IEEE Transactions on Magnetics

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE MÓDULO PROGRAMABLE PARA EXPERIMENTACIÓN
EN ROBÓTICA EDUCATIVA Y CIENCIAS
JOSÉ L. GALLEGOS RAMÍREZ
1 Instituto Tecnológico de Aguascalientes (ITA)
RESUMEN
En 2003, para la Academia Mexicana de Ciencias (AMC), se
desarrolló una interfaz para computadora personal que permite la
ejecución de comandos basados en MicroMundos Pro para la
operación de actuadores eléctricos y para la recolección de datos
procedentes de variables del entorno. Esta investigación se refiere a
las innovaciones y adelantos hechos a aquella interfaz y a su
aplicación, así como estudio del impacto y consecuencias de su
utilización en el proceso de enseñanza – aprendizaje a nivel de
educación básico.
Palabras clave— Interfaz, objeto tecnológico, drivers, sensores,
método de enseñanza, recurso didáctico.
INTRODUCCIÓN
AS tendencias actuales en educación se orientan a la creación o
Laprehensión del conocimiento y no solamente a su recepción. Se
basan en la idea de que la construcción o reconstrucción de la
realidad que rodea al aprendiz y la manipulación e interacción con
este micro mundo creado resultará en la adquisición de nuevos
conocimientos, que dada su naturaleza modeladora más que
descriptora, permitirán fácilmente su aplicación e interrelación
para la adquisición de nuevos conocimientos.
La robótica educativa surge en respuesta a estas nuevas
directrices educativas como un área en la que el estudiante,
primordialmente, busca la ciencia desde la tecnología a partir del
diseño, elaboración y operación de objetos tecnológicos que
permitan representar y simular fenómenos que los rodean.
Este trabajo trata de la innovación de una interfaz adecuada para
el desarrollo de ambientes de aprendizaje basados en robótica
educativa y de su implementación a nivel primaria y el análisis de
su impacto en la variable de la enseñanza, metodología.
OBJETIVO
Diseñar y evaluar una microcomputadora inalámbrica programable
(mERC) a través del programa computacional Micro Mundos Pro
(MMP), fundamentada en teorías construccionistas y que sea
fácilmente aplicable en educación básica en ambientes de
aprendizaje basados en robótica cognitiva.
MATERIALES Y MÉTODOS
Para el diseño del mERC se desarrolló el siguiente procedimiento.
1. Recopilación y prueba de características, carencias y fortalezas
de algunos sistemas comerciales para aplicación de robótica
educativa, incluyendo el Módulo de Experimentación Científica de
la AMC. Observando su uso por parte de niños en bibliotecas
públicas y en el Museo Descubre, así como el análisis de resultados
de sus aplicaciones en otros países, se determinaron las cualidades
que colocarían al mERC por encima de estos sistemas.
2. Estudio de los dispositivos electrónicos que permitirían tales
cualidades, elección y consecución de ellos. Se cuidó una economía
en el diseño final, así como en su mantenimiento.
3. En un cubículo asignado en el Instituto Tecnológico de
Aguascalientes se probaron los elementos adquiridos y se diseñó el
circuito electrónico del mERC así como el algoritmo de control y el
protocolo para la comunicación inalámbrica con la PC.
4. Acondicionamiento de sensores para temperatura, magnetismo
y luminosidad que permitieran la captura y drivers para motores de
corriente directa y lámparas incandescentes de baja potencia. Los
dispositivos TWS-434 y RWS-434 son el transmisor y receptor de
radio frecuencia que permiten la comunicación bidireccional
inalámbrica. Esta comunicación requiere del uso de un circuito
“puente”,
4. Diseño de las instrucciones para el mando del mERC desde el
programa MMP. Estas instrucciones deberían ser: directas,
naturales al usuario, adaptables, en español y compatibles con las
actuales primitivas del MMP y con su estructura y sintaxis de
programación. Esto se hizo para que el acceso al mERC significara,
para quienes ya conocen MMP, un simple paso al uso de nuevos
comandos.
5. Prueba y ajustes en la programación. Verificación de
funcionamiento adecuado y comprobación de las características
esperadas.
programación de su microprocesador principal se solicitó a la
Universidad Politécnica de Aguascalientes uno de sus sistemas RIS
(Robotica Invention System) de Lego Inc., se analizó
La
investigación comprende trabajo de cubículo y de campo; el
primero en las instalaciones del ITA y el segundo en un aula de
escuela pública donde se aplicará el experimento que arrojará los
datos para su posterior análisis. En una primera etapa se determinó
el problema con sus delimitaciones, la justificación, hipótesis y
objetivos, la metodología y las preguntas de investigación, la
determinación de la población objeto de estudio y su muestra. La
segunda etapa, el diseño del mERC, donde se utilizó un
microcontrolador PIC18F452 de Microchip como su procesador
central. Se acondicionaron sensores para temperatura, magnetismo
y luminosidad y drivers para motores de corriente directa y
lámparas incandescentes de baja potencia. Los dispositivos TWS434 y RWS-434 son el transmisor y receptor de radio frecuencia
que permiten la comunicación bidireccional inalámbrica. Esta
comunicación requiere del uso de un circuito “puente”, la interfaz
cableada a la computadora.
El trabajo de campo, a la fecha en desarrollo, consiste en la
capacitación de los usuarios del mERC y el diseño y aplicación de
las prácticas que mostrarán la metodología docente propuesta,
generando así ambientes de aprendizaje basados en robótica
educativa. La aplicación del mERC puede ser en dos formas: como
talleres extracurriculares o como actividad curricular, en sesiones de
hora y media. Se requiere que los usuarios conozcan el MMP. En
los talleres, con un tutor como simple guía, se desarrollan las
prácticas que contienen cuatro fases, una mecánica, una eléctrica,
una electrónica y una informática. Esta última implica la
programación escrita con comandos sencillos y directos.
Para la evaluación de la propuesta metodológica se ha creado un
cuestionario que permite la medición del impacto del uso del
mERC como metodología de enseñanza. Una vez establecidas las
preguntas como variables se obtendrán muestras aleatorias que
podrán analizarse según un proceso estadístico.
RESULTADOS
El experimento continua en ejecución. Los resultados actuales
muestran un desempeño similar del mERC frente a símiles
comerciales y mejor en ciertos aspectos.
- Una programación in situ
CONCLUSIONES
El mERC, aunado a la programación en MicroMundos Pro,
posibilitará la generación de relaciones entre conocimientos nuevos
y anteriores y la autogeneración de estructuras cognitivas y
permitirá la creación de ambientes de aprendizaje basados en
robótica educativa.
REFERENCIAS
[1] E. Ruiz-Velasco, “La Robótica Pedagógica” D. R. Sociedad
Mexicana de Computación en la Educación, 1998, pp. 9–28.
[2] Equipo de Comunicaciones Red Enlaces Centro zonal sur
(Noviembre, 2002) Proyecto de robótica pedagógica.
Disponible:
http://www.mideplan.go.cr/PND-20022006/acciones/a43.htm
[3] O. Cabrera, “Concepción de la robótica educativa,” en
Encuentro Tecnología Educativa, UCAB 2001
[4] D. H. Nacif, Enseñanza de la Ciencia y de la Tecnología a
través de la Robótica. Disponible:
http://roboticajoven.mendoza.edu.ar/art_auto.htm