1. INTRODUCCIÓN

Parece evidente que el uso de elementos tecnológicos resulta útil al ser humano, que puede dedicarse a tareas que requieran el uso del potencial cerebral del que dispone. En este estudio nos acercamos al análisis de los beneficios de la robótica –una de esas nuevas herramientas– en los contextos educativos. La programación y éxito en la tarea diseñada para su posterior ejecución por un instrumento robotizado o digital, genera un alto nivel de satisfacción y, por ende, aumenta la motivación. Ésta, además, repercute en la práctica (Cabero, Fernández y Marín, 2017), y a un mayor nivel de la misma, se formarán trabajadores más cualificados y dispuestos, que desarrolla- rán la sociedad actual con mayor celeridad.

1.1 Problema/cuestión

En los últimos años se están publicando numerosos informes nacionales e internacionales en los que se dirime qué herramientas tecnológicas presentan un mayor potencial pedagógico, así como se analizan las principales tendencias en la integración de la tecnología en los contextos educativos. En este sentido, en la versión K-12 del Informe Horizon de 2017 (Freeman, Becker, Cummins, Davis y Hall Giesinger, 2017), la robótica es identificada como uno de los más importantes desarrollos en tecnología educativa a corto plazo.

Sin embargo, estudios como los de Beniti (2012) y Toh, Causo, Tzuo, Chen y Yeo (2016) señalan que, a pesar de las posibilidades que ofrece el uso de la robótica educativa, el número de investigaciones que analizan los resultados de su integración en las aulas es escaso todavía e inciden en la necesidad de aumentar la investigación cuantitativa, sobre todo con metodología experimental.

1.2 Revisión de la literatura

Una definición tradicional de robótica educativa implica el desarrollo del conocimiento técnico a partir de la construcción y programación de robots (Barker y Ansorge, 2007), acorde a las teorías pedagógicas como el construccionismo (Papert, 1980). Sin embargo, esta definición ya no parece completa, puesto que actualmente la robótica se utiliza no exclusivamente en el aprendizaje de áreas técnicas, sino también en otras como las matemáticas, las ciencias sociales, naturales y experimentales o las ciencias de la información y la comunicación, entre otras (Karim, Lemaignan y Mondada, 2015). Atendiendo a este hecho en los últimos tiempos se concibe la robótica educativa como un sistema o contexto de aprendizaje que se apoya en el uso de robots para desarrollar habilidades y propiciar la adquisición de competencias -en el alumnado.

Entre las posibilidades educativas de esta línea tecnológica, conviene destacar que la robótica es intelectualmente rica (García y Reyes, 2012) y con potencial para impactar positivamente en el aprendizaje (Fagin y Merkle, 2003), la participación (Toh et al., 2016), el aprendizaje cooperativo (Nourbakhsh et al., 2005), la creatividad (Barak y Zadok, 2009) y la motivación (Karim et al., 2015). Por otro lado, el uso de la tecnología está completamente respaldado por los padres (Lin, Liu y Huang, 2012) y cuenta con un creciente entusiasmo de una parte importante de la comunidad educativa, cuya involucración en el ámbito de la robótica permite un mayor aprendizaje por el niño (Levy y Mioduser, 2008). Asimismo, la producción de nuevos robots, cada vez más económicos, y la introducción del pensamiento computacional a partir de la programación visual por bloques (Román-González, 2016), promueven que las experiencias en el aula, programando estos dispositivos sean altamente positivas (Master, Cheyan, Moscatelli y Meltzof, 2017).

Aplicada a las áreas del presente estudio -matemáticas y ciencias sociales-, la robótica educativa, parece aportar un ambiente constructivista para el aprendizaje de las matemáticas (Haapasalo y Samuels, 2011; Highield, 2010). Del mismo modo, muestra como todas las partes de un sistema son necesarias y dependientes, lo que ayuda a comprender la complejidad (García y Reyes, 2012), aspecto excepcionalmente relacionado con las ciencias sociales.

La integración de la tecnología en el contexto educativo debe implicar un beneficio en el proceso enseñanza-aprendizaje. En este sentido, uno de los principales causantes del aprendizaje es la práctica y la realización de la misma parece condicionada por el grado de motivación de los alumnos (Cabero et al., 2017), entendida en palabras de Cheng y Yeh (2009) como “la buena disposición de los estudiantes a participar en actividades de clase y sus razones para hacerlo” (p. 597). En consecuencia, el nivel de motivación de los estudiantes ante un material o un método de enseñanza constituye un elemento fundamental a la hora de planificar los procesos de enseñanza-aprendizaje.

1.3 Propósito

Este trabajo se adentra en el estudio del papel de la robótica educativa como herramienta de apoyo en los procesos de enseñanza-aprendizaje. A raíz de lo anterior, el objetivo principal de esta investigación ha sido analizar el grado de motivación de alumnos de tercer curso de Educación Primaria a la hora de resolver tareas ligadas a aprendizajes curriculares de las áreas de matemáticas y ciencias sociales, mediante el empleo de robots programables.

La motivación, partiendo del modelo ARCS de Keller (1983, 1987, 2010), vendrá determinada por la interacción de cuatro dimensiones: la atención, la relevancia, la confianza y la satisfacción. La primera de ellas conduce a la segunda, ésta a la confianza y todas ellas a la satisfacción (Cabero et al., 2017).

2. METODOLOGÍA

En función del objetivo planteado se realizó un diseño experimental que comprendía la comparación entre un grupo control y un grupo experimental de los resultados de un test específico para evaluar la motivación de los alumnos. Para ello se utilizó un instrumento adaptado a partir del Instructional Material Motivational Survey (IMMS), elaborado por Keller (1983). Este test está compuesto por 36 ítems, con formato Likert, con 5 opciones de respuesta (1=Totalmente en desacuerdo y 5=Totalmente de acuerdo), y persigue recopilar información para el análisis de la motivación de los alumnos en diferentes dimensiones: atención, relevancia, confianza y satisfacción.

El estudio se desarrolló en un colegio público de la comunidad de Castilla-La Mancha (España) en el que participaron un total de 58 estudiantes que se encontraban realizando tercer curso de Educación Primaria, distribuidos de la siguiente manera: 29 pertenecían al grupo experimental, entre los cuales 14 eran niños frente a 15 niñas; y el mismo número en el grupo de control, en esta ocasión divididos por género, en 17 niños y 12 niñas.

Antes de la intervención se evaluó la capacidad espacial del alumnado tanto en el grupo control como en el experimental, empleando para ello el Map Test for Children (Peter, Glück y Beiglbök, 2010) como instrumento. Los resultados no señalaron diferencias estadísticamente significativas entre ambos grupos.

2.1. Descripción de la intervención.

Tanto el grupo control como el experimental completaron una misma secuencia de tareas ligadas a la interpretación de planos, diseñadas a partir de estándares de aprendizaje establecidos en el currículo oficial en las áreas de Matemáticas y Ciencias Sociales. La principal diferencia estribó en que en el grupo experimental se emplearon como apoyo pequeños robots programables para la resolución de las actividades planteadas mientras que el grupo de control resolvió las tareas en un entorno tradicional de lápiz y papel, de la manera en la que habitualmente se afrontan los ejercicios de los libros de texto.

La intervención duró dos horas, en ambos grupos. Todos los estudiantes, con independencia del grupo al que pertenecieran, recibieron la misma colección de tareas, inspiradas en ejercicios de libros de texto de este nivel educativo, en las que debían describir y efectuar recorridos sencillos sobre un plano, que se correspondía con el contexto más cercano: su localidad. En una primera fase las actividades se realizaron en grupos de cuatro alumnos para posteriormente completar una fase individual. Ambas fases tuvieron una duración similar (una hora por fase en el grupo de control y 50 minutos en el grupo experimental). Todas las tareas se contextualizaban en una situación en la que los alumnos debían de formular por escrito las instrucciones para guiar a una persona de un punto a otro de la localidad. La Imagen 1 muestra ejemplos de resoluciones de los estudiantes a algunas de las tareas propuestas en la fase individual.

En el grupo experimental, los primeros veinte primeros minutos se dedicaron a una breve explicación sobre el funcionamiento del robot Ozobot -de pequeñas dimensiones y que puede ser programado tanto por colores como usando un lenguaje por bloques-, con el objetivo de que hicieran un correcto uso a la hora de programar el robot. Los alumnos debían completar las tareas, primero, en papel y a lápiz, y posteriormente, programando en el robot el recorrido sobre el plano de la ciudad. En el aula se ubicó un plano en A0 para que pudieran comprobar si el robot completaba el recorrido correctamente.

Tanto en el grupo de control como en el experimental, para la primera fase de la intervención a cada grupo de trabajo se le proporcionó un plano de la ciudad en A3 como apoyo a la resolución de las tareas. Las actividades propuestas en esta fase implicaban la descripción de recorridos desde una de las vías de entrada a la ciudad a diferentes localizaciones. En los planos se identificaron mediante una marca de color la vía de entrada que constituiría el inicio de los recorridos a describir para cada grupo de alumnos. En la figura 2 se muestra el plano empleado y en la figura 3 instantáneas de la experiencia en el grupo experimental en la fase grupal en la que se aprecia tanto el trabajo por grupos sobre el plano A3 como la posterior comprobación con el robot en el plano A0.

3. RESULTADOS

En la Tabla 1 se pueden observar los promedios agrupados y las desviaciones típicas para cada una de estas dimensiones. Los resultados del grupo experimental son superiores en las cuatro áreas a los obtenidos con el grupo de control, destacándose especialmente el valor para la categoría Satisfacción. El hecho de que las desviaciones típicas sean relativamente bajas otorga una mayor representatividad a la media.

En las tablas siguientes (2, 3, 4 y 5) se presentan las medias y desviaciones típicas desglosadas para cada ítem. Como en el estudio por dimensiones, la comparación entre grupo control y grupo experimental muestra mejores resultados en las respuestas del segundo de los grupos.

En detalle, la dimensión Atención, presenta ítems con medias elevadas en preguntas relacionadas con la metodología (ítems 2 y 24), la curiosidad (ítem 20) y el uso del material (ítems 8 y 28). Destaca la diferencia de más de un punto que se puede observar entre las respuestas del grupo control y experimental en el ítem 8 [Los materiales eran atractivos], a favor del segundo.

Similar tendencia se constata en la dimensión Relevancia, entre los que destacan las valoraciones altamente positivas en preguntas relacionadas con el propio desarrollo de la intervención (ítem 10) y sobre contenidos y materiales (ítems 18, 23).

Los resultados, también superiores en el grupo experimental, en la tercera dimensión, muestran una mejor percepción sobre la confianza en los aprendizajes adquiridos por los alumnos una vez realizadas las tareas con el uso de robots. Podemos destacar la escasa diferencia -la menor de todo el estudio- que se encuentra entre grupo control y experimental en el ítem 19 [Los ejercicios de esta lección fueron demasiado difíciles], lo que nos sirve para constatar que el nivel de dificultad de las actividades propuestas fue percibido de manera similar en ambos grupos, lo que otorga homogeneidad al planteamiento.

Finalmente, será en la dimensión Satisfacción en la que se aprecien comparativamente mejores resultados para el grupo experimental. Según los datos obtenidos de los participantes encuesta- dos, el desarrollo de las tareas mediante la inclusión de elementos de la robótica en la secuencia de actividades es relevante y satisfactorio (ítems, 14, 21, 32 y 36).

4. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

La robótica educativa se posiciona como una tecnología emergente de extraordinario interés en diferentes contextos educativos. Sin embargo, son necesarios estudios experimentales que corroboren que la inclusión de la robótica genera beneficios en los procesos de enseñanza-aprendizaje (Beniti, 2012; Toh et al., 2016). En este marco, el estudio que aquí se desarrolla muestra que la motivación que despierta el uso de robots programables para la resolución de las actividades planteadas, se puede considerar positiva, tanto a nivel general, como en todas sus dimensiones (atención, confianza, relevancia y satisfacción). La robótica puede incrementar la curiosidad de estudiantes de tercer curso de Educación Primaria, así como ayudarles a mantener la atención sobre las tareas realizadas y generar un mayor grado de satisfacción durante el aprendizaje. Estos resultados se alinean con los obtenidos por otros investigadores en trabajos previos con alumnos de otras edades y con otros propósitos educativos (Chang, Lee, Wang y Chen, 2010; Highield, 2010; Ruiz del Solar y Avilés, 2004).

A su vez, el presente trabajo ilustra igualmente las posibilidades de emplear la robótica para el diseño de tareas transversales en las cuales se trabajan conjuntamente objetivos didácticos de diferentes áreas de conocimiento.

Destacar que la explicación sobre el funcionamiento del robot y la introducción a la programación visual por bloques al grupo experimental fue valorada positivamente por los alumnos y también condicionó la resolución de sus tareas individuales en papel, como puede observarse en la imagen 1, pues un número elevado presentó sus respuestas indicando únicamente las órdenes que se debían realizar de forma esquemática y no desarrollada, a manera de código. A partir de estas actividades, con las que se puede experimentar, compartir y crear a través de programación por bloques, se presentan situaciones que permiten desarrollar el pensamiento computacional en edades tempranas. La importancia de la enseñanza de habilidades de pensamiento computación desde estas edades ayuda a los alumnos a adquirir habilidades que se consideran claves en su formación (Fletcher y Lu, 2009; Guzdial, 2008; Sáez y Cózar, 2017).

En los últimos años podemos encontrar diferentes investigaciones en las que se incide en que la integración de la tecnología en el contexto educativo aumenta la motivación del alumnado (atención, confianza, relevancia y satisfacción), mejorando el rendimiento (Cabero et al., 2017). En futuros estudios pretendemos abordar si la mejora en aspectos motivacionales ocasionada por el uso de la robótica revierte en una mejora del aprendizaje.

Referencias

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