ALGO SOBRE LA ROBÓTICA PEDAGÓGICA.
[1]Legendre (1988), define a la robótica como:
"...
Conjunto de métodos y medios derivados de la informática cuyo objeto de estudio concierne a 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."
Nuevas tecnologías en la educación
Vivimos en un mundo en donde cada hecho, objeto o evento nos aporta información sobre ellos mismos. Estamos bajo una lluvia de informaciones que nos penetran a través de todos nuestros sentidos. Físicamente esta información no es abstracta sino real; podemos decir que una información es una representación codificada de la realidad, que obedece a una convención preestablecida entre el que envía y el que recibe la información. Esta información puede ser medida, transformada, creada, conservada, restituida, utilizada, etcétera. Es decir, la información es un material que se puede adquirir, conservar, modificar y expedir tanto por el ser humano como por ciertas máquinas.
Las máquinas que pueden procesar esta información son las computadoras. Ellas forman parte de una revolución tecnológica y con su acelerado crecimiento en número, velocidad y variedad de aplicaciones, se están volviendo una forma de vida.
A la informática la podemos pensar como la ciencia del tratamiento racional (hecho por máquinas automáticas) de la información, considerada como el soporte de los conocimientos humanos y de las comunicaciones en los dominios técnicos, económicos y sociales.
Bajo el punto de vista del tratamiento de la información, las computadoras hacen las cosas que nosotros mismos podemos hacer pero facilitando y multiplicando nuestras capacidades de trabajo (rapidez, automatización, capacidad de memoria, transmisión de información a distancia, etc.) Así pues, las computadoras nos proporcionan muchas oportunidades para mejorar la calidad de nuestra vida tanto personal como profesional y se puede decir que actualmente es muy difícil escapar a los efectos de la automatización.
La informática educativa
La informática educativa, implica la comprensión y caracterización del ámbito educativo, informático y de la sociedad actual. Cuando citamos a la informática que afecta a la educación, es propio hablar de la computadora como instrumento privilegiado de aprendizaje, para aprender desde ella, con ella o sobre ella (
Jonassen) y, también, afirmar que su tecnología incorpora, como valor que debe descubrirse, la metodología de la información, a la vez que podemos hablar de la informática como objeto de aprendizaje.
La inteligencia artificial
Como subdisciplina de la informática tenemos a la Inteligencia Artificial (IA), que es la técnica de software que se utiliza para resolver problemas expresados en términos simbólicos más que numéricos. Los problemas simbólicos se refieren a los problemas de la vida y de las tareas cotidianas. Se llaman simbólicos porque expresan ideas sobre símbolos, es decir, no son cantidades numéricas sino que resuelven problemas que involucran símbolos, conceptos e ideas simbólicas.
Para poder aprovechar esta técnica de software tenemos tres categorías básicas: sistemas expertos, sistemas en lenguaje natural y sistemas de percepción para visión, habla y tacto.
Los sistemas expertos están basados en "conocimientos humanos experimentales o habilidades, que se codifican en el programa, en estructuras denominadas bases de conocimientos”.
Los sistemas de lenguaje natural permiten que los usuarios consulten e interactúen con programas de aplicación de muy diversas aplicaciones y bases de datos en su lenguaje coloquial.
Los sistemas de percepción visual, audible y táctil son sistemas (robots) que pueden interpretar colores, escenas plásticas, hacer inferencias sobre las cualidades físicas y orientación de objetos, entre otras actividades.
Robots y robótica
En 1921 Karel Capek en su obra de teatro “Los Robots Universales de Rossum” introdujo el término "robot"
[2], como una copia aproximada de seres vivos.
Durante la II Guerra Mundial aparecen una gran variedad de mecanismos de control, como el pilotaje automático; conceptos e inventos claves, máquinas cibernéticas y poco a poco los robots comienzan a perder su carácter antropomórfico. Actualmente los robots son concebidos en función de tareas específicas a desempeñar. La réplica de la forma humana no es siempre la mejor para llevar a cabo tareas extremadamente precisas y a veces sumamente complejas.
La definición de robot dada por el Instituto de Robots de América es:
"
Un manipulador reprogramable y multifuncional concebido para transportar materiales, piezas, herramientas o sistemas especializados; con movimientos variados y programados, con la finalidad de ejecutar tareas diversas."
Antes, los robots no eran más que herramientas para la automatización. Estaban teóricamente, destinadas a ejecutar una tarea específica: transportar, cargar, descargar, soldar, atornillar, pintar, pegar, pulir, limpiar, etcétera. Estas tareas no implicaban de ninguna manera que los robots fueran "inteligentes". Actualmente, además de lo robots que permiten la manipulación automática y programable, existen los robots llamados "inteligentes" que efectúan funciones tales como la detección de cualquier modificación de su medio ambiente. Estos robots "inteligentes" actúan en consecuencia considerando las nuevas modificaciones ya sea cambiando la secuencia de operaciones o descubriendo una nueva.
La palabra robótica como ciencia que estudia a los robots, tiene su origen en Run Around, una maravillosa historia de ciencia ficción publicada por Isaac Asimov en su libro “Yo Robot”.
La robótica pedagógicaEs a partir de 1975 que aparece una primera utilización con fines pedagógicos de la robótica. Se trataba en esa época de desarrollar un sistema de control automatizado de administración de experiencias en laboratorio en el campo de la psicología. De estas investigaciones emergió el concepto de encargado-robot (Nonnon, Laurencelle; 1984).
La robótica pedagógica como disciplina integradora de distintas áreas del conocimiento
Un objetivo tecnológico primordial de la robótica pedagógica es, mediante un uso pedagógico de la computadora, la generación de entornos tecnológicos ricos, que permitan a los estudiantes la integración de distintas áreas del conocimiento para la adquisición de habilidades generales y de nociones científicas, involucrándose en un proceso de resolución de problemas con el fin de desarrollar en ellos,- un pensamiento sistémico, estructurado, lógico y formal. -
Se trata de ubicar al estudiante en un ambiente tecnológico (mismo que le permitirá la manipulación concreta de objetos reales) de tal suerte que sea capaz de iniciar un proceso de resolución de problemas, es decir, que a partir de la realidad en la que se encuentra, el alumno podrá percibir los problemas, imaginar soluciones, formularlas, construirlas y experimentarlas con el doble objetivo de comprender y proponer o mejorar la solución propuesta.
El desafío es más bien controlar -jugar con- lo real que intentar inmediatamente una interpretación abstracta del fenómeno. Al final, se trata de desarrollar en el estudiante un pensamiento estructurado, que le permita encaminarse hacia el desarrollo de un pensamiento más lógico y formal.
La robótica pedagógica como un entorno tecnológico que permite un uso creativo del aula y de los procesos de enseñanza-aprendizaje. Dado el carácter polivalente y multidisciplinario de la robótica pedagógica, ésta puede ayudar en el desarrollo e implantación de una nueva cultura tecnológica.
Uno de los principales objetivos de la robótica pedagógica, es la generación de entornos de aprendizaje basados fundamentalmente en la actividad de los estudiantes. Es decir, ellos podrán
concebir y/o desarrollar y/o poner en práctica diferentes robots educativos que les permitirán resolver algunos problemas y les facilitarán al mismo tiempo, ciertos aprendizajes.
Lo anterior es muy interesante, ya que dentro del aprendizaje colaborativo, lo mismo podemos diseñar robots, desarrollar robots a partir de juegos de piezas o mecanismos ya desarrollados o utilizar robots existentes a los que podamos cambiar las instrucciones y ejercitarnos así en diferentes situaciones de realidad.
Algunas de sus principales características.
Innumerables intentos didácticos se han realizado para dar cuenta de los procesos que facilitan la apropiación cognitiva. La epistemología y la psicología genética han sido poco explotadas por otras corrientes pedagógicas. La robótica pedagógica se fundamenta en las ideas principales de estas corrientes y de otras teorías conceptuales y de didácticas especiales, como el modelo Gagnetiano, basado en la teoría de la información para privilegiar las actividades educativas de tipo heurístico sobre las algorítmicas.
La robótica pedagógica privilegia el aprendizaje inductivo y por descubrimiento guiado. La inducción y el descubrimiento guiado se aseguran en la medida en que se diseñan y se experimentan, un conjunto de situaciones didácticas constructivistas mismas que permitirán a los estudiantes construir su propio conocimiento.
La robótica pedagógica, se inscribe en una teoría cognoscitivista de la enseñanza y del aprendizaje. El aprendizaje se estudia en tanto que es proceso constructivista y es doblemente activo. Activo por una parte, en el sentido de demandar al estudiante ser activo desde el punto de vista intelectual; y por otra parte, solicita que estudiante que sea activo, pero desde el punto de vista motor (sensorial). Asimismo, el proceso constructivista le da la importancia que se merece al error. Aquí el error es un accionador fundamental que permite al estudiante equivocarse y probar distintas alternativas de solución.
Gagné (1984) en su modelo de aprendizaje inspirado de las teorías de la información, nos propone un método concreto para "programar" la máquina humana en términos de eventos de enseñanza. Su método de programación es sincrónico, los eventos de enseñanza se suceden para formar un bucle completo. Cada uno de estos eventos actuaría sobre un proceso mental interno e hipotético operando como una computadora, con funciones de entrada (procesos y registros sensoriales), funciones de tratamiento utilizando registros internos (memoria de trabajo), y funciones de memorización (memoria permanente o a largo plazo). Esta separación que puede ser artificial, es muy cómoda para operacionalizar investigaciones en enseñanza.
El modelo de Gagné se aplica bastante bien en la enseñanza de habilidades motrices, informaciones verbales, actitudes y habilidades intelectuales. Sin embargo, este modelo parece insuficiente para la enseñanza de estrategias cognitivas, puesto que se aplica de igual manera a las estrategias o a las habilidades intelectuales. Un modelo adecuado debería considerar el aspecto generador y creativo de estrategias cognitivas, aspecto que se concibe difícilmente programable.
La máquina programable de Gagné, debería sustituirse por una máquina cognitiva que se
auto programara y cuyo programa se constituyera de datos externos aprendidos, seleccionados y combinados por esta misma máquina, en lugar de ser programada previamente para identificar y buscar los datos externos, como lo propone Gagné para la enseñanza de las habilidades intelectuales. Al modelo de Gagné, inspirado por el funcionamiento de una máquina programable se le debería añadir, las posibilidades de la inteligencia artificial, es decir que
autoaprendiera.
Esta máquina no debe contentarse con reproducir resultados, a partir de los datos u operadores internos o externos. Ella debe además, seleccionar los datos pertinentes, inventar el operador, ejecutar la operación y verificar los datos. Es principalmente en la invención del operador que la estrategia cognitiva se distingue de una habilidad intelectual. Aquí se trata de una actividad de análisis y de programación que contiene una buena parte de creatividad.
Autores como Papert (1980), Davis (1967), Solomon (1986), piensan que la programación de computadoras es la vía ideal para desarrollar este tipo de pensamiento creativo. La actividad de programación puede facilitar el desarrollo de estructuras o estrategias cognitivas.
Esta actividad de programación en conceptos puede realizarse a través de la planificación y ejecución de experiencias. De técnico-experimentador que ejecuta las experiencias planificadas por su profesor, queremos que los estudiantes se vuelvan programadores-experimentadores, siendo ellos mismos quienes ordenen, planifiquen y controlen sus experiencias. A través de un vector de variables independientes, el alumno va a seleccionar una variable, aislarla neutralizando las otras, predecir una interacción entre esta variable y una variable o vector de variables independientes, ejecutar la experiencia, verificar sus predicciones y establecer una ley.
En efecto, para que haya concepción, es necesario no dar la estrategia a priori como regla; se debe permitir el ensayo, el recomienzo, la reorganización de la experiencia. A través de esta manera de proceder, queremos favorecer la construcción, la elaboración gradual, la emergencia de la estrategia, o al menos su apropiación por parte del alumno. Por estrategias, entendemos las de la segunda categoría, es decir, aquellas que conciernen a la resolución de problemas:
"..
Estas estrategias consistirían en procedimientos para generar las informaciones, los conceptos y las reglas para la resolución de problemas". (Brewer, Lichtenstein 1981).
Es situando al alumno en un entorno educativo heurístico, en donde se pueda explorar y experimentar de manera libre e imaginativa, que pensamos favorecer la adquisición de estas estrategias cognitivas.
Una palabra de precaución.La robótica pedagógica es maravillosa, puede ampliar el horizonte del participante para explorar soluciones tecnológicas a los problemas de la realidad sobre los cuales se va a aprender o ante los problemas del aprendizaje, es decir el como aprender. Pero es sólo un eslabón de la cadena. Una buena pregunta que nos podemos hacer, es
¿hasta dónde el robot resuelve el problema que hemos diagnosticado? Y éste es el meollo del asunto.Lo primero que tenemos que hacer es diagnosticar el problema que vamos a solucionar y dentro de él, cuál es el papel que juega el robot. La robótica pedagógica nos induce a utilizar los conceptos y los objetos de manera holística, es decir, accediendo a la información a través de todos nuestros sentidos y teniendo una visión global de sus elementos significativos, antes de dominar los aspectos específicos del objeto de estudio. Así los participantes estarán en condiciones de desarrollar sus diseños experimentales, definiendo las condiciones de entrada y las hipótesis a probar, habiendo hecho las manipulaciones correlacionales, causales y mentales de las variables y parámetros en estudio.
Al respecto de la confusión entre medios y fines, quiero compartir un relato:
Conocí a un empresario dueño de una planta de muebles de oficina, que quería dar mayor velocidad a su producción metálica. Para ello se le ocurrió que la solución era realizar las operaciones de soldadura con mayor velocidad. Por ello, cuando acudió a una Feria del Mueble en Europa, compró un robot soldador, que realizaba la misma operación que sus operarios, pero con mayor precisión, normalizadamente y siete veces más rápido.
El robot le llegó a su planta y después de algún tiempo logró su instalación. Efectivamente, éste cumplía con las especificaciones que le habían ofrecido, pero el problema no estaba resuelto; su línea de producción seguía produciendo con la misma velocidad que antes.
Finalmente diagnosticó que el problema que no había tomado en cuenta era las líneas de alimentación para llegar al robot, las cuales seguían siendo las mismas que antes de contar con él; y tuvo que desarrollar otro proyecto para modificar estas condiciones y entonces sí aumentar en siete veces la capacidad de alimentación al robot soldador para que éste tuviera materiales y operara con eficiencia.
Cómo aprovechar este recurso en mi entorno educativo.
La reflexión sobre la naturaleza de la robótica pedagógica y sus fundamentos, además de interesante, ha destacado mi dificultad para imaginar cómo utilizarla en mi medio educativo.
Trabajo entre adultos, quienes si bien, algunos son potencialmente capaces de ingresar en estas actividades - y desarrollar primero una conceptualización de fenómenos de la realidad que más adelante pudieran llevar a la operación a través de un robot, periférico de una computadora o que la tuviera integrada-; no se me hizo fácil de identificar cómo o en qué área lo podrían realizar.
Sin embargo, después de analizar el tema, pude identificar dos opciones:
Una es la convocatoria interna para el desarrollo conceptual de soluciones que incluyan robots que puedan ser utilizados en el aprendizaje de situaciones que se dan en los servicios de salud y que respondan a diversas variables que condicionan resultados. Creo que en este supuesto el hecho de conformar e incentivar grupos de reflexión para identificar posibilidades para el desarrollo de robots, puede dar un resultado valioso.
Por otra parte, a través del área de investigación, realizar otra convocatoria para el diseño de un robot-tomógrafo o un robot para diálisis ambulatorias. Ésta para grupos multidisciplinarios en los cuales los pedagogos planteen las herramientas que permitan ir de lo concreto hacia lo abstracto, que privilegien la inducción sobre la deducción y faculten el adquirir estrategias cognitivas para la resolución de problemas, la ejecución y exploración de experiencias reales.
Por su parte los psicólogos, soporten la simultaneidad de la representación gráfica del fenómeno y la ocurrencia del fenómeno mismo, en tiempo real, llevando al grupo a la utilización de la gráfica como un instrumento de reflexión que permite analizar mejor un problema y plantearse preguntas pertinentes, como medio de sintetizar de un conjunto de datos, para comunicarla de manera eficaz; que permita la formación y la investigación más que la acumulación de conocimientos. En este esfuerzo, también serán vitales los informáticos, quienes programarán las series de órdenes que deberá realizar el robot; los expertos en mecánica, en electricidad y en electrónica porque cada uno de ellos ha de aportar a la solución integrada que permita contar con el robot pedagógico; e integrarlo dentro de la solución mayor que haya sido planteada para el problema diagnosticado.
No cabe duda de que el tema de la robótica pedagógica es apasionante por sus potencialidades, que queda mucho en mi caso, por analizar y estudiar; pero que de todas formas, está tomando su lugar entre los recursos más valiosos del aprendizaje, más temprano que tarde.
[1] El material que nos sirvió de base para la reflexión de este tema es el de ROBÓTICA PEDAGÓGICA, de Enrique RUIZ-VELASCO SÁNCHEZ del Centro de Estudios sobre la Universidad. Universidad Nacional Autónoma de México, que nos fuera proporcionado para esta sesión.
[2] Proviene de la palabra checa "rabota" que significa "trabajo forzado"
