Diseño y construcción de un artefacto para el desarrollo del pensamiento espacial

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(1)DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN ARTEFACTO PARA EL DESARROLLO DE PENSAMIENTO ESPACIAL. Implementación de un recurso tecnológico para el aprendizaje de concepto de vector dentro de las asignaturas de matemáticas, física y tecnología, en estudiantes de ciclo V. RODRIGO GUERRERO PEÑUELA NANCY LILIANA NOGUERA FONSECA JOHN EDWARD RODRÍGUEZ VELANDIA. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN ESPECIALIZACIÓN EN EDUCACIÓN EN TECNOLOGÍA BOGOTÁ, D.C. 2017.

(2) DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN ARTEFACTO PARA EL DESARROLLO DE PENSAMIENTO ESPACIAL. Implementación de un recurso tecnológico para el aprendizaje de concepto de vector dentro de las asignaturas de matemáticas, física y tecnología, en estudiantes de ciclo V. RODRIGO GUERRERO PEÑUELA NANCY LILIANA NOGUERA FONSECA JOHN EDWARD RODRÍGUEZ VELANDIA. Trabajo de grado para optar por el título de Especialistas en Educación en Tecnología. DIRECTOR NELSON OTÁLORA PORRAS. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN ESPECIALIZACIÓN EN EDUCACIÓN EN TECNOLOGÍA BOGOTÁ, D.C. 2017.

(3) NOTA DE ACEPTACIÓN. ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________. _____________________________________ Firma del presidente de Jurado. _____________________________________ Firma de jurado. _____________________________________ Firma de jurado. Bogotá, D.C. Junio 2017.

(4) La Universidad no será responsable de las ideas expuestas por los graduandos en el trabajo de grado.. Artículo 117, Capítulo 15 Reglamento Estudiantil.

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(6) TABLA DE CONTENIDO RESUMEN.…………………………………….………………………………... 1. 2. 3. 4.. INTRODUCCIÓN………………………….………………………….. CONTEXTUALIZACIÓN……………………….…………………….. ANTECEDENTES ……………………………………………………. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO ……………………………………. 4.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA…………….……….. 4.2. JUSTIFICACIÓN…………….……………………………….. 4.3. PREGUNTAS ORIENTADORAS …………………………. 4.3.1. Pregunta orientadora general…….………………... 4.3.2. Preguntas orientadoras específicas ……………… 4.4. OBJETIVOS …………………………………………………. 4.4.1. General ……………………………………………… 4.4.2. Específicos ……………………………………….…. 5. METODOLOGÍA DEL TRABAJO ………………………………….. 6. MARCO TEÓRICO……………..……………………………………. 6.1. PENSAMIENTO ESPACIAL………...………………….….. 6.1.1. Concepción del pensamiento espacial ………..…. 6.1.2. Geometría activa ……………………………………. 6.1.3. Representaciones bidimensionales y Tridimensionales.…………………………………..….. 6.2. TECNOLOGÍA EN LA ESCUELA …………………………. 6.2.1. Educación en tecnología …………………………… 6.2.2. Educación con tecnología……….……………..….. 6.2.2.1. Robótica en la educación ……………. 6.2.2.2. Desarrollo de la robótica Educativa.……………………………… 6.3. ACTIVIDADES TECNOLÓGICAS ESCOLARES A TRAVÉS DEL ANÁLISIS……….………………………….…….. 6.3.1. Estrategia de análisis ………………………….…… 7. PROPUESTA ………………………………………………….……... 7.1. DESCRIPCIÓN DE LA PROPUESTA ………………..…… 7.2. PERTINENCIA…………….…………………………….….... 7.3. PROPÓSITOS GENERALES ………………………….…... 7.4. COMPETENCIAS ……………………………………….…... 7.5. CONTENIDOS ……………………………………………….. 7.6. ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN …………………….….. 1 1 2 2 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 6 6 6 7 7 8 8 9 9 10 11 11 13 13 13 14 14.

(7) 7.7. COMPONENTES Y CARACTERÍSTICAS……….…….….. 7.8. EVALUACIÓN…………………………………………………. 7.9. PROTOCOLO DE APLICACIÓN …………………….……... 7.10. APLICACIÓN PRELIMINAR……………………………..….. 8. CONCLUSIONES…………………………………………………….... REFERENCIAS……………………………………………………………………. 15 16 16 16 17 19. ANEXOS……………………………………………………………………………. 20. Lista de gráficos e imágenes. Gráfico 1. Esquema propio realizado con la información del Observador del curso 1003 jornada tarde del colegio IED Paulo VI 2017…………………………………………………………………. 2. Imagen 1. Objeto tridimensional……………………………………………... 6. Imagen 2. Artefacto creado para la representación de vectores en el espacio y proyecciones en los planos……………..…………………. 7. Imagen 3. Objeto tridimensional para la representación de vectores en el espacio………………………………………………………... 7. Imagen 4. Logo del prototipo. Diseño propio realizado dentro del proceso de creación del producto…………………………………….…. 12. Imagen 5.5 inicial del prototipo. Módulos principales para la generación del movimiento y ubicación del flexómetro…………………….. 12. Imagen 6. Fase final del prototipo. Delimitación del espacio tridimensional de trabajo, identificando sistemas de referencia…..………. 12. Imagen 7. Diseño mecánico y estructural del artefacto……………….…... 13. Imagen 8. Presentación ATE…………………………………………..…….. 15. Imagen 9. Fondo de página para ATE……………………………..……….. 15.

(8) RESUMEN ANALÍTICO TIPO DE DOCUMENTO: Trabajo de grado para optar al título de Especialista en Educación en Tecnología. TIPO DE IMPRESIÓN: Versión Digital. NIVEL DE CIRCULACIÓN: Restringido. ACCESO AL DOCUMENTO Lugar: Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Sede Postgrados. Biblioteca Central. Número:. TÍTULO: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN ARTEFACTO PARA EL DESARROLLO DEL PENSAMIENTO ESPACIAL. Implementación de un recurso tecnológico para el aprendizaje del concepto de vector dentro de las asignaturas de matemáticas, física y tecnología, en estudiantes de ciclo V AUTOR(ES): PUBLICACIÓN: Rodrigo Guerrero Peñuela Bogotá. Universidad Distrital Francisco José de Caldas, 2017. Nancy Liliana Noguera Fonseca John Edward Rodríguez Velandia UNIDAD PATROCINANTE: Especialización Educación en Tecnología, Universidad Francisco José de Caldas. Sede Postgrados PALABRAS CLAVES: Tecnología Escolar, Pensamiento Espacial, Educación en Tecnología, Actividad de Aula. DESCRIPCIÓN: Con el objetivo de desarrollar el pensamiento espacial en estudiantes de ciclo V, se diseñó y construyó un artefacto desde el cual se aborda el concepto de vector como elemento clave en el aprendizaje de otras temáticas tanto en física como en matemáticas y tecnología. Con el diseño y la construcción de un artefacto fue posible la planeación, diseño, elaboración y aplicación de una Actividad Tecnológica Escolar a través del análisis. Con el artefacto, es posible la ubicación espacial de un punto en tres dimensiones e identificar las trayectorias realizadas para posicionar el vector, Las actividades contemplan el análisis estructural y funcional del mecanismo desde una mirada tecnológica y el uso para ubicar un punto a partir de tres coordenadas desde la física y las razones trigonométricas que intervienen desde las matemáticas. FUENTES: [1] Rueda, R. & Quintana, A. (2013). (3ra. ed.). Ellos vienen con el chip incorporado. Bogotá. Colombia: Editorial Idep. [2] Quintana, A. (2014). Seminario didáctica de la tecnología. Bogotá, Colombia: Universidad Distrital Francisco José de Caldas. [3] Otalora, N. ( 2008). Las actividades tecnológicas es vcolares: herramientas para educar. Diseño pedagógico de las actividades tecnológicas escolares. Ponencia presentada en el Encuentro Nacional de Experiencias Curriculares y de Aula en Educación en Tecnología e Informática Universidad Pedagógica Nacional. Bogotá, Colombia.. [4] Valero, L. (2015). Actividad tecnológica escolar para el fomento del pensamiento creativo: propuesta basada en la construcción de un artefacto mecánico controlado por dispositivos con sistema operativo Android (Tesis Especialización en Educación en Tecnología). Bogotá, Colombia: Universidad Distrital Francisco José de Caldas. [5] Ruiz, E. (2006). Diseño e implementación de un manipulador virtual para el accionamiento de un brazo robótico (Tesis de pregrado).Pamplona, Colombia: Universidad de Pamplona. [6] Zapata, G. (2014). El desarrollo del pensamiento espacial a través del aprendizaje por.

(9) descubrimiento (Tesis de pregrado). Medellín, Colombia: Universidad de Antioquia. [7] Arroyave, L. y Mosquera, A. (2015). Diseño e implementación de un kit para robótica educativa (Tesis Especialización en Gerencia de Proyectos). Corporación Universitaria Minuto de Dios, Bello, Colombia. [8]. Vallejo, N. (2013). Software Educativo Para La Enseñanza De Vectores En Los Estudiantes De Décimo Año De La Unidad Educativa Darío Figueroa De La Ciudad De Sangolquí, Cantón Rumiñahui Durante El Periodo Lectivo. Quito, Ecuador. Universidad Central de Ecuador.. [9] Soriano, J. y Téllez, S. (2014). Diseño de un robot para el estudio del concepto de la función en los ciclos 4 y 5 (Tesis Especialización en Educación en Tecnología). Bogotá, Colombia: Universidad Distrital Francisco José de Caldas. [10] Reyes, E. (2014). Actividad tecnológica escolar para el desarrollo del pensamiento sistemático en estudiantes de grado décimo a través de la robótica (Tesis Especialización en Educación en Tecnología). Bogotá, Colombia: Universidad Distrital Francisco José de Caldas. [11] Pedró F. (2011) Tecnología y Escuela lo que funciona y por qué (XXVI semana monográfica de la Educación) Madrid - España: Fundación - Santillana. [12] Ministerio de Educación Nacional. (2008). Ser competente en tecnología Orientaciones para la educación en tecnología. Bogotá. [13] Ministerio de Educación Nacional. (2006). Estándares Básicos de Competencias en Lenguaje, Matemáticas, Ciencias y Ciudadanas. Guía sobre lo que los estudiantes deben saber y saber hacer con lo que aprenden Bogotá. Colombia. [12] Otálora. Nelson., Quintana. A. Holguín. O. (2008). Actividades tecnológicas escolares: Una propuesta didáctica para la educación en tecnología. (En publicación) Bogotá, Colombia: Universidad Distrital Francisco José de Caldas. [13] Ministerio de Educación Nacional. (1998). Matemáticas. Lineamientos curriculares. Bogotá, Colombia [14] Gardner, H., (2001). 2 edición. Estructura de la mente-la teoría de las inteligencias múltiples. Bogotá Colombia, Fondo de cultura económica Valero CONTENIDOS: El presente trabajo está dividido en 10 capítulos, los cuales son: 1. Introducción: donde se realiza una presentación general del informe. 2. Contexto del trabajo: Información de la institución donde se aplicó la ATE 3. Antecedentes: Revisión de documentos relacionados con el diseño de brazos robóticos, el desarrollo del pensamiento espacial, y por último temas de vectores. 4. Descripción del trabajo de grado: Problema, justificación, preguntas orientadoras y objetivos. 5. Metodología de trabajo: Se realiza una descripción del proceso realizado para la elaboración de la propuesta en seis fases. 6. Marco teórico, se estructuró desde tres categorías: Pensamiento Espacial, Tecnología en la Escuela y Actividad Tecnológica Escolar 7. Propuesta. Conclusiones. Referencias y Anexos. METODOLOGÍA: El proyecto se organizó desde la metodología cualitativa ya que el trabajo se centró en la observación, recolección de información y el análisis del impacto en los estudiantes para el aprendizaje del concepto de vector a través de la utilización de un artefacto..

(10) CONCLUSIONES :   . . . . . Basados en los antecedentes de este trabajo se estableció que los mecanismos utilizados para la manipulación en la ubicación espacial, solo eran utilizados en la parte industrial, por esto se diseñó y elaboró un artefacto (vector) aplicando la educación en tecnología. En la elaboración de artefactos un parámetro a tener en cuenta es el movimiento que debe realizar para la ubicación de puntos en el espacio. En el análisis realizado con las diferentes propuestas se destacan los movimientos rotacionales y el lineal que fueron parte principal del funcionamiento del artefacto. Para el desarrollo del pensamiento espacial se hizo énfasis en el concepto del vector para ello se realizaron tres aulas virtuales como apoyo, las cuales desarrollan temáticas abordadas desde cada una de las asignaturas en donde se tienen presentes los siguientes elementos que permiten una interacción continua por parte del estudiante con cada actividad planteada, como las pruebas diagnósticas de las temáticas que se abarcan desde cada asignatura, prueba del pensamiento espacial, vídeos explicativos de la ubicación en una, dos y tres dimensiones, animaciones aclaratorias de las traslaciones para la construcción de un vector en el espacio. Para la operación de vector se elabora una app en MIT app Inventor 2 (control de funcionamiento de vector) que fue descargada por cada uno de los grupos de estudiantes y posteriormente con ella manipular a vector, que permite una ubicación más precisa del vector. Con estas herramientas se ha verificado una mayor participación de los estudiantes, un interés por la manipulación de artefactos al incluirlos en el aula, una mayor apropiación de las representaciones gráficas y mentales Al utilizar la tecnología como punto neurálgico ya antes mencionado y la ATE como estrategia didáctica se deben establecer puntos de encuentro entre las tres asignaturas, para tener una continuidad en el desarrollo del pensamiento espacial y las temáticas a desarrollar según los lineamientos y competencias del ciclo V. Esta actividad está conformada por tres sesiones de 1 hora y 45 minutos cada una de ellas, en la primera parte el estudiante se relaciona con el análisis de artefactos en donde se involucran actividades de reconocimiento y representaciones gráficas de los componentes que constituyen los mecanismos de vector, en una segundo sesión se desarrolla el tema de vectores en el espacio desde la asignatura de Física y Matemáticas, y en una tercera sesión la utilización de vector para el desarrollo de una guía de laboratorio, es decir como mecanismo para la toma de datos y la verificación de lo teórico con lo práctico.. AUTORES DEL RAE : Rodrigo Guerrero Peñuela Nancy Liliana Noguera Fonseca John Edward Rodríguez Velandia. REVISADO POR:. FECHA:. Nelson Otálora Porras. Junio 17 de 2017.

(11) [Rodrigo Guerrero Peñuela], [Nancy Noguera Fonseca], [John Edward Rodriguez Velandia], Directores: Nelson Otálora Porras. Diseño y construcción de un artefacto para el desarrollo del pensamiento espacial.. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN ARTEFACTO PARA EL DESARROLLO DEL PENSAMIENTO ESPACIAL Implementación de un recurso tecnológico para el aprendizaje del concepto de vector dentro de las asignaturas de matemáticas, física y tecnología, en estudiantes de ciclo V RODRIGO GUERRERO PEÑUELA Especialización en Educación en Tecnología Universidad Distrital Francisco José de Caldas Bogotá, Colombia [email protected]. JOHN EDWARD RODRIGUEZ VELANDIA Especialización en Educación en Tecnología Universidad Distrital Francisco José de Caldas Bogotá, Colombia [email protected]. NANCY NOGUERA FONSECA Especialización en Educación en Tecnología Universidad Distrital Francisco José de Caldas Bogotá, Colombia [email protected] RESUMEN: Con el objetivo de desarrollar el pensamiento espacial en estudiantes de ciclo V, se diseñó y construyó un artefacto desde el cual se aborda el concepto de vector como elemento clave en el aprendizaje de otras temáticas tanto en física como en matemáticas y tecnología. Con el diseño y la construcción de un artefacto fue posible la planeación, diseño, elaboración y aplicación de una Actividad Tecnológica Escolar a través del análisis. Con el artefacto, es posible la ubicación espacial de un punto en tres dimensiones e identificar las trayectorias realizadas para posicionar el vector. Las actividades contemplan el análisis estructural y funcional del mecanismo desde una mirada tecnológica y el uso para ubicar un punto a partir de tres coordenadas desde la física y las razones trigonométricas que intervienen desde las matemáticas. La ATE se aplicó en grado décimo del colegio Paulo VI de la localidad de Kennedy de Bogotá.. drawing, production and application of one Actividad Tecnológica Escolar through analysis. With this device, it is possible the spatial location of one point in three dimensions and the identifications of the trajectories made to locate the vector. The activities take into account the structural and functional analysis of the device from a technological approach. It also considers how to locate a point from three coordinates from the physics and Trigonometric ratios that participates from math. The ATE was applied on tenth grade at Paulo VI school, in Kennedy sector, in Bogotá.. KEYWORDS: SCHOOL TECHNOLOGY, THINKING, TECHNOLOGY EDUCATION, ACTIVITY.. SPACE CLASS. 1. INTRODUCCIÓN PALABRAS CLAVE: TECNOLOGÍA ESCOLAR, PENSAMIENTO ESPACIAL, EDUCACIÓN EN TECNOLOGÍA, ACTIVIDAD DE AULA. ABSTRACT: Taking into account the development of the spatial thinking in high school schoolers as target, it was designed and built a device in which the concept of vector is approached as key element in the learning of different topics, not only physics, but math and technology. Designing and building the device made possible the planning,. En el desarrollo del pensamiento espacial el concepto de vector es fundamental para el trabajo de temáticas de física y matemáticas. Se ha observado que al no tener claro este concepto los estudiantes de ciclo V de la Institución Educativa Distrital Paulo VI de la localidad de Kennedy, presentan dificultad en procesos posteriores.. 1.

(12) [Rodrigo Guerrero Peñuela], [Nancy Noguera Fonseca], [John Edward Rodríguez Velandia], Director: Nelson Otálora Porras. Diseño y construcción de un artefacto para el desarrollo del pensamiento espacial. Es por esto que la propuesta que presentamos consistió en la elaboración de un artefacto automatizado que permitió al estudiante la ubicación de puntos en el espacio para identificar un vector en tres dimensiones. A partir del trabajo con éste dispositivo elaboramos una Actividad Tecnológica Escolar que en adelante denominaremos ATE, a través del Análisis, que permitió la intervención de temáticas de física, matemáticas y tecnología.. En este sentido el marco teórico se desarrolló desde la importancia del desarrollo del pensamiento espacial para la estructuración del artefacto y la ATE; la tecnología en la escuela debido a la influencia que ésta ha tenido en los procesos de aprendizaje y finalmente se trata el concepto de ATE para establecer los requerimientos mínimos en el diseño y aplicación de este recurso.. 2. CONTEXTUALIZACIÓN El colegio Paulo VI, institución educativa distrital mixta ubicada en la localidad de Kennedy de la ciudad de Bogotá, existe desde 1968, en donde inicia como Escuela Primaria. Hasta 1998, donde mediante Resolución 3717 da cobertura a la Educación Básica, es decir hasta el Grado Noveno. En el año 2004 se aprueba la apertura de la Educación Media y en el 2005 se gradúa la primera promoción de 103 bachilleres académicos. En la actualidad cuenta con 3000 estudiantes en las dos jornadas académicas que se encuentran ubicados en los estratos socio-económicos 1, 2 y 3. Cuenta con 150 estudiantes en el grado 10, distribuidos en tres grupos en la mañana y tres en la tarde. Los estudiantes de ciclo V, además de su jornada normal en la cual desarrollan actividades académicas para abordar los contenidos mínimos de las diferentes áreas del conocimiento exigidas por el Ministerio de Educación Nacional, deben asistir en la jornada contraria de lunes a jueves durante tres horas al día para realizar una formación técnica en convenio con el SENA. En el año en curso, el curso de 1003 de la jornada tarde, es el grupo piloto con el cual se realiza la práctica por ser un grupo que demuestra interés en los diferentes procesos de aprendizaje. Este curso se compone de 24 estudiantes dentro del cual hay 11 mujeres y 13 hombres. La distribución de edades se presenta en el siguiente gráfico:. Gráfico 1.Esquema propio realizado con la información del observador del curso 1003 jornada tarde del colegio IED Paulo VI 2017.. La formación técnica realizada por este grupo está relacionada con la programación de software, en la cual aprenden lenguaje de programación Java para realizar software que dé solución a diferentes necesidades de la comunidad.. 3. ANTECEDENTES Los antecedentes de este proyecto se ubicaron desde tres visiones distintas, la primera tiene que ver con los trabajos de grado realizados con respecto al diseño y programación de brazos robóticos con alguna función específica. La segunda se refiere a aquellos trabajos que buscan el desarrollo del pensamiento espacial. La tercera es acerca de las propuestas para la enseñanza del tema de vectores en física de grado décimo. Los trabajos previos considerados con respecto a la robótica son: Diseño e implementación de un manipulador virtual para el accionamiento de un brazo robótico. Ruiz Montes Elkin José. (2006), propuesta de ingeniería de la Universidad de Pamplona para el diseño y la programación de un brazo robótico virtual con potencial para ser real, para la manipulación de sustancias químicas. De este trabajo es de nuestro interés el diseño y la propuesta de construcción física del mismo, los materiales para su construcción y la programación utilizada para la puesta en funcionamiento. Control para un brazo robot colocado sobre una plataforma móvil “ursula”. Aparicio González Marcela, Orjuela Parra. 2.

(13) [Rodrigo Guerrero Peñuela], [Nancy Noguera Fonseca], [John Edward Rodríguez Velandia], Director: Nelson Otálora Porras. Diseño y construcción de un artefacto para el desarrollo del pensamiento espacial. Johanna Carolina. (2005), trabajo de grado de ingeniería electrónica de la Universidad Javeriana donde se propone el diseño y fabricación de un brazo robótico cuyo objetivo es la desactivación de minas antipersonales. De esta propuesta nos interesa el diseño, material utilizado para su construcción, tiempo de ejecución, los grados de libertad para sus movimientos, la elaboración y programación del brazo.. El Desarrollo del pensamiento espacial a través del aprendizaje por descubrimiento. Zapata Álvarez Gloria Patricia. (2014), trabajo de grado de la Universidad de Antioquia consiste en propiciar el desarrollo del pensamiento espacial a través del aprendizaje por descubrimiento, desde la implementación de una Unidad Didáctica con el tema de sólidos con alumnos de grado noveno de la Institución Educativa Normal Superior de Envigado. En este trabajo se revisó el alcance del desarrollo del pensamiento espacial a partir de la aplicación de la actividad de descubrimiento.. Software educativo para la enseñanza de vectores en Los estudiantes de décimo año de la Unidad Educativa Darío Figueroa de la ciudad de Sangolquí, Cantón Rumiñahui durante el periodo lectivo. Vallejo Narcisa de Jesús. (2011 2012), trabajo de grado de Licenciatura en Ciencias de la Educación. Mención: Informática Aplicada a la Educación. Consiste en determinar la influencia del Software Educativo en la enseñanza de vectores, en los estudiantes de décimo año de la Unidad Educativa Darío Figueroa de la ciudad de Sangolquí, Cantón Rumiñahui. En este trabajo nos enfocamos en las actividades realizadas a través del software, el alcance de las actividades, los recursos utilizados y los indicadores de desempeño alcanzados por los estudiantes en la aplicación del software.. Actividad tecnológica escolar para el fomento del pensamiento creativo. Valero, Luis Emilio. (2015), la propuesta abarca el desarrollo de una ATE a través de la construcción de un artefacto móvil con forma de oruga mecánica, controlado por medio de dispositivos con sistema operativo Android. La ATE propende por el fomento del pensamiento creativo en estudiantes de ciclo 5, grado 10º, del colegio Antonio Nariño I.E.D. De igual modo, se expone una consulta teórica que busca afianzar el estudio de las temáticas alrededor del desarrollo de esta actividad. De éste trabajo de grado retomamos la estructura para la propuesta de la ATE y el alcance del desarrollo del pensamiento creativo en estudiantes de grado décimo. De este proceso de consulta de antecedentes al consolidar. la información desde los requerimientos del proyecto, se extrajeron principalmente aspectos relacionados con la manipulación inalámbrica y posicionamiento de objetos en el espacio, así como también del diseño estructural y de componentes mecánicos que permiten el funcionamiento de los diferentes dispositivos vistos. Otro aspecto fundamental se enfoca en las características de una unidad didáctica, la cual debe dar respuesta al qué enseñar, cómo enseñar y su respectiva evaluación, elementos que pueden ser desarrollados con recursos digitales como las aulas virtuales las cuales permiten reforzar el aprendizaje. Un tercer punto está relacionado con la estructura para la enseñanza del concepto de vector, identificando algunos parámetros básicos para la estructuración de la actividad desarrollada. Un último aspecto de gran importancia obtenido en esta revisión bibliográfica, identifica algunos aspectos necesarios para la estructuración de una ATE y se obtienen referentes de instrumentos para la evaluación de la información recolectada en la aplicación de éstas actividades.. 4. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO 4.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En los lineamientos curriculares del área de matemáticas se plantea el pensamiento espacial como un aspecto esencial dentro del conocimiento científico, el cual se utiliza en la manipulación, representación y solución de problemas. Basados en esto, uno de los contenidos fundamentales sobre el cual se construyen conceptos básicos en física y matemáticas se denomina vector en el espacio, ésta es una herramienta conceptual utilizada para describir fenómenos físicos y representaciones tridimensionales de objetos en el espacio con la cual es posible realizar diferentes operaciones matemáticas.. Por lo tanto los vectores se establecen como un elemento de gran potencial para entender situaciones de la vida cotidiana descritas en términos matemáticos y físicos. Esta entidad es introducida en el programa académico de estudiantes de ciclo V generalmente a partir del grado décimo, presentando inicialmente sus características de magnitud, dirección y sentido en dos y tres dimensiones visualizadas en planos y en un espacio cartesiano.. Habitualmente en el desarrollo de estos temas, éste. 3.

(14) [Rodrigo Guerrero Peñuela], [Nancy Noguera Fonseca], [John Edward Rodríguez Velandia], Director: Nelson Otálora Porras. Diseño y construcción de un artefacto para el desarrollo del pensamiento espacial. concepto se explica mediante recursos gráficos que permiten contrastar la explicación analítica del vector, pero se evidencia la dificultad de interpretación de un vector en tres dimensiones por las limitaciones de representación gráfica usadas en el aula. A pesar que existan recursos digitales como software de simulación gráfica (ejemplos en los que no sea clara la visualización), al trabajar por vez primera el concepto de vector, por efectos de visualización de las tres dimensiones en un plano, se generan dificultades y posibles interpretaciones erróneas de la ubicación de un vector y sus componentes. Así mismo las relaciones existentes entre diferentes sistemas coordenados (cartesiano y esférico), presentan un reto adicional a los estudiantes en el caso de requerir transformaciones de un sistema a otro de forma analítica.. 4.2. JUSTIFICACIÓN Actualmente en los colegios La Salle, Paulo VI y Rosario Santo Domingo de la ciudad de Bogotá se observan dificultades de aprendizaje del concepto de vector en los estudiantes, lo cual genera un conflicto en la comprensión de algunos contenidos en el área de ciencias principalmente. En el campo de la física, docentes del área con más de 10 años de experiencia han podido evidenciar esta situación problémica frecuentemente en la mayoría de los temas trabajados durante todo el año académico.. Esto se ve reflejado en el alto porcentaje de estudiantes que obtienen un bajo desempeño académico en el grado décimo de la Institución Educativa Distrital Paulo VI, de la localidad de Kennedy de Bogotá, durante el año 2016, En los últimos años, específicamente entre los años 2013 a 2016 se ha realizado la presentación del análisis por asignatura del porcentaje de no aprobación en las asambleas de comités de convivencia y en las reuniones del departamento en donde la asignatura de Física presenta el mayor porcentaje de pérdida en comparación con las demás asignaturas. Estos resultados pueden ser consecuencia a las invariables metodologías aplicadas en la enseñanza de las temáticas que hacen parte de cada nivel. Con base en lo anterior y enfocándonos en los campos de la Física, la Matemática y la Tecnología, es necesario comprender y afianzar las bases conceptuales para lograr que los estudiantes puedan alcanzar los objetivos planteados en cada uno de los períodos académicos. Por ello uno de los conceptos más relevantes en el estudio de la Física y la Matemática es el tema de los vectores, siendo herramientas primordiales en la representación de. posiciones, velocidades, aceleraciones, fuerzas y campos, indicando que el concepto de vector tiene un alto impacto en la comprensión de fenómenos reales, los cuales se evidencian y son vivenciados desde la Tecnología. Consecuentemente con lo anterior, se consideró el diseño de un artefacto en el que se desarrollaron los diferentes mecanismos, la estructura y el funcionamiento, para la comprensión a través de la observación y análisis del mismo producto tecnológico y posteriormente del concepto de vector en dos y en tres dimensiones, permitiendo así la consolidación de una ATE que aporta en el desarrollo del pensamiento espacial de los estudiante de grado décimo del Colegio Paulo VI. Realizar un trabajo conjunto entre diferentes campos del saber a través de una ATE, permite concentrar las fortalezas de cada área en la construcción de contenidos con los cuales el estudiante puede tener una visión más amplia de los diferentes temas estudiados y particularmente encontrar una relación con situaciones reales y presentes en su contexto, generando un impacto positivo en el proceso formativo de los individuos relacionados.. 4.3. PREGUNTAS ORIENTADORAS 4.3.1. Pregunta Orientadora general ¿Cuáles características y requerimientos debe tener un artefacto que facilite el desarrollo del pensamiento espacial en estudiantes de ciclo v?. 4.3.2. Preguntas Orientadoras Específicas ¿Qué trabajos previos han propuesto artefactos relacionados con la enseñanza de conceptos de ubicación espacial? ¿Cuáles son las características físicas y operacionales básicas de un artefacto que permitan el estudio del concepto de vector? ¿Qué elementos deben tener las herramientas digitales para apoyar la aplicación de una ATE que contribuya al desarrollo del pensamiento espacial?. ¿Cuáles son los requerimientos para el diseño y aplicación de una ATE, que oriente el uso del artefacto en el aula desde las tres áreas relacionadas?. 4.

(15) [Rodrigo Guerrero Peñuela], [Nancy Noguera Fonseca], [John Edward Rodríguez Velandia], Director: Nelson Otálora Porras. Diseño y construcción de un artefacto para el desarrollo del pensamiento espacial.. 4.4. OBJETIVOS 4.4.1. General Diseñar y construir un artefacto como facilitador en el desarrollo del pensamiento espacial en estudiantes de ciclo V. 4.4.2. Específicos Buscar, seleccionar y analizar información que se relacione con el diseño de artefactos para la enseñanza de conceptos de ubicación espacial.. Definir las características físicas y operacionales básicas de un artefacto que permitan el estudio del concepto de vector.. Identificar elementos de las herramientas digitales que apoyen la aplicación de una ATE que contribuye al desarrollo del pensamiento espacial.. Diseñar e implementar una ATE para orientar el uso del artefacto en el aula, desde las áreas de tecnología, física y matemáticas.. 5. METODOLOGÍA DE TRABAJO El proyecto se organizó desde la metodología cualitativa ya que el trabajo se centró en la observación, recolección de información y el análisis del impacto en los estudiantes para el aprendizaje del concepto de vector a través de la utilización de un artefacto. El proyecto se dividió en 5 fases específicas.. Fase 2 Caracterización del grupo al cual se aplicó la ATE, tomando una muestra de estudiantes de uno de los cursos de grado décimo y realizando una descripción demográfica de dicha población.. Fase 3 Para el diseño del primer prototipo se realizó la búsqueda de artefactos similares que presentaban movilidad en las tres dimensiones generando ideas preliminares, y con base en ello, se planteó el diseño estructural, mecánico y electrónico según nuestras necesidades.. Fase 4 Consolidación de la ATE teniendo en cuenta la revisión de los documentos del Ministerio de Educación Nacional con relación a los lineamientos, estándares y orientaciones curriculares en las asignaturas de Física, Matemáticas y Tecnología, seleccionando los estándares mínimos requeridos.. Fase 5 Para la aplicación de la ATE a estudiantes de ciclo 5 del IED Pablo VI se tomó un grupo de 5 personas de uno de los cursos correspondiente a grado décimo y se entregó la ATE para el desarrollo de la actividad.. 6. MARCO TEÓRICO Para abarcar la temática del proyecto, el marco teórico se estructura desde tres aspectos importantes: el enfoque del pensamiento espacial, la tecnología en la escuela y el estudio del concepto de ATE.. 6.1. PENSAMIENTO ESPACIAL Fase 1 Exploración, búsqueda e indagación de documentos y trabajos de grados que hayan realizado actividades similares para problemas del aprendizaje de la física o para el desarrollo del pensamiento espacial.. En el desarrollo de las matemáticas, tecnología y la física se debe tener presente un buen proceso en el desarrollo del pensamiento espacial que debe basarse en la manipulación de objetos tanto en el plano y en espacio, esto implica un reconocimiento del entorno espacial del individuo, generando representaciones mentales de puntos, líneas, figuras, planos para poder definir un espacio.. 5.

(16) [Rodrigo Guerrero Peñuela], [Nancy Noguera Fonseca], [John Edward Rodríguez Velandia], Director: Nelson Otálora Porras. Diseño y construcción de un artefacto para el desarrollo del pensamiento espacial. representación mentales con la parte conceptual originando nuevas representaciones, en este caso la representaciones de los conceptos básico de la geometría euclidiana (el punto, la recta, las figuras geométricas triángulo rectángulo, ángulo); es decir el manejo de conceptos básicos de la geometría plana y tridimensionales; es decir la geometría activa es “una alternativa para restablecer el estudio de los sistemas geométricos como herramientas de exploración y representación del espacio.”(MEN, 1998).. Imagen 1.objeto tridimensional (imagen propia). 6.1.1. Concepción de pensamiento espacial Los lineamientos de matemáticas del Ministerio de Educación Nacional, identifican el pensamiento espacial como aspecto fundamental en la resolución de diferentes tipos de problemas.. ….una cantidad de capacidades relacionadas de manera informal: la habilidad para reconocer instancias del mismo elemento; la habilidad para transformar o reconocer una transformación de un elemento en otro; la capacidad de evocar la imaginería mental y luego transformarla; la de producir una semejanza gráfica de información espacial. (Gardner, 2001, p. 142).. Creemos que el pensamiento espacial hace parte de cada individuo y es importante destacar que cada uno de ellos cuenta con capacidades, como lo dice Gardner (2011), de una porción de dicha habilidad la cual puede ser desarrollada en interacción con objetos y en nuestro caso en la manipulación del artefacto planteado. Por otra parte, el poder operarlo genera una facilidad mayor en la visualización de los diferentes desplazamientos de traslación y rotación permitiendo que al realizar dichos movimientos, se construya en la mente del estudiante una nueva forma de ver el espacio o que se fortalezca la manera de ver objetos en el espacio y desarrollar una mejor ubicación espacial en un sistema coordenado.. 6.1.2. Geometría activa En el desarrollo del pensamiento espacial es necesario tener una familiaridad que se logra fusionando las. En los sistemas geométricos se hace énfasis en el desarrollo del pensamiento espacial, el cual es considerado como el conjunto de los procesos cognitivos mediante los cuales se construyen y se manipulan las representaciones mentales de los objetos del espacio, las relaciones entre ellos, sus transformaciones, y sus diversas traducciones a representaciones materiales”. (MEN,1998, p. 37). El pensamiento espacial desde nuestro punto de vista está relacionado con los conceptos geométricos básicos, esto implica que para poder realizar las diferentes representaciones en el espacio, es necesario identificar algunas figuras básicas, que en nuestro caso los conceptos y figuras a utilizar son: punto, línea recta, triángulo rectángulo y ángulo. Éstas serán utilizadas en la construcción de un vector en el espacio, siendo un paso para el desarrollo de dicho pensamiento, realizando una estructuración del espacio.. 6.1.3. Representaciones tridimensionales. bidimensionales. y. La posibilidad de siempre estar interactuando en todo momento con material plano (haciendo referencia a grosores muy pequeños) hojas de papel, cartón, dibujos, cuadros y avisos nos permite pensar que en algún momento se puede encontrar una intersección o relación con las representaciones tanto planas como volumétricas; es decir; figuras representadas en planos que se visualizan dentro de un espacio coordenado. Para este trabajo se debe tener como foco, la relación a la descomposición de movimientos y objetos en planos para poder reconstruir un movimiento o un objeto en el espacio, que generará el desarrollo del pensamiento espacial en el mismo momento que el individuo pueda desfragmentar lo volumétrico a lo plano y de lo plano a lo lineal. A pesar de que vivimos en un mundo tridimensional, la mayor parte de las experiencias. 6.

(17) [Rodrigo Guerrero Peñuela], [Nancy Noguera Fonseca], [John Edward Rodríguez Velandia], Director: Nelson Otálora Porras. Diseño y construcción de un artefacto para el desarrollo del pensamiento espacial. matemáticas que proporcionamos a nuestros niños son bidimensionales. Nos valemos de libros bidimensionales para presentar las matemáticas a los niños, libros que contienen figuras bidimensionales de objetos tridimensionales. A no dudar, tal uso de “dibujos” de objetos le supone al niño una dificultad adicional en el proceso de comprensión. Es empero, necesario que los niños aprendan a habérselas con las representaciones bidimensionales de su mundo. En nuestro mundo moderno, la información seguirá estando diseminada por libros y figuras, posiblemente en figuras en movimiento, como en la televisión, pero que seguirán siendo representaciones bidimensionales del mundo real. (MEN, 1998, p. 39).. Desde las representaciones lineales, planas, volumétricas y tomando como base las figuras geométricas podemos realizar un desarrollo del pensamiento espacial con la ayuda de las traslaciones de lo lineal y lo plano para realizar la construcción de nuestros objetos en lo volumétrico, para ello se crea el artefacto que está limitado por un espacio (un paralelepípedo hueco) ver (imagen 2) en donde se pueden hacer las representaciones lineales y planas para la unificación, creación de objeto y puntos en el espacio ver (imagen 2), el poder relacionar y observar la constitución y la proyección de los diferentes desplazamientos es nuestro enfoque para el desarrollo de dicho pensamiento.. Imagen 3 .Objeto tridimensional para la representación de vectores en el espacio (imagen propia). 6.2. TECNOLOGÍA EN LA ESCUELA En el mundo actual el hombre ha estado rodeado por la tecnología y le ha permitido que él sea el encargado de inventar, construir y diseñar diferentes artefactos para satisfacer las diferentes necesidades o en algunas situaciones, la manera de dar solución a las dificultades que se le han presentado en el transcurso de la historia como en la obtención de productos, herramientas o artículos que fueron el soporte de su supervivencia. Este tipo de situaciones han permanecido y siguen ocurriendo de manera acelerada pues continuamente se presentan nuevas necesidades derivadas de los desarrollos realizados hasta la actualidad y de las nuevas ambiciones humanas en la transformación de su entorno.. La tecnología en la escuela se plantea desde dos perspectivas complementarias. Por un lado, se identifica el uso de tecnologías en los procesos de aprendizaje, como recursos que hacen parte de los ambientes de aprendizaje en las diferentes áreas del conocimiento. La segunda perspectiva aborda la tecnología como objeto de conocimiento, en la cual se plantea la necesidad de entender la tecnología para alcanzar niveles de transformación social desde las escuelas (Pedro, 2011, p.14).. 6.2.1. Educación en tecnología. Imagen 2 .Artefacto creado para la representación de vectores en el espacio y proyecciones en los planos (imagen propia). La educación en tecnología es una labor en constante formación en cuanto se desarrolla en diferentes espacios, no solo en la clase del área sino en las distintas disciplinas.. 7.

(18) [Rodrigo Guerrero Peñuela], [Nancy Noguera Fonseca], [John Edward Rodríguez Velandia], Director: Nelson Otálora Porras. Diseño y construcción de un artefacto para el desarrollo del pensamiento espacial. La educación en tecnología conlleva la realización de acciones propias de su naturaleza, como diseñar, explorar, identificar problemas, construir, modelar, probar, reparar y evaluar, entre otras. La educación en tecnología es interdisciplinaria y, en consecuencia, se facilita su desarrollo y apropiación como campo de conocimiento transversal en todas las áreas básicas y fundamentales de la educación. (MEN, citado por Quintana, 2014 p.14). La educación en tecnología por su carácter interdisciplinario e integrador desarrollar el pensamiento divergente en los procesos cognitivos generativos a través del pensamiento analógico metafórico mediante la resolución de problemas, el diseño y las técnicas de construcción en ambientes cooperativos, así que se considera un medio adecuado para fomentar en los estudiantes la creatividad y la innovación como valor agregado de las competencias mencionadas anteriormente (Lewis, 2008).. En ese sentido la educación en tecnología comprende la tecnología como objeto de estudio, que es inherente al desarrollo y construcción de la sociedad y las interacciones del ser humano, donde el desarrollo de procesos cognitivos interdisciplinares es fundamental.. 6.2.2. Educación con tecnología En este aspecto la tecnología es vista de manera artefactual, donde se hace uso de herramientas para el desarrollo, aprendizaje y apropiación de conceptos en diferentes disciplinas particularmente de las herramientas denominadas Tecnologías de la información y la comunicación (TIC). El uso de las herramientas TIC facilita el proceso de enseñanza - aprendizaje en el sentido que son elementos motivadores e innovadores para los estudiantes, por esta razón es necesario comprender su funcionamiento y saber utilizarlas de forma correcta. Por otro parte los productos tecnológicos entendidos como recursos técnicos de apoyo, no son objetos de estudio en principio, sino herramientas que permiten el desarrollo de alguna actividad en particular. Como es el caso de los instrumentos de laboratorio, los cuales facilitan la observación y la toma de medidas según sea el caso,. mostrándose como mediadores para lograr diferentes objetivos sin que sean estos productos el fin mismo de las prácticas a desarrollar. Aunque hay que aclarar que en una fase inicial para el caso del ejemplo descrito, el instrumento de laboratorio se presenta como el objeto central de análisis debido a que es necesario adquirir un entrenamiento previo para entender y controlar su funcionamiento y en muchas ocasiones es necesario comprender los fundamentos que rigen su operación para poder realizar una práctica de laboratorio adecuada.. 6.2.2.1.. Robótica en la educación. La educación actual exige herramientas didácticas y motivadoras para el proceso de enseñanza - aprendizaje, en este sentido la robótica en la educación surge como herramienta innovadora y potente para relacionar conceptos de diferentes disciplinas a través de la manipulación de objetos concretos en este caso un elemento automatizado o programado. La robótica es una de las disciplinas clásicas que forman parte de la inteligencia artificial. Legendre (1988), citado por Ruiz Vasco (2007), la define como: “Conjunto de métodos y medios derivados de la informática cuyo objeto de estudio concierne la concepción, la programación y la puesta en práctica de mecanismos automáticos que pueden sustituir al ser humano para efectuar operaciones reguladoras de orden intelectual, motor y sensorial”. Por tanto, se considera la robótica como una ciencia que toma herramientas de la física, la geometría, la electrónica, la electricidad, la informática. Desde la robótica educativa la página web de Perúeduca determina siete fases que son: problematización, diseño, construcción, programación, prueba, documentación y presentación; donde involucran las disciplinas mencionadas y en las cuales se permite la participación del estudiante en todas y cada una de ellas para la construcción de su propio conocimiento.. En la propuesta a desarrollar es importante tener en cuenta que el prototipo construido tiene fundamentos de robótica y será utilizado como herramienta didáctica para el aprendizaje del concepto de vector y su aplicación en diferentes áreas del conocimiento.. 8.

(19) [Rodrigo Guerrero Peñuela], [Nancy Noguera Fonseca], [John Edward Rodríguez Velandia], Director: Nelson Otálora Porras. Diseño y construcción de un artefacto para el desarrollo del pensamiento espacial.. 6.2.2.2.. Desarrollo de la robótica educativa. En el desarrollo de contenidos en la escuela siempre se ha querido tener la facilidad de transmisión y apropiación de conceptos, es por esta causa que se busca como eje fundamental la implementación de la robótica educativa, que genera la transformación de los actores pasivos en activos a través de la interacción con los artefactos robóticos. Según Acuña (2009), “la robótica es propicia para apoyar habilidades productivas, creativas, digitales y comunicativas y se convierte en un motor de innovación cuando produce cambios en las ideas y pensamientos en los estudiantes y educadores” y se define como:. La actividad de concepción, creación y puesta en funcionamiento, con fines didácticos, de objetos tecnológicos, que son reproducciones reducidas muy fieles y significativas de los procesos y herramientas robóticas que son usadas cotidianamente, sobre todo, y que cada vez son más comunes en nuestro entorno social, productivo y cultural. (Martial Vivet y Nonnon, 1989).. Conjunto de métodos y medios derivados de la informática cuyo objeto de estudio concierne la concepción, la programación y la puesta en práctica de mecanismos automáticos que pueden sustituir al ser humano para efectuar operaciones reguladoras de orden intelectual, motor y sensorial” (Ruiz Vasco, 2007.). La robótica se ha utilizado como herramienta de apoyo en:. − − − −. Desarrollo de laboratorio. Para facilitar el desarrollo de los procesos cognitivos y de representación. En el análisis y reflexiones sobre la Robótica Educativa y sus aplicaciones. Como apoyo a la enseñanza de primaria y secundaria, se han conseguido considerables aportes en el aprendizaje de conceptos principalmente relacionados con las matemáticas, las ciencias y la programación, utilizando herramientas que resulten interesantes para los alumnos y que faciliten sus procesos de aprendizaje (Papert, 1995).. 6.3. ACTIVIDADES TECNOLÓGICAS ESCOLARES A TRAVÉS DEL ANÁLISIS La influencia de los desarrollos tecnológicos a nivel social, cultural y económico entre otros, le ha permitido a la tecnología alcanzar su estatus como campo de conocimiento interdisciplinar el cual ha favorecido el desarrollo de las naciones. Por tal razón la formación en tecnología enfocada en fomentar el uso responsable y crítico de los diferentes recursos tecnológicos, así como también en el establecer los fundamentos para generar individuos que aportan y desarrollan tecnología en el futuro, ha adquirido un carácter de obligatoriedad en las escuelas. En torno a esta nueva condición formativa que se ha venido implementando en el país durante las últimas tres décadas, ha generado una abierta discusión de cómo enseñar en tecnología, situación que ha sido desarrollada ampliamente en las facultades de educación, de las cuales han surgido algunos referentes teóricos que serán mencionados a continuación. Dentro de la didáctica de la tecnología se presentan dos aspectos de gran relevancia que permiten orientar el trabajo en el aula, inicialmente se identifican los ambientes de aprendizaje de la tecnología y de manera complementaria se establecen las estrategias didácticas. Los ambientes de aprendizaje relacionan todas aquellas situaciones que han sido intencionadas por el docente para que en la interacción con el estudiante se produzcan transformaciones significativas en las personas y su entorno (Quintana, Otálora y Marín, 1997, Citado por Rueda & Quintana, 2013, p. 184). Dentro de estos ambientes se identifican tres componentes básicos: Los actores, representados en las personas (alumnos. docentes, directivos, administrativos y personal de servicios) que en cuanto inmersos en el ambiente cumplen roles determinados en el interior de éstos. Los dispositivos, que constituyen disímiles mecanismos que, en razón a su disposición y utilización racional, posibilitan ciertos efectos en términos de productos, comportamientos, conocimientos, sentimientos, actitudes, etc. Y finalmente, se tienen Los procesos, concebidos como los eventos que se suscitan de la interacción significativa entre los actores y dispositivos en el interior de los ambientes educativos (idem, p.185). Por otro lado para la consolidación de fines específicos dentro del trabajo en el aula se cuenta con las estrategias. 9.

(20) [Rodrigo Guerrero Peñuela], [Nancy Noguera Fonseca], [John Edward Rodríguez Velandia], Director: Nelson Otálora Porras. Diseño y construcción de un artefacto para el desarrollo del pensamiento espacial. didácticas. Quintana (2014), afirma: “Las estrategias didácticas operan como las guías de acción de procesos de enseñanza-aprendizaje y permiten diseñar actividades con fines específicos que tienen a su vez un gran valor desde el punto de vista pedagógico para la formación de las personas” (p.13). Luego de la descripción presentada anteriormente sobre las estrategias, es necesario resaltar lo referente al diseño de actividades, pues es allí donde se centra gran parte del trabajo desarrollado en este proyecto. Las actividades entendidas como un conjunto de acciones predeterminadas y dirigidas por el docente que le ayudan al estudiante a construir su conocimiento, conforman las herramientas fundamentales que permiten alcanzar determinados objetivos dentro de un proceso de formación. Es allí donde aparece la idea de ATE:. Las Actividades Tecnológicas Escolares ATE corresponden a las unidades de trabajo con los estudiantes, dentro de las distintas estrategias, y que, en la propuesta de ambientes de aprendizaje que hemos expuesto, corresponden a los dispositivos pedagógicos que se diseñan para generar efectos previstos y deseables en relación con los aprendizajes. Los docentes, preferiblemente en equipos interdisciplinares, actúan como diseñadores de las ATE ya que su experticia se da tanto en el conocimiento de las características particulares de sus estudiantes como en campos particulares de la tecnología (Quintana, 2014, p.37).. Otro aspecto relevante de las ATE, es lo relacionado con aquellos aspectos esenciales o inherentes a éstas. Otálora (2008) afirma:. Las actividades tecnológicas escolares cuentan con una naturaleza propia que a su vez, guarda relaciones con hechos, mecanismos y fenómenos pedagógicos, educativos y sociales. Tal naturaleza corresponde a lo que es inherente a las actividades tecnológicas escolares. Tres componentes los son: -De una parte, “la tecnología” constituida en “contenido central” de las actividades tecnológicas escolares. -En segundo lugar “el diseño”, “el análisis” y “la construcción” comprendidas como las “acciones de conocimiento” esenciales para aprender y enseñar la tecnología.. -Por último, “el proyecto tecnológico escolar” que se entiende como la “lógica” que representa un determinado “orden” y claro, aporta “secuencia” a las acciones referidas dentro de las actividades tecnológicas escolares (p.15).. Identificando estos aspectos, los teóricos plantean cuatro estrategias didácticas para la educación en tecnología relacionadas con los componentes descritos anteriormente. Se identifican las estrategias de Diseño, Análisis, Análisis a Través de la Construcción y el Enfoque Cultura, Tecnología y Sociedad (CTS); estrategias que orientan las actividades a desarrollar con los estudiantes, mediante unas intencionalidades particularmente definidas en cada una de ellas. En el anexo 1, se presenta un esquema propio que identifica las ATE como parte de un ambiente de aprendizaje en relación con las diferentes estrategias didácticas. Se profundizará en la estrategia de análisis, por ser la que genera un mayor aporte al desarrollo de esta propuesta.. 6.3.1. Estrategia de Análisis Esta estrategia pedagógica se plantea como el conjunto de procesos de exploración que permite al estudiante acercarse a un artefacto, proceso o sistema tecnológico, a través de la identificación de sus partes y sus relaciones, para entender su funcionamiento como unidad y su relación con aspectos sociales, culturales, económicos, históricos, etc. (Quintana, 2014). Se plantea como una estructura guía que permite identificar y entender un producto tecnológico desde diferentes perspectivas, las cuales dan sentido a la existencia de éste. Se presentan los siguientes propósitos:. Comprender holísticamente la tecnología a través del estudio de sus manifestaciones en las expresiones tecnológicas.. Desarrollar habilidades de búsqueda y sistematización de información en la red, con otros profesores, con expertos.. Aproximación a conceptos tecnológicos en cuanto a identificar cómo y por qué funcionan los instrumentos tecnológicos (Quintana, 2014, p.29).. 10.

(21) [Rodrigo Guerrero Peñuela], [Nancy Noguera Fonseca], [John Edward Rodríguez Velandia], Director: Nelson Otálora Porras. Diseño y construcción de un artefacto para el desarrollo del pensamiento espacial.. Respecto a las potencialidades Quintana (2014) plantea las siguientes: Responder a preguntas de interés de los estudiantes. Aquellas preguntas que suelen estar allí, guardadas, reservadas, por carecer de espacios en los cuales podamos responder y que suelen ser de lo más auténtico de nuestros intereses. Manejo de información en la red, expertos. He aquí la posibilidad de vincular a otros actores dentro de los ambientes de aprendizaje, bien pueden ser otros colegas docentes, padres de familia o expertos que podamos contactar y que le brindan al espacio escolar la entrada a argumentos de autoridades académicas distintas a los profesores. Uso de recursos de la red. Esta es otra potencialidad que nos permite elaborar foros, blogs, wikis e incluso páginas web abordando los temas de análisis y como vía tanto de concreción de los análisis como de su socialización y construcción colaborativa (p.30). En el diseño de las ATE de acuerdo a la estrategia pedagógica escogida, se deben tener en cuenta aspectos estructurales que direccionan el trabajo hacia un objetivo común. Quintana (2015) indica que para la elaboración de la ATE de análisis, es importante definir aspectos como los propósitos del análisis, el delimitar el objeto de análisis y el definir una estrategia considerando los recursos disponibles para su aplicación. El producto o sistema tecnológico, es el referente con el cual se accede a todo un contexto que enmarca la existencia de éste producto, facilitando los procesos de análisis durante el desarrollo de la actividad.. El análisis puede relacionarse con un proceso de indagación en el cual se establecen cuestionamientos que permiten profundizar e identificar cada una de las partes que conforman el objeto en estudio, de forma individual y en relación con el todo. Quintana (2015) afirma “Como se ha dicho previamente, esta estrategia puede dinamizarse mediante el planteamiento de preguntas que orientan el análisis.”(p.31). Estos cuestionamientos están orientados a que el estudiante logre tener mayor claridad respecto a los desarrollos tecnológicos en estudio, a través de la búsqueda de información haciendo uso de los recursos disponibles dentro del aula para tal fin.. Desde la perspectiva particular que motiva el desarrollo de este proyecto, la ATE de análisis debe orientar el uso de un artefacto diseñado para generar interacciones con un espacio tridimensional perceptible a la vista y al tacto, aportando por un lado en la comprensión de su funcionamiento y la identificación de las relaciones entre sus partes desde la perspectiva tecnológica, para lograr posteriormente el uso controlado de éste dispositivo (artefacto). Por otro lado, también debe direccionar el uso hacia la identificación de un espacio tridimensional dentro del cual es posible ubicar un vector reconociendo su origen hasta alcanzar un punto de llegada referenciado dentro de un sistema coordenado. Particularmente dentro del ambiente de aprendizaje propuesto, se presenta un primer recurso o dispositivo denominado artefacto, el cual es identificado como un mecanismo controlado inalámbricamente con el cual es posible interactuar dentro de un espacio tridimensional delimitado para su operación. La ATE como un segundo dispositivo dentro de éste ambiente de aprendizaje, surge a partir de la necesidad de orientar y dirigir el uso adecuado del mecanismo descrito anteriormente, por tanto la ATE además de estudiar el producto tecnológico debe contemplar actividades y temas relacionados con física y matemáticas para identificar y comprender teorías por medio de la manipulación del artefacto. Estos temas deben ser planteados a través de ejercicios propuestos que permitan evidenciar en el dispositivo mecánico una situación real que puede ser prevista y descrita por las teorías de las ciencias relacionadas. Puede ser entendida como una unidad de trabajo guía, orientada al análisis de conceptos tecnológicos, físicos y matemáticos por medio del uso del mecanismo.. 7. PROPUESTA A continuación se presentan todos los aspectos relacionados con el desarrollo de la propuesta, evidenciando tanto el proceso de diseño del artefacto como la estructuración de la ATE, con la cual es posible orientar la aplicación y uso del artefacto en cuestión. Esta propuesta se plantea como una herramienta que permite generar aportes en el desarrollo del pensamiento espacial en estudiantes de ciclo V, mediante el estudio del concepto de vector en el espacio tridimensional.. 7.1. DESCRIPCIÓN DE LA PROPUESTA Iniciaremos con una breve descripción del artefacto diseñado, con el cual se fundamentó el desarrollo de una ATE de Análisis enfocada en el estudio del concepto de. 11.

(22) [Rodrigo Guerrero Peñuela], [Nancy Noguera Fonseca], [John Edward Rodríguez Velandia], Director: Nelson Otálora Porras. Diseño y construcción de un artefacto para el desarrollo del pensamiento espacial. vector. Posteriormente se hablará del desarrollo de la ATE. La propuesta busca principalmente aportar en los procesos de aprendizaje relacionados con el desarrollo del pensamiento espacial. Particularmente para el caso de este proyecto en el que se elaboró esta propuesta, el aporte al desarrollo de este tipo de pensamiento está relacionado con el aprendizaje del concepto de vector, pues fue allí donde se identificó la problemática puntual que generó la oportunidad de abordar estos temas para generar un aporte desde el diseño y la tecnología.. Vector es el nombre del prototipo diseñado para realizar actividades en las cuales se busca generar una interacción entre un grupo de estudiantes y el artefacto, para que mediante la experiencia práctica se puedan evidenciar conceptos tecnológicos, matemáticos y físicos, que en metodologías tradicionales de estudio conllevan cierto grado de dificultad, facilitando así la comprensión y el manejo de un espacio tridimensional como fundamento para el desarrollo del tema de vectores.. Imagen 5. Fase inicial del prototipo. Módulos principales para la generación del movimiento y ubicación del flexometro.. Imagen 4. Logo del prototipo. Diseño propio realizado dentro del proceso de creación del producto (Autor Rodrigo Guerrero).. El artefacto permite ubicar espacialmente una cinta métrica (la cual representa un vector distancia o una trayectoria), que inicia desde un centro de referencia y finaliza en un punto preestablecido dentro de un espacio delimitado por un paralelepípedo que permite identificar los ejes y planos de un sistema coordenado.. Imagen 6. Fase final del prototipo. Delimitación del espacio tridimensional de trabajo, identificando sistemas de referencia.. 12.

(23) [Rodrigo Guerrero Peñuela], [Nancy Noguera Fonseca], [John Edward Rodríguez Velandia], Director: Nelson Otálora Porras. Diseño y construcción de un artefacto para el desarrollo del pensamiento espacial. La ATE de Análisis, se presenta como guía dentro de la cual se proponen actividades entorno a tres fases principales: inicia con el estudio del artefacto desde la perspectiva tecnológica para identificar su funcionamiento a través de la relación entre sus partes, para luego aprender a manipularlo. Posteriormente se presenta el concepto de vector, para estudiar sus características, formas de representación y las operaciones vectoriales fundamentales. Finalmente se desarrolla una actividad en la cual el estudiante debe tomar información a través de la operación directa del mecanismo y establecer un comparativo entre los datos reales obtenidos en la práctica y los datos teóricos obtenidos a través de la aplicación de los conceptos científicos estudiados.. matemática y desde la tecnología.. En el caso particular del artefacto diseñado para las prácticas relacionadas con el concepto de vector, el producto tecnológico permite una interacción visual y táctil que delimita, dimensiona y estructura un espacio representando un vector que puede ser posicionado a través del control que manipula el estudiante. Aquí el objeto se mimetiza y pasa a ser la representación del espacio constituyendo un entorno de trabajo, dentro del cual el objetivo está relacionado con el lograr alcanzar un punto específico identificado dentro de un sistema de referencia espacial, realizando los movimientos necesarios para lograrlo. El artefacto aquí media en las acciones que el estudiante realiza en la construcción de su idea de vector.. 7.3. PROPÓSITOS GENERALES. Imagen 7. Diseño mecánico y estructural del artefacto. Boceto por Rodrigo Guerrero. 7.2. PERTINENCIA La ATE, se aplicó a estudiantes de ciclo V, en cuanto es el nivel donde se evidencia la necesidad de una conceptualización del tema de vector y razones trigonométricas propias de grado décimo.. La presente propuesta se dividió en dos etapas, la primera comprende la planeación, el diseño y la construcción de un dispositivo automatizado que permita la ubicación de puntos en el espacio para hacer el trazo de un vector a partir una aplicación app con relación a sus tres componentes. Y en una segunda etapa de la propuesta se plantea el diseño, elaboración, aplicación y evaluación de una ATE que contempla tres actividades direccionadas desde la física, la. ●. Desarrollar el pensamiento espacial desde las asignaturas de física, Matemáticas y tecnología abarcando el concepto de vector y la idea de mecanismo a través de un mismo artefacto.. ●. Desarrollar, aprendizaje y apropiación de conceptos específicos sobre mecanismos de transmisión de movimiento, caracterización vectorial, teorema de Pitágoras y razones trigonométricas en diferentes disciplinas por medio de la enseñanza con tecnología.. ●. Generar una herramienta que permita la integración de tres asignaturas para el desarrollo del pensamiento espacial en estudiantes de ciclo V.. 7.4. COMPETENCIAS De acuerdo al planteamiento realizado en el cual se relacionan tres campos del conocimiento en el desarrollo de la propuesta, las competencias están referidas a los estándares básicos en las áreas de física y matemáticas establecidos por el Ministerio de Educación Nacional. Para el caso del área de tecnología estas competencias están relacionadas con las orientaciones generales para la educación en tecnología. A continuación se presentan para cada una de las áreas:. 13.