Un estudio exploratorio sobre la conducta emocional del robot navs en contextos educativos

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(1)1. UN ESTUDIO EXPLORATORIO SOBRE LA CONDUCTA EMOCIONAL DEL ROBOT NAVS EN CONTEXTOS EDUCATIVOS. Edwin Alexander Valderrama Higuera. Universidad Distrital Francisco José de Caldas Facultad de Ciencias y Educación Maestría en Educación en Tecnología Bogotá D. C. 2020.

(2) 2. UN ESTUDIO EXPLORATORIO SOBRE LA CONDUCTA EMOCIONAL DEL ROBOT NAVS ROBOT EN CONTEXTOS EDUCATIVOS. Edwin Alexander Valderrama Higuera. Trabajo de Grado para optar por el título de Magister en Educación en Tecnología. Modalidad: Profundización. Director John Jairo Páez. Universidad Distrital Francisco José de Caldas Facultad de Ciencias y Educación Maestría en Educación en Tecnología Bogotá D. C. 2020.

(3) ARTÍCULO 23, RESOLUCIÓN #13 DE 1946 “La Universidad no se hace responsable por los 3 conceptos emitidos por sus alumnos en sus trabajos de tesis. Sólo velará porque no se publique nada contrario al dogma y a la moral católica y porque las tesis no contengan ataques personales contra persona alguna, antes bien se vean en ellas el anhelo de buscar la verdad y la justicia”.

(4) Dedicatoria. 4. Quiero dedicar este logro a mi amada esposa que desde que nos conocimos siempre ha buscado colaborarme y apoyarme en cada locura que me propongo, a mis hijos Nicolás y Cristian quienes me han brindado su apoyo y fortaleza para continuar cuando el espíritu flaquea. A mi madre que siempre ha estado ahí al igual que mis hermanos para apoyarme incondicionalmente y a mis estudiantes que han sido siempre los causantes de continuar en esta ardua tarea de seguir aprendiendo para tratar de darles una mejor educación, para poder brindar un granito de arena para la transformación educativa. ..

(5) Agradecimientos. 5. Agradezco a mi familia por todo el apoyo brindado en este proceso tan importante para mi vida académica y laboral. Al profesor John Jairo Páez quien, con su paciencia y entrega, logró colaborarme con sus amplios conocimientos en el tema para hacer posible la realización de este proyecto; profesor que merece mi mayor admiración y respeto por su extensa trayectoria académica. A la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, en especial al programa de Maestría en Educación en Tecnología por las herramientas y conocimientos brindados en mi proceso de formación académica para profundizar y actualizar mis practicas pedagógicas. Un agradecimiento en particular a Jennifer López asistente técnica de la maestría quien me colaboro en el proceso de programación e impresión del robot NAVS. A los estudiantes de la Institución Educativa Compartir quienes me permitieron poner en práctica los conocimientos adquiridos a través de la aplicación de mi trabajo de grado. A todas las personas que de una u otra forma contribuyeron para que este proyecto pudiera culminar..

(6) Resumen. 6. 1. Información General Tipo de documento. Trabajo de grado. Acceso al documento. Universidad Distrital Francisco José de Caldas – RIUDUn estudio exploratorio sobre la conducta emocional del robot NAVS en contextos educativos. Título del documento. Autor(es). Edwin Alexander Valderrama Higuera. Director. John Jairo Paéz. Publicación. Digital. Unidad Patrocinante. Maestría en Educación en Tecnología Robots emocionales, Robot no antropomórfico, Educación con. Palabras Claves tecnología. 2. Descripción. Robots can have different appearance to foster the learning process. The ability of robots to show emotions could be related to the anthropomorphic and non-anthropomorphic characteristics. Learners can use the robot’s emotions in order to improve their learning process. The main idea is exploring the conditions to show emotions by mediational tools with emotional characteristics. This paper presents the result of our research process about the design and validation of a non-.

(7) 7 anthropomorphic robot called NAVS which express emotions. The experience involved 363 children ranged 9 and 14 years old. They come from the Public School called Compartir of the municipality of Soacha in Colombia. The results are simple, but it contributes to understand the recent phenomena about use emotional tools without human appearance in learning contexts. A short video that shows the research process is available in https://www.youtube.com/watch?v=1fgSh7e-zA. 3. Fuentes Acuña, A. (2012). Diseño y administración de proyectos de robótica educativa: Lecciones aprendidas. Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=201024652001 Alemi M., Meghdari A., Basiri N.M., Taheri A. (2015) The Effect of Applying Humanoid Robots as Teacher Assistants to Help Iranian Autistic Pupils Learn English as a Foreign Language. In: Tapus A., André E., Martin JC., Ferland F., Ammi M. (eds) Social Robotics. ICSR 2015. Lecture Notes in Computer Science, vol 9388. Springer, Cham. Barrera N. (2014). Uso de la robótica educativa como estrategia didáctica en el aula. Universidad pedagógica y tecnológica de Colombia, Disponible en: http://www.scielo.org.co/pdf/prasa/v6n11/v6n11a10.pdf Baxter, P., Ashurst, E., Read, R., Kennedy, J., and Belpaeme, T. (2017). Robot education peers in a situated primary school study: Personalisation promotes child learning. PLoS One, 12(5):e0178126. Benitti F.B.V., Spolaôr N. (2017) How Have Robots Supported STEM Teaching?. In: Khine M. (eds) Robotics in STEM Education. Springer, Cham.

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(9) 9 García, Y.; Reyes, D. (2012). Robótica educativa y su potencial mediador en el desarrollo de las competencias asociadas a la alfabetización científica. Disponible en: https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/4502555.pdf Han, J. H., Jo, M. H., Jones, V., & Jo, J. H. (2008). Comparative study on the educational use of home robots for children. Journal of Information Processing Systems, 4(4), 159-168. Highfield, K., Mulligan, J., & Hedberg, J. (2008). Early mathematics learning through exploration with programmable toys. In Proceedings of the Joint Meeting of PME (Vol. 32, pp. 169176). Kwak, S. S., Kim, Y., Kim, E., Shin, C., and Cho, K. (2013). What makes people empathize with an emotional robot?: The impact of agency and physical embodiment on human empathy for a robot. In RO-MAN, 2013 IEEE, pages 180-185. IEEE. Martelaro, N., Nneji, V. C., Ju, W., and Hinds, P. (2016). Tell me more: Designing thri to encourage more trust, disclosure, and companionship. In The Eleventh ACM/IEEE International Conference on Human Robot Interaction, pages 181-188. IEEE Press. Mayerové, K., & Veselovská, M. (2017). How to teach with LEGO WeDo at primary school. In Robotics in education (pp. 55-62). Springer, Cham. M. A. Salichs et al., "Maggie: A Robotic Platform for Human-Robot Social Interaction," 2006 IEEE Conference on Robotics, Automation and Mechatronics, Bangkok, 2006, pp. 1-7. Mondada, F., Bonani, M., Riedo, F., Briod, M., Pereyre, L., Rétornaz, P., & Magnenat, S. (2017). Bringing robotics to formal education: The thymio open-source hardware robot. IEEE Robotics & Automation Magazine, 24(1), 77-85..

(10) 10 Papert, Seymour (1999): Logo Philosophy and Implementation, Logo Computer Systems Inc., LCSI, USA. Disponible en http://www.microworlds.com/company/philosophy.pdf (última consulta 10 diciembre del 2019). Pareto, L. (2017). Robot as tutee. In Robotics in Education, pages 271-277. Springer Petrovica, S., Anohina-Naumeca, A., & Ekenel, H. K. (2017). Emotion recognition in affective tutoring systems: Collection of ground-truth data. Procedia Computer Science, 104, 437444. Petrovič, P., & Balogh, R. (2008). Educational Robotics Initiatives in Slovakia. In Proceedings of the SIMPAR 2008 conference/Workshop “Teaching with robotics: didactic approaches and experiences (pp. 122-131) Pinto M., Barrera N., Pérez W. (2010) Uso de la robótica educativa como herramienta en los procesos de enseñanza. Universidad pedagógica y tecnológica de Colombia disponible en: < http://revistas.uptc.edu.co/index.php/ingenieria_sogamoso/article/view/912/912> Ramírez, J. L. S., & Landín, C. J. (2017). Modelo de Robótica Educativa con el Robot Darwin Mini para Desarrollar Competencias en Estudiantes de Licenciatura. Revista Iberoamericana para la Investigación y el Desarrollo Educativo: RIDE, 8(15), 877-897. Ruiz Calvo, Jordi; López Fernández, Sandra. 5phero Kids. Una aplicación educativa para alumnos de Educación Infantil. En García-Peñalvo, Francisco José; Mendes, António José (eds.). Solórzano, C. M. V. (2009). Construccionismo. Referente sociotecnopedagógico para la era digital. Innovación Educativa, 9(47), 45-50 Valdivia, A. O. (2003). El construccionismo y sus repercusiones en el aprendizaje asistido por computadora. Contactos, 48, 61-64. Vincent, J. (2013). Is the Mobile Phone a Personalized Social Robot?. Intervalla, vol. 1..

(11) 11. 4. Contenidos 1.. PRESENTACIÓN ................................................................................................................. 21 1.1 Planteamiento del problema .......................................................................................... 21 1.2 Objetivos........................................................................................................................ 22 1.3 OBJETIVO GENERAL: ............................................................................................... 22 1.4 OBJETIVOS ESPECIFICOS: ....................................................................................... 22 1.5 METODOLOGÍA .......................................................................................................... 23 1.6 RESULTADOS OBTENIDOS...................................................................................... 24 1.7 TRABAJOS FUTUROS ................................................................................................ 25 2. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 26 3. ANTECEDENTES ................................................................................................................ 29 3.1 Robots y educación ........................................................................................................ 29 3.2 Áreas STEAM y robótica .............................................................................................. 35 4. MARCO TEÓRICO .............................................................................................................. 38 4.1 La robótica educativa..................................................................................................... 38 4.2 Aspectos metodológicos comunes utilizados para validar el uso de robots en ambientes educativos .................................................................................................................................. 40 1. PRESENTACIÓN ................................................................................................................. 21 1.1 Planteamiento del problema .......................................................................................... 21 1.2 Objetivos........................................................................................................................ 22 1.3 OBJETIVO GENERAL: ............................................................................................... 22 1.4 OBJETIVOS ESPECIFICOS: ....................................................................................... 22 1.5 METODOLOGÍA .......................................................................................................... 23 1.6 RESULTADOS OBTENIDOS...................................................................................... 24 1.7 TRABAJOS FUTUROS ................................................................................................ 25 2. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 26 3. ANTECEDENTES ................................................................................................................ 29 3.1 Robots y educación ........................................................................................................ 29 3.2 Áreas STEAM y robótica .............................................................................................. 35 4. MARCO TEÓRICO .............................................................................................................. 38 4.1 La robótica educativa..................................................................................................... 38 4.2 Aspectos metodológicos comunes utilizados para validar el uso de robots en ambientes educativos .................................................................................................................................. 40 4.3 Ambientes de aprendizaje con robots ............................................................................ 44 4.4 Robots personalizados ................................................................................................... 44 4.5 Módulos emocionales en robots .................................................................................... 45 5. DESARROLLO DEL PROTOTIPO ..................................................................................... 47 5.1 Diseño electrónico ......................................................................................................... 47 5.2 Diseño mecánico............................................................................................................ 49 5.3 Diseño lógico. ................................................................................................................ 55.

(12) 12 6. VALIDACIÓN ...................................................................................................................... 60 6.1 Protocolo de validación ................................................................................................. 60 6.2 Interacción emocional niño-robot.................................................................................. 63 7. CONCLUSIONES ................................................................................................................. 74 8. LISTA DE REFERENCIAS .................................................................................................. 77 9. ANEXOS ............................................................................................................................... 81 Anexo 1 ..................................................................................................................................... 81 Plano general de conexiones eléctricas y electrónica ................................................................ 81 Anexo 2 ..................................................................................................................................... 82 Plano de conexión eléctrica y servomotores ............................................................................. 82 Anexo 3 ..................................................................................................................................... 83 Conexión de módulo microSD, módulo bluetooth y parlante ................................................... 83 Anexo 4 ..................................................................................................................................... 84 Conexión leds RGB de la boca y ojos del robot NAVS ............................................................ 84 Anexo 5 ..................................................................................................................................... 85 Plano: Soporte de servomotores ............................................................................................... 85 Anexo 6 ..................................................................................................................................... 86 Plano: Base circular ................................................................................................................... 86 Anexo 7 ..................................................................................................................................... 87 Plano: Base Secundaria ............................................................................................................. 87 Anexo 8 ..................................................................................................................................... 88 Plano: Soporte circular de leds .................................................................................................. 88 Anexo 9 ..................................................................................................................................... 89 Plano: Carcaza Superior ............................................................................................................ 89 Anexo 10 ................................................................................................................................... 90 Plano: Carcasa Inferior .............................................................................................................. 90 Anexo 11 ................................................................................................................................... 91 Anexo 13 ................................................................................................................................... 92 Plano: Ensamble de NAVS 92. 5. Metodología The validation process was carried out with the students of fourth and fifth of basic elementary school of the Educative Institution Compartir Soacha – Bogotá. Colombia. During the experience,.

(13) 13 NAVS was exposed with 10 emotional routines which included movement, sounds and lights. To validate the robot’s emotional expressions, children observed to NAVS and identify the emotions. The Educative Institution Compartir is located in the commune one of the municipality of Soacha, it is a public institution, which has a heterogeneous population with students in displacement condition, Afro-descendants, with special needs, among others. The survey was applied to 363 children with ages from 9 to 14 years old of fourth and fifth grade of basic elementary school, in morning and afternoon sessions. For the experimentation of the expressed emotions by NAVS robot, it made a short introduction of 3 minutes where it carried out a demonstration of the robot and its operation through the presentation of a trajectory. Then, it explained to children they had to identify the emotion showed by the robot in the survey submitted, there appeared 10 emotions and they had to value them from one to five stars, being five the highest expression and one the least expression. At the end of the exploration for identifying which was the emotion that caused most impacted, children wrote on a sheet the emotion they liked most and the reason they liked it so much.. 6. Conclusiones In the design of NAVS; lights are located at the top, they describe a face with an anthropomorphic shape, where there are two oval holes that simulate some eyes and inside it there are two leds RGB, after that there is a rectangular where it can see the mouth created with seven leds in order to give a better expression to the robot; it can be observed that colors such as blue, red and green projected in some trajectories were the ones that stood out, the other colors proposed did not have the same incidence, because it did not reflect well by the casing color of the robot. With the made distribution.

(14) 14 in the shape of the robot it got children observed better the lights and they could perceive better the emotions. The reproduction of the sound was carried out by means of a four-ohm speaker and for the production of the emotions sounds of the robot NAVS it was taken into account the professional sounds library BLEPP with 211 robot audios, which presented a great variety of emotions. In each one of the tracks created for the emotions, it was looked for the best audio that represents the emotion at time to reproduce it, equally, that it had to have concordance with each movement made, and each audio had an approximate time from 20 to 30 seconds. Some audios will need be changed considering the library did not have the appropriate sounds for the chosen emotions. The trajectories developed in each one of the emotions took into account the speed and the path exposed, these trajectories are important for expressing the selected emotions, because they were coordinated with the corresponding audios. Several speeds were presented such as slow, medium and fast in order to show the differences between emotions and in this way produce the necessary effect for children, and they could recognize and evaluate them, furthermore, it was integrated with the speeds and possible representation actions of a person. The emotion which were not valued satisfactorily, it can be improved possible simulations of the robot related to people behaviors, but in general terms the trajectories represented in the robot were recognized by the students.. Elaborado por: Revisado por:. Edwin Alexander Valderrama Higuera John Jairo Paéz.

(15) 15. Fecha de elaboración del 04. 02. 2020. Resumen:. Tabla de Contenido 1.. PRESENTACIÓN .................................................................................................................. 21 1.1 Planteamiento del problema ........................................................................................... 21 1.2 Objetivos ........................................................................................................................ 22 1.3 OBJETIVO GENERAL: ................................................................................................ 22 1.4 OBJETIVOS ESPECIFICOS: ........................................................................................ 22 1.5 METODOLOGÍA .......................................................................................................... 23 1.6 RESULTADOS OBTENIDOS ...................................................................................... 24 1.7 TRABAJOS FUTUROS ................................................................................................ 25 2. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 26 3. ANTECEDENTES ................................................................................................................. 29 3.1 Robots y educación ........................................................................................................ 29 3.2 Áreas STEAM y robótica ............................................................................................... 35 4. MARCO TEÓRICO ............................................................................................................... 38 4.1 La robótica educativa ..................................................................................................... 38 4.2 Aspectos metodológicos comunes utilizados para validar el uso de robots en ambientes educativos ................................................................................................................................... 40 4.3 Ambientes de aprendizaje con robots............................................................................. 44 4.4 Robots personalizados .................................................................................................... 44 4.5 Módulos emocionales en robots ..................................................................................... 45 5. DESARROLLO DEL PROTOTIPO ...................................................................................... 47 5.1 Diseño electrónico .......................................................................................................... 47 5.2 Diseño mecánico ............................................................................................................ 49 5.3 Diseño lógico.................................................................................................................. 55 6. VALIDACIÓN ....................................................................................................................... 60 6.1 Protocolo de validación .................................................................................................. 60 6.2 Interacción emocional niño-robot .................................................................................. 63 7. CONCLUSIONES ................................................................................................................. 74 8. LISTA DE REFERENCIAS .................................................................................................. 77 9. ANEXOS ................................................................................................................................ 81 Anexo 1 ...................................................................................................................................... 81 Plano general de conexiones eléctricas y electrónica................................................................. 81 Anexo 2 ...................................................................................................................................... 82 Plano de conexión eléctrica y servomotores .............................................................................. 82 Anexo 3 ...................................................................................................................................... 83 Conexión de módulo microSD, módulo bluetooth y parlante .................................................... 83 Anexo 4 ...................................................................................................................................... 84 Conexión leds RGB de la boca y ojos del robot NAVS............................................................. 84 Anexo 5 ...................................................................................................................................... 85.

(16) Plano: Soporte de servomotores ............................................................................................ 8516 Anexo 6 ...................................................................................................................................... 86 Plano: Base circular .................................................................................................................... 86 Anexo 7 ...................................................................................................................................... 87 Plano: Base Secundaria .............................................................................................................. 87 Anexo 8 ...................................................................................................................................... 88 Plano: Soporte circular de leds ................................................................................................... 88 Anexo 9 ...................................................................................................................................... 89 Plano: Carcaza Superior ............................................................................................................. 89 Anexo 10 .................................................................................................................................... 90 Plano: Carcasa Inferior ............................................................................................................... 90 Anexo 11 .................................................................................................................................... 91 Anexo 13 .................................................................................................................................... 92 Plano: Ensamble de NAVS ........................................................................................................ 92.

(17) 17 LISTA DE FIGURAS Figura 1: La figura presenta el robot NAVS en su estado activo como herramienta mediadora, el docente dando las indicaciones de la exploración a varios grupos de niños, quienes se encuentran observando el funcionamiento del robot y la manera como les transmite emociones por medio de sus trayectorias. Fuente elaboración propia Figura 2: Diseño de Robot NAVS. La figura describe el proceso de diseño del robot NAVS. La figura A representa el boceto inicial del robot NAVS, resaltando las ruedas del robot móvil diferencial, La figura b es la estructura del diseño del robot NAVS elaborada en el programa Solidworks y la figura C muestra la impresión en 3D del robot con una parte en acrílico para dar mayor visibilidad al objeto y que los sujetos puedan comprender mejor el funcionamiento. ...................................................................................................................... 27 Tabla 1: Robots antropomórficos en educación, se presenta un resumen de algunos de los robots utilizados como elementos de mediación del aprendizaje, el área en el que se desempeñan y los recursos de expresión emocional que utilizan. Fuente elaboración propia ...................... 32 Tabla 2: Robots No antropomórficos en educación, se presenta un resumen de algunos de los robots utilizados como elementos de mediación del aprendizaje, el área en el que se desempeñan y los recursos de expresión emocional que utilizan. Fuente elaboración propia ................................................................................................................................................ 35 Figura 3: Plano electrónico general. Se ilustran todos los componentes electrónicos utilizados en el diseño del robot NAVS, Primero a la izquierda el interruptor que energiza todo el circuito, seguido por la placa Arduino MEGA, rodeada por los servomotores de rotación continua, en el centro inferior y superior se encuentran los módulos micro SD y bluetooth, al lado derecho se encuentran los leds RGB y el parlante para reproducción de audio. (Se pueden observar las conexiones de cada uno de los elementos en los anexos 1,2,3,4). Fuente elaboración propia .................................................................................................................. 48 Figura 4: Bocetos del diseño mecánico. La figura presenta los bocetos de robots móviles diferenciales compuesto por 2 ruedas exteriores, en la figura a se muestra un robot de forma ovoide con visión frontal, en la figura b se presenta un robot en forma de auto descapotable y en la figura c se observa un robot con una carcasa hermética de forma circular y una antena en su parte superior. Fuente elaboración propia ......................................................... 49 Figura 5: Soporte para los servomotores (pieza número 1). En la figura a se muestra el soporte que sujeta los servomotores a la base circular, en la figura b se muestra la sujeción de los motores; estos soportes fueron impresos en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas sede Aduanilla de Paiva (para ver las dimensiones de la base ir al anexo número 5). Figura 4: Explosión del diseño del robot NAVS con todos los elementos que lo conforman. Fuente elaboración propia .................................................................................................................. 51 Figura 6: Base circular (pieza número 2) La figura A. Se muestra el diseño de la base circular, en la figura B. muestra la disposición de los elementos situados en la base: los dos servomotores con sus soportes, la batería y el módulo micro SD. En la figura C se muestra la base impresa 3D, elaborada en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas sede Aduanilla de Paiva (para ver las dimensiones de la base ir al anexo número 6). Figura 4: Explosión del diseño del robot NAVS con todos los elementos que lo conforman. Fuente elaboración propia .................................................................................................................. 52.

(18) Figura 7: La figura A. muestra el diseño de la placa secundaria (pieza número 5), la figura B. 18 muestra la disposición del Arduino Mega en la placa y la figura c. muestra la placa secundaria impresa en 3D, elaborada en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas sede Aduanilla de Paiva (para ver las dimensiones de la base ir al anexo número 7). Figura 4: Explosión del diseño del robot NAVS con todos los elementos que lo conforman. Fuente elaboración propia .................................................................................................................. 52 Figura 8: Figura 9. La figura A. muestra el diseño del soporte para leds (pieza número 11), figura B. muestra el soporte de los leds y el acrílico (pieza número 11 y 8) y la figura c. el soporte impreso en 3D, elaborado en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas sede Aduanilla (para ver las dimensiones del soporte circular ir al anexo número 8). Figura 4: Explosión del diseño del robot NAVS con todos los elementos que lo conforman. Fuente elaboración propia .................................................................................................................. 53 Figura 9: La figura a. muestra el diseño de la carcasa superior (pieza número 9), figura b. muestra la parte interior donde van alojados el parlante y los leds RGB que conforma los ojos y la boca del robot NAVS y la figura c. carcasa superior impresa en 3D, elaborada en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas sede Aduanilla (para ver las dimensiones de la carcasa superior ir al anexo número 9). Figura 4: Explosión del diseño del robot NAVS con todos los elementos que lo conforman. Fuente elaboración propia ................................. 53 Figura 10: La figura a. muestra el diseño de la carcasa inferior (pieza número 7), la figura b. muestra la parte interior de la carcasa inferior donde van situadas la base circular y la base secundaria con los demás elementos del robot. La figura c. carcasa inferior impresa en 3D, elaborada en la Universidad Distrital Francisco José de Caldas sede Aduanilla (para ver las dimensiones de la carcasa inferior ir al anexo número 10). Figura 4: Explosión del diseño del robot NAVS con todos los elementos que lo conforman. Fuente elaboración propia ..... 54 Figura 11: La figura muestra la impresión de la base circular con material plástico PLA 1.75 de diámetro. Figura 4: Explosión del diseño del robot NAVS con todos los elementos que lo conforman. Fuente elaboración propia ................................................................................... 55 Figura 12: La figura muestra la impresión de la base secundaria con material plástico PLA 1.75 de diámetro. Figura 4: Explosión del diseño del robot NAVS con todos los elementos que lo conforman. Fuente elaboración propia ................................................................................... 55 Figura 13: Diseño Lógico para control robot NAVS. Figura 4: Explosión del diseño del robot NAVS con todos los elementos que lo conforman. Fuente elaboración propia ..................... 56 Figura 14: El escenario de investigación presenta la población y el robot NAVS. Esta fue desarrollada en la Institución Educativa Compartir Soacha. (Colombia). Figura 4: Explosión del diseño del robot NAVS con todos los elementos que lo conforman. Fuente elaboración propia ...................................................................................................................................... 62 Figura 15: Expresiones emocionales mostradas por los niños en la experimentación del robot NAVS. Fuente elaboración propia ......................................................................................... 63 Figura 16: Gráfica del porcentaje de aceptación de la confusión y la trayectoria realizada por el robot NAVS. En el eje Y observamos la cantidad de estudiantes que participaron en la exploración y en el eje X la emocion valorada por los estudiantes (link: https://www.youtube.com/watch?v=1fgSh7e-z_A), tuvo una percepción por parte de los estudiantes de un 89% de las emociones presentadas y no fue reconocida en un 11% ya que tuvo valores por debajo de dos hasta cero. Se evidenció que esta emoción fue percibida de manera satisfactoria por parte de los estudiantes. Fuente elaboración propia ....................... 64.

(19) Figura 17: Gráfica del porcentaje de aceptación del aburriemiento y la trayectoria realizada por 19 el robot NAVS. En el eje Y observamos la cantidad de estudiantes que participaron en la exploración y en el eje X la emocion valorada por los estudiantes (link: https://www.youtube.com/watch?v=1fgSh7e-z_A), con un 76% de percepción de la emoción y un 24% desfavorable en su reconocimiento. Se evidenció que esta emoción fue percibida de forma satisfactoria por parte de los estudiantes, sin embargo, considero que se puede mejorar con una presentación un poco más larga de la trayectoria. Fuente elaboración propia ...................................................................................................................................... 65 Figura 18: Gráfica del porcentaje de aceptación de la alregria y la trayectoria realizada por el robot NAVS. En el eje Y observamos la cantidad de estudiantes que participaron en la exploración y en el eje X la emocion valorada por los estudiantes (link: https://www.youtube.com/watch?v=1fgSh7e-z_A), como se puede observar en la gráfica con un porcentaje de 95 % es la emoción con mayor percepción por parte de los estudiantes, ya que puede ser la más fácil de identificar por sus movimientos y sonidos. Su aceptación fue superior por parte de los niños. Fuente elaboración propia ............................................. 66 Figura 19: Gráfica del porcentaje de aceptación de la tristeza y la trayectoria realizada por el robot NAVS. En el eje Y observamos la cantidad de estudiantes que participaron en la exploración y en el eje X la emocion valorada por los estudiantes (link: https://www.youtube.com/watch?v=1fgSh7e-z_A), es una de las emociones mejor percibida por los estudiantes con un 93 %, ya que se identifica muy fácilmente por sus sonidos y su rango de no identificación es muy bajo. Fuente elaboración propia ...................................... 67 Figura 20: Gráfica del porcentaje de aceptación de la frustración y la trayectoria realizada por el robot NAVS. En el eje Y observamos la cantidad de estudiantes que participaron en la exploración y en el eje X la emocion valorada por los estudiantes (link: https://www.youtube.com/watch?v=1fgSh7e-z_A), fue una de las emociones con un porcentaje bajo de percepción en los niños, ya que fue apreciada en un 52%, y el 48% de ellos no la identificó o fue confundida por otra, por tal razón es necesario pensar en nuevos movimientos que tengan mayor relación con la emoción. Fuente elaboración propia .......... 68 Figura 21: Gráfica del porcentaje de aceptación del miedo y la trayectoria realizada por el robot NAVS. En el eje Y observamos la cantidad de estudiantes que participaron en la exploración y en el eje X la emocion valorada por los estudiantes (link: https://www.youtube.com/watch?v=1fgSh7e-z_A), esta emoción fue percibida con un 88% y no fue identificada por un 12%. Para mejorar su identificación se debería ampliar la expresión de sus elementos como boca y ojos. Fuente elaboración propia ........................... 69 Figura 22: Gráfica del porcentaje de aceptación del cansancio y la trayectoria realizada por el robot NAVS. En el eje Y observamos la cantidad de estudiantes que participaron en la exploración y en el eje X la emocion valorada por los estudiantes (link: https://www.youtube.com/watch?v=1fgSh7e-z_A), fue identificada por un 85% de los niños y un 15% no la identificó. Uno de los aspectos a mejorar sería el audio que represente la emoción. Fuente elaboración propia ...................................................................................... 70 Figura 23: Gráfica del porcentaje de aceptación de la sorpresa y la trayectoria realizada por el robot NAVS. En el eje Y observamos la cantidad de estudiantes que participaron en la exploración y en el eje X la emocion valorada por los estudiantes (link: https://www.youtube.com/watch?v=1fgSh7e-z_A), En esta emoción se puede destacar que tuvo una identificación desfavorable ya que el porcentaje de otros es un 36% y el de percepción fue de 64% de su reconocimiento. Fuente elaboración propia ............................ 71.

(20) Figura 24: Gráfica del porcentaje de aceptación de la ira y la trayectoria realizada por el robot 20 NAVS. En el eje Y observamos la cantidad de estudiantes que participaron en la exploración y en el eje X la emocion valorada por los estudiantes (link: https://www.youtube.com/watch?v=1fgSh7e-z_A), fue una emoción ampliamente recocida por los estudiantes con un 93% y solo el 7% de los niños no la reconoció. Fuente elaboración propia .................................................................................................................. 72 Figura 25: Gráfica del porcentaje de aceptación de neutral y la trayectoria realizada por el robot NAVS. En el eje Y observamos la cantidad de estudiantes que participaron en la exploración y en el eje X la emocion valorada por los estudiantes (link: https://www.youtube.com/watch?v=1fgSh7e-z_A), fue la segunda emoción que menos reconocieron los niños con un 56 % , este porcentaje pudo verse afectado ya que fue la última emoción que se presentó y en ese momento ya se había perdido un poco la percepción de las acciones básicas del robot. Fuente elaboración propia .............................. 73 Figura 26: Gráfica del porcentaje de aceptación de las emociones expresadas por el robot NAVS. En el eje Y observamos el porcentaje de aceptación de emociones del robot NAVS y en el eje X las emociones valoradas por los estudiantes; las más reconocidas por los estudiantes fueron la alegría con un 95%, la tristeza y la ira con un 93% y la menos reconocida fue la frustración con un 52%. Fuente elaboración propia ............................................................... 76.

(21) 21. 1. PRESENTACIÓN La investigación “Un estudio exploratorio sobre la conducta emocional del robot NAVS en contextos educativos” surge a partir de la indagación del fenómeno que mediante el diseño del robot NAVS y la manifestación de sus emociones; explora las reacciones de los niños de básica primaria de grado cuarto y quinto de la Institución Educativa Compartir, contribuyendo en esta área al diseño de herramientas emocionales que afectan el proceso de aprendizaje. Los robots tienen dos formas de mejorar el aprendizaje: virtual y física.. Esta herramienta permite crear un ambiente de seguridad a los estudiantes, motivándolos a reconocer y expresar emociones en las diferentes actividades que realizan, relacionando el accionar del robot con las situaciones que se les presentan, creando una cercanía entre sus pares. Al tener la oportunidad de interactuar con el robot NAVS, se fortalecen las habilidades cognitivas y sociales de los estudiantes; aspecto que se ampliará en el capítulo 4.. 1.1 Planteamiento del problema La necesidad de explorar las condiciones de diseño de herramientas de mediación con capacidad de transmisión emocional, su desarrollo e impacto en el proceso de aprendizaje en educación con tecnología y su alcance emocional en las actividades realizadas por los estudiantes. El uso de robots no antropomórficos en el aula son un complemento importante para hacer aprender más fácilmente y mejorar el rendimiento educativo de los estudiantes. Además, construir y manipular los robots permite al estudiante trabajar con objetos lógicos de una forma divertida y entretenida..

(22) ¿Cuál es la conducta expresada por los niños de básica primaria de la Institución22 Educativa Compartir de Soacha, frente al diseño de transmisión emocional del robot NAVS?.. 1.2 Objetivos Basados en la problemática mencionada anteriormente, este trabajo de profundización de la Maestría en educación en tecnología busca de manera general: Explorar la conducta de los niños de básica primaria de la Institución Educativa compartir de Soacha frente al diseño de transmisión emocional del robot NAVS y en lo particular indagar sobre el diseño de herramientas de mediación con capacidad de transmitir emociones aplicadas a los contextos educativos; diseñando una propuesta de robot diferencial de dos ruedas que transmite emociones para luego validarlas por medio de una experimentación con niños de primaria para así obtener los resultados de esta investigación.. 1.3 OBJETIVO GENERAL: Explorar la conducta de los niños de básica primaria de la institución educativa Compartir de Soacha frente al diseño de transmisión emocional del robot NAVS.. 1.4 OBJETIVOS ESPECIFICOS: . Indagar sobre el diseño de herramientas de mediación con capacidad de transmitir emociones aplicadas a los contextos educativos. . Diseñar un robot móvil diferencial de dos ruedas que transmita emociones e interactúa con niños de primaria..

(23) . Validar la propuesta de diseño del robot a través de la experimentación con niños de. 23. grado 4 y 5 de primaria de la Institución Educativa Compartir de Soacha.. 1.5. METODOLOGÍA. La metodología por seguir para el desarrollo de este trabajo de grado y alcanzar los objetivos propuestos se determina a partir del siguiente diagrama de fases:. 1. INTERPRETATIVA. 4. RECOLECCIÓN DE DATOS. 2. PROPOSITIVA. 3. APLICACIÓN. 5. ANALISIS DE RESULTADOS Figura 1Metodología a seguir para la elaboración del trabajo de grado. Fuente elaboración propia. Para alcanzar los objetivos desarrollados se proponen las siguientes fases metodológicas. Para el objetivo número uno, (Fase interpretativa) se investigaron y leyeron los antecedentes para.

(24) posteriormente analizar la información entre robot antropomórficos y no antropomórficos y su 24 incidencia en los procesos educativos. En el objetivo número dos, (propositiva) se realizaron tres bocetos de la forma que tendría el robot, luego se elaboró el diseño en el programa SolidWorks y se imprimieron las piezas en impresora 3D con material plástico PLA 1.75 de diámetro, seguidamente, se instalaron los dispositivos de la parte eléctrica y electrónica para finalmente programar las trayectorias del robot que cumplieran las diez emociones que transmitirá el robot con sus movimientos, audios y luces. En el objetivo número tres,(Aplicación, recolección de datos y análisis) en la validación se encuestó a 363 niños de una institución educativa pública en el municipio de Soacha (Colombia), donde se les pidió que observaran los movimientos, cambio de color de luces y escucharán sonidos que expresaba el robot para que luego ellos los identificaran y valorarán a que emoción pertenecían, además a manera de evaluación se les preguntó cuál fue la emoción que más les impactó de las presentadas por el robot NAVS.. 1.6 RESULTADOS OBTENIDOS. En la indagación documental se realizó la revisión de artículos relacionados con el uso de robot antropomórficos y no-antropomórficos en educación, buscando cual había sido su mediación en los procesos de enseñanza aprendizaje y que características físicas emplearon para la transmisión de emociones. Se diseño un robot móvil diferencial de dos ruedas llamado NAVS con luces y reproducción de sonidos que puede transmitir emociones, ejecutando trayectorias variando su velocidad y el recorrido. Él cual se implementó con niños entre 9 y 14 años, los cuales identificaron 10 emociones; de las cuales sobresalieron la alegría, la tristeza y la ira por tener el valor más alto en la recolección de datos obtenidos. Estos resultados se describen en el capítulo 6..

(25) 25. Figura No. 1. La figura presenta el robot NAVS en su estado activo como herramienta mediadora, el docente dando las indicaciones de la exploración a varios grupos de niños, quienes se encuentran observando el funcionamiento del robot y la manera como les transmite emociones por medio de sus trayectorias. Fuente elaboración propia. 1.7 TRABAJOS FUTUROS La experiencia desarrollada con NAVS permite continuar indagando acerca de las condiciones de diseño de robots no-antropomórficos en ambientes de aprendizaje. Si bien, el robot solo expresó emociones en una rutina definida, las condiciones de interacción con los sujetos para que sean entendidas como aspectos de retroalimentación emocional y cognitiva deben ser más explorados..

(26) 26. 2. INTRODUCCIÓN En el ámbito educativo los artefactos son considerados instrumentos de mediación. Esto indica que los estudiantes los utilizan como sistemas de representación para desarrollar conocimiento. La relación que se establece entre el sujeto y la herramienta afecta el proceso. Desarrollar herramientas de mediación con capacidad de expresión emocional es un área de interés en el campo de la educación con tecnología. Este trabajo presenta el diseño y validación de un robot educativo que expresa emociones cuando interactúa con el niño expresando el agrado y desagrado en función de las actividades de aprendizaje.. Para el desarrollo de este proyecto comenzamos por el diseño y construcción del robot NAVS; se partió de tres bocetos, con los cuales se comenzó la etapa del diseño, buscando el más agradable para presentárselo a los niños; en la construcción se tuvo en cuenta las dimensiones de los diferentes dispositivos tanto mecánicos como electrónicos, esta estructura está compuesta por una carcasa exterior con un dispositivo para colocar un lápiz o esfero que sirve como soporte , una base circular donde van anclados los servomotores, el módulo de audio, la batería y el módulo bluetooth, una base intermedia donde van la placa de Arduino, un soporte circular donde van las luces del robot, un cilindro de acrílico y en su parte superior (tapa) donde van los leds de los ojos, boca y el soporte para el parlante que reproduce el audio. Todas las partes quedaron con el ajuste necesario para su ensamble y fueron construidas en impresora 3D.. Luego de construido el robot móvil diferencial NAVS, se le programaron las emociones básicas de Paul Ekman como son: la ira, el miedo, la alegría, la tristeza, la sorpresa y seis estados.

(27) emocionales (confusión, aburrimiento, frustración, cansancio y neutral), los cuales se expresaron27 por medio de movimientos rápidos y lentos a través de los servomotores, con reproducciones de audio de la emociones y luces las cuales mostraban una forma facial en el robot, igualmente realizó unas trayectorias de movimiento asociadas a cada emoción.. Durante la experiencia se expuso un robot no antropomórfico de 2 ruedas que realizó 10 movimientos con sonidos (trayectorias) prediseñados, los cuales debían ser observados y escuchados por los niños; y quienes debían identificar las emociones expresadas por el robot, con lo que a su vez funcionaria como herramienta para la comunicación entre las dos partes Al momento de realizar la validación se encuestó a 363 niños de una institución educativa pública en el municipio de Soacha (Colombia), donde se les pidió que observaran y escucharan los movimientos, cambio de color de luces y sonidos que expresaba el robot para que luego ellos los identificaran y valoraran a que emoción pertenecían, además a manera de evaluación se les preguntó cuál fue la emoción que más les impacto de las presentadas por el robot NAVS. Boceto del robot. Diseño del robot SolidWorks. Fotografía robot construido. a). b). c). Figura 2: Diseño de Robot NAVS. La figura describe el proceso de diseño del robot NAVS. La figura A representa el boceto inicial del robot NAVS, resaltando las ruedas del robot móvil.

(28) diferencial, La figura b es la estructura del diseño del robot NAVS elaborada en el programa 28 Solidworks y la figura C muestra la impresión en 3D del robot con una parte en acrílico para dar mayor visibilidad al objeto y que los sujetos puedan comprender mejor el funcionamiento. Fuente elaboración propia..

(29) 29. 3. ANTECEDENTES Esta sección describe la revisión de los artículos asociados con el uso de robots antropomórficos y no antropomórficos en educación. Desde la integración de los robots en ambientes educativos han surgido diferentes propuestas tecnológicas. Los primeros robots en ambientes escolares eran principalmente robots móviles diferenciales dotados de sensores básicos que permitían que el robot navegara en ambientes conocidos y desconocidos. Hasta hace pocos años los robots humanoides han comenzado a ser utilizados en los ambientes escolares en donde una de las ventajas ha sido la capacidad de establecer relaciones sociales a través de la expresión emocional. De la integración de los dos tipos de robot mencionados anteriormente ha surgido un interés por diseñar robots no antropomórficos que también tengan la capacidad de expresión emocional de manera que establezcan mejores vínculos emocionales con los estudiantes durante el aprendizaje.. 3.1 Robots y educación 3.1.1. Robots antropomórficos y educación. El uso de los robots antropomórficos en las aulas, constituyen un complemento importante para facilitar el aprendizaje y mejorar el rendimiento educativo de los estudiantes. El construir y manipular robots, le permite al alumno trabajar con objetos lógicos de forma divertida e interactiva. En palabras de Papert: el mejor aprendizaje no derivará de encontrar mejores formas de instrucción, sino de ofrecer al educando mejores oportunidades para construir (Papert, 1999, introducción). La robótica educativa y la programación en el aula tienen dos usos distintos; por un lado, sirven para codificar, diseñar y operar robots y también se pueden emplear como medio.

(30) de aprendizaje, más allá de la orientación tecnológica, facilitando la enseñanza en todas las. 30. áreas a través del aprendizaje entretenido e integrando de manera transversal todas las materias educativas para reforzar el interés, educar motivando y jugando, en función de las necesidades de cada etapa educativa.. Desde el año 2000, en las escuelas de Irán, se ha estado implementando el sistema RALL (El aprendizaje de idiomas asistido por robótica), inicialmente se trabajó con todo tipo de población como estrategia de enseñanza - aprendizaje de vocabulario en inglés, posteriormente se implementó con niños autistas, buscando generar un ambiente socialmente favorable para ellos y creando una interrelación con el robot. El material didáctico utilizado fue el robot humanoide NAO como compañero para la práctica de vocabulario, con el cual los niños recordaban más fácilmente las palabras por sus movimientos corporales y expresiones realizadas en la interacción. Este robot es utilizado como hablante nativo dando las opciones de preguntar el vocabulario, su definición, su aplicación en una oración y la pronunciación, igualmente, puede realizar las evaluaciones a los estudiantes según el vocabulario practicado.. Por otra parte, el robot Baxter es utilizado para la enseñanza del ajedrez, ya que puede ir verificando los movimientos de su oponente por medio de un motor de ajedrez llamado Stockfish y al mismo tiempo por su visión artificial (cámara) ubicada en el brazo, hace posible percibir el desarrollo del juego, también es necesario la ayuda de un subsistema para manipular las piezas; lo que simula un comportamiento humano autónomo. Por estas características, el robot humanoide facilita los juegos de mesa con los humanos, gracias a la confianza que genera con sus movimientos y a las expresiones faciales que proyecta..

(31) 31 Otro robot que contribuye con la educación de niños y jóvenes es el robot Mini Darwin, ya que desde su inicio podemos observar el desarrollo de sus competencias en la parte colaborativa con la lectura de planos y su armado, al igual que la manipulación de sus movimientos por medio de un móvil, lo que lo hace interesante para el manejo y operación de los estudiantes.. ROBOT. AUTOR. AREA. POBLACIÓN. HABILIDADES. RECURSOS DE EXPRESIÓN EMOCIONALES. NAO. Alemi,. M.,. Meghdari,. A.,. Basiri, N. M., & Taheri,. Movimientos. Idiomas. Niños con. Enseñanza de. autónomos,. autismo. inglés –. reconocimiento. matemáticas. visual y auditivo.. A.. (2015, October). Movimientos Chen, A. T. Y., Baxter. autónomos,. Kevin, I., &. Lúdica. Wang, K.. deportiva. Niños y jóvenes. Enseñanza de. reconocimiento. ajedrez. visual y de. (2016, April).. temperatura.. Lectura de planos Mini. Ramirez, J.,. Darwin. Ladín, C. (2017, July). Tecnología. Niños y jóvenes. y seguimiento de. Movimientos en. instrucciones. brazos, manos y piernas.

(32) 32 Salichs, M.A., MAGGIE. et al. Lúdicas. Niños y jóvenes. . (2006). Robovie. Han, J., Jo, M.,. Idiomas. Niños y jóvenes. Jones, V., Jo,. Asesorías. Movimientos,. educativas,. gestos, cambio de. lúdicas. voz. Enseñanza. de. inglés. J.H. (2008).. KASPAR. Vincent,. Movimientos, gestos, cambio de voz. J.. Interacción. Niños con. Interacción por. Movimientos de. Emocional. autismo. medio de gestos. manos y ojos.. (2013). Movimiento de Tiro. J. Han, D. Kim and. J.. Música. Niños. Kim,. (2009). Educación. cabeza, hombros y. musical. brazos, con 6 expresiones emocionales. Tabla 1: Robots antropomórficos en educación, se presenta un resumen de algunos de los robots utilizados como elementos de mediación del aprendizaje, el área en el que se desempeñan y los recursos de expresión emocional que utilizan. Fuente elaboración propia. 3.1.2. Robots no antropomórficos y educación.. La implementación de robots no antropomórficos ha facilitado la interacción de los estudiantes con estas herramientas pedagógicas. Ya que al presentarse estos robots educativos en variadas formas se convierten en un atractivo para ellos, estos robots ayudan a crear ambientes de aprendizaje que contribuyen a desarrollar su conocimiento físico de las cosas ya no por medio de.

(33) gestos o acciones de los cuerpos antropomórficos, sino por movimientos, reproducción de. 33. sonidos y efectos de luces; creando otro lenguaje de comunicación emocional. El cual contribuirá para para mejorar su proceso de enseñanza-aprendizaje.. Dentro de los robots no antropomórficos, encontramos a Pleo, un robot con forma de cría de dinosaurio, con una interfaz muy sencilla de manejar que puede recrear estados de ánimo programados. Puede destinarse para solucionar problemas psico-afectivos dado que su forma y capacidades se ajustan a dicha función, su comportamiento es adaptativo y de movilidad y su perfil de mascota hace que reaccione ante el trato que se le da, generando un entorno de afectividad.. El robot Paro con su forma de bebe foca, se presenta como una ayuda para las personas con demencia que desean trabajar sus emociones para tener una mejor calidad de vida; esto se logra por medio de su compañía y la inteligencia artificial que posee, respondiendo a los estímulos con movimientos complacientes como caricias e interactuando con las demás personas.. Sphero es un dispositivo robótico que trabaja con colores y reflejos. Realizando una interacción entre la aplicación y el dispositivo. Desde la parte educativa en el área de matemáticas, el usuario debe resolver operaciones básicas. Un ejemplo de esto es que en la aplicación aparece una de adición o sustracción de dos números entre 1 y 9; y el usuario debe coger la bola y sacudirla tantas veces como sea al resultado de la operación; dando parpadeos en cada sacudida. Si la pantalla se muestra el color verde el resultado es el acertado, por lo contrario, la pantalla se pondrá roja. Para el aprendizaje de lecto-escritura se utiliza a través del reconocimiento del.

(34) 34. nombre de los colores que muestra el dispositivo Sphero y que aparece en la pantalla de la. aplicación por medio del juego tradicional del ahorcado, donde tiene que seleccionar las letras del nombre del color y al igual que la actividad anterior si muestra el color verde en l apantalla es porque la resolución fue acetada en caso contrario mostrará el color rojo.. ROBOT. AUTOR. AREA. POBLACIÓN. HABILIDADES. RECURSOS DE EXPRESIÓN EMOCIONALES Robot no. Kit de Robot LEGO Mindstorms. Ramirez,. J.,. Ladín, C. (2017,. Idiomas. Niños y. Aprendizaje de. antropomórfico. jóvenes. ingles. (interacciones). July). movimientos autónomos. Mondada, F. et Robot Thymio. al. (2017,. Artística. Niños y. Creaciones. Robot no. jóvenes. artísticas y. antropomórfico. february). extensión para. con movimientos. proyectos. Robotnacka. programados. Petrovic, P.,. Matemáticas,. Niños y. Enseñanza de. Robot. Balogh,R.. Física y. jóvenes. fundamentos de. (2008). Programación. física. no. antropomórfico con movimientos programados. Mayerové,K., LEGO WeDo. Veselovská, M. (2017). Diseño Informática. Niños. programación. y. Robot No antropomórfico.

(35) 35 Movimientos programados. Highfield, Bee-bot. K.,. Mulligan, J., & Hedberg,. Enseñanza Matemáticas. Niños. J.. (2008).. de. Robot. no. Geometría,. antropomórfico. direccionalidad,. Movimientos. medición. y. programados. fracciones. SPHERO. Ruiz, J; López,. Matemáticas,. S. (2016). lectoescritura. Niños. Enseñanza adición. de y. Robot de forma circular. sustracción.. movimiento. introducción. luces. escritura. con y. y. lectura. Tabla 2: Robots No antropomórficos en educación, se presenta un resumen de algunos de los robots utilizados como elementos de mediación del aprendizaje, el área en el que se desempeñan y los recursos de expresión emocional que utilizan. Fuente elaboración propia. 3.2 Áreas STEAM y robótica. A lo largo de la historia el enfoque de la robótica en educación se ha ido transformando según las necesidades presentadas en su entorno, puesto que en sus comienzos se propuso como una estrategia para desarrollar el pensamiento analítico a través de la.

(36) programación y el ensamble de las estructuras de este. En la actualidad, no tiene este único 36 propósito, ya que se proyecta en otras áreas como una herramienta mediadora que fortalece los procesos educativos tanto en la enseñanza como en el aprendizaje.. Una de estas estrategias es por medio del programa STEM (Ciencia, Tecnología, ingeniería y Matemáticas, de sus siglas en inglés) la cual fue creada para transformar la enseñanza teniendo en cuenta áreas como las matemáticas y las ciencias, donde al potenciarlas con la tecnología y un sentido ingenieril, se incorporarían al programa de estudios regulares. Donde se intenta transformar el aula tradicional de clases, con la implementación de un plan de estudios fundamentado en la resolución de problemas, el descubrimiento y el aprendizaje colaborativo; buscando en el estudiante realice una participación más interactiva para la solución de estos problemas. (Fioriello, 2012). Son satisfactorios los beneficios que presenta esta estrategia, ya que al implementar estas á reas en conjunto permiten la innovación y la profundización a través de las habilidades aprendidas, para la solución de problemas reales.. Un ejemplo de este programa es el que desarrollan los colegios Republica Dominicana de suba y el colegio San Carlos de Tunjuelito en la ciudad de Bogotá, donde es implementado para la enseñar a niños con condición de discapacidad, ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas. Utilizando como herramienta el robot NAO, el cual se desarrollan actividades como practicar idiomas, realizar rutinas de baile, ejercicios y jugar futbol; otra herramienta utilizada son los kits de lego mindstorms EV3, utilizado para la construcción de muñecos con.

(37) sensores, siendo desde esta práctica la enseñanza de física y matemáticas y todo esto con. 37. ayuda de la fundación Domynet de la universidad ECCI de Colombia.. Otra experiencia con STEM es el programa “STEM Robotics Chevrolet” donde se capacito a 13 docentes de diferentes instituciones educativas cercanas a la planta General Motors (colmotores) en la metodología STEM Robotics, para que luego fuera replicada en los estudiantes e instituciones educativas; potencializando esta metodología. Las instituciones beneficiadas con el programa fueron: El Instituto Técnico Industrial Piloto, Cole gio Ciudad de Bogotá (IED), Colegio la Presentación de Fátima, Colegio Parroquial San Luis Gonzaga y Fundación Biblioseo. Utilizando como herramienta los kits de lego mindstorms EV3..

(38) 38. 4. MARCO TEÓRICO. 4.1 La robótica educativa. La robótica educativa en los últimos años ha sobresalido como medio para acercar a los estudiantes a un mundo de participación, interactividad y creatividad. Tomando como marco el ambiente que los rodea y la necesidad de mejorar su entorno de acuerdo con los avances tecnológicos que observan a diario.. La robótica educativa también conocida como robótica pedagógica es una disciplina que tiene por objeto la concepción, creación y puesta en funcionamiento de prototipos robóticos y programas especializados con fines pedagógicos (Ruiz-Velasco, 2007). La robótica educativa crea las mejores condiciones de apropiación de conocimiento que permite a los estudiantes fabricar sus propias representaciones de los fenómenos del mundo que los rodea, facilitando la adquisición de conocimientos acerca de estos fenómenos y su transferencia a diferentes áreas del conocimiento. (Bravo, F.; Forero, A.; p.123). Es por esta razón, que la robótica educativa se vuelve el tema predilecto para que los estudiantes conjuguen varios saberes y desplieguen toda su capacidad para resolver de forma asertiva las actividades que se han planteadas. Para (Barrera, N. 2014) la robótica es un medio que permite realizar un proceso educativo activo donde los estudiantes potencializan su desarrollo cognitivo y aplican el trabajo colaborativo, a través de la interacción de saberes e ideas conjuntas, permitiendo que el docente sea un agente facilitador del proceso..

(39) 39 Con el avance acelerado de la tecnología en el mundo y la creación de nuevos elementos que contribuyen al mejoramiento de la calidad de vida de la humanidad, la robótica ha sido una rama de la tecnología que ha estado siempre dispuesta a mejorar y hacer más eficientes los procesos en los cuales se involucra; es por esta razón, que al ser un tema de gran auge, permite crear lazos de conexión e interés con los procesos educativos y formativos, de allí que la robótica sea un medio para el acercamiento de nuevos aprendizajes.. La robótica en la educación busca que los niños y jóvenes desarrollen diferentes habilidades de pensamiento creativo e interacción con grupos de trabajo donde apliquen otros conocimientos impartidos en clases, presentando opciones de aprendizaje que faciliten a los estudiantes una mejor comprensión de la matemática, la ciencia y las nuevas tecnologías.. Los robots involucran en una variedad de disciplinas. Un robot está hecho de partes componentes de motores, sensores y programas. Cada una de estas partes depende de diferentes campos del conocimiento tales como la ingeniería, la electrónica y la informática. Este carácter interdisciplinar de los robots significa que cuando los estudiantes aprenden a diseñar robots, inevitablemente, aprenden sobre las muchas otras disciplinas que utilizan la robótica. (Papert, 1980¸Rogers y Portsmore, 2004, como citó García, Y; Reyes, D. 2012, p. 48). Una ruta de transformación social se podría generar en la medida en que los jóvenes amplíen su visión y potencialicen sus capacidades en estas áreas a través de la robótica, motivando el uso de.

(40) las herramientas tecnológicas que les brinde a los estudiantes establecer lazos de conexión. 40. entre lo aprendido en el aula y el mundo real. Como se ha mencionado anteriormente y tal como lo dice (Pinto; Barrera; Pérez, 2010)., la robótica es un área interdisciplinar que une la ingeniería para el proceso de diseño y construcción de mecanismos y el aspecto didáctico, en el cual se aplican los objetivos educativos en el proceso enseñanza, aprendizaje.. 4.2 Aspectos metodológicos comunes utilizados para validar el uso de robots en ambientes educativos. La inclusión de la robótica en los proyectos educativos se debe entender como un medio que ayuda a potencializar las capacidades y desempeños de nuestros estudiantes, por tanto, desde el área de tecnología e informática es importante que se den los primeros pasos para implementarla y luego buscar la interdisciplinariedad con las demás áreas a través de proyectos que desarrollen esas capacidades, propiciando habilidades de trabajo cooperativo, creatividad y productividad, que se convertirán en el empuje que impulse los cambios en el proceso de enseñanza aprendizaje de los estudiantes y por supuesto de nosotros los docentes.. El propósito educativo de esta experiencia es promover la creación de una generación de niños y niñas sensibilizados con el desarrollo actual de la ciencia y la tecnología y conscientes del potencial creativo y de aprendizaje que poseen. Ellos estudian procesos, eventos y sitios, luego los recrean y simulan haciendo uso de la robótica. (Acuña, A.2012.p.12).

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