Conductismo vs Constructivismo en el trabajo con robótica educativa dentro del aula. Entre la tradicionalidad y la innovación

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Some curricular aspects about working with educational robotics in the classroom should be implemented, by integrating the contributions of behaviorism in the first sessions and those learning phases. However, it is important to point out that educational robotics is based on a paradigm shift where the student must develop competencies that allow him to generate self-learning.


Por: Lucero Jardinez Vilchis

El presente ensayo se deriva de la reflexión en torno a la influencia que ejercen sobre la robótica educativa en el aula, los enfoques del Conductismo y Constructivismo; tomando como base la experiencia docente en este ámbito por más de nueve años.

La robótica en el contexto escolar

El avance tecnológico de la computadora y el Internet “ha propiciado el desarrollo de sistemas informatizados para ayudar a la concepción, diseño, creación y desarrollo de prototipos en los centros escolares” (Ruiz-Velasco, 2007, p. 108).

Desde la inserción de la computadora en los colegios, el deseo de incorporar la enseñanza de robótica en las aulas se mantuvo latente. Los colegios técnicos, principalmente, los vinculados con la electrónica, comenzaron sus primeros proyectos de robótica con interfaces conectadas a las PC mediante el puerto paralelo o serial (Martínez, Sojo, Encarnación, Razura, Aguayo, 2015, p. 4).

Con el paso del tiempo, incorporar este tipo de dispositivos en las instituciones educativas se convirtió en una tarea complicada debido a que las interfaces requerían conocimientos electrónicos profundos y los proyectos realizados se debían mantener conectados a la PC para funcionar.

A finales de la década de los 90, aparecieron en el mercado un conjunto de kits educativos de robótica que no necesitaban conocimientos electrónicos profundos y permitían la construcción de robots autónomos, siendo esta la solución a la problemática presentada en el párrafo anterior. El más popular de estos kits es el de la firma LEGO. De esta manera, varios colegios de nuestro país comenzaron a incorporar la enseñanza de robótica en sus aulas (Martínez, Sojo, Encarnación, Razura, Aguayo, 2015, p. 4).

Fue así como surgió la robótica educativa, definida por algunos autores como un entorno de aprendizaje que consiste en el diseño, construcción y programación de robots educativos para la adquisición de conceptos, así como el desarrollo de habilidades diversas.

Desde entonces se ha convertido en una actividad muy popular a nivel internacional. En México la integración de la robótica educativa se ha enfocado en la educación básica en colegios privados, a través de empresas privadas también, dedicadas a impartir este tipo de cursos. En el caso de la educación pública hay iniciativas para su integración gracias al Modelo Educativo 2016, cuyo eje denominado Autonomía curricular estipula los talleres de robótica como una opción educativa a elegir por las instituciones que cumplan con los requisitos para ello.

El trabajo con robótica educativa en el aula

La robótica educativa engloba una metodología de trabajo conformada por fases o etapas; cada una de ellas de suma importancia en el proceso de aprendizaje.

Mario Galvés (2011) propone cinco fases de aplicación: diseñar, construir, programar, probar y documentar  y compartir; mientras que LEGO education propone cuatro: contextualizar, construir, contemplar y continuar. Si embargo, es importante mencionar que cada experto cuenta con la flexibilidad de seleccionar las fases que considere necesarias implementar, así como definir el nombre que desee otorgar a cada una.

Siguiendo las fases de LEGO education, la primera está destinada a relacionar los conocimientos que tenga el estudiante con el tema en cuestión, a través de la presentación de una situación didáctica vinculada a un problema de su vida cotidiana.

En la segunda etapa, se presenta al estudiante el prototipo o robot a construir para solucionar el problema que abarca la situación didáctica planteada por el docente. Esta acción, da paso a la construcción del robot por parte del estudiante siguiendo un manual de construcción.

En la tercera etapa, se orienta al estudiante para que examine el funcionamiento del robot construido mediante la experimentación, observación, análisis y corrección de errores (en caso de que presente alguno).

Finalmente, en una cuarta etapa, se guía al estudiante para que profundice en sus conocimientos modificando su robot de manera que pueda solucionar un último desafío puesto por el docente.

Algunos expertos agregan una etapa en la que el estudiante expone el proyecto realizado y comparte experiencias con sus compañeros de grupo, otros, agregan una etapa en la que se le pide al estudiante que diseñe el proyecto robótico que construirá.

Para lo anterior, la conformación de equipos de trabajo es de suma importancia. Generalmente, los equipos de trabajo se conforman de tres o cuatro integrantes, aunque pueden ser incluso cinco integrantes si los grupos son de alta población estudiantil. Para la culminación de cada actividad, se asigna un rol específico a cada uno. Estos roles son utilizados a lo largo de todas las fases del aprendizaje.

La asignación de estos roles no implica que sólo un miembro del equipo va a aprender a diseñar o programar, pues se debe permitir a todos los participantes expresar sus ideas y opiniones, sino que la persona responsable de cada grupo debe llegar a consensos con el resto del grupo para que funcionen como equipo y cumpla con los objetivos establecidos. Así, todos aprenden a diseñar y a programar los robots, pero solo uno de ellos es responsable de que la tarea se lleve a cabo (Rivamar, 2011, p.12).

En el programa de robótica educativa realizado por la Secretaría de Educación Pública y Cultura de Sinaloa, en conjunto con el departamento de Tecnología Educativa del Estado, se proponen los roles: líder de proyecto, responsable armador, responsable de materiales, responsable de relatoría y exposición, y responsable de manuales (para trabajo con cinco integrantes).

Por otro lado, LEGO education propone los roles organizador, constructor, relator y presentador. No obstante, al igual que en el caso de las fases, el docente elige, de acuerdo al tipo de población estudiantil que tenga, los roles más convenientes para trabajar con robótica educativa.

Hasta el momento, se ha podido apreciar que las fases y roles que engloba la metodología de trabajo en robótica educativa varían de acuerdo a los objetivos de aprendizaje y características del grupo que tiene el docente a su cargo. Sin embargo, existen dos actividades permanentes: la programación y construcción. La primera, tiene una relación estrecha con el Conductismo, mientras que la segunda con el Constructivismo.

El Conductismo en la programación de prototipos robóticos educativos

La programación de prototipos robóticos educativos tiene influencia de los sistemas educativos basados en los principios conductistas de Skinner que surgieron en los años cincuenta.

El Conductismo estudia la conducta o el comportamiento observable únicamente por medio de procedimientos experimentales. Un estímulo provoca una respuesta o reflejo que está relacionada además con el medio ambiente, prescindiendo o minimizando otros aspectos internos como son el talento, aptitudes, sentimientos, ideas, sensaciones o vocaciones (Skinner, 1974, citado por Álvarez, 2016, p. 15).

En el proceso que involucra la programación de un prototipo robótico educativo se pueden identificar dos de los aspectos mencionados en el párrafo anterior: la relación estímulo – respuesta y la minimización de los aspectos internos del individuo.

El primer aspecto se refleja en el uso de una computadora para programar ya que este hecho permite que se establezca una relación continuada entre las acciones del estudiante (estímulo) y las respuestas de la computadora (respuesta).

Mientras tanto, el segundo aspecto en el uso del método memorístico que hace el estudiante para aprender las sentencias y la lógica de la programación que, más adelante, son evaluadas mediante la realización del código de programación correspondiente para que el prototipo robótico funcione.

Para programar es necesario que el estudiante memorice ciertos elementos tales como la sintaxis del lenguaje y ciertas instrucciones, y una vez que estas son dominadas, aplicarlas (Ruiz-Velasco, 2007, p.43). Por tanto, sus talentos, sentimientos y demás no se toman en cuenta a lo largo de este proceso.

En esta teoría, el alumno es considerado un elemento pasivo que adquiere el conocimiento mediante el ensayo y error, modificando su conducta. Si la respuesta a un problema es la correcta se refuerza positivamente, en caso de error se refuerza negativamente (Escalona, 2005, p.1).

Según Escalona (2005), el Conductismo brinda fórmulas y técnicas de desarrollo, lo que en la programación de prototipos robóticos educativos, se aprecia en el uso del método para la escritura de un programa informático, el cual implica el diseño de un algoritmo en un diagrama de flujo para después escribir de manera ordenada, instrucción por instrucción, haciendo de este un proceso mecanizado.

Uno de los conceptos clave en la teoría conductista es la repetición, la que puede observarse en algunos comandos del lenguaje de programación que el estudiante utiliza para hacer funcionar su proyecto. Cualquier lenguaje de programación informática tiene estructuras secuenciales, de decisión y de repetición. Estas estructuras pueden ser secuenciales, de decisión, repetitivas tantas veces como sean necesarias o recursivas (Ruiz-Velasco, 2007, p. 43).

Al hacer uso del diseño computacional de comportamiento, que consiste en escribir un código representado por bloques de programación que demuestran la validez del programa y el cumplimiento de las acciones del prototipo robótico, se puede decir que se dota al estudiante de la capacidad de “controlar las conductas” de la creación realizada.

Finalmente, la enseñanza en la programación de prototipos robóticos es dirigida, lo cual corresponde a una estrategia conductista que utiliza el docente. En este sentido, el docente enseña al estudiante los conocimientos referentes al lenguaje de programación a utilizar; las sentencias y la lógica de la programación. Habitualmente, “los profesores de informática aportan algoritmos para aplicarlos, exponen la situación, formalizan el problema y después lo resuelven (Ruiz-Velasco, 2007, p. 65)”

El profesor es el elemento activo que actúa como fuente única del conocimiento en un proceso de transmisión de la información unidireccional, centralizando las decisiones, la autoridad y las técnicas de evaluación. De este modo el aprendizaje de los alumnos depende del comportamiento del profesor y de su metodología (Escalona, 2005, p.1).

El Constructivismo en la construcción de prototipos robóticos educativos

La fase que involucra el trabajo con robótica educativa dentro del aula es la construcción del prototipo que el estudiante habrá de programar posteriormente.

El proceso de construcción involucra el diseño físico de estructuras y mecanismos que consiste en la elaboración de creaciones con materiales de construcción, motores y engranajes existentes en el kit de robótica educativa que se le proporciona al estudiante.

Sin embargo, la utilización de materiales no incluidos en los kits permite buscar otras alternativas, dando mayor amplitud a la hora de imaginar y diseñar artefactos, sin quedarse limitado a los componentes entregados por los fabricantes. Si bien la utilización de motores y sensores está condicionada por el dispositivo de control o interface, el resto de la construcción puede no quedar tan atada al material proporcionado en los kits (García, 2015, p. 6).

La construcción de prototipos robóticos educativos tiene sus bases en la teoría denominada Construccionismo por Seymour Papert, quien asume una filosofía educativa y una epistemología concretas que tiene influencia de las ideas constructivistas de Jean Piaget (del cual fue discípulo en Ginebra) y de la inteligencia artificial.

El Construccionismo, por un lado, toma de la teoría constructivista de la psicología la consideración que las personas construyen activamente su realidad y experiencias. Por otro lado, considera que los materiales manipulativos hacen que el aprendizaje sea más efectivo, ya que el alumno parte de la experiencia para construir un producto significativo. Papert considera que se le debe dar al alumno herramientas de ingenio y diseño para que acceda a los fundamentos de la ciencia y la tecnología (Álvarez, 2016, p. 20).

Con lo anterior se puede percibir que el proceso de aprendizaje encuentra sus mejores condiciones cuando tiene lugar en un medio activo en el que el estudiante participa en el propio proceso por medio de la construcción de objetos apoyando la del aprendizaje autónomo.

Durante la construcción del prototipo robótico educativo, el docente puede plantear una metodología constructivista en donde, a partir de los conocimientos previos, el estudiante cumpla un papel doblemente activo, tanto para acceder a los contenidos que considere significativos para él como para hacer uso de sus habilidades psicomotoras al momento de ensamblar las piezas que conforman su prototipo.

El aprendizaje se estudia en tanto que proceso constructivista y es doblemente activo. Por una parte, en el sentido de demandar al estudiante ser activo desde el punto de vista intelectual; y por otra parte, desde el punto de vista motriz (sensorial) (Ruiz-Velasco, 2007, p. 43).

Cuando el docente utiliza la metodología constructivista en esta fase del aprendizaje, el estudiante analiza activamente lo que ve y asimila sus observaciones en los modelos mentales anteriores, o si son inconsistentes cambia sus ideas anteriores. Los profesores juegan un papel fundamental como facilitadores del conocimiento, en vez de solo transmitir conocimientos o proporcionar una serie de instrucciones sobre cómo construir el prototipo robótico educativo.

Conductismo y Constructivismo en la enseñanza de la robótica educativa

Estas dos teorías están presentes en la enseñanza de diversas áreas del conocimiento, incluida la robótica educativa. En este caso, se manifiestan en tres aspectos principales: en las fases que involucra el trabajo en el aula; en el formato de trabajo bajo el cual construyen y programan sus prototipos los estudiantes; y, en el tipo de actividades elegidas por el docente para que el estudiante, una vez que ha construido y programado su proyecto robótico educativo, lo ponga en funcionamiento.

Debido a que el rol del docente cambia dependiendo de la fase en la que se encuentre, tanto el Conductismo como el Constructivismo están presentes. En las fases de Formulación del Problema, Planificación y Construcción, el docente es una acompañante del proceso, media en la interacción del grupo, facilitando el aprendizaje constructivo, a diferencia de la etapa de Programación, donde su participación se acerca más al modelo de enseñanza tradicional conductista (Monsalves, 2011, p.112).

La facilidad con la que pueden manipularse los kits de robótica educativa permite la aplicación de dos formatos de trabajo para que los estudiantes construyan y programen el prototipo robótico educativo: el armado de un robot siguiendo específicamente las indicaciones de los manuales correspondientes, incluyendo las de la propia programación y la construcción de prototipos robóticos educativos desde el inicio. El primer formato corresponde a un enfoque conductista mientras que el segundo a un enfoque constructivista.

El trabajo con robots prefabricados, siguiendo manuales de armado, inclina la experiencia hacia alguno de los vértices quitando la riqueza de la imaginación o el diseño, en los casos más favorables. Puede ocurrir también que todo el trabajo esté reflejado en los manuales y que sólo se sigan las indicaciones que éstos presentan, en cuyo caso la creatividad queda vedada (García, 2015, p. 6).

Por otro lado, trabajar con robótica educativa desde el Constructivismo, involucra que el estudiante construya un prototipo desde el inicio proceso, con el que la mayoría de los casos, no se obtienen los resultados esperados a la primera pues la estructura no suele parecer a la que se diseña. Esto les motiva a aprender y a analizar problemas que no tienen una respuesta predeterminada para aportar sus propias soluciones creativas.

En lo que respecta a la programación, el error deja de ser una sanción para pasar a ser una situación que conduce a una concientización e interpretación de las propias acciones y conceptualizaciones. En este caso, el error más que un elemento a evitar se convierte en un factor importante como motor de aprendizajes. Así, el error no es castigado, sino tomado como base y disparador de procesos de aprendizaje (García, 2015, p.8).

En relación a la presencia de estos enfoques de aprendizaje en el tipo de actividades que el docente elige para que el estudiante ponga en funcionamiento su proyecto robótico, se puede decir que existen dos tipos de actividades: los ejercicios y los problemas. Los ejercicios se acercan más al modelo de enseñanza conductista, mientras que los problemas al modelo de enseñanza constructivista.

Los ejercicios tienen por objeto que los estudiantes vayan adquiriendo habilidad en la construcción y la programación de un prototipo robótico educativo. Un ejemplo de este tipo de ejercicios sería construir y programar un robot para que recorra una línea recta marcada en el piso sin pasarse de la misma.

Por otro lado, los problemas difieren de los ejercicios porque tienen más de una solución y pretenden que el estudiante ponga en práctica habilidades como la toma de decisiones, no únicamente que sean hábiles para construir y programar. Un ejemplo de este tipo de actividades sería programar un robot para encontrar la salida de un laberinto.

La resolución de problemas permite que, por medio de la experimentación con sensores, motores y controles, los estudiantes modifiquen continuamente su diseño hasta convertirlo en uno realista. Experimentan una comprobación inmediata de sus decisiones, por ejemplo, cuando los comandos de programación fueron incorrectos y cuando se observa un mal funcionamiento técnico (Monsalves, 2011, p. 109).

En búsqueda de nuevas maneras para trabajar con robótica educativa en el aula

A lo largo de este escrito puede apreciarse que existen aspectos curriculares sobre el trabajo con robótica educativa en el aula que deben ser implementados, integrando aportaciones del Conductismo en las primeras sesiones y fases del aprendizaje. Sin embargo, es importante destacar que la robótica educativa se fundamenta en un cambio de paradigma donde el estudiante debe desarrollar competencias que le permitan generar su autoaprendizaje. Desde esta perspectiva los docentes deben procurar desarrollar y proporcionar a sus aprendices ambientes de aprendizajes basados en el Constructivismo.

La relación de “estire y afloje” entre ambas teorías, dentro del trabajo con robótica educativa, ha influido también en la forma en la que se les presenta a los estudiantes. En la mayoría de aulas de clase o talleres, la primera actividad con robots comienza con la construcción de un carro. Explorar una gama más amplia de posibles aplicaciones ofrece el potencial de comprometer a los jóvenes que tienen un rango de interés mayor (Rusk, Resnick, Berg y Pezalla, 2008, p.3).

Enfocarse en los temas y no solamente en los retos, combinar Arte e Ingeniería, estimular las narraciones de historias, organizar demostraciones o exhibiciones en lugar de competencias como lo proponen los autores Natalie Rusk, Mitchel Rescnick, Robbie Berg y Pezalla (2008), son excelentes estrategias para ir en busca de nuevas formas de trabajo con robótica educativa en el aula.

Sin embargo, se considera necesario ir más allá, entendiendo que el trabajo con robótica educativa no debe ser visto como exclusivo para los estudiantes que trabajarán en áreas técnicas, sino como dispositivo pedagógico para un aprendizaje creativo que promueva la transversalidad del currículo.

De esta manera, se destituye la idea generalizada que sostiene que la robótica sólo tiene que ver con los contenidos de tecnología, matemática y ciencias, aceptándose su aplicabilidad en otros contenidos de aprendizaje, como por ejemplo en Historia, Geografía y Astronomía, proyectándose como una disciplina que permite incorporar en un mismo proyecto a varios sub-sectores de aprendizaje (Monsalves, 2011, p. 110).

De esta manera el trabajo se lograría enfocar en que los estudiantes sean creadores de tecnología para motivarlos a que incorporen su conocimiento, habilidades y compromiso a la solución de las problemáticas reales.

Referencias

Álvarez, D. (2016). Diseño e implementación de un robot pedagógico, (proyecto de pregrado). Universidad Politécnica de Cataluña. España.

Escalona, M. (2005). Los ordenadores en el proceso de enseñanza-aprendizaje de las ciencias. Fundamentos para su utilización. Revista Iberoamericana De Educación, 36(1), 1-13.

Galvés, M. (2011). La robótica educativa, Seminario Internacional Tecnologías de Información y Comunicaciones. Perú/Lima.

García, J. (2015). Robótica Educativa. La programación como parte de un proceso educativo. Revista de Educación a Distancia, 46(8), 1-11.

Martínez, I., Sojo, O., Encarnación, P., Razura, E., y Aguayo, N. (2015). Proyecto: Aplicación de la robótica en la educación, (proyecto de maestría). Instituto las Américas de Nayarit. México.

Monsalves, S. (2011). Estudio sobre la utilidad de la robótica educativa desde la perspectiva del docente. Revista de Pedagogía, 32(90), 81-117.

Rivamar, A. (2011). Roboeduca: Red de robótica educativa. Un espacio para el aprendizaje constructivista y la innovación, Programa Conectar igualdad, Concurso de programas educativos. Ministerio de Educación de la Nación. Argentina.

Ruiz-Velasco, E. (2007). Educatrónica. Innovación en el aprendizaje de las ciencias y la tecnología, Madrid, España: IISUE / Díaz de Santos.

Rusk, N., Resnick, M., Berg, R., y Pezalla, M. (2008). New pathways into Robotics: Strategies for Broadening Participation. Journal of Science Education and Technology, 17(1), 59-69.

Lucero Jardinez Vilchis es Licenciada en Pedagogía y maestrante del Programa de Maestría en Pedagogía por la Facultad de Filosofía y Letras UNAM.