tipos de robots y los papeles de ellos en el aula (Gaudiello, 2013) (Miller, 2008). El Construccionismo es la base pedagógica en la cual se desarrolla la Robótica Educativa, según Papert, el menciona que la construcción del conocimiento es más eficaz cuando los estudiantes participan en el diseño y construcción de artefactos y en el desarrollo de proyectos significativos, añade que la tecnología proporciona herramientas para el diseño y la construcción (Papert, 1993). Los cuatro principios fundamentales del enfoque construccionista se resumen (Miller, 2008; Alamisis, 2013 y Gaudiello, 2013) en lo siguiente:  Aprendizaje significativo por diseño de proyectos, crear cosas y compartirlas en la comunidad.  Usar objetos manipulativos concretos para ayudar a pensar en fenómenos abstractos.  Identificar ideas creativas mediante el uso de herramientas para pensar desde diferentes ámbitos del conocimiento.  Aprendizaje por descubrimiento. Según el estudio realizado por Jacek Malec (2001) sobre el uso en la educación de robots, menciona que la Robótica Educativa se clasifica en dos tipos: “robótica en educación y robótica para la educación”. En el primer tipo, La Robótica en educación se concibe como el aprendizaje de la robótica donde se estudia la robótica como tecnología y la constitución del saber y el hacer sobre los robots, esto implica el uso y conocimiento de diversas áreas como: la electricidad y electrónica, mecánica, programación y física para el diseño, construcción, ensamble y puesta en funcionamiento de un robot con un fin específico. El aprendizaje de las temáticas de la robótica puede lograrse desde dos puntos de partida diferentes: a partir de la conceptualización

54

sobre robótica o a partir del diseño y construcción de aparatos robóticos (López y Andrade, 2013, p. 45). Para el segundo tipo, La Robótica para la educación según Malec (2001) trata del aprendizaje con la robótica, donde la robótica en el aula permite el aprendizaje de temas de diferentes áreas de conocimiento y el fortalecimiento de habilidades del pensamiento creativo, sistemático y de trabajo colaborativo, dado el interés que despierta trabajar con objetos concretos y llamativos como un robot y, si se implementa junto con los recursos, una metodología y una adecuada planificación se estimula en los estudiantes el aprendizaje de temáticas que, de otra forma, serían más difíciles de comprender y de poca motivación para su estudio. Complementando lo anterior, varios autores como: Miller, 2008; Mikropoulos, 2013; Mubin, 2013 y Gaudiello, 2013, mencionan que el robot se convierte por un lado en un objeto, es decir, un dispositivo tecnológico para construir y programar y por otro en una herramienta educativa que posee unos objetivos que dependen de sus características de hardware (físicas) y software (de programación) y del papel o rol que cumplan en la escuela. Por otra parte, existes tres tipos de robots usados en la educación que dependen del uso que se le dé al hardware y al software del robot, ya que esto ayuda a definir su papel y los fines educativos (Gaudiello, 2013). El primer tipo, los robots humanoides (Qrio, Rubi, Roobovie, Roboto, Asimo, iCube, etc.) quienes tienen el propósito de provocar reacciones empáticas y crear interacciones para mejorar el aprendizaje académico (Ibid, 2013) (Goodrich, 2007). Aquí se presta más atención al hardware y se desconoce la programación, el software tiene un papel secundario en el aprendizaje. El otro caso sucede cuando se usa un software (ejemplos: Microsoft Robotics Studio, Robomind, RoboWorks, Webots, etc.) que es capaz de simular el

55

comportamiento de un robot por medio de un lenguaje de programación introducido. Aquí el “robot” es diseñado para hacer que los estudiantes aprendan de programación y/o que expliquen conceptos de ciencia o ingeniería (Ibid, 2013). Por último, el caso más usado es el de los kits robóticos programables como los Lego Mindstorm12, el Lego WeDo13, Makeblock14 y Fischertechnik15, Este tipo de robots, a diferencia de los dos descritos anteriormente, ofrecen variadas oportunidades para la construcción y programación. Esta combinación parece favorecer el enfoque educativo para el beneficio del estudiante. El kit de robótica se usa cada vez más en investigaciones y en las escuelas, como herramienta para escenarios de futuros aprendizajes (Papert, 2000). Este parece ser el mejor "mindtool", ya que su uso racional y programado puede llegar a fomentar en los estudiantes el desarrollo de habilidades cognitivas relacionadas con la solución de problemas, con las habilidades metacognitivas y las habilidades del pensamiento creativo y crítico y las relacionadas con el pensamiento computacional (Ibid, 2013).

Kit de Robótica como Mindtool. Como se vio anteriormente, los kit de robótica son combinación de piezas y un software para el diseño, construcción y programación de un robot. Con la aplicación de estos en la educación se han llegado a denominado como mindtools (Ibid, 2013), ya que permiten a los

12

Lego Mindstorms es un juego de robótica para niños fabricado por la empresa Lego. Posee elementos básicos de las teorías robóticas, como la unión de piezas y la programación de acciones, en forma interactiva. Este robot fue comercializado por primera vez en septiembre de 1998. 13 El LEGO ® Education WeDo es un Kit de robótica. Un conjunto fácil de usar, que introduce a los estudiantes jóvenes a la robótica cuando se combina con el LEGO Education WeDo v.1.2 Software y unas acciones determinadas. 14 Makeblock es la nueva generación de kits de construcción, con opción para construir todo tipo de robots o cualquier idea. Se caracteriza por: Open source, conexiones flexibles, compatible con LEGO, cableados sencillos y compatible con arruino. 15 Fischertechnik es un sistema de construcción modular flexible y escalable utilizado para jugar, modelar y simular con realismo sistemas mecatrónicos. Creado en Alemania en 1965 por Artur Fischer

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estudiantes resolver problemas, diseñar sus proyectos significativos, crear y manipular los objetos para reflexionar y colaborar. Al implementar estos mindtools en las actividades escolares se han presentado varios beneficios que han sido verificados en diversas investigaciones (Alamisis, 2013; Gaudiello, 2013; Mubin, 2013; Miller, 2013; Mikropoulos, 2013), estos beneficios son: 

Motivación de los estudiantes para dar una forma (la construcción) y un comportamiento (a través de la programación) a un objeto de su propia creación.



El estudiante se convirtió en el creador de “tecnología” y cuestiona la naturaleza del objeto que se enfrenta (La "inteligencia", las posibilidades de comportamiento, etc.).



Los estudiantes diseñan y construyen sus proyectos favoreciendo el aprendizaje significativo y la creatividad.



Fomenta el trabajo en equipo y el aprendizaje cooperativo.



Es una herramienta que facilita el aprendizaje de temas relacionados con las ciencias y la ingeniería.



Favorecen el fortalecimiento de las habilidades para la resolución de problemas y del pensamiento creativo. Es importante destacar que la intención de la Robótica Educativa en el uso de robots en el

aula no pretende sustituir a los profesores, por el contario, se explora el valor añadido que los robots pueden llevar a las aulas y de su ayuda en la enseñanza. El docente juega un papel importante porque es el diseñador de las actividades, “el que orquesta” el aprendizaje, sin esto los robots serían solo aparatos tecnológicos de uso y consumo y no una herramienta de aprendizaje, un mindtool.

57

6.4

Educación en Tecnología. En la última década del siglo pasado, se ha establecido en muchos países del mundo la

introducción de la educación tecnológica o en tecnología, en los programas generales escolares y de educación superior, bien sea como nueva asignatura, como área independiente o como parte de

asignaturas existentes en los respectivos currículos (Gilbert, 1995). La creciente

importancia dada a la tecnología en las llamadas sociedades modernas, ha permitido que se considere la necesidad de una educación tecnológica, hasta el punto de que algunos autores reclaman para ella una área independiente dentro de los currículos escolares (Gilbert, 1995; De Vries and Tamir, 1997). En diferentes países se han utilizado diversos términos para describir el estudio de la tecnología en la escuela, tales como técnicas (Suecia), de diseño y la tecnología (Reino Unido), educación en tecnología (Colombia) y educación tecnológica (Francia, Países Bajos, Estados Unidos, Chile y otros) estos títulos se consideran sinónimos. Independientemente de la expresión que se utilice, el objetivo universal es el de ayudar a los estudiantes y guiarlos hacia una alfabetización tecnológica (Cárdenas, 2012 y Rasinen ,2003). Según los estudios de autores como Gilbert (1995); Soto (2000); Cárdenas (2012); Rasinen (2003); Barak (2009); Lewis (2008); Barlex (2006) y los estudios de la SED (2013), este campo de estudio tiene como objetivo principal acercar al estudiante a la alfabetización tecnológica, como ya se mencionó (Rasinen (2003)) y también permitir la comprensión del mundo natural y cómo los seres humanos han cambiado a través del desarrollo tecnológico (Gilbert (1995)) Esta asignatura o área se genera en los planes de estudios modernos de las escuelas y está encargada de acercar al estudiante a la comprensión y critica de los fenómenos tecnológicos en un mundo rodeado por artefactos y tomando como campo de conocimiento la tecnología.

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La Educación en Tecnología en nuestro país se abarca desde el área de Tecnología e Informática, fundamental y obligatoria en la educación básica; es un área que concentra los grados de primaria y secundaria en las políticas educativas en Colombia, donde los estudiantes orientados por los docentes desarrollan conocimientos, procedimientos y actitudes en relación con la naturaleza de la Tecnología (MEN, 2007). La Educación Tecnológica pretende que los estudiantes logren una comprensión del mundo artificial y una capacidad para desenvolverse efectivamente dentro del mismo en un nivel que podría denominarse alfabetización tecnológica (Odorico, 2009). El Ministerio de Educación Nacional a través de un documento llamado “Orientaciones para Educación en Tecnología” del año 2007 presenta cuatro componentes que guían la labor docente para comprender la naturaleza de la tecnología. El primer componente es Naturaleza y evolución de la tecnología (característica y objetiva de la tecnología); Segundo, Apropiación y uso de la tecnología (utilización adecuada, pertinente y crítica de la tecnología.); Tercero, Solución de problemas con tecnología (manejo de estrategias en y para la identificación, formulación y solución de problemas con tecnología); Cuarto, Tecnología y sociedad que involucra tres aspectos: 1) Actitudes de los estudiantes hacia la tecnología; 2) Valoración social que el estudiante hace de la tecnología y 3) Participación social que involucra temas como la ética y responsabilidad social. (MEN, 2007). La alfabetización tecnológica de los estudiantes supone: 1) Capacidad para apreciar el desarrollo tecnológico y su relación con la sociedad y el ambiente; 2) Capacidad para reflexionar sobre los actos tecnológicos propios y ajenos en el marco de su impacto social y ambiental y 3) Capacidad de ejecutar actos tecnológicos con calidad, respeto ambiental, creatividad, efectividad y ética. Los estudiantes, a través del aprendizaje en tecnología tienen la oportunidad de: 1) Usar una variedad de medios para distinguir y enunciar problemas y resolver problemas prácticos en un

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contexto social; 2) Adquirir y usar durante su trabajo tres tipos de habilidades interrelacionadas: el cómo hacer, la comprensión de procesos y la adquisición de conocimientos y 3) Arriesgarse a tomar decisiones, desarrollar múltiples soluciones a problemas, probar y mejorar, prevenir, trabajar en grupo en forma colaborativa, responsabilizarse por los resultados y administrar los recursos en forma efectiva y eficiente (Odorico, 2009). En los países del Reino Unido, en especial en Inglaterra esta asignatura es llamada Diseño y Tecnología, es un espacio que permite promover la originalidad de ideas, a través de la resolución de problemas e invenciones. Theodore Lewis plantea que la Educación en Tecnología ayuda a desarrollar y fortalecer habilidades en los estudiantes que no son exploradas por otras asignaturas. De tal manera, se vuelve un objetivo permanente de estudio. Lewis realiza la presentación de varios análisis a partir de diferentes autores, los cuales están explorando el potencial de la Educación en Tecnología para estimular habilidades de la creatividad en los niños (Lewis, 2009).

Proceso de Diseño En la Educación en Tecnología. Como expresa Sternberg y Lubart (1995), la creatividad nos ayuda a resolver problemas en distintos ámbitos. A nivel de las escuelas, los estudiantes aprenden a ser creativos en la lección de diseño educativo, es decir, en el área de Educación en Tecnología. El Diseño está estrechamente relacionado con la creatividad, la cual está comprometida con la generación y aplicación de nuevas ideas, así como de la resolución de problemas (Dorst, 2003). Los investigadores han vinculado las actividades de diseño y creatividad. Barlex (2007) en su estudio sugiere que los diseñadores corresponden con la naturaleza básica de la creatividad, pues permiten crear, innovar, hacer artículos novedosos u originales y cumplen una función específica o resuelven un problema. Es evidente que la creatividad es parte fundamental y esencial del diseño

60

( (Rutland, 2008) y también de los programas Educación en Tecnología (Cárdenas, 2012). El Diseño como componente activador de la Tecnología en procesos de innovación e invención, lo ubica como elemento estructural en el estudio de la Tecnología, primero por las habilidades cognitivas que potencia y segundo, por su metodología de diseño orientado por una serie de pasos dinámicos que llevan a la solución de un problema. La Educación en Tecnología debe propiciar escenarios relacionados con el Diseño de Soluciones Tecnológicas, a partir de problemas débilmente estructurados, pero significativos y en contextos adecuados para el estudiante. Este tipo de problemas que involucra el Diseño es de carácter heurístico, permite el desarrollo de dos elementos desde lo cognitivo: primero, a través del diseño se permite el desarrollo de habilidades como: la representación, el razonamiento y estructuras de conocimiento tecnológico representados en un modelo cognitivo; y segundo, sirve como un medio para el desarrollo de la creatividad, la cual que se evidencia en la solución del problema potenciando las cuadro aptitudes: fluidez, flexibilidad, originalidad y elaboración. (Oxman., 2001). Según la asociación ITEEA, International Technology and Engineering Educators Association (2015), se ha promovido el proceso de diseño en ingeniería para estudiantes de secundaria. El proceso de diseño de ingeniería consiste en una serie de pasos que los equipos utilizan para guiar a los estudiantes mientras resuelven problemas. El proceso de diseño es cíclico, lo que implica que los estudiantes repitan los pasos tantas veces como sea necesario y se realicen mejoras en el camino. Hay varias etapas del Proceso de Diseño, desde cuatro pasos hasta nueve (Shahin, 2011). El proceso de Diseño que se analiza aquí es el planteado por la ITEEA (2015), figura 2:

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Figura 2. Proceso de Diseño en Ingeniería planteado por ITEEA, (ITEEA, 2015). Realización propia.

Los estudiantes aprenden sobre el ciclo de diseño del producto a través de seis actividades que siguen los pasos de un proceso de diseño de ingeniería simplificada. Los seis temas de actividad son: 1) Identificar la necesidad y definir el problema; 2) Realizar una investigación de fondo, como una idea telaraña, internet búsqueda de patentes, normas y códigos de búsqueda, ingeniería inversa, y las entrevistas de los usuarios; 3) Lluvia de ideas y desarrollo ideas y posibles soluciones; 4) Evaluar alternativas y realizar análisis de diseño; 5) Construir y probar prototipos; y 6) Llevar a cabo la evaluación y la fabricación de productos finales. Dos temas que son clave del proceso de diseño de ingeniería son el trabajo en equipo y el diseño. Según ITEEA (2015) se motiva a los estudiantes a seguir los pasos del proceso de diseño para reforzar su comprensión del diseño de composición abierta y hacer hincapié en la creatividad y el sentido práctico.

62

7.

Unidad Didáctica

Para el desarrollo de esta unidad didáctica se tomó la definición que brinda López C. Rafael (2001), donde se menciona lo siguiente: “La Unidad Didáctica es una propuesta de trabajo relativa de enseñanza – aprendizaje completo, que responde en su máximo nivel de concreción, a todos los elementos del currículo (en educación en tecnología): qué, cómo y cuándo enseñar y evaluar”. Esta definición permite tomar la unidad didáctica como una planificación del área, donde lo que se desea y pretende es dar respuesta al objetivo que se busca dentro de la propuesta del presente proyecto de grado. Se pretende además dar mayor claridad al concepto y centrarlo en la planificación o programación didáctica, sin necesidad de referenciar a otras partes del currículo se completa la unidad didáctica como una forma de organizar los programas escolares dotados de capacidad para integrar contenidos diversos y de estructurar períodos relativamente largos de la actividad escolar (Gimeno, 1992). Es así como las Unidades Didácticas en la práctica sirven para subdividir y hacer parte diferenciada dentro de la programación didáctica, lo que permite simplificar su desarrollo, a través de partes más cortas y sencillas que puedan ser autosuficientes en sí mismas. La unidad didáctica por ser una hipótesis de trabajo, una anticipación al ser aplicada/desarrollada, puede sufrir varias modificaciones, puesto que el proceso de enseñanza aprendizaje es dinámico (Ibid, 2001). Por ello, debe ser flexible y capaz de adaptarse a las situaciones no previstas que puedan surgir. Este tipo de hipótesis supone que debe ser evaluada antes, durante y después de su puesta en práctica y reestructurada de acuerdo con los datos generados en la evaluación. En la elaboración y desarrollo de esta unidad didáctica se distinguieron tres fases (Ibid, 2001) las cuales son:

63

Diseño: programación inicial de uno o unos contenidos y sus actividades por uno o varios docentes. (Hipótesis del trabajo) Aplicación y desarrollo: es la puesta en práctica en el salón de clases por el docente (experimentación). Evaluación: Análisis del diseño, del proceso y de los resultados y valoraciones hechas por el docente y estudiante. (Reestructuración de la unidad didáctica). Adicionalmente, la unidad didáctica debe tener todas las especificaciones relevantes, para que cualquier docente, a través de su lectura, comprenda la unidad y su desarrollo, este criterio permite veracidad (Vasquez, 2010). Diseñar una Unidad Didáctica en Educación en Tecnología basada en el uso de la Robótica Educativa, implica elegir un conjunto de conceptos pedagógicos y didácticos en función de los objetivos propuestos, los cuales permiten sustentar la forma en que se llevará a cabo los procesos de enseñanza aprendizaje. Para esto, el documento se divide en dos partes, que son: La primera parte presenta, según el marco teórico y los antecedentes la propuesta teórica de cómo el uso de la robótica, el diseño y el área de tecnología se unen para el desarrollo de las habilidades de la creatividad. Esto se representa en la Figura 3 y 4 donde se articulan los conceptos trabajados. La segunda parte señala la metodología de trabajo que orienta la implementación pedagógica desde el Proceso de Diseño, utilizando los materiales didácticos: App inventor & Arduino en la solución de un problema tecnológico débilmente estructurado. Además la Unidad didáctica que se elaboró se encuentra en el anexo 1.

64

Figura 3. Mapa Conceptual de la Unidad didáctica. Diseño Propio.

7.1

Fundamento Teórico de la Unidad Didáctica A continuación se explica la conceptualización de los temas principales en los que se

fundamenta la unidad didáctica respecto al análisis presentado en los antecedentes y en el marco teórico (Figura 3).

El papel de la Robótica Educativa. Según se ha mencionado y referido en los antecedentes y en el marco teórico respecto a la Robótica Educativa, se precisa a continuación el papel que cumple la Unidad Didáctica:

65 

Es una herramienta Didáctica y tecnológica, motivadora para los estudiantes en el desarrollo de las actividades manuales y divertidas, en un entorno de aprendizaje atractivo, alimentando en los estudiantes el interés, la curiosidad y la creatividad.



Herramienta didáctica y tecnológica para la resolución de problemas tecnológicos débilmente estructurados (Barak y Shachar, 2008) además fomenta el valor del trabajo en equipo y la cooperación (Alamisis, 2013).



Desarrollo de entornos de aprendizaje que estimulan a los estudiantes para convertirse en diseñadores de sus propios proyectos y finalmente compartirlos con su comunidad.



Uso de los kit de robótica mindtool, combinación de piezas y un software para el diseño, construcción y programación de un robot (Gaudiello, 2013).

El Papel de la Educación en Tecnología. La educación en tecnología es el escenario o área donde se llevó a cabo la Unidad didáctica y donde se buscó aportar con estas dos competencias, tomadas del MEN (2007): 

Apropiación y uso de la tecnología: La utilización adecuada, pertinente y crítica de la tecnología, con el fin de optimizar, aumentar la productividad, facilitar la relación de diferentes tareas y potenciar los procesos de aprendizaje, entre otros.



Solución de problemas con tecnología: Manejo de estrategias en y para la identificación, formulación y solución de problemas con tecnología, así como para la jerarquización y comunicación de ideas. Comprende estrategias que van desde la detección de fallas y necesidades, hasta el diseño y su evaluación. Utiliza niveles crecientes de complejidad según el grupo y el grado.

66

El Papel del Proceso de Diseño. El Diseño se ubica primero como el proceso para potenciar habilidades cognitivas y segundo, debido a su metodología, orientado por una serie de pasos dinámicos que llevan a la solución de un problema. La Educación en Tecnología debe propiciar escenarios relacionadas con el Diseño de Soluciones Tecnológicas, a partir de problemas débilmente estructurados y en contextos determinados para el estudiante. Este tipo de problemas en los que se involucra el Diseño es de carácter heurístico permitiendo el desarrollo de dos elementos desde lo cognitivo: primero, a través del diseño se permite el desarrollo de habilidades como: la representación, el razonamiento y estructuras de conocimiento tecnológico representados en un modelo cognitivo; y segundo, sirve como un medio para el desarrollo de la creatividad, la cual se evidencia en la solución del problema y potenciando las aptitudes: fluidez, flexibilidad, originalidad y elaboración.

7.2

Explicación de los conceptos y su relación con la robótica A continuación, se presenta la definición de los siguientes términos y su relación con la

robótica, estos son: Producto creativo, Proceso Creativo, Habilidades, Creatividad, El problema débilmente estructurado, Educación en tecnología, robótica educativa, Proceso de diseño y cómo un robot puede resolver un problema. El Proceso Creativo en la Robótica Educativa es una serie de pasos no lineales, en los cuales el estudiante diseña, construye y controla un robot (producto creativo) para dar solución a un problema débilmente o mal estructurado. Aquí se usa el proceso de diseño como proceso creativo, donde el estudiante debe evaluar las necesidades o problemas mal estructurados, el diseño básico del robot, la construcción de un primer prototipo y la evaluación del diseño; este último paso puede

67

llevar a la reconstrucción o a la revaloración de las necesidades y a la repetición del proceso hasta la obtención del producto final. Con la Robótica se plantean actividades de aprendizaje donde se está diseñando, construyendo y controlando un robot; en este proceso se integran conocimientos, se materializa una idea y se aplica el conocimiento adquirido para justificar la utilización de cada elemento en el robot y explicar su funcionamiento (Jacek, 2001). El Producto Creativo en la Robótica Educativa es el resultado del proceso de diseño, en la robótica el robot que se construye, como en este caso, es el robot móvil que diseñan y construyen los estudiantes para satisfacer la necesidad o problema del contexto escolar. La consideración de original o novedoso es generada en el grupo de estudiantes, de acuerdo a sus intereses y diálogos. Es importante aclarar que este no va ser un aspecto a evaluar en este proyecto. Por otro lado, creatividad en la Robótica Educativa es la capacidad para solucionar problemas complejos o mal estructurados mediante un proceso y en un contexto (Runco, 2004 y Torres, 2011) como resultado del proceso creativo, en este caso el proceso de diseño da como resultado un producto creativo que es el robot, el cual resuelve el problema planteado. Es necesario precisar que los problemas débilmente estructurados son aquellos que poseen varias alternativas de solución, son vagamente definidos, múltiples vías de solución y de evaluación y son éstos los que llevan a las personas a ser creativas y a llegar a productos creativos. Este tipo de problemas son los que se deben presentar a los estudiantes en la actualidad, ya que permiten el desarrollo de las ideas creativas (Jonasseen, 2013). Los problemas poseen tres dimensiones que son: la complejidad (la amplitud de los conocimientos necesarios para resolver el problema), el dinamismo (cambios que presente la solución de un problema con el tiempo) y la especificidad del dominio (estrategias cognitivas que son específicas para cada saber, área o dominio). Entre mayor

68

sea el nivel de éstas en un problema, mayor será el nivel de creatividad. En la robótica educativa los problemas que se plantean son abiertos, orientados hacia la creación de artefactos físicos y hacia la comprensión del mundo natural. Educación en tecnología es la asignatura que pretende que los alumnos logren una comprensión del mundo artificial y tengan la capacidad de desenvolverse efectivamente dentro del mismo, en un nivel que podría denominarse alfabetización tecnológica, este un espacio en la escuela que permite promover la originalidad de ideas, a través de la resolución de problemas mal estructurados haciendo uso de la tecnología (Lewis, 2009). A través de la robótica en esta asignatura se resuelven problemas tecnológicos, se enseñan temas de mecánica, electrónica, programación y control y se usa el diseño como metodología de trabajo y de resolución de problemas. Robótica Educativa para esta unidad didáctica se toma como Estrategia de aprendizaje significativa donde se trabaja en equipo, por medio de la motivación intrínseca de los estudiantes y resolviendo problemas débilmente estructurados, con el fin de contribuir a la innovación y a la creatividad (Sánchez, 2014; Gaudiello, 2013 y Resnick, 1996). Frente a la robótica educativa, Jacek Malec (2001) realiza un análisis sobre su uso en la educación clasificándola en dos tipos: “Robótica en educación y robótica para la educación”. En los dos enfoques se analiza el uso que se les da a los robots para el aprendizaje de la robótica y la utilización del mismo en el aprendizaje de temáticas en diversas áreas del conocimiento. El Proceso de diseño en robótica corresponde a la metodología que siguen los ingenieros y se les enseña a los estudiantes para construir su robot. Los pasos del proceso implementado son: la evaluación de las necesidades, el diseño básico del robot, la construcción de un primer prototipo y

69

la evaluación del diseño. Este último paso puede llevar a la reconstrucción o a la revaloración de las necesidades y hasta la repetición del proceso para la obtención del producto final. En este proyecto se implementa un proceso que corresponde a seis momentos clave, que son: 1) Identificar la necesidad y definir el problema; 2) Realizar una investigación de fondo, como una telaraña idea, uso internet para la búsqueda de patentes, normas y códigos de búsqueda, ingeniería inversa, y entrevistas de los usuarios; 3) Lluvia de ideas y desarrollo de las mismas y sus posibles soluciones; 4) Evaluar alternativas y realizar análisis de diseño; 5) Construir y probar prototipos y por ultimo 6) llevar a cabo la evaluación y la fabricación de productos finales. Dos temas clave del proceso de diseño de ingeniería son el trabajo en equipo y el diseño. Se motivó a los estudiantes a seguir los pasos del proceso de diseño, para reforzar su comprensión de composición abierta y hacer hincapié en la creatividad y el sentido práctico (ITEEA, 2015).

7.3

Explicación de la Unidad Didáctica (Figura 4). Esta unidad didáctica presenta dos temáticas generales que son la educación en tecnología y

la robótica educativa, de cada uno de éstas se derivan algunos subtemas que tiene como fin, fomentar o fortalecer las habilidades de la creatividad, a continuación se explicará cómo se entrelazan y la función de cada uno de ellos.

70

Figura 4. Mapa Conceptual que articula los Conceptos de la Unidad didáctica. Diseño Propio.

71

La Educación en Tecnológica es un campo de estudio donde se guia a los alumnos logren una comprensión del mundo artificial y una capacidad para desenvolverse efectivamente dentro del mismo, en un nivel que podría denominarse alfabetización tecnológica, un espacio en la escuela que permite promover la originalidad de ideas, a través de la resolución de problemas mal estructurados haciendo uso de la tecnología (Lewis, 2009). Teniendo en cuentas las ideas anteriores, la educación en Tecnología es el escenario donde se va a realizar este proyecto debido a que es un espacio académico donde se puede desarrollar y fortalecer el potencial creativo, a través del diseño y las actividades inventivas de los estudiantes. Las actividades de Diseño y la resolución de problemas débilmente estructurados presentan claros desafíos a los estudiantes. La metodología de diseño está estrechamente relacionada con la creatividad, ya que está comprometida con la generación y aplicación de nuevas ideas, así como la resolución de problemas, pues los investigadores han vinculado las actividades de diseño y la creatividad (Dorst, 2003; Barlex; 2007 y Lewis, 2009) . Goel y Pirolli (1992) mencionan que el diseño es una actividad relacionada con la práctica, dado que tiene que ver fundamentalmente con la actividad humana en la transformación de su entorno. El diseño es una actividad práctica y cognitiva de perfil proyectivo, orientada a la solución de un problema concreto y débilmente estructurado (Jonassen, 2000) que debe ser resuelto en unas condiciones definidas y con recursos concretos. En la Educación además, se toma el modelo pedagógico del Construccionismo en el cual se basa la Robótica Educativa como la teoría de aprendizaje y como una estrategia para la educación (Papert, 1993) donde el aprendizaje es un proceso activo, en el que la gente construye activamente el conocimiento de sus experiencias en el mundo. Por ejemplo, el Rol en el que se usa el robot en este caso, es como herramienta para el aprendizaje o mindtool que permite a los estudiantes a

72

resolver problemas, diseñar sus proyectos significativos, crear y manipular los objetos para reflexionar y colaborar. Respecto a la Robótica Educativa dentro de esta unidad didáctica, se toma como una Estrategia de aprendizaje significativa donde se trabaja en equipo, por medio de la motivación intrínseca de los estudiantes y resolviendo problemas débilmente estructurados con el fin de contribuir a la innovación y la creatividad (Sanchez, 2014; Gaudiello, 2013 y Resnick, 1996). Se hizo uso de un Kit de Robótica, el cual comprende una combinación de piezas y un software para el diseño, construcción y programación de un robot. Para las actividades aquí planteadas y para la resolución del problema mal estructurado que se planteó, los estudiantes utilizaron la metodología de proceso de diseño en siete fases o etapas y un Kit de Robótica, este último con una combinación de diferentes materiales: elementos electrónicos, la Tarjeta Arduino, la aplicación online AppInventor, una Tablet o Smartphone con Android y materiales de reciclaje o de bajo costo con los que los estudiantes contaron. Además, referente a la Creatividad ésta se concibió en el presente proyecto como la capacidad para solucionar problemas complejos o mal estructurados mediante un proceso y un contexto (Runco, 2004 y Torres, 2011), como resultado del proceso creativo, en este caso el proceso de diseño se genera como resultado un producto creativo que es el robot, el cual resuelve el problema planteado. Finalmente, para fortalecer las habilidades de la creatividad (fluidez, flexibilidad y elaboración) que aquí se estudian, se incentiva a que los estudiantes resuelvan problemas débilmente o mal estructurados, como lo expone Guilford, 1997; Torrance, 1972; Sternberg y Lubart,1991 y Runco, 2004 con el uso de la tecnología, en este caso la robótica. También se les brinda oportunidades para que los estudiantes practiquen el pensamiento creativo y presenten un

73

modelo propio de comportamiento creativo (Ambiente, material y actividades) que en este caso es el proceso de diseño. En la tabla 2, se observa como los estudiantes en cada etapa del proceso de diseño trabajan y fortalecen las habilidades aquí estudiadas.

Tabla 2. Describe las habilidades de la creatividad en cada etapa del proceso de diseño. Etapas del Proceso de Diseño Identificar la

Habilidades de la Creatividad Etapa de Motivación

Necesidad. Investigar el

Fluidez

Problema Posibles Soluciones

Fluidez y Flexibilidad

Análisis.

Fluidez y Flexibilidad.

Construcción del

Elaboración

Prototipo. Evaluar el Prototipo.

Elaboración

Rediseñar/Producto

Fluidez, Flexibilidad y

final.

Elaboración

Como se nombró en el marco teórico, se usó el proceso de diseño ingenieril enseñado por la ITEEA (2015), este proceso como ya se ha mencionado es un conjunto específico de pasos o etapas que los ingenieros utilizan para organizar sus ideas y refinar las posibles soluciones a los problemas de ingeniería el cual posee siete etapas. Cada una de ellas se explicará a continuación, teniendo en cuenta las habilidades de la creatividad que se fortalecen, en la figura 5.

74

Identificar la Necesidad Etapa de Motivacón

Rediseñar/Producto final.

Investigar el Problema

Originalidad.

Fluidez

Evaluar el Prototipo. Fluidez, Flexibilidad, Elaboración y Originalidad

Posibles Soluciones. Fluidez y Flexibilidad.

Construcción del Prototipo. Elaboración y Originalidad.

Analisis. Fluidez y Flexibilidad.

Figura 5. Etapas del Proceso de Diseño y Habilidades que se trabajan y fortalecen en cada una de estas. Complemento del tomado planteado ITEEA (ITEEA, 2015).

7.3.1.1 Identificar la Necesidad o Problema y Restricciones. Aquí se comienza a identificar la necesidad del proyecto de ingeniería. En lugar de preguntar ¿Qué es lo que queremos diseñar? nos preguntamos ¿Por qué queremos diseñar eso? y ¿Cuál es el problema y la necesidad? (ITEEA, 2015). En esta etapa no se desarrolla ni fortalece ninguna habilidad, pero es donde los estudiantes se empiezan a motivar frente a la solución del problema y empiezan de lleno a involucrarse en el proceso.

75

7.3.1.2 Investigar la necesidad o problema. Una vez el problema ha sido planteado, los estudiantes deben realizar una búsqueda de información en diferentes fuentes, las cuales pueden ser la búsqueda de expertos, libros e Internet. No deben apresurarse a resolver el problema con la primera solución que llegue a la mente. Los estudiantes deben entender que hay muchas cosas a tener en cuenta en la resolución de un problema, por lo tanto, como primera medida es necesario estar bien informado para evitar la mayor cantidad de errores posibles, para realizar y garantizar un trabajo eficiente y de calidad. En la medida que se investiga el problema se pueden reconocer limitaciones o aclara ideas (Hynes et al, 2001 y ITTEA, 2015). En esta etapa se observa y se fortalece la Fluidez, ya que los estudiantes deben proponer diferentes ideas para la solución del problema, cumpliendo con las condiciones básicas propuestas.

7.3.1.3 Desarrollo de posibles soluciones. Con la investigación previa, los estudiantes generan varias ideas sobre la solución del problema que se desarrolla adecuadamente cuando se trabaja en equipo. Es importante que los estudiantes utilicen una comunicación adecuada y sepan comprender la información que transmiten a sus compañeros en la solución del problema. El desarrollo de las posibles soluciones se puede hacer mediante el uso de palabras, dibujos, mapas, esquemas y prototipos (Hynes et al, 2001 y ITTEA, 2015). Es esta etapa se observa y fortalece la Fluidez, ya los estudiantes deben proponer diferentes ideas para la solución del problema, cumpliendo con las condiciones básicas propuestas. También la Flexibilidad, pues ellos deben proponer diferentes ideas para la solución del problema, pero van más allá de las condiciones básicas del mismo.

76

7.3.1.4 Análisis: seleccionar la mejor solución. El objetivo del Proceso de Diseño es resolver el problema planteado, los estudiantes deben ser capaces de justificar y explicar la solución elegida, sin embargo, sucede que no hay una solución perfecta, pues la mejor solución para un equipo de trabajo no parece ser la mejor para el otro. Los estudiantes seleccionan la mejor solución, a partir de la investigación, de reconocimiento que el prototipo cumple dentro de las condiciones del problema y del conocimiento en otras áreas como la matemática o la física (Hynes et al, 2001 y ITTEA, 2015). En esta etapa se observa y se fortalece la Fluidez, pues los estudiantes deben proponer diferentes ideas para la solución del problema, cumpliendo con las condiciones básicas propuestas. También la Flexibilidad, ellos deben proponer diferentes ideas para la solución del problema, pero van más allá de las condiciones básicas del mismo.

7.3.1.5 Construcción del prototipo. Los cuatro estados anteriores describen una organización necesaria para iniciar la construcción. El prototipo es un modelo físico o virtual de la solución final. La construcción del prototipo está en un ciclo repetitivo hasta que la construcción alcanza el producto aceptable en la solución del problema. Se le debe permitir a los estudiantes caer en el error, identificarlo y aprender del mismos, situación que se repite construyendo el prototipo (Hynes et al, 2001 y ITTEA, 2015). En esta etapa se observa y se fortalece la Elaboración, ya que los estudiantes realizan la construcción del prototipo teniendo en cuenta las condiciones del problema; también se puede observar la habilidad de Originalidad donde ellos se preocuparon por los detalles, buscando lo diferente, lo nuevo de su prototipo.

77

7.3.1.6 Evaluar el Prototipo. Los estudiantes en la medida que van construyendo el prototipo, deben crear pruebas justas y basadas en los requisitos del problema, para determinar si el prototipo cumple o no con las condiciones requeridas. Los estudiantes tienen la capacidad de reconocer que un prototipo terminado no significa necesariamente un producto terminado (Hynes et al, 2001 y ITTEA, 2015). En esta etapa se observa y fortalecen las tres habilidades. La Fluidez, ya que los estudiantes deben proponer diferentes ideas para la solución de los problemas que se le presentaron para llegar al prototipo final y para que funcione correctamente, cumpliendo con las condiciones básicas propuestas. En la Flexibilidad, ellos deben proponer diferentes ideas para la solución del problema, pero van más allá de las condiciones básicas del problema. Además, en la Elaboración los estudiantes realizaron la reconstrucción del prototipo teniendo en cuenta las fallas y soluciones propuestas. Finalmente, puede observar la habilidad de Originalidad donde ellos se preocuparon por los detalles, buscando lo diferente, lo nuevo de su prototipo.

7.3.1.7 Rediseño y/o Finalización. Tomando los aportes y experiencias significativas realizadas en la etapa anterior, se generan las siguientes preguntas con el fin de que sean resueltas por los estudiantes, estas son: ¿Por qué su prototipo fracasó o tuvo éxito? ¿Qué se debe tener en cuenta cuando se genera un problema? ¿Qué tan acertada fue la elección de la solución? ¿Cómo podemos mejorar el prototipo? (Hynes et al, 2001 y ITTEA, 2015). Aquí se puede observar la Originalidad del producto creativo cuando se expone el contexto donde ellos habitan y ese contexto lo adoptan como novedoso, nuevo u original (Amabile, 1996).

78

7.4

Material Didáctico para la aplicación de la Unidad y su uso. La Unidad Didáctica consta de un conjunto de actividades que inician con una introducción,

para que los estudiantes, en primera medida conozcan y aprendan a usar la herramienta base (hardware o software). Después se plantean unos problemas débilmente estructurados, que ellos resolverán con cada herramienta brindada. Finalmente, tienen el desafío de combinar las herramientas para construir un robot donde resolverán con éste un problema débilmente estructurado, el cual será de la comunidad educativa y de su interés. Las herramientas que finalmente se usaron para ello fueron: -

App Inventor: App Inventor MIT es una herramienta web para la creación de aplicaciones para Android16. El estudiante debe ser capaz de realizar tareas de programación sin introducir ningún código informático, ya que se programa por medio de bloques gráficos. App Inventor es desarrollado por Mobile Learning Lab del MIT (el proyecto fue construido originalmente por Google). App Inventor está creciendo en popularidad entre los educadores como una manera de introducir a los que no tienen experiencia en programación con los principios de la informática y el desarrollo de aplicaciones.

-

Arduino es una plataforma de computación física de código abierto, basado en una tarjeta que posee una serie de entradas y salidas y un software libre para su programación y uso. Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autónomos o que pueden ser controlados por el computador. Arduino es diferente de otras plataformas en el mercado debido a las siguientes características (Branzi, 2011):

16 Android es un sistema operativo para dispositivos móviles tablets, celulares, PDAs, entre otros; desarrollado principalmente por Google con el uso de la filosofía de código abierto, por lo tanto, cualquier persona puede descargar el código fuente, modificarlo dependiendo las necesidades y compartir los cambios con la comunidad (tdrobótica, 2015).

79 o Es un entorno multiplataforma; se puede ejecutar en Windows, Macintosh y Linux. o Se basa en el IDE de programación Processing, un entorno de desarrollo fácil de usar utilizado por artistas y diseñadores. o Se programa a través de un cable USB, no un puerto serie. Esta característica es útil, ya que muchos ordenadores modernos no tienen puertos serie. o Es el hardware de código abierto y software si lo desea, puede descargar el diagrama del circuito, comprar todos los componentes y hacerlo propio, sin tener que pagar nada a los fabricantes de Arduino. Arduino nació para la creación de experiencias significativas entre nosotros (los humanos) y los objetos. Es una buena manera de explorar la creación de experiencias entre el hombre y la tecnología. La filosofía de Arduino, según Branzi (Branzi, 2011) se basa en hacer diseños en lugar de hablar de ellos. El diseño y construcción de prototipos es el eje principal a la hora de trabajar con Arduino; construir objetos que interactúan con otros objetos, personas y redes. Encontrar una manera más sencilla y rápida de prototipos y de la forma más barata posible. -

Kit tdrobotica: Arduino: este kit es distribuido por la empresa tdrobotica17 en Colombia, posee un conjunto de elementos electrónicos como resistencias, motores D.C, servomotor, sensor infrarrojo, tarjeta arduino, protoboard, entre otros. Con este kit se “puede comenzar a desarrollar proyectos de robótica, automatización y control o sencillamente lo que se ingenie o a lo que lleve la curiosidad, solo basta tener un computador con el software de

17 tdrobótica.co es una empresa Colombiana interesada en apoyar el desarrollo del mundo a través de la educación en tecnología. Nuestra misión es inspirar, enseñar, ayudar y compartir todo el conocimiento y experiencia que tenemos gracias a nuestra mente inquieta (tdrobótica, 2015)

80 Arduino, mucha imaginación y ganas de aprender para comenzar a desarrollar y crear” (tdrobótica, 2015). 8.

Metodología.

Basado en uno de los objetivos de la modalidad de profundización donde se enmarca este trabajo de grado se propone un proyecto de aplicación pedagógica en el énfasis de educación en ciencias de la naturaleza y tecnología. El proyecto buscaba sistematizar la aplicación de una unidad didáctica, basada en el uso de robótica educativa en el área de tecnología e informática en la educación básica en los estudiantes del IED Eduardo Umaña Mendoza, con el fin de observar el fortalecimiento de tres características específicas del pensamiento creativo como son la flexibilidad, fluidez y elaboración. En respuesta a lo anterior, este proyecto se tomó la investigación descriptiva que tiene como finalidad definir, clasificar, catalogar o caracterizar el objeto de estudio y de ella el método observacional consiste en registrar el comportamiento en el entorno habitual del sujeto. La observación sin intervención tiene por finalidad observar el comportamiento tal como ocurre de forma natural, y en ella el observador se limita a registrar lo que observa, sin manipular ni controlar. Dado a que es una intervención en el aula de la modalidad de profundización se realiza una descripción de lo observado en cada una de las sesiones teniendo en cuenta, fenómenos y comportamientos en sus manifestaciones externas: 

Análisis de interacciones sociales (trabajo en equipo y rol que cumple en la actividad).



Expresiones verbales durante la actividad y las reuniones grupales.



La eficacia de las actividades respecto al aprendizaje de las habilidades



La actitud de los estudiantes.

81 

El interés que ellos manifiestan



Ideas previas de los estudiantes.



Las dificultades presentadas en comprensión de las actividades y manipulación de los materiales.

Con el fin de dar validez al estudio, los datos que se recopilan para observar el desarrollo de las habilidades de flexibilidad, fluidez y elaboración de los estudiantes, que tiene como objetivo la unidad didáctica se escogieron las siguientes herramientas: 

El diario del profesor (Area, 1993): fue un documento escrito a través del cual el profesor recoge datos de su actividad profesional reflejando lo que sucede y se debe mejorar en cada sesión. Donde se responden preguntas como: ¿Qué ha ocurrido hoy en clase? ¿Qué aspectos de la sesión valora como positivos y negativos según el desarrollo de las tres habilidades de la creatividad? ¿Que recomienda cambiar para futuras clases?



Guias de aprendizaje: en ellas están las actividades de cada sesión y es donde los estudiantes hacen sus anotaciones, gráficos y dibujos con los cuales se refleja cómo se solucionaron los problemas planteados. Con él se pudo observar cuantas ideas se dieron como posibles soluciones del problema (fluidez), como escogió la deseada para solucionar el problema (flexibilidad) y como evaluó para poder llegar a la solución final (elaboración).

Este estudio se centró principalmente en los procesos de trabajo de los estudiantes, los artefactos que construyen, y sus reflexiones en el curso, debido se crea la tablas 3 donde se muestra lo que se va a observar, como se va a realizar y los medio usados.

82

Tabla 3. Resumen de la metodología. Sesión

Actividad

Herramientas

¿Cómo se va

Medio que

Observar?

se va a usar

¿Qué se va a observar?

Fluidez y Flexibilidad: Proponen y

Las acciones de

Diario de

Adaptan diferentes ideas para la solución

los estudiantes

clase del

de los problemas que se presentaron para

en clase y lo que

profesor.

cumpliendo con las condiciones básicas.

expresan.

Video de la

Elaboración: Realizan la construcción

Producto que

sesión.

teniendo en cuenta las condiciones del

construyen

Palos de Proceso de 1

pincho y Diseño plastilina problema Proceso de diseño como proceso creativo. ¿Cómo solucionan el problema los estudiantes?

2

Computador

Elaboración: Realizan el app teniendo en

Las acciones de

Introducci

con conexión

cuenta las condiciones dadas

los estudiantes

ón a App

a internet y

¿La actividad es creativa para ellos?

en clase y lo que

Inventor

Tablet o

Diario de expresan. clase del Smartphone profesor. Kit

Elaboración: Realizan el circuito teniendo

Las acciones de

Motor

tdrobotica:

en cuenta las condiciones dadas

los estudiantes

D.C.

arduino

¿La actividad es creativa para ellos?

en clase y lo que

Controlad

(protoboard,

Los estudiantes hacen uso didáctico de la

expresan.

o por IR

motor dc,

tecnología apropiándose de ella.

desde

sensor

Arduino

infrarojo,

Entrevistas con algunos estudiantes. Video de la

3

sesión

Computador,

83

y tarjeta arduino)

4

Tarjeta

Elaboración: Realizan el circuito, el

Las

Arduino,

programa y el app teniendo en cuenta las

acciones de los

Enciende

tarjeta

condiciones dadas.

estudiantes en

un Led

Bluetooth

¿La actividad es creativa para ellos?

clase y lo que

desde tu

HC-05,

Los estudiantes hacen uso didáctico de la

expresan.

Tablet o

protoboard,

tecnología apropiándose de ella.

Celular

computador, Diodo Led, resistencia y Tablet o Smartphone Tarjeta

Elaboración: Realizan el circuito, el

Las acciones de

Arduino, la

programa y el app teniendo en cuenta las

los estudiantes

tarjeta

condiciones dadas.

en clase y lo que

controladora

¿La actividad es creativa para ellos?

expresan.

L298N

Los estudiantes hacen uso didáctico de la

Stepper

tecnología apropiándose de ella.

El Robot Móvil 5

Motor para Arduino, un “Chasis Mágico”, computador. Tarjeta Resuelve 6

Los Estudiantes se motivan

Las acciones de

intrínsecamente solucionar

los estudiantes

Identificar Arduino,

El

necesidad tarjeta

el problema propuesto.

84

7

Problema

Bluetooth

Investigar

Proponen diferentes ideas

en clase y lo que

Escolar

HC-05,

necesidad

para la solución del

expresan.

tarjeta

Posibles

problema, cumpliendo con

Producto que

controladora

soluciones

las condiciones básicas.

construyen

L298N

Proponen diferentes ideas

Stepper

para la solución del

Motor para

problema, cumpliendo con

Arduino,

las condiciones básicas.

Tablet o

Adaptan las ideas propuestas

Smartphone

para la solución del

y los demás

problema que se presente,

que necesiten

pero va más allá de las

usen los

condiciones básicas del

estudiantes.

problema Elegir la

Realizaron la construcción

mejor

del prototipo teniendo en

solución.

cuenta las condiciones del

Construcci

problema.

ón Probar y

Fluidez y Flexibilidad para

Evaluar

proponer y adaptar las posibles soluciones de los

8

problemas presentados en el funcionamiento del prototipo. Elaboración para modificar el prototipo.

85

Referente a esta experiencia y lo que se expone en la anterior tabla (n° 3) son los aspectos que se observaron en los estudiantes al realizar las actividades propuestas en la cartilla guia (Anexo) la interacción de ellos con la herramientas tecnológicas usadas (app inventor y arduino) para la resolución de problemas, la capacidad de ellos para proponer y adaptar las ideas propuestas para la solución de los problemas que se les presenten, el diseño y construcción de sus productos teniendo en cuenta las condiciones del problema y las reacciones en la interacción del proceso de diseño propuesto. Todo esto describió haciendo uso de las observaciones hechas en el diario de clase del profesor, las respuestas de las preguntas hechas en clase y los videos tomados de las sesiones. Finalmente se describió seleccionando las expresiones y acciones de los estudiantes que tengan referencia a lo que se deseó observar; en la fluidez las ideas que proponen, en la flexibilidad la selección de una ideas y como la adaptan en sus construcciones, en la elaboración como construyen su productos en este caso tecnológicos y la descripción de sus acciones en el diseño de su robot móvil.

9.

Implementación y Sistematización de la Experiencia.

El presente capítulo tiene como propósito de describir la experiencia generada al implementar la propuesta de Unidad didáctica a 15 estudiantes del Club de Ciencia y Tecnología “Humaniacos” del Colegio I.E.D. Eduardo Umaña Mendoza. Esta se realizó desde una mirada descriptiva y sistemática, utilizando como instrumentos de análisis: el diario de campo del docente, los documentos de los estudiantes, las entrevistas grupales y los videos tomados durante las sesiones. El trabajo con los estudiantes se realizó durante 8 semanas, entre febrero y abril, teniendo dos encuentros semanales de 2 horas por sesión.

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9.1

Descripción de la población: Caracterización de los estudiantes. El Colegio I.E.D. Eduardo Umaña Mendoza se ubica en la localidad quinta (5) Usme, en el

Barrio Villa Alemania. Los estudiantes que participaron en la etapa de implementación pertenecen al Club de Ciencia y Tecnología “Humaniacos”, ellos cuentan con edades entre los 13 y 17 años. Uno de ellos pertenece a grado séptimo, tres a grado octavo y once son de grado decimo. Su desempeño académico en promedio es básico (3) y superior (4); presentan un buen comportamiento para trabajar en equipo, cada uno expresa sus pensamientos y sentimientos de acuerdo a su personalidad. Entre las estrategias que utilizan los estudiantes para aprender, se resaltan la memorización, el uso de resúmenes y la explicación y retroalimentación de un compañero o del profesor. En los tiempos libres les gusta escuchar música, compartir con los amigos, jugar en consolas de video, practicar algún deporte que en su mayoría es futbol, ver televisión, se conectan a la red de Internet sobre todo para ver redes sociales y leen poco. Viven en barrios cercanos al colegio, su nivel socio-económico se ubicada en el estrato 1, el nivel de escolaridad de los padres se encuentra entre primaria y bachillerato, los padres se desempeñan en diversas labores como vigilancia, operarios de máquinas, amas de casa o independientes. La mayoría de los padres no tiene casa propia o éstas no poseen muchas comodidades; la familia en su mayoría está conformada por papá y/o mamá y hermanos. Los estudiantes se inscribieron al Club y desearon participar en esta implementación por motivación propia, esto fue un elemento clave, ya que para poder desarrollar un producto creativo se debía trabajar por a partir de la motivación intrínseca, ya que normalmente los estudiantes trabajan en función de una calificación.

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9.2

Descripción de la implementación. La implementación y observación se encuentra estructurada gracias a la metodología de

trabajo presentada en la tabla correspondiente, presentada en el capítulo anterior. A continuación se presenta la sesión y las habilidades de la Creatividad que se observaron según las actividades planteadas, además de los estados del Proceso de Diseño. Se realizó para ello un resumen de lo sucedido en la sesión, teniendo en cuenta las acciones del observador desde el análisis de las habilidades que se contrastan con los antecedentes y el marco teórico. La actividad que se planteó para cada sesión se encuentra en la cartilla guía que se diseñó y realizó para esta implementación (ver anexo).

Sesión 1: Proceso de Diseño. El docente se encargó en esta sesión de explicar el proceso de diseño y lo que sucedía en cada una de las etapas. Se realizó una actividad sencilla donde los estudiantes en grupos resolvieron un problema tecnológico débilmente estructurado, este se tituló: “Diseña y construye una estructura que soporte el peso de un libro” (Anexo). Inicialmente, el docente explicó en lo que consistiría cada sesión y presentó un ejemplo: el diseño de un puente que facilite el paso de las personas por un río, (figura 6). Posteriormente los estudiantes usaron el proceso de diseño para resolver el problema planteado.

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Facilitar el paso de una poblacion por un rio .

Se hacen arreglos, se "embellece"y entraga a la población

Se mide la longitud, altura y el presupuesto

Se coloca peso sobre el puente para saber si lo soporta y no se cae

Puede ser un puente, un cable aereo, un trasporte fluvial.

Se Construye el puente

Se escoje el puente, se hacen los planos y se determina que caracteristicas va a tener.

Figura 6. Ejemplo de un ciclo de diseño para la construcción de un puente. Expuesto en clase.

Esta actividad se planteó con el fin de que los estudiantes conocieran el proceso de diseño como una metodología para la solución de problemas, en este caso de un problema tecnológico, pues el diseño está estrechamente relacionado con la creatividad, ya que está comprometido con la generación y aplicación de nuevas ideas, así como resolución de problemas (Dorst, 2003). Además, los estudiantes aprendieron del proceso de diseño mediante una actividad Construccionista, generando con la práctica el aprendizaje del proceso de diseño, pues los estudiantes crearon objetos concretos y tangibles que reflejaron la comprensión de su entorno y de lo aprendido (Papert, 1993;

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Alamisis, 2009 y Barak, 2009) finalmente permitió que ellos solucionaran el problema haciendo uso de la tecnología (Resnick, 2008; Barlex, 2007 y Cárdenas, 2012). Lo que se pretende observar y evaluar en esta sesión se muestra en la tabla 4. Tabla 4. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 1. ¿Qué se va a observar? Fluidez y Flexibilidad: Los estudiantes proponen y adaptan diferentes ideas para la solución de los problemas que se presentaron para cumplir con las condiciones básicas. Elaboración: realizan la construcción teniendo en cuenta las condiciones del problema Proceso de diseño como proceso creativo. ¿Cómo solucionan el problema los estudiantes?

Al analizar las evidencias se observó que los estudiantes se interesaron por el problema, haciendo uso de sus conocimientos previos y empezaron a presentar soluciones. Dos grupos expresaron: “Nos acordamos de lo aprendido del tema de estructuras en el área de tecnología y pensamos en una estructura triangulada” “hagámoslos como el salón, con solo columnas y mucha plastilina en la parte de abajo”. Los estudiantes haciendo uso de las ideas que plantearon, construyeron y probaron las estructuras. A varios de ellos se les cayó y tuvieron que volver a reconstruirla replanteando aquello que posiblemente no estaba bien; sin embargo, hubo grupos a los que les funcionó en el primer intento, estos grupos tuvieron en cuenta el conocimiento previo sobre estructuras. Dos de las estructuras finalmente diseñadas se muestran a continuación.

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Figura 7. Estructuras construidas por los estudiantes en el proceso de diseño.

Antes de terminar la sesión se les preguntó ¿para qué sirve el proceso de diseño en su vida? algunas respuestas fueron: “A mí, para poder hacer mis proyectos, mis actividades, experimentos” “Profesor a solucionar los problemas de su asignatura, como las maquetas o proyectos finales, en los cuales usted siempre nos pide, como cuando se tenía que construir un brazo hidráulico para alzar un vaso con agua” “uy, para resolver y hacer cosas más ordenado” “una nueva forma de hacer mis proyectos” De esta sesión se puede concluir que los estudiantes usaron el proceso de diseño para resolver el problema planteado. Surgieron pocas ideas para solucionarlo, debido a que el problema no era tan complejo, presentaron poca fluidez; después al escoger una de ellas iniciaron con la construcción de la estructura, tomaron decisiones durante la construcción, como más plastilina en las uniones (flexibilidad) y después de construirlo, algunos lo modificaron para dar por terminada la estructura (elaboración). Respecto al proceso de diseño y si este es un proceso creativo, se observó desde la definición, en la cual se indica que es una serie de pasos no linéales, en los cuales

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el estudiante diseña, construye un producto creativo para dar solución a un problema débilmente o mal estructurado. Ellos opinan que “les ayuda”, “es una guía”, “una metodología” para solucionar los problemas que se les planteen después. Finalmente, ellos solucionaron sus problemas mediante el ensayo y error o teniendo en cuenta sus conocimientos previos, como lo expuesto también por (Barak, 2009) en su estudio.

Sesión 2: Actividad Introducción a App Inventor En esta sesión los estudiantes desarrollaron la actividad de introducción a App Inventor (ver anexo), donde el objetivo fue realizar un juego para Android, en este se debía adivinar un número del 1 al 100. Lo que se deseó observar y evaluar en esta sesión se muestra en la tabla 5. Tabla 5. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 2. ¿Qué se va a observar? Elaboración: Realizan el app teniendo en cuenta las condiciones dadas ¿La actividad es creativa para ellos?

A los estudiantes se les pidió con antelación que crearan una cuenta en Gmail, ya que para poder diseñar los programas en app inventor se debe hacer desde una cuenta allí. Ellos trabajaron en esta actividad por pares, una de las indicaciones precisaba que uno de los integrantes debía conocer el manejo de Scratch (ya que este programa utiliza una forma de programación similar a la de appinventor) y el otro no. Se hizo así dando respuesta a lo planteado en los antecedentes y en el marco teórico, donde se debe permitir hacer uso del conocimiento previo y el aprendizaje cooperativo en las actividades del construccionismo. Se les explicó de forma conjunta y detallada el paso a paso de cómo ellos debían ingresan a Appinventor y como se creaba entonces un nuevo proyecto y las partes de la plataforma.

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La actividad presentó algunos inconvenientes debido a la conexión del internet, ya que ésta era muy lenta, debido a la baja capacidad que posee la institución. Los estudiantes tenían que esperar y se dispersaban, volvían a participar cuando se activaba nuevamente la página web. Al terminar la actividad los estudiantes se mostraron contentos por lo realizado, ya que pensaban que para poder hacer una aplicación de este tipo, se requería el conocimiento de “ingenieros, hackers o duros de la computación” (palabras de los estudiantes al entrevistarlos).Varios de los estudiantes fueron más allá de la actividad e investigaron como colocarle fondo, un icono o grafico a su app y cambio de colores en botones y texto, para poder hacer una aplicación más “llamativa y original” (palabras sustraídas de lo observado en el diario de campo). Durante esta sesión se observó entre las habilidades de la creatividad, la Elaboración donde los estudiantes crearon, probaron y evaluaron el app. Aparte, se pusieron en práctica las etapas del proceso de diseño, las cuales consisten en Construir y probar, Evaluar el Prototipo y Rediseño y/o Finalización (ITEEA, 2015). Ellos se vieron enfrentados a una herramienta desconocida que les llamó mucho la atención y reconocieron el producto resultante en esta actividad como novedoso y original.

Sesión 3: Controlar de un motor D.C. con Infra Rojo desde Arduino. En esta sesión los estudiantes desarrollaron la actividad de Motor D.C. Controlado por I.R. desde Arduino (ver anexo). El objetivo de esta actividad consistía en que el estudiante, a partir del uso del Kit de robótica debía controlar el movimiento de un motor usando un infrarrojo (IR). Lo que se deseó observar y evaluar en esta sesión se muestra en la tabla 6.

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Tabla 6. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 3. ¿Qué se va a observar? Elaboración: Realizan el circuito teniendo en cuenta las condiciones dadas ¿La actividad es creativa para ellos? Los estudiantes hacen uso didáctico de la tecnología apropiándose de ella.

Los estudiantes se organizaron en grupos de tres personas, en este caso ellos organizaron sus grupos libremente, no se les dio ninguna pauta para ello. Luego se entregó a cada grupo un kid tdrobotica: arduino, un portátil con el software Arduino 1.6.5 debidamente instalado que reconocía la tarjeta Arduino UNO y la actividad de la unidad didáctica. Antes de iniciar la actividad se realizó una introducción por parte del maestro, esta no duró más de 15 min y consistía en el funcionamiento, partes, cuidados y ejemplos de proyectos que se pudieran realizar con el software y tarjeta Arduino UNO. Luego de esto, se resolvieron algunas inquietudes, pocas para lo esperado, debido a que los estudiantes estaban motivados sobre todo por la parte práctica y querían llegar a ella lo más pronto posible. Los participantes trabajaron en equipo, se dividieron a partir de sus fortalezas, algunos trabajaron en el programa, otros mientras tanto armaban el circuito y otros tomaban notas y pasaban los materiales a sus compañeros para facilitar la actividad. Los estudiantes aprendieron previamente a usar el Kit tdrobotica: Arduino con el fin de comprender el funcionamiento de la Tarjeta Arduino Uno. Construyeron un circuito donde su finalidad era controlar un motor de corriente directa (Motor D. C.) con un Infrarrojo y haciendo uso de la tarjeta Arduino. Al finalizar el ejercicio, los estudiantes imaginaron diversas aplicaciones en las que se podrían usar esta actividad, como “en un carro para que vaya frenando si se va a estrellar”, “una maquina o dispositivo para ciegos que les avise sobre un obstáculo” “en un robot para que no se golpee y se caiga” (palabras sustraídas de lo observado en el diario de campo). Aquí

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se pudo evidenciar que los estudiantes empezaron a tener ideas creativas y a solucionar problemas con tecnología de forma hipotética. Durante esta sesión se observó algo similar a la anterior actividad, la Elaboración en donde ellos probaron y evaluaron el montaje, programa y funcionamiento del circuito, se involucraron también las etapas del proceso de diseño: Construir y probar, Evaluar el Prototipo y Rediseño y/o Finalización (ITEEA, 2015).

Sesión 4: Encender un Diodo Led desde tu Tablet o Celular. Para esta sesión cada grupo combinó lo aprendido en las dos sesiones anteriores, haciendo un app para apagar un bombillo, en este caso un diodo led, mediante el uso de un Smartphone o tablet con sistema Android. Para esta sesión los estudiantes trabajaron en los mismos grupos y con el Kit tdrobotica: Arduino, lo único que se añadió fue la tarjeta Tarjeta Bluetooth HC-05 o HC-06. Antes de empezar la actividad se explicó en qué consistía esta tarjeta desde los siguientes interrogantes: ¿qué es? ¿Para qué se usa? Y ¿cómo se utiliza esta tarjeta? Lo que se deseó observar y evaluar en esta sesión se muestra a continuación en la tabla 7.

Tabla 7. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 4. ¿Qué se va a observar? Elaboración: Realizan el circuito, el programa y app teniendo en cuenta las condiciones dadas. ¿La actividad es creativa para ellos? Los estudiantes hacen uso didáctico de la tecnología apropiándose de ella.

Los estudiantes cada vez se muestran más motivados frente a las actividades, esto se demuestra en sus charlas y en frases como “profe nos ha gustado todo esto, que vamos hacer hoy” “Qué

95 bacanería esto profe, he aprendido resto” ”yo no pensé que pudiera hacer esas cosas y quiero hacer más”. Esta actividad se realizó más fácil debido a lo aprendido y experimentado en las sesiones anteriores. En unos grupos se cambiaron los roles y en otros se mantuvieron las funciones de sus integrantes, ya que habían tenido la oportunidad de observar el papel que cumplían sus compañeros y evaluar su propio desempeño. Por ejemplo, el estudiante Sebastián Mora expresó: “¿profe cambiamos? porque yo quiero también programar y Marlon ya sabe y además Yury quiere construir el circuito”. A esto se sumó el estudiante Andrés Villamil quien pronunció” En este equipo cada uno sabe lo que hace, a mí me gusta hacer los programas, a Malagón le va bien armando circuitos y a Chanci, él nos dirige, escribe, me dice que hay que hacer, ordena el lugar de trabajo”. Al finalizar la actividad terminaron de construir, evaluar y reparar las cosas que se encontraban mal para que les funcionara adecuadamente el programa y el circuito. Ellos se veían muy motivados, a pesar de que en un comienzo se presentaban algo indiferentes. Posteriormente, se socializó entre el grupo el resultado de la actividad, mencionando las dificultades y fortalezas que tuvieron y se indagó frente a los tipos de problemas que podrían resolver haciendo uso de lo aprendido en esta actividad. En la figura 8 se observa el circuito y dos app de los resultados en esta sesión.

Figura 8. Apps diseñados por los estudiantes y circuito del funcionando.

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Entre las dificultades que se nombraron fueron: olvido al encender el Bluetooth del Smartphone, alguna conexión incorrecta, mencionaron la demora en la instalación del programa en la Tablet o Smartphone, además que no sabían cuál era su tarjeta, ya que no tuvieron en cuenta la dirección mac de la tarjeta Bluetooth o colocaban en sentido contrario el led. Y respecto a las tipos de problemas respondieron: “Se puede adaptar para que abra las puertas de mi casa, en vez de utilizar la llave; apagar las luces de la casa, cuando se esté fuera de ella; abrir la puerta de un carro o encenderlo, algo así”. Aquí los estudiantes se familiarizaron más con las herramientas usadas, fortalecieron su habilidad de Elaboración y sus habilidades de trabajo en equipo, cooperación y manejo de la tecnología (programación, construcción de circuitos), además de motivarse. Se mostraron activos y controlaron su propio proceso de aprendizaje, participaron en proyectos que fueron significativos.

Sesión 5: Programando un Robot Móvil Para esta sesión los estudiantes debían realizar una actividad que consistía en programar un robot móvil (ver anexo). Se trabajó con los mismos grupos y con el Kit tdrobotica: Arduino, la tarjeta controladora L298N Stepper Motor para Arduino y el un “Chasis Mágico 18”. Se inició la actividad con una explicación sencilla pero concreta respecto a lo que es un robot móvil, sus partes y usos en la sociedad. Se explicó sobre su conexión y sobre el uso de la tarjeta controladora. El programa de esta la actividad permite que el Robot móvil se dirija hacia adelante, atrás, gire a la

18 Este es un magnifico chasis todo en uno, "Chasis Mágico". Cuenta con dos motorreductores con ruedas de 65mm y una maquinaria de ubicación posterior. Las placas del chasis son de acrílico con una amplia variedad de agujeros de montaje para los diversos sensores, controladores, alimentación, etc.

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derecha e izquierda, cada movimiento en un tiempo determinado. Lo que se deseó observar y evaluar en esta sesión se muestra en la tabla 8. Tabla 8. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 5. ¿Qué se va a observar? Elaboración: Realizan el circuito, el programa y el app teniendo en cuenta las condiciones dadas. ¿La actividad es creativa para ellos? Los estudiantes hacen uso didáctico de la tecnología apropiándose de ella.

Los estudiantes realizaron la actividad como en las otras sesiones, muy motivados. No tuvieron inconvenientes al realizarla, ya que tenían conocimiento de la tarjeta Arduino, ya vista en las sesiones anteriores. Durante la actividad se generó un reto y consistía en programar el robot, con el fin de que recorriera el perímetro de un cuadrado de la mejor forma posible. Para ello los estudiantes usaron las etapas del proceso de diseño para solucionar el reto (figuras 9).

Figura 9. Estudiantes realizando la actividad planteada.

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Al trabajar con el Robot Móvil se familiarizaron y se motivaron son él. Se observó que generaron una lluvia de ideas para poder solucionar el reto, entre ellas: “cambiar el tiempo de movimiento”; “que haga el recorrido con más tiempo y velocidad” (Fluidez: proponen diferentes ideas para la solución del problema, cumpliendo con las condiciones básicas). Adaptaron las ideas propuestas para la solución del problema, “cambiamos el tiempo en el programa en cada movimiento, según lo necesario, según la distancia que debía recorrer” y la Elaboración en donde los estudiantes hicieron el programa, fue probada y evaluada. También sus habilidades de trabajo en equipo, cooperación y de manejo de la tecnología (programación, construcción de circuitos), participando en la actividad que se hizo demasiado significativa para ellos.

Sesión 6, 7 y 8: Resolviendo El Desafío. Los estudiantes usando las herramientas de las sesiones anteriores (App inventor y Arduino) y mediante el proceso de Diseño tuvieron que resolver el siguiente problema débilmente estructurado: “En un Colegio se presenta un gran problema, las Basuras de los pasillos. Para concientizar a los estudiantes y resolver esto, el rector desea que sus estudiantes construyan un prototipo de un robot móvil que recoja la basura”.

9.2.6.1 Sesión 6: Identificación, Investigación y Posibles Soluciones del Problema Planteado. Durante esta sesión se les presentó el problema a los estudiantes: haciendo uso de las herramientas de las sesiones anteriores (App inventor y Arduino) y mediante el proceso de Diseño tenían que resolver el siguiente problema débilmente estructurado: Diseñar y construir un prototipo de Robot móvil que fuera controlado desde un smartphone o tablet.

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La tabla 9 contiene los parámetros de observación para esta sesión dentro de las habilidades de fluidez y flexibilidad. En esta sesión los estudiantes interactuaron en las etapas 2, 3 y 4 del Proceso de Diseño, para ello se tuvieron en cuenta las siguientes acciones: pertinencia del problema, criterios de búsqueda de información, representación de la solución, comparación de las soluciones entre los equipos de trabajo y las expresiones.

Tabla 9. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 6. ¿Qué se va a Observar? Los Estudiantes se motivan intrínsecamente para solucionar el problema propuesto. Identificar necesidad Investigar necesidad Posibles soluciones

Proponen diferentes ideas para la solución del problema, cumpliendo con las condiciones básicas. Proponen diferentes ideas para la solución del problema, cumpliendo con las condiciones básicas. Adaptan las ideas propuestas para la solución del problema que se presente, pero va más allá de las condiciones básicas del problema

Para el diseño del Robot Móvil, se trabajó en grupos o equipos de trabajo. Los integrantes se dividieron las diferentes responsabilidades, entre la búsqueda de información a través de Internet de la parte mecánica y estructura, la programación en arduino y el diseño del app. Se les preguntó mediante dialogo directo sobre las diferentes soluciones pensadas. Según lo observado se puede decir y de acuerdo a los siguientes autores (Dorst, 2003; Barlex, 2007; Lewis, 2009 y Jonassen, 2013 que proponer, analizar y solucionar problemas débilmente estructurados son un elemento dinamizador en el desarrollo de habilidades y conocimientos.

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Además, el diseño del Robot móvil se convierte en una herramienta para la resolución de problemas tecnológicos débilmente estructurados expresado por (Barak y Shachar, 2008) y el fomento del valor del trabajo en equipo y la cooperación como nombra (Alamisis, 2013). La implementación permitió observar la importancia del problema y la forma en la que los estudiantes de manera espontánea realizaron una lluvia de ideas, hablaron y describieron las diversas soluciones al mismo, todas en función de los conceptos previos trabajados, especialmente de la tarjeta de Arduino y el app Inventor. Dentro del problema propuesto, la fluidez se pudo evidenciar en la medida que cada grupo presentó una idea diferente con relación a los otros grupos, cumpliendo con las condiciones del problema. Y la flexibilidad se presentó con mayor impacto cuando un grupo propuso algo más en la solución del problema al querer que fuera más rápido, que tuviera una mejor estructura con materiales de bajo costo y al querer que no solo anduviera sino que tuviera un mecanismo para recoger cosas.

9.2.6.2 Sesiones 7: Construcción Del robot. En esta sesión los estudiantes, según la solución seleccionada y lo realizado previamente debían traer los materiales y diagramas para del robot Móvil, para iniciar la construcción de la estructura, el armado del circuito y el diseño del app. En esta sesión lo que se desea observar se encuentra en la tabla 10, esta contiene los parámetros de observación para la habilidad de Elaboración, observada en la etapa 5 y 6 del Proceso de Diseño, para ello se tuvo en cuenta las siguientes acciones: que construcción del prototipo estuviera en un ciclo repetitivo hasta que la construcción alcanzara el producto aceptable en la

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solución del problema, se le debía permitir a los estudiantes caer en el error, identificarlo y aprender de él, situación que se repite construyendo el prototipo (Hynes et al, 2001 y ITTEA, 2015).

Tabla 10. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 7. ¿Qué se va a Observar? Elegir la mejor solución.

Realizaron la construcción del prototipo teniendo en cuenta las condiciones del

Construcción

problema.

La construcción le permitió a los estudiantes, según lo observado, fortalecer la capacidad de ejecutar actos tecnológicos con calidad, creatividad, efectividad y ética, como expresa (Odorico, 2009; Alamisis, 2013; Gaudiello, 2013; Mubin, 2013; Miller, 2008 y Mikropoulos, 2013). La motivación de los estudiantes a dar una forma (la construcción) y un comportamiento (a través de la programación) a un objeto de su propia creación. Se convirtieron en creadores de “tecnología” y cuestionaron la naturaleza del objeto al se enfrentaron (La "inteligencia", las posibilidades de comportamiento, etc.), interactuaron en un ambiente propicio para el trabajo en equipo y el aprendizaje cooperativo. Mediante la combinación de piezas y el diseño del software interactuaron por la construcción y programación de un robot, apropiándose del uso de la tecnología (Gaudiello, 2013).

9.2.6.3 Sesión 8: Probar, Evaluar y Producto final. En esta sesión los estudiantes con su robot móvil ya construido, el programa en Arduino y el app para Android ya terminado, tenían en esta sesión una hora para hacer pruebas y arreglar fallas, después, debían exponer sus proyectos en un tipo de mesa redonda a sus compañeros de clase y al docente.

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En esta sesión final lo que se deseaba observar se encuentra en la tabla 11, la cual contiene los parámetros de observación para las habilidades de la creatividad, observada en la etapa 6 y 7 del Proceso de Diseño. Para ello se tuvo en cuenta las actitudes y acciones de los estudiantes en las pruebas y exposiciones, su capacidad para solucionar los inconvenientes presentados, sus expresiones respecto a la consideración de saber si su producto era o no creativo (en este caso, el robot móvil se diseña y construye para satisfacer la necesidad o problema del contexto escolar. La consideración de original o novedoso la da el grupo de estudiantes, a partir de sus expresiones y charlas. Este no va ser un aspecto a evaluar en este proyecto) y como evaluaban esta Unidad Didáctica. Tabla 11. Cuadro correspondiente a lo que se desea observar en la sesión 8. ¿Qué se va a Observar? Fluidez y Flexibilidad para proponer y adaptar las posibles soluciones de los Probar, Evaluar y producto Final

problemas presentados en el funcionamiento del prototipo. Elaboración para la modificación del prototipo.

Los estudiantes probaron sus robots móviles. Al presentarse algún tipo de problema en alguno de los campos (mecánicos, estructurales, electrónicos o de programación), el responsable se dirigía a buscar una solución. Por ejemplo, el encargado de hacer el montaje del circuito electrónico de la tarjeta Arduino, debía revisar cada parte y conexión para saber dónde estaba el error, así mismo el que había elaborado el app debía volver a revisarlo para saber si la falla estaba en él. Para solucionar las diversas fallas que podrían presentarse los estudiantes debían tener en cuenta los conocimientos adquiridos durante las prácticas de las sesiones anteriores, haciendo un análisis del funcionamiento en general o modificando un elemento del robot o del programa, soluciones heurísticas a las que van llegando los estudiantes debido a la práctica. Estas observaciones son similares a los resultados

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expuesto por (Barak, 2007) donde las experiencias de los estudiantes con la robótica educativa al solucionar problemas los van llevando a la presentación de soluciones heurísticas, soluciones divergentes, más creativas. Finalmente, los estudiantes expusieron sus proyectos finales y se pudo observar que varios modificaron sus prototipos, para que estos fueran mejor presentados y llamativos. Los robots móviles resultantes se pueden ver en las siguientes figuras.

Figura 10. Apps y robots móviles diseñados por los estudiantes.

Al diseñar y construir los robots, los estudiantes mediante un ambiente de aprendizaje significativo expresaron satisfacción y alegría, aprendieron acerca del manejo de herramientas tecnológicas que desconocían y veían difíciles e imposibles de realizar. Al usar estas tecnologías resolvieron problemas débilmente estructurados, beneficiando así el fortalecimiento de habilidades de la creatividad. Estas construcciones según (Torres, 2011) se puede considerar creativas debido

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a que se generan como resultado de un proceso compartido entre la persona y su entorno; por un lado, la persona, pues desarrolla un proceso cognitivo que en este caso es el diseño y construcción del robot, que lo lleva a solucionar problemas efectuando relaciones que otros no han realizado y haciendo uso de tecnología que en su contexto no se ha usado; y por otro, el entorno que de alguna manera impulsa a las personas. El entorno es la educación en tecnología y la robótica Educativa. Esta actividad permitió que los estudiantes, mediante el Diseño desarrollaran dos elementos desde lo cognitivo: primero, a través del diseño pues permite el fortalecimiento de habilidades como: la representación, el razonamiento y estructuras de conocimiento tecnológico representados en un modelo cognitivo; y segundo, sirve como un medio para el desarrollo de la creatividad que se evidencia en la solución del problema potenciando las tres habilidades: fluidez, flexibilidad y elaboración, como lo expreso en su estudio (Oxman., 2001). Los Estudiantes expresaron que esta Unidad Didáctica les agradó mucho, los motivó a aprender más sobre los temas correspondientes a Arduino, appinventor y la robótica, aprendieron practicando y construyendo y practicaron una nueva forma para la resolución de problemas.

10. Conclusiones

Al abordar este trabajo de grado de profundización enfocado en unidad didáctica, que a través de la Robótica Educativa permite fortalecer la Fluidez, la Flexibilidad y la Elaboración, habilidades o características de la persona creativa, se plantearon unos objetivos que permitieron responder al problema planteado: ¿Cuáles son las condiciones necesarias para la elaboración de una unidad didáctica que a través de la Robótica Educativa permita fortalecer Fluidez, Flexibilidad y

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Elaboración, como habilidades o características de la persona creativa apoyado en la resolución de problemas?. El presente capítulo tiene como propósito exponer el cumplimiento de los objetivos, contrastar el marco teórico con la implementación y derivar conclusiones y recomendaciones para posteriores trabajos. Inicialmente y respecto a la indagación de los antecedentes se buscaron y analizaron diferentes estudios, donde se usaron los Robots en la educación y se abordaron las temáticas frente a la motivación, resolución de problemas tecnológicos, aprendizaje cooperativo, construccionismo, educación en tecnología y el diseño. Además como cada una de ellas permitió fomentar la creatividad en los estudiantes. Respecto a la motivación y el uso de robots en la educación se ha demostrado que se puede motivar al estudiante con el diseño (Goh, 2007) y construcción de estos (Ribeiro, 2009) o el uso de ellos como herramientas de aprendizaje, éste se vuelve más interesante y curioso para los estudiantes (Mitnik, 2009). Al realizar proyectos enfocados en robótica se combina el juego y el aprendizaje, se resuelven problemas que pueden poseer múltiples soluciones fomentando el desarrollo de la creatividad. Frente a la resolución de problemas y el uso de la robótica en la educación, se concluye que los estudiantes se interesan más por el problema usando robots como lo demostró los estudios hechos por (Doppelt, 2003; Goh, 2007; Barak, 2009 y Alamisis, 2013). Los estudiantes trabajan con robots en problemas que poseen múltiples soluciones o como los llama (Jonnasen, 2004) problemas débilmente o mal estructurados; sus modelos de solución inician con la metodología de ensayo y error, los usados en sus experiencias pasadas o con los que ellos tiene de forma instintiva. Los proyectos en Robótica mejoran la resolución de problemas y fomenta la creatividad en los estudiantes expone (Han, 2009) y los autores nombrados anteriormente.

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Añadido a esto, se concluye que el trabajo en equipo tiene un valor fundamental en el desarrollo de proyectos de robótica en el aula, pues la mayoría de trabajos se plantean en grupos, fortaleciendo el aprendizaje cooperativo, además se solucionan problemas cotidianos haciendo uso de robots y trabajando en equipo. Estos proyectos de Robótica se plantean

desde el

construccionismo como base pedagógica, donde la construcción del conocimiento es más eficaz cuando los estudiantes participan en el diseño y construcción de artefactos, y en el desarrollo de proyectos significativos, donde la tecnología proporciona herramientas para el diseño y la construcción (Papert, 1993; Miller, 2008; Alimisis, 2013 y Gaudiello, 2013). Es importante mencionar que en esta investigación se consideró la Educación en Tecnología como el campo de estudio y escenario que permitió el desarrollo y fortalecimiento de habilidades, conocimientos y procedimientos técnicos que no se desarrollan en otras áreas. Dentro de esta asignatura el diseño se concibe como una actividad cognitiva y práctica de carácter proyectivo, orientada a la solución de un problema abierto y débilmente estructurado (Goel y Pirolli, 1992) y (Jonassen, 2000). El Diseño está estrechamente relacionado con la creatividad, pues ayuda a la generación y aplicación de nuevas ideas donde se utiliza la metodología del proceso de diseño por etapas no lineales e iterativas (Dorst, 2003). La argumentación de la Unidad Didáctica para las tres habilidades de la creatividad se fundamentó alrededor de los referentes teóricos de Creatividad, Robótica educativa, Educación en Tecnología y el Proceso de Diseño. Estos referentes se definen en este proyecto como: 

Educación en Tecnológica es un área o un campo de estudio que pretende que los alumnos logren una comprensión del mundo artificial y una capacidad para desenvolverse efectivamente dentro del mismo, en un nivel que podría denominarse alfabetización tecnológica. Este es un espacio en la escuela que permite promover la

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originalidad de ideas, a través de la resolución de problemas mal estructurados e invención, haciendo uso de la tecnología (Lewis, 2009). 

Creatividad es la capacidad para solucionar problemas complejos o mal estructurados mediante un proceso y en un contexto determinado (Runco, 2004 y Torres, 2011), como resultado del proceso creativo, en este caso el proceso de diseño, se genera como resultado un producto creativo, el robot móvil, el cual permite resolver el problema planteado.



Robótica Educativa como Estrategia de aprendizaje significativa donde se trabaja en equipo, por medio de la motivación intrínseca de los estudiantes y resolviendo problemas débilmente estructurados con el fin de contribuir a la innovación y creatividad (Sanchez, 2014; Gaudiello, 2013 y Resnick, 1996). La robótica como herramienta para el aprendizaje.



El proceso de diseño es la metodología que consiste en una serie de pasos que los diseñadores, ingenieros y estudiantes siguen para llegar a la solución de un problema. Muchas veces la solución implica el diseño de un producto (un robot, un programa informático) que cumpla con ciertos criterios y/o lleve a cabo una tarea determinada (Hynes et al, 2001 y ITTEA, 2015).

La Unidad Didáctica se divide en dos partes; la primera, hace referencia a la relación de como el uso de la robótica, el diseño y el área de tecnología se unen para el desarrollo de las habilidades de la creatividad. Esto se representó en las Figura 3 y 4 que articulan los conceptos trabajados. La segunda parte señala la metodología de trabajo que orienta la implementación pedagógica desde el Proceso de Diseño, utilizando los materiales didácticos: App inventor & Arduino en la solución de

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un problema tecnológico débilmente estructurado. Además, se diseña una cartilla con una serie de actividades que introduce a los estudiantes en el conocimiento del proceso de diseño, el aprendizaje de las herramientas AppInventor y Kit de robótica: Arduino y finaliza con un proyecto de robótica haciendo uso del proceso de diseño. Para fortalecer las habilidades (fluidez, flexibilidad y elaboración) de la creatividad que aquí se analizaron, los estudiantes resolvieron problemas débilmente o mal estructurados, como lo expone Guilford (1967); Torrance (1972); Sternberg y Lubart (1991) y Runco, 2004 con el uso de la tecnología, en este caso la robótica. En la tabla 2, se observa cómo los estudiantes en cada etapa del proceso de diseño trabajaron y fortalecieron las habilidades anteriormente mencionadas. El estudio llevado a cabo fue de tipo experimental, donde se analizar cómo se producen las conductas o los resultados de determinadas intervenciones y cuáles son las posibles causas que los sustentan Se interesan tanto por los productos como por los procesos que tienen lugar hasta llegar a ellos. Constituyendo en este caso un sólo proceso de investigación, evaluación, diagnóstico, intervención y evaluación de la intervención. Este estudio se centra principalmente en los procesos de trabajo de los estudiantes, los artefactos que construyen, y sus reflexiones en el curso, debido se crea la tablas 3 donde se muestra lo que se va a observar, como se va a realizar y los medio usados. La propuesta didáctica la experiencia al implementar la propuesta Unidad didáctica a 15 estudiantes del Club de Ciencia y Tecnología Humánicos del Colegio I.E.D. Eduardo Umaña Mendoza, esto se realiza desde una mirada descriptiva y sistemática, utilizando como instrumentos de análisis el diario de campo del docente, los documentos de los estudiantes, las entrevistas grupales y los videos tomados en las sesiones.

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Respecto al fortalecimiento de las habilidades de la creatividad se concluye después de implementación que los estudiantes en la mayoría de sesiones la Elaboración se fortaleció ya que ellos elaboraron, probaron y evaluaron un circuito o la programación de la tarjeta arduino o del app, también iban más allá, modificándolo para mejorarlo, como con el diseño del app investigaron ellos mismos para colocarle un icono, fondo al screm o color a los botones; o haciendo su robot mejor presentado diseñándoles estructuras llamativas. La Fluidez y Flexibilidad se reflejó en las sesiones 1, 6 y 8; durante la sesión 1 realizaron la lluvia de ideas pero tuvieron en cuenta los conocimientos previos para proponer posibles soluciones al problema y adaptarla una idea para resolverlo. Ya en la sesiones 6 y 8 los estudiantes fueron más fluidos al resolver el problema ya que tenían la experiencia de conocer el proceso de diseño y los conocimientos de las herramientas que practicaron. Finalmente respecto al uso de la Robótica Educativa se evidencio que el diseño del Robot móvil se convirtió en una herramienta didáctica y tecnológica para los estudiantes donde aprendieron por medio del diseño una metodología para la resolución de problemas tecnológicos débilmente estructurados, se fomentó del valor del trabajo en equipo, se motivan mientras trabajan en un ambiente construccionista y aprenden de sus construcciones. Ellos se vieron enfrentados a herramientas desconocidas que les llamaron mucho la atención, las usaron y se apropiaron de ellas para realizar sus “construcciones” o productos resultantes que reconocieron como novedosos y originales.

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ANEXOS

Anexo 1. Unidad Didáctica y Guía de trabajo.

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