“El aprender mejor no vendrá de ofrecer las mejores herramientas para que el profesor instruya, sino de dar las mejores oportunidades a los estudiantes para construir” Seymour Papert
En el siglo XXI, con el rápido desarrollo de la tecnología, el uso de ésta en la educación y la integración de las tecnologías en las lecciones que se dan en clase, han pasado a un primer plano. La importancia de estas aplicaciones ha ido aumentando día a día como consecuencia de las posibilidades que aportan, no sólo a nuestra vida cotidiana, sino también a los entornos educativos. Hoy en día, se utilizan muchas tecnologías educativas con diferentes características.
Según el científico Larry Johnson, entre los ejemplos de estas aplicaciones se incluyen, la realidad aumentada, el aprendizaje móvil, la tecnología portátil, el holograma, la narración digital y los juegos digitales. Además de estas tecnologías, las aplicaciones de robótica y codificación se encuentran entre las tecnologías emergentes más importantes. En aplicaciones de robótica y codificación, los estudiantes primero se involucran en la codificación en un programa basado en bloques, que funciona con el sistema de arrastrar y soltar y estos códigos, se colocan en las herramientas robóticas para que funcionen.
Según la profesora Fabiane Benitti, con tales aplicaciones robóticas se pueden desarrollar muchas características cognitivas, afectivas y psicomotrices de los estudiantes como la creatividad, el pensamiento multidimensional, el pensamiento crítico y analítico, la creación de productos y la resolución de problemas.
Con el uso de estos conjuntos robóticos, los estudiantes pueden aprender experimentando, diseñando y haciendo. Sin embargo, según el profesor Douglas Williams, dichos conjuntos no contribuyen significativamente a la formación de entornos de aprendizaje mejorados, el desarrollo de la creatividad, el aumento del rendimiento académico y el desarrollo de habilidades de codificación. En este sentido, se recomienda el uso del microcontrolador Arduino, que es fácil de usar y fácil de entender, apoyado en programas que trabajan con el sistema de arrastrar y soltar, ya que permite la producción de diferentes proyectos con varios sensores y la interacción y comunicación con el entorno. El hecho de que Arduino tenga una estructura que tiene conexiones con muchas ramas de la ciencia hace que sea posible integrarlo fácilmente en entornos educativos.
El hecho de que el software y el hardware de dichas tarjetas de microcontroladores sean de código abierto, que estén respaldados por programas con codificación basada en bloques, que puedan tener acceso a muchas aplicaciones de su biblioteca sin necesidad de conocimientos de codificación y que las tecnologías avanzadas se puede agregar a estas tarjetas, juega un papel importante en el uso generalizado y la difusión de aplicaciones de codificación robótica asistida por Arduino en entornos educativos. Además, el uso de microprocesadores de estilo Arduino en la educación, permite a los estudiantes controlar las reacciones de un modelo que pueden tocar y ver, y hace posible que los alumnos investiguen las situaciones que encuentran en la vida diaria con aplicaciones robóticas asistidas por Arduino.
Según Vidal Moreno, las aplicaciones de codificación y robótica asistidas por Arduino se definen como una nueva forma que conduce al aprendizaje constructivista porque, con las actividades que los estudiantes realizan utilizando materiales y sensores de arduino, pueden desarrollar diferentes perspectivas, para comprender mejor la vida en su entorno y agregar una nueva dimensión a su comprensión de la productividad. Por lo tanto, las aplicaciones de codificación y robótica asistidas por Arduino enseñan a los estudiantes la construcción del conocimiento, el pensamiento algorítmico, el trabajo colaborativo, la creatividad y la resolución de problemas, así como el método científico, la lógica de programación y los procesos de diseño de ingeniería. Además, se afirma que tales aplicaciones facilitan la enseñanza de conceptos abstractos y difíciles de entender en materias de ciencias. En este sentido, el propósito del presente texto es diseñar y desarrollar una actividad de codificación y robótica asistida por Arduino de conformidad con el modelo de aprendizaje 5E para que los estudiantes de secundaria construyan conocimientos y realicen aprendizajes en la enseñanza de las ciencias.
Medir pulso cardiaco con Arduino mediante el modelo 5E
Con esta actividad se pretende lograr los siguientes objetivos:
Introducción de las aplicaciones de codificación y robótica asistidas por Arduino a los estudiantes.
Crear un modelo robótico para los movimientos de contracción y relajación del corazón humano.
Enseñar el concepto de pulso en el modelo.
Relacionar el concepto de pulso con la vida cotidiana.
Enseñar codificación basada en bloques a los estudiantes.
Mejorar las actitudes de los estudiantes hacia la tecnología.
Desarrollar las habilidades de procesamiento de información de los estudiantes.
Permitir la integración de las aplicaciones de codificación y robótica asistidas por Arduino en la vida diaria.
El modelo de aprendizaje 5E consta de cinco fases de aprendizaje que son Implicar, Explorar, Explicar, Elaborar y Evaluar. A través de estas cinco fases de aprendizaje, se llevarán a cabo las aplicaciones de codificación y robótica asistida por Arduino que abordan el concepto de pulso cardiaco.
Implicar
Haciendo las siguientes preguntas “¿Qué órganos constituyen el sistema circulatorio?” y “¿Cómo es la estructura del corazón?”, se revisarán los conocimientos previos del estudiante. Haciendo la pregunta “¿Cuántas veces crees que late el corazón humano por minuto?” se llamará la atención de los estudiantes sobre el tema. Después se entregarán las hojas de trabajo correspondientes a los estudiantes. Se animará a los estudiantes a cuestionar sus propias ideas y a establecer conexiones entre los conceptos. A los estudiantes se les hará la pregunta “¿Quieres examinar el gráfico de latidos de tu corazón usando los materiales disponibles?” y luego se les pedirá que establezcan el mecanismo robótico asistido por Arduino.
Explorar
Los estudiantes conectarán el sensor de pulso al microprocesador Arduino siguiendo las instrucciones de la hoja de trabajo. Después de que cada estudiante complete el procedimiento anterior, el microprocesador Arduino se conecta a la computadora. Los estudiantes transferirán los códigos listos para usar en el programa Arduino al microprocesador a través del cable USB. Se verificará si la aplicación de codificación y robótica asistida por Arduino está funcionando. Se pedirá a los estudiantes que abran la pestaña del Serial Plotter en el menú de herramientas del programa Arduino. Cada estudiante colocará su dedo en el sensor de pulso en el ensamblaje de robótica y codificación que han creado y se realizarán las mediciones. Los estudiantes registrarán los valores máximo y mínimo en el gráfico del pulso. Se discutirá con los estudiantes la relación entre el gráfico de pulso formado en el programa Arduino y los movimientos de contracción y relajación del corazón. Además, se creará un entorno de discusión preguntando a los estudiantes cuáles son los valores máximos y mínimos en el pulsógrafo en el programa Arduino.
Explicar
En esta fase, se pedirá a los estudiantes que utilicen el programa mBlock para visualizar los movimientos de contracción y relajación del corazón, a través de una analogía del parpadeo de la lámpara LED de acuerdo con las instrucciones de las hojas de trabajo. Mediante el uso del microprocesador Arduino, la placa de prueba, la lámpara LED, el sensor de pulso y los cables de puente, se establecerá el mecanismo robótico para esta analogía. De acuerdo con las instrucciones, las codificaciones se ejecutarán en el programa mBlock mediante la técnica de arrastrar y soltar. Los códigos generados con los bloques de código listos para usar en el programa mBlock se transferirán al microprocesador Arduino a través del cable USB. Los estudiantes colocarán su dedo en el sensor de pulso en el mecanismo robótico y de codificación generado, observarán y examinarán el parpadeo de la lámpara LED. Se pedirá a los alumnos que expliquen la relación entre el gráfico de pulso dibujado en Arduino y el parpadeo de la lámpara LED. Según las relaciones establecidas, se aclarará el concepto de pulso con aplicaciones de robótica y codificación.
Elaborar
A los estudiantes se les harán las preguntas "¿Por qué es importante para nuestra salud conocer nuestro pulso?" y "¿Existe una similitud entre un electrocardiograma tomado en el hospital y el gráfico de pulso generado en clase?" Se pedirá a los estudiantes que den ejemplos de dónde y por qué usar el mecanismo de pulsómetro creado con la codificación y robótica asistida por Arduino en la vida diaria.
Evaluar
Los estudiantes deberán escribir un diario sobre la actividad con los siguientes contenidos: “el propósito de la actividad”, “el concepto científico aprendido y la información científica sobre el mismo”, “experiencias afectivas relacionadas con la actividad” e “integración de la actividad en la vida diaria”. Se evaluará con una rúbrica elaborada para la ocasión.
Concluyendo
Creo que esta actividad les ayudará a los estudiantes a mejorar sus habilidades para resolver problemas. Con el uso de esta actividad, se desarrollarán habilidades de pensamiento cognitivo en los estudiantes, mejorarán sus actitudes hacia la tecnología y se relacionarán los conceptos de la vida cotidiana y la ciencia. Los estudiantes de secundaria pueden adquirir experiencia en codificación con bloques de código, listos para usar con robótica asistida por Arduino y aplicaciones de codificación, y tienen la oportunidad de integrar aplicaciones tecnológicas en la vida diaria. La integración de aplicaciones de robótica y codificación en un modelo de aprendizaje 5E, mediante el empleo de tecnología para estructurar un concepto abstracto, puede permitir a los estudiantes participar activamente en todas las etapas del curso, aumentar sus actitudes hacia la tecnología y desarrollar sus habilidades de codificación y procesamiento de información. Así se realiza un aprendizaje basado en la indagación. Esto permite a los estudiantes desarrollar sus habilidades de pensamiento de orden superior.
Bibliografía
Benitti, F. (Octubre de 2011). Explorando el potencial educativo de la robótica en las escuelas: una revisión sistemática. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360131511002508?via%3Dihub
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Williams, D.C. (2007). Adquisición de conocimientos de contenidos de física y habilidades de indagación científica en un campamento de verano de robótica. Revista de Investigación en Tecnología en la Educación. https://files.eric.ed.gov/fulltext/EJ826076.pdf
Me parece un tema interesante. Incluir conceptos de biología en un proyecto de la asignatura de TIC hace que se asimilen los conceptos rápidamente en ambas asignaturas. El desarrollo del proyecto me parece algo complejo , pero puede que en la practica sea mas sencillo de lo que parece. En conclusión ¡una buena idea!
En la introducción deberías describir el modelo que vas a utilizar. Para justificar la importancia del tema de aprendizaje bastaría con un párrafo. La fase de implicar no presenta explícitamente la actividad a realizar. En la fase de explorar se presuponen en los estudiantes conocimientos de Arduino, que es uno de los objetivos fijados. Suena incoherente. En la fase de elaborar los estudiantes deberían desarrollar antes de buscar posibles aplicaciones.
"puede permitir a los estudiantes participar activamente ..." Es necesario ser más específico en la argumentación.
¡Cómo se "aumentan las actitudes"? Falta la reflexión sobre tu propio aprendizaje.