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Robots en las escuelas

robot-aula.jpgGracias a los adelantos tecnológicos en el área, el diseño, desarrollo y programación de robots es hoy en día una tarea relativamente sencilla que comienza a incorporarse en las aulas desde los primeros niveles de la escolarización.

En este artículo se presentan algunas características generales de la robótica, para focalizar luego en su aplicación en el ámbito educativo.

La robótica es un área de la tecnología que se ocupa de la investigación y el desarrollo de robots, es decir, entidades hechas por el hombre, dotadas de una determinada anatomía y de una conexión –en algunos casos inalámbrica– de retroalimentación inteligente entre el sentido y la acción sin el control humano. Gracias a motores o actuadores que operan sobre sus extremidades o impulsan su cuerpo, los robots pueden realizar diversos movimientos, incluso tareas de motricidad fina.

En este sentido, el objetivo último de la robótica es la creación de artefactos que sean capaces de reemplazar al hombre en determinadas tareas, lo que da lugar a un vastísimo campo de aplicación: áreas como la salud, la industria, los servicios domésticos y la educación, entre otras, se ven enriquecidas hoy en día gracias al uso de estas tecnologías.

Antes de explorar por qué, cómo y para qué llegan los robots a las aulas, intentaremos hacer una presentación general del tema para revisar cómo surge esta rama de la tecnología, qué mitos la rodean y cuáles son algunas de sus innumerables aplicaciones.


Historia rodeada de leyendas y mitos

La historia de la robótica y la creación de robots está condimentada con una gran cantidad de creencias populares, mitos y leyendas que agregan algo de fantasía –en muchos casos, temor encubierto– a esta rama de la ciencia aplicada. Todas estas leyendas se organizan en torno a la fantasía social de que en los laboratorios especializados se crea “gente artificial”, que tarde o temprano terminará por rebelarse contra los humanos, sus creadores.

Algunas materializaciones de estas ideas encuentran sus antecedentes en historias muy antiguas, como la leyenda de Cadmo –fabricante de soldados artificiales mediante la siembra de dientes de dragón–, el mito de Pigmalión –donde se narra la transformación de una estatua, la de Galatea, en un ser viviente– y la figura de Vulcano –dios griego de los herreros que se dedica a la creación de sirvientes mecánicos. La leyenda que mejor representa el miedo que la sociedad experimenta ante la creación de humanoides es, tal vez, el Golem de los hebreos, una estatua animada por la magia cabalística.

Comúnmente, y esto es lo que se ve en los casos nombrados más arriba, la idea que tenemos sobre los robots se restringe a los aparatos con forma humana, que actúan como si verdaderamente lo fueran: se ven como nosotros y, al igual que nosotros, hablan, caminan sobre dos pies y se dedican a distintas tareas de servicio, como preparar la cena o cuidar a los chicos. Este concepto de humanoide está basado en ciertas narraciones de ciencia ficción. De hecho, el término robot surge de Rossum’s Universal Robots –una obra checoslovaca publicada en 1917 por Karel Čapek. Esta palabra significa servidumbre o trabajador forzado, y responde a la trama de la novela: en el relato, Rossum –un científico destacado– y su hijo desarrollan una sustancia química, protoplasma, que les permite fabricar robots para que sirvan a los humanos, proceso que culmina con el hallazgo de un ser (presuntamente) perfecto. Por supuesto, estos seres artificiales terminan por rebelarse contra sus dueños y acaban con la vida humana. En la misma línea, pero sin saberlo, un siglo antes Mary Shelley publicaba Frankenstein y contribuía a la imagen de los “humanos artificiales” que ponen en peligro a su creador.

También a la literatura debemos el término robótica: Isaac Asimov lo acuña en el marco de sus múltiples relatos sobre robots que tienden a la perfección. El mismo autor propone, además, las tres leyes que rigen la vida de estos artefactos, una proclama que hoy en día, cuando la realidad sobrepasa a la ciencia ficción, comienza a tomar forma concreta en un código de ética que pretende prevenir los abusos entre humanos y máquinas.

El cine de ciencia ficción también se hizo cargo de las mismas fantasías: en 1897, los hermanos Lumière inauguran el séptimo arte y presentan el primer robot de la historia del cine en la película Gugusse et l'Automate de Méliès. El camino que se inaugura entonces llega hasta la mítica Blade Runner (1982), la taquillera Terminator (1984) y Yo, robot (2004), entre otras obras de la pantalla grande.

Además de los relatos fantásticos que se construyeron en torno a estas cuestiones, existen también antecedentes milenarios en la creación de robots mecánicos, cuyo fin se redujo en los orígenes al entretenimiento. Así, por ejemplo, los antiguos egipcios unían brazos mecánicos –que eran operados por los sacerdotes– a las estatuas de sus dioses, entre otros adelantos tecnológicos; los griegos, por su parte, construían estatuas que operaban con sistemas hidráulicos. Más tarde, durante los siglos XVII y XVIII, Europa presenció el nacimiento de muñecos mecánicos semejantes a robots: Jacques de Vauncansos construyó músicos de tamaño humano, un androide que tocaba la flauta y un pato mecánico que continuamente comía y defecaba; en 1772, Pierre Jaquet-Droz inventó un escritor automático; en 1805, Henri Maillardert creó una muñeca mecánica que era capaz de hacer dibujos.

Con la revolución industrial aparecen los robots en otras áreas de aplicación, como la producción textil: las hiladoras de Hargreaves (1770) y Crompton (1779) y los telares de Cartwright (1785) y Jacquard (1801), entre otros.

El siguiente salto en la historia de la robótica llega con los vertiginosos adelantos de la tecnología durante el último siglo. Computadoras electrónicas cada vez más sofisticadas, actuadores de control retroalimentados, transmisión de potencia a través de engranajes y la tecnología en sensores ampliaron el campo de aplicación de los robots. En particular, en la década del 50, el inglés Alan Turing inaugura las investigaciones en inteligencia artificial con la publicación de su artículo "Maquinaria Computacional e Inteligencia", donde anuncia que es posible emular el procesamiento de información humana con computadoras electrónicas, un antecedente clave en el desarrollo de la robótica.


Aplicaciones múltiples

La robótica, como concepto general, implica entonces el desarrollo de tecnologías capaces de actuar sobre el mundo de manera equivalente a la actividad humana, cuando no mejor. Por eso, en función del tipo de actividades que potencialmente pueda desarrollar un diseño particular, diverso será su campo de aplicación.

En este sentido, existen áreas como la robótica industrial, dedicada a la construcción de máquinas capaces de realizar tareas mecánicas y repetitivas de una manera muy eficiente y a bajo costo. La Asociación de Industrias Robóticas (RIA) señala que un robot industrial es “un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas”, por lo que estos artefactos son usados tanto en tareas complejas como el ensamblaje de elementos extremadamente pequeños como en la realización de trabajos seriados a gran escala.

Otra interesante área de investigación aplicada es la de la robótica de servicio, centrada en el diseño y construcción de máquinas capaces de llevar adelante –de manera más o menos autónoma– tareas como las de limpieza y mantenimiento, ayuda y cuidado de personas, seguridad o transporte; incluso se prevé que estas tecnologías puedan en el futuro hacerse cargo de todas la tareas del hogar. Dentro de este grupo se incluyen, además, los robots especialmente diseñados para su aplicación en el campo de la medicina, de gran utilidad en ámbitos como la cirugía.

La denominación “robótica inteligente”, por otra parte, hace referencia a la disciplina que se ocupa del diseño y desarrollo de máquinas que realizan tareas que, en caso de ser llevadas a cabo por seres humanos, requerirían del razonamiento. En este rubro podremos incluir, por ejemplo, perros que juegan al fútbol o pulgas que buscan contaminación.

Finalmente, otra rama importante de la robótica se especializa en humanoides: orientada al desarrollo de sistemas robotizados para imitar determinadas peculiaridades del ser humano, esa línea de investigación es responsable de invenciones como el robot-traje, presentado recientemente en Tokio. Se trata de una especie de esqueleto cibernético externo que facilita los movimientos físicos a las personas con problemas para moverse.

Estas son solo algunas de las “subdisciplinas” que engloba la robótica. Lo interesante es que, generalmente, el trabajo se hace de manera interrelacionada, por lo que los adelantos tecnológicos se producen en el punto de confluencia de dos o más de estas áreas específicas. La robótica educativa, en particular, se sirve de los conocimientos que se construyen en todas ellas.


Robótica en la educación

¿Cómo pueden combinarse la robótica y la educación? Más allá de su utilización obvia, en el contexto de las materias curriculares específicas como tecnología, los robots pueden ser un poderoso instrumento en el proceso de enseñanza y aprendizaje. El uso de los sistemas Lego Mindstorms es un ejemplo paradigmático de esta propuesta.

Algunas experiencias

Las aplicaciones van desde la creación de una planta robotizada de ensamblaje de vehículos, realizada enteramente con piezas de Lego –mérito de un grupo de estudiantes alemanes–, hasta el diseño y puesta en práctica del Proyecto Inter-Actions, ideado por Marina Bers con el fin de cruzar la tecnología y la herencia cultural familiar para generar espacios de interacción y aprendizaje colaborativo entre padres y niños pequeños.

Este último caso se estructura a partir de una experiencia anterior, el Proyecto Con-science, llevado a cabo también por la misma especialista en educación y tecnologías, preocupada particularmente por, entre otras cuestiones, la inclusión de la robótica en el ámbito educativo.

El Proyecto Con-science se realizó durante diez días correspondientes a festividades judías en la Escuela Comunitaria Judía Arlene Fern, en Buenos Aires, con alumnos de tercero y cuarto grados, sus padres y sus maestros. Un dato nada menor es que ninguno de los participantes tenía conocimientos previos sobre robótica, pero esto no significó un impedimento sino más bien un desafío: a partir de una presentación mínima de los materiales de trabajo, los participantes del taller fueron capaces de explorar las potencialidades de estas tecnologías y apropiarse de ellas de manera innovadora y personal.

La propuesta fue que las familias utilizaran la robótica para hacer “plegarias creativas”, y que luego las compartieron con otros miembros de la comunidad en el contexto de la sinagoga, antes de las “plegarias tradicionales”. El resultado fue un conjunto de robots de lo más diversos, realizados enteramente a partir de la tradición religiosa de padres y alumnos: las maquinas desarrolladas sirvieron para representar símbolos concretos de la religión judía (por ejemplo, una Estrella de David que rodaba como la rueda de la vida, con luces centelleantes que emulaban el ardor de las velas que dan la bienvenida al Año Nuevo y el sonido del shofar) y valores abstractos de la comunidad, tales como “teshuvah” –la reparación– o el perdón de los pecados (por ejemplo, un teatro de títeres cuyo telón se abría para revelar la escena de dos muñecos de bloques Lego que se abrazaban después de pelear). También por este medio se realizó un llamado a la reflexión sobre el sentido de los valores defendidos. En concreto, un grupo decidió trabajar la idea de “dar y recibir”, exploró las similitudes y diferencias entre los dos conceptos y construyó un muñeco robotizado con dos grandes manos capacitadas, mediante un sensor de luz, para repartir regalos y recibir algo a cambio. Desde entonces se lleva a cabo en la escuela un taller para padres e hijos, con cierto grado de participación de los maestros.

Una propuesta internacional digna de mención es la que desarrolla el grupo colombiano Learning Forum, integrado por los colegios Bolívar, Colombo Británico e INSA. En este caso, se trata del desarrollo, por parte de los alumnos, de proyectos que utilizan la tecnología para solucionar problemas de la comunidad identificados por ellos mismos. En este contexto, no solo se logra la participación activa de los estudiantes en relación con problemas concretos del medio, sino que además se fomentan las competencias relacionadas con el uso de recursos tecnológicos que ofrecen nuevas formas de pensar el mundo. En el marco del trabajo con TIC, un grupo de estudiantes de las tres escuelas se dedica al diseño de robots con piezas de Lego y a su programación con el lenguaje Robolab. Uno de los objetivos del grupo es explorar algunos conceptos de ciencias que son medulares en el diseño de robots que puedan moverse, como el funcionamiento de piñones, el impulso, la dinámica del movimiento o la fricción. Además, otro equipo está encargado de las tareas de programación. De manera colaborativa, los estudiantes de ambos grupos han construido y programado robots que tocan música o bailan.

Existen otros proyectos en la misma línea, como los descriptos en “Diseño de aparatos robóticos: colaboración para el aprendizaje entre escuela rural y comunidad” y en FIRST LEGO League International.

Qué es Lego Mindstorms

En la mayor parte de los proyectos educativos de trabajo con robots se utilizan los recursos Lego; en particular, el Lego Mindstorms. Se trata, en este caso, de una herramienta que resulta familiar a los niños y que, simultáneamente, es de fácil manipulación, como los bloques. Además, sus potencialidades aumentan gracias al lenguaje de programación gráfico Robolab.

El kit Lego Mindstorms consta de una minicomputadora inserta en un bloque especializado, el RCX, que mediante una serie de sensores puede leer datos de su entorno, procesar información, impulsar motores y controlar dispositivos de luz. Esta microcomputadora puede programarse con un lenguaje muy sencillo de programación gráfica, llamado Robolab. El sistema permite que los usuarios arrastren y suelten íconos que representan diversas órdenes para el robot; estas son transmitidas al bloque RCX por medio de una señal infrarroja y finalmente se producen los movimientos deseados.

Además de su fácil utilización, este sistema es altamente resistente y no requiere conocimientos técnicos para su funcionamiento. Abundan en la Web los ejemplos en relación con todo lo que esta tecnología permite hacer, además de los tutoriales o instructivos sobre el montaje y uso de los robots y otros recursos de utilidad, como software, equipos y proyectos.

Sobre el uso de esta y otras herramientas similares puede consultarse, además, el artículo “Ladrillos programables para robótica educativa. Lego vs. Crickets”.

Por qué enseñar y aprender con robots

Según sostiene Sánchez Colorado en su artículo “Ambientes de aprendizaje con robótica pedagógica”, existe aún un importante debate respecto de la pertinencia de incluir o no la robótica pedagógica o educativa en las escuelas. La autora considera que tal resistencia se apoya mayormente en la ausencia, por el momento, de “teorías completas que orienten este tipo de práctica educativa” o “que la expliquen totalmente”; consecuentemente, “cada proyecto en informática educativa adopta su propio ‘modelo pedagógico’”. De allí la dificultad de plantear de manera acabada un modelo de trabajo con robots.

Por su parte, Boris Sánchez Molano, que coordina desde hace cuatro años el Club de Robótica, plantea en “Robots en la educación” que existen muchos y muy diversos argumentos a la hora de justificar la inclusión estas máquinas en el aula: “Para algunos, lo más importante es la posibilidad de programarlos, ya que esto ayuda a los estudiantes a estructurar sus procesos mentales; para otros, lo importante es el diseño del robot, pues requiere que el estudiante tenga en cuenta conceptos físico-mecánicos; otros más afirman que la importancia radica en los procesos de negociación y de trabajo en equipo que se requieren para tomar decisiones”. A estas tres primeras razones de peso –pensamiento abstracto, aplicación de conceptos físico-mecánicos y trabajo colaborativo– Sánchez Molano agrega la importancia de “aprender haciendo” mediante la resolución de problemas: “los robots son una herramienta pedagógica poderosa y flexible que permite a los estudiantes realizar elaboraciones mentales de orden superior, reflexionar sobre el porqué de las cosas, experimentar e identificar las repercusiones de las decisiones que se toman y comprenderlas”. Es decir que los proyectos de enseñanza y aprendizaje mediados por el diseño y la construcción de robots se apoyan en los planteos de las corrientes constructivistas de la pedagogía; principalmente, en las teorías que defienden el aprendizaje práctico, a través de la resolución de problemas concretos. Por eso estas propuestas requieren de la generación de entornos de aprendizaje ricos en tecnología y basados fundamentalmente en la actividad de los estudiantes: el alumno es el actor protagónico cuando se trabaja con robots, y se espera de él que sea capaz de manipular simultáneamente objetos concretos y pensamiento abstracto y establezca puentes entre ambos terrenos. La apropiación y el uso creativo del lenguaje gráfico de la programación, similar al matemático, obliga a los estudiantes al pensamiento lógico-formal como requisito para la resolución del problema. A este desafío se suman la inventiva, la creatividad y la imaginación personal, que deben ir de la mano de los conocimientos previos de cada uno de los alumnos y de una dinámica enriquecedora para trabajar colaborativamente en el marco de una comunidad de aprendizaje.

Por otra parte, no es un factor menor el hecho de que, de por sí, el trabajo con estas tecnologías supone un estímulo intrínseco frente a la tarea: es posible suponer que, más allá de los miedos que puedan aparecer en una primera instancia, cualquier estudiante se sentirá atraído por una consigna de trabajo que implica la construcción y puesta en marcha de una “máquina-juguete”: no solo se trata de jugar, algo que la escuela adeuda por el momento, sino más bien de jugar con tecnología. En este sentido, el interés propio del trabajo con robots halla terreno fértil para el aprendizaje de temas complejos.

Otro de los puntos salientes de la propuesta es que la robótica educativa permite organizar el proceso de enseñanza y aprendizaje de una manera interdisciplinaria: arte, salud, historia, geografía; cualquier disciplina puede servir de punto de partida o ser auxiliar –como en el caso de la física o la matemática– en estas tareas. Tal como sostienen Marina Bers, Rebecca New y Laura Boudreau, la tecnología posee incluso un importante potencial para que los niños exploren valores familiares, prácticas culturales y herencias religiosas, entre otras cuestiones, lo que abre aú n más su campo de aplicación.

Finalmente, a la pregunta de por qué enseñar y aprender con robots podemos responder tentativamente que la introducción de estas tecnologías en la escuela es un paso más a favor de la “fluidez tecnológica”, o de la capacitación de los estudiantes de hoy para que se transformen en ciudadanos del mañana.


Eventos: robots en la Feria del Libro

El 24 de abril comenzó la 34 edición de la Feria Internacional del Libro de Buenos Aires. Allí se llevarán a cabo una serie de actividades relativas a la robótica:

-Diálogo: “¿Qué es la robótica?, ¿Para qué sirven los robots?", por Daniel Di Guglielmo. Sala Domingo Faustino Sarmiento, 8 de mayo a las 15.30 horas
-Fundación Solydeus. Talleres de programación de robots. Sector Taller "El Obrador" del Espacio Joven 2008, del 24 de abril al 12 de mayo a las 15 horas.
-Robots Argentina: Charla. “Los robots en Argentina”, con Eduardo J. Carletti. Sector Auditorio del Espacio Joven 2008, 24 de abril a las 17.15 horas.
-Área de Popularización del Conocimiento de la FCEyN – UBA. Charlas de divulgación sobre nanotecnología y otras áreas interesantes de la ciencia. Espacio de Conocimiento "Florentino Ameghino", del 24 al 29 de abril a las 18 horas.
-Instituto Balseiro – Centro Atómico Bariloche – UNCU. Experiencias y demostraciones: “Nanociencia y nanotecnología: micromáquinas (MEMS)", por Hernán Pastoriza y su grupo. Espacio de Conocimiento "Florentino Ameghino" en el Espacio Joven 2008, del 30 de abril al 3 de mayo a las 14.30 horas; 4 de mayo a las 16 y 19 horas y 5 de mayo a las 16 horas.

En la página de la Fundación El Libro se puede acceder a la programación completa de la Feria.


Enlaces de interés

Robótica infantil. Comunidades filotécnicas para chicos / Marina Bers
Implementación de estrategias de robótica pedagógica en las instituciones educativas / Mónica Sánchez Colorado
Robótica: para el desarrollo de habilidades en diseño con niños, niñas y jóvenes en América Latina. La estrategia metodología / Ana Acuña Zuñiga
Lego Educación Argentina


7 Comentarios

  1. deyanira. Abril 28, 2008 22:22

    Muy interesante artículo, el tema llega a todas las personas, desde el maz chico al más veterano.
    Soy Bogotana y docente de tecnología de una colegio estatal, En mi entorno, es muy dificil trabajar con este tipo de proyectos, por dificultades económicas y excases de personas realmente conocedoras e impulsoras del tema que lleve al estudiante de los conociminetos básicos al diseño de buenos modelos robóticos. Sin embargo su arículo es digno de difundir en toda mi comunidad educativa.
    Gracias por los aportes motivacionales

  2. mariana. Mayo 16, 2008 01:21

    Hola! Soy estudiante del profesorado de matemática y tengo que realizar un proyecto.Me gustaria saber que fórmulas y conceptos matemáticos se utilizan en el diseño y construcción de los robots.Muchas gracias...Saludos

  3. mariana. Mayo 16, 2008 01:23

    Hola! Soy estudiante del profesorado de matemática y me gustaria que me envien información acerca de que conceptos y formulas matemáticas se utilizan en la construccion de un robot. Muchas gracias...saludos

  4. Luis Leiva Noelia Alejandra. Septiembre 16, 2008 00:31

    Hola!! Soy estudiante de la LIcenciatura del Nivel Inicial y es muy interesante
    este artículo, pero pienso en los alumnos que no estan en contacto con el tema
    como por ejemplo alumnos de escuelas rurales o alumnos alejados de toda
    tegnología, que para ellos usar una computadora o un celular es algo increible
    y que para chicos de la capital es algo común. Creo q seria bueno pensar en todos los alumnos, en como introducir estos nuevos conocimientos q para ellos es algo inusual y la utilidad le daran según en el contexto en el q se ecuntren.
    Espero q estos temas se discutan más y pensar bien si son convenientes y utiles para la educación de los niños.

  5. Luis. Abril 6, 2009 20:35

    Hola soy docente de Tecnología en un Instituto de Formación Docente, me gustaría poder aplicar este tipo de proyecto en mis clases como me puedo iniciar?

  6. Sabrina. Agosto 12, 2009 13:53

    Hola! Mi nombre es Sabrina y tengo un hijo de 12 años el cual esta muy interesado en la robotica y desearia poder estudiar dado que tiene un monton de condiciones para poder hacerlo, el tema es que no consigo donde pueda hacerlo. Si saben de algun lugar les agradeceria que me avisen.
    Gracias por su atencion!!!

  7. laura. Agosto 13, 2010 09:22

    muy buenoooo!