1.2.2.1 LA ENSEÑANZA EN EDUCACIÓN SUPERIOR
La (Unesco, 1998) sostuvo que, “En un mundo en rápido cambio, se percibe la necesidad de una nueva visión y un nuevo modelo de enseñanza superior, que debe estar centrado en el estudiante, lo cual exige en la mayoría de los países reformas de profundidad y una política de ampliación del acceso, para acoger a categorías de personas cada vez más diversas, así como una renovación de lo que es la forma organizada de nuevos tipos de vínculos y de colaboración con la comunidad y con los más amplios sectores de la sociedad”(Unesco, 1998). Las tendencias educativas
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y sociales exigen que las universidades deben formar profesionales empáticos, creativos, sensibles capaces de interactuar y desarrollar su medio. Al respecto la (Unesco, 1998).” los rápidos progresos de las nuevas tecnologías de la información y comunicación seguirán modificando la forma de elaboración, adquisición y trasmisión de conocimientos” y “las nuevas tecnologías brindan posibilidades de renovar el contenido de los cursos y los métodos pedagógicos, de ampliar el acceso a la educación superior”. Este nuevo contexto hace que los docentes modifiquen sus habilidades tecnológicas incorporando herramientas digitales en su proceso de
“Enseñanza-Aprendizaje”.
1.2.2.2 LA ENSEÑANZA UNIVERSITARIA
Para (Llanos, 2012), la enseñanza universitaria “es la forma organizada del trabajo educativo a nivel superior, que tiene como componentes al docente, estudiante y la metodología universitaria”. Siendo este un proceso generador de ciencia aplicando conocimiento factico donde la investigación es el pilar del desarrollo académico a su interior. Otros autores como (Vargas D, Rubio L, 2002).
Define “La enseñanza universitaria contribuye a engrandecer el saber y los procesos para consolidarlo, profundizando en los múltiples significados vividos desde la experiencia compartida con cada estudiante”. Por tanto, podemos considerar que la universidad es cuna del “saber” utilizando métodos, mecanismos, y recursos.
(Orellana G, Morales A, García C, 2008). “La enseñanza universitaria es una relación interpersonal dirigida a trasmitir conocimientos, sobre todo comunicar ideas, buscar formas apropiadas y eficaces de adquirirlos, criticar los recibidos y avanzar en la búsqueda de otros nuevos”. Finalmente se puede decir que el fin de
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la universidad es fomentar la búsqueda de nuevos saberes, promoviendo la creatividad, la innovación acorde a las tendencias actuales.
Una buena enseñanza se refleja cuando el egresado se inserta fácilmente al mercado laboral, cuando es promotor de nuevos espacios empresariales, nuevos aportes culturales, promotor del cuidado de su ambiente y protector de la calidad de vida de la sociedad. Respecto a su entorno este se refleja en la satisfacción de las instituciones que albergan a sus egresados y estudiantes en sus procesos de prácticas, responsabilidad social, investigación y laboral.
1.2.2.3 LA ENSEÑANZA UNIVERSITARIA CENTRADA EN EL APRENDIZAJE
En este espacio se resalta el rol que cumple el docente porque es éste el responsable director de planificar el proceso de “Enseñanza-Aprendizaje” en concordancia con el currículo. Al respecto Shoup y Kuh (Shoup G y Kuh R., 2008)
“sostuvieron que, para conseguir los objetivos de aprendizaje deseados de manera eficaz en los alumnos, la tarea fundamental del profesor era hacer que, participaran en las actividades de aprendizaje con toda la probabilidad de que los alumnos alcanzaran los objetivos”.
Para (Ramsden P., 1992), “la tarea del profesor es hacer posible que el alumno aprenda”; y para (Barr R, 1995), “para alcanzar dicho objetivo no se debe escatimar en el procedimiento que mejor funcione”.
Por su parte, (Mohanan K., 2003) “ si la actividad docente no tiene como resultado el aprendizaje de los alumnos, no ha habido enseñanza”.
Esto quiere decir que debemos promover en el estuante sus habilidades para que sean ellos los generadores de sus propios conocimientos donde el docente sea el facilitador y guía en ese proceso
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1.2.2.4 LA DIDÁCTICA UNIVERSITARIA
Según (LLauri MV, 2011), “etimológicamente, el término didáctica proviene del vocablo didaskein, que significa enseñar; del que se desprende la definición: ciencia o el arte de la enseñanza”, o define “Como la disciplina de carácter práctico y normativo, que tiene por objeto específico, la técnica de la enseñanza”.
Para (LLauri MV, 2011). “la didáctica es el conjunto sistemático de principios, normas, recursos y procedimientos específicos que todo profesor debe conocer y saber aplicar, para orientar con seguridad a sus alumnos en el aprendizaje”.
En la actualidad la didáctica se refiere a las capacidades pedagógicas del docente para promover en el estudiante saberes específicos que se integren a su estructura cognitiva propio de él.
1.2.3 EL APRENDIZAJE
1.2.3.1 CONCEPTO DE APRENDIZAJE
Desde el punto de vista de (LLauri MV, 2011) “Es el proceso donde se adquieren habilidades, destrezas, conocimientos, conductas y valores como resultado del estudio, la experiencia, la instrucción, el razonamiento y la observación”.
1.2.3.2 TEORÍAS DE APRENDIZAJE
- Aprendizaje conductista y neoconductista (Pavlov, Skinner). “Consiste en que toda la actividad se centra en el docente, quien actúa como trasmisor de la información, mientras que el estudiante es el sujeto pasivo. Las tecnologías transmisivas encajan plenamente en la
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metodología tradicional de enseñanza”. Esta tecnología transmisiva es unidireccional; por encima de esta se encontraría la tecnología interactiva. Postulan el aprendizaje como producto final y obedece a una respuesta a estímulos. “Como base de todo aprendizaje, es una cuestión de formación de hábitos, es la conducta como respuesta a estímulos cuando están asociados a la propia experiencia”
(Lafourcade). Esta teoría, se apoya de manera exclusiva en elementos mensurables y observables. Destacan Pavlov, “cuya experiencia con el perro y el reflejo condicionado es uno de los dos tipos de respuesta posibles; y Skinner, sicólogo estadounidense quien sostuvo que el comportamiento y aprendizaje como consecuencia de los estímulos ambientales (recompensa y refuerzo) podía producir respuestas no reflejas (a las que llamó respuestas operantes), siempre y cuando haya recompensa”. También está Gagne, pedagogo estadounidense, “quien aportó con su tipología de signos y señales, respuestas operantes en cadena, discriminaciones múltiples de conceptos, principios y resolución de problemas”.
- Teoría cognitivista (Piaget, Ausubel, Brunner). Según Piaget (teoría psicogenética o constructiva), “el pensamiento es la base en que se asienta el aprendizaje, es la forma en que la inteligencia se manifiesta, y postula la existencia de estructuras cognitivas, el aprendizaje se forma construyendo los conocimientos desde la experiencia”. De acuerdo con (OrmrodJE., 2003), “el aprendizaje se forma construyendo los conocimientos desde la experiencia. El aprendizaje se realiza por la interacción entre los individuos y su entorno, en tanto que la enseñanza
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es la búsqueda de las herramientas que permite al docente propiciar determinados aprendizajes”.
- El aprendizaje se realiza por la interacción entre los individuos y su entorno, en tanto que la enseñanza es la búsqueda de las herramientas que permite al docente propiciar determinados aprendizajes. El proceso de aprendizaje es interés del estudiante, donde el profesor actúa como facilitador de información y herramientas, que permite al alumno explorar alternativas de aprendizaje.
1.2.3.3 APRENDIZAJE BASADO EN PROBLEMAS
El aprendizaje ABP conocido como el “Aprendizaje basado en problemas, es una Metodología centrada en el estudiante, quienes desarrollan sus capacidades a través de la resolución de problemas, por lo general planteados a partir de situaciones de la vida real” (Barrows H., 1996). En este contexto el docente tiene el rol de facilitador, guía en el proceso de aprendizaje del estudiante.
Esta estrategia busca formar al estudiante en base a casos reales que suceden en su entorno, promoviendo el análisis, síntesis con juicio basado en hechos reales.
Para (Barrows H., 1996) “Los estudiantes deben tomar responsabilidad de su propio aprendizaje, identificando lo que necesitan conocer para tener un mejor entendimiento y manejo del problema en el cual se está trabajando, y determinando dónde conseguir la información necesaria (libros, revistas, profesores, internet, etc.)”.
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1.2.3.4 APRENDIZAJE POR COMPETENCIAS
Para (Monreal C. 2014) “el aprendizaje por competencias es la concepción de la formación universitaria que involucra a todo el profesorado, quedando bajo su potestad, elegir qué competencias se van a trabajar con los estudiantes del curso en particular”. Para (González J, 2003) sostiene que los proyectos de formación,
“exige una planificación que supone enunciar los objetivos, debates, de seleccionar metodologías que respondan al conjunto de objetivos, escoger contenidos en consonancia con los objetivos y competencias, preparar un plan de evaluación de los procesos y resultados garantizando a través del diseño, el rigor de la evaluación”.
1.2.3.5 APRENDIZAJE SIGNIFICATIVO
El aprendizaje significativo, según (Ausubel D., 1976) es un componente humano “para adquirir y almacenar la inmensa cantidad de ideas e informaciones representadas en cualquier campo de conocimiento”.
Ausubel refiere “El aprendizaje es significativo cuando son incorporados nuevos conocimientos en forma sustantiva en la estructura cognitiva del estudiante, cuando relaciona los nuevos conocimientos con los anteriormente adquiridos, cuando aplica a nuevas situaciones lo nuevo que ha aprendido y cuando comprende el proceso de la adquisición de sus conocimientos”.
Para que se de este tipo de aprendizaje, es importante que el profesor promueva en el estudiante la autocrítica de modo que el estudiante de sentido a su aprendizaje reconociendo la importancia de lo que hace, por lo que el docente se centra en acciones que permita al estudiante aprender reconociendo su propósito y explicado en la socialización del aprendizaje. Para que el docente logre este fin
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tiene que hacer uso de estrategias que le permita brindar a sus estudiantes la posibilidad de desarrollar habilidades para “aprender a aprender”.
1.2.4 APRENDIZAJE DE LAS INGENIERÍAS
1.2.4.1 APRENDIENDO FÍSICA CON SMARTPHONES
Para entender y aprender mejor física, los estudiantes necesitan explicaciones teóricas y realizar experimentos por ellos mismos. A veces, situaciones económicas o temporales limitan el trabajo de los alumnos en el laboratorio.
Según H. Qing Yu, “Las tecnologías actuales poseen una elevada capacidad de cálculo e incluyen sensores que pueden ser utilizados como dispositivos de medida en experimentos sencillos, reemplazando equipamientos caros”. Las tecnologías ayudan al estudiante a realizar por sí mismos en situaciones cotidianas, favoreciéndose así su aprendizaje autónomo, independiente e interés por la asignatura. (H. Qing Yu, C. Pedrinaci, S. Dietze, 2012).
La “tecnología puede jugar un papel importante en el modo en que aprendemos o enseñamos. Igualmente, la tecnología puede ser fundamental, para facilitar la difusión del conocimiento y la cultura más allá de colegios y universidades” (H. Qing Yu, C. Pedrinaci, S. Dietze, 2012).
“El reciente desarrollo tecnológico en las comunicaciones ha permitido que las dos tecnologías docentes de mayor crecimiento que han experimentado, hayan sido los cursos online abiertos masivos (MOOC)(S. Dehors, C. Zucker, 2006) y el aprendizaje móvil, Learning”, (M. Trucano, 2005)(A. Cañete, D. Garijo, 2012).
Uno de los beneficios de esta tecnología “destacamos que ambas favorecen el acceso al conocimiento de comunidades menos favorecidas y permiten que los
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estudiantes construyan sus propios entornos de aprendizaje” (M. Marqués Andrés, J. M. Badía Contelles, 2013).
Sin embargo, “para profesores y estudiantes de física los smartphones y tabletas son unas potentes herramientas para realizar experimentos de física, gracias al conjunto de sensores de que disponen y a su capacidad de cálculo” (Zorrilla, 2013). Su utilización, en experimentos del laboratorio docente, como a lo largo de actividades cotidianas, permitirá fortalecer el aprendizaje del estudiante a través de la observación, permitiéndoles contrastar su conocimiento, con sus propios resultados.
Frente a lo expuesto, “ El profesor debe asegurarse, que los datos suministrados por dicha aplicación, son correctos, tienen significado físico y no serán fuente de confusión para los estudiantes que la usan”(R. Olanda, R. Sebastián, 2014).
1.2.4.2 SISTEMA DE INTEGRACIÓN DE LABORATORIOS REMOTOS DE ROBÓTICA (SILARR)
1.2.4.2.1 LABORATORIO REMOTO DE ROBÓTICA, ESCALABLE, VERSÁTIL Y MODULAR
(H. Qing Yu, C. Pedrinaci, S. Dietze, 2012) “Las herramientas educativas destinadas a la práctica son fundamentales cuando hablamos de ingeniería, electrónica, física o química. Estas ciencias requieren de confirmaciones reales de las teorías estudiadas. Para el cual se desarrollan laboratorios que permitan, a los alumnos de estas disciplinas, comprobar en la realidad lo aprendido en la teoría”, Desde la percepción de , (M. Marqués Andrés, J. M. Badía Contelles, 2013) “los laboratorios son variados, este trabajo se centrará en los laboratorios de robótica.
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Su uso es extensible a todos los ámbitos expuestos y la generalización de la robótica”
(Z. Zhang, J. Iria, C. Brewster, 2008) considera “que los laboratorios son necesarios para una buena comprensión de las tecnologías que nos rodean, para utilizar estas de una manera productiva y eficiente, y no convertirnos en esclavos de sus servicios y ventajas” a continuación presentamos la descripción de los laboratorios posibles.
1.2.4.2.2 LABORATORIOS REMOTOS DE ROBÓTICA a. LA SIMULACIÓN COMO ALTERNATIVA
“La simulación ofrece la ventaja de que no supone un costo de fabricación, no hay que soldar o atornillar piezas, se pueden modificar texturas, piezas, engranajes con un solo clic de ratón, y todo ello tantas veces como sea necesario” (N. King, M. Bechthold, 2014). Al respecto (Silva, 2013). Menciona “La utilidad formativa de la simulación, ha llevado a diseñar paquetes específicos, muy útiles para aumentar la cualificación universitaria de futuros ingenieros y acercarlos al mundo empresarial”.
Por tanto, la simulación permite realizar pruebas en tiempo real de modo virtual, esta actividad permite ahorrar costos, y lo mas importante reduce los riesgos posibles que podamos cometer si estuviéramos realizando pruebas en escenarios reales.
Respecto a los softwares de simulación , (CIROS, 2014) dice “los softwares de simulación, hacen posible comprobar el funcionamiento de equipos robotizados en un determinado entorno”
En la actualidad estos softwares ayudan a las industrias a comprobar la eficiencia de sus productos.
42 CIROS, (CIROS, 2014)
“Es un programa de simulación industrial 3D, desarrollado por la empresa” (FESTO, 2014). Según, (Karras, 2010), “sus características permiten, emular todos los entornos de aprendizaje de mecatrónica, robótica y automatización industrial en una misma plataforma”.
“Su interface de usuario está orientada a la manipulación de tareas y experimentación con proyectos y permite la personalización del entorno.
Cuenta con un asistente en línea y un sistema de conversión 3D, que facilita la visibilidad de los elementos de la pantalla. La empresa está especializada en entornos de aprendizaje de robótica y e-Learning”.
(FESTO, 2014) dicxe “Uno de los aspectos más relevantes de los laboratorios remotos de robótica, es precisamente ese carácter de remoto, que los hace accesibles y útiles para aquellas personas que no pueden trasladarse físicamente al lugar de docencia”.
ARENA, (ARENA Simulation, 2014)
(Rockwell Automation, 2014), “es un software diseñado para simular procesos industriales simples y complejos. Posee una oferta de formación, para universidades y otra para empresas, muestra de la importancia ya citada que este tipo de cualificación tiene para los estudiantes de ingeniería”.
FlexSim, (FleXSim, 2014)
Al igual que los softwares anteriores son muy utilizados por las empresas “Su enfoque se centra en acercar al máximo los entornos 3D, a la realidad mediante la simulación, y para el cual, no duda en desplegar todas
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las herramientas de desarrollo necesarias, para permitir al usuario personalizarlos al máximo”.
El software de simulación FlexSim, “es un software de gran sencillez, que permite personalizar los modelos de simulación y optimizar así la capacidad de los procesos”.
“A pesar de estar todos ellos relacionados de manera directa o indirecta con la educación y formación, o con el entorno académico, es necesario destacar, dentro del software de simulación sobre robótica y en especial sobre robots, a Webots, (Webots, 2014). Desarrollado por la empresa suiza Cyberbotics y actualmente en su versión 7.4.2. nacido como proyecto de software libre, orientado a la simulación de equipos robotizados, cuenta actualmente con diferentes licencias, aparte de la gratuita, una educativa de uso económico y varias profesionales con un mayor costo y más versatilidad”.
Springer, (Springer, 2014) afirma que: “La importancia de este software, viene avalada por el número de veces que ha sido citado o utilizado en publicaciones del IEEE, (IEEE Xplore Digital, 2014), ACM, o MIT Press, (MIT Press Journals, 2014)”, entre otros.
“En esencia, replica, de la manera más realista posible el mayor número de robots y equipos robotizados existentes en el mercado, desde kits de robots comerciales de tipo educativo, como NAO de Aldebaran Robotics”, (MIT Press Journals, 2014).
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(KUKA Robotics, 2014), es un robot “con una librería que se amplía cada vez más y que permite incluso utilizar la interfaz del programa para, una vez realizada la simulación, cargar el programa en el robot y ver en la realidad el funcionamiento del mismo, comparándolo así con lo visto en la simulación”. Este robot se presenta en entornos 3D de alta calidad, para todo tipo de entorno educativo.
Para (Fernandez, 2011) “La simulación tiene un contenido formativo esencial, constituye un elemento facilitador a la hora de enfrentarse al control de un equipo robotizado y ofrece una seguridad que no es fácil conseguir con la manipulación del citado equipo en la vida real”
b. HARDWARE Y SOFTWARE, SISTEMAS UTILIZADOS
LabVIEW, de National Instruments, (National Instruments, 2014), y MatLab de MathWorks, (MathWorks, 2014) “Dentro de las posibilidades de uso real de equipos robotizados, cabe destacar en el mercado dos productos que, por su integración en la industria, su expansión en laboratorios para uso educativo en la ingeniería y su generalización a nivel internacional, son referentes”.
MATLAB
Software de simulación utilizado en el campo de la ingeniería.
Uno de estos laboratorios es el Simulink Coder (llamado Real Time Workshop), (Simulink Coder, 2014), “que permite generar y replicar código en tiempo real para sistemas embebidos y que es utilizado habitualmente, para desarrollar laboratorios virtuales y de manera especial laboratorios
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remotos de robótica, por sus características para la adquisición de datos y el control”.
Actualmente MatLab “ha integrado, la robótica educativa de Lego, con lo que actualmente tiene soporte para Lego Mindstorm, (Soporte de MatLab para Lego Mindstorm, 2014), en concreto para los modelos Lego Mindstorm NXT 1.0, NXT 2.0, o Education NXT Base Set, dando soporte a los robots NAO, (Soporte de MatLab para robots NAO, 2014)”.
LabVIEW
Tiene como base la arquitectura del MatLab, con la diferencia de que LabVIEW “despliega servicios web; integrados en el software principal; lo que lo hace muy interesante como herramienta para implementar laboratorios remotos a nivel académico”.
Arduino: “Un sistema de integración se lleva a cabo con la herramienta Arduino Toolkit,” (Versión educativa de MatLab, 2014).
“Respecto a la integración de equipos robotizados, actualmente LabVIEW da soporte a Lego Mindstorm, (Soporte de LabVIEW para Lego Mindstorm, 2014). Con esta integración se pueden adquirir y enviar datos a estos equipos robotizados, previo pago de la pertinente licencia”. LabVIEW, cuenta con su propio kit de prototipos de robótica, (Kit de prototipos de robótica de LabVIEW, 2014), y con una plataforma específica para iRobot, (Plataforma de LabVIEW para iRobot, 2014).
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