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Diseño de aparatos robóticos: colaboración para el aprendizaje
entre escuela rural y comunidad
Por: Claudia Urrea
[email protected]
Estudiante Doctoral Laboratorio de Medios del MIT - Instituto Tecnológico
de Massachussets, MIT.
Massachussets, Colombia
Claudia Urrea es candidata a PhD del
Laboratorio de Medios del Instituto Tecnológico de Massachussets, MIT. Está
interesada en la investigación de formas para incorporar el diseño y la
construcción de artefactos robóticos y otras tecnologías digitales en el
aprendizaje de los estudiantes, y la contribución de éstos al mejoramiento
de la vida de las comunidades rurales. También se interesa en explorar las
relaciones entre aprendizaje, tecnología y cultura, y su empleo para
formular nuevos enfoques educativos que establezcan una relación fuerte
entre escuela y comunidad mediante el uso de la tecnología. Su objetivo
principal es formular e implementar estrategias que faciliten la creación
de nuevos programas educativos para comunidades en países en desarrollo.
Desde 1990, Urrea se ha venido orientando a proyectos de educación y
tecnología en Estados Unidos, América Latina y Tailandia. Tiene una
licenciatura en ciencia computacional y un master en medios y tecnología
educativa.
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¿Cuál podría ser una estrategia apropiada para generar el desarrollo
integral de una comunidad? ¿Cuáles las herramientas apropiadas en un mundo
que se transforma tan rápidamente? Un intento de contribuir a encontrar
algunas respuestas a tales preguntas será propuesto en una metodología de
trabajo que busca construir relaciones sólidas entre escuela y comunidad.
Esta metodología es parte de un programa de investigación llamado RURAL,
que se desarrolla en el Laboratorio de Medios del MIT.
LA PROPUESTA
La metodología de investigación que constituye el fundamento de este
programa, combina las teorías de desarrollo participativo y el
Construccionismo. Por una parte, se utilizarán algunos de los elementos en
los que se sustenta la teoría del desarrollo participativo para acercarse a
la comunidad y crear un grupo de apoyo que continúe el trabajo a nivel
local. Por otra, se utilizará la metodología construccionista como medio
para comprometer a las personas en la formación de su propio conocimiento
y, de esta manera, en la creación de su desarrollo.
El desarrollo participativo es un proceso anclado en los valores locales y
en el conocimiento, que se define y facilita a través de la participación
de aquellos cuyas vidas están más directamente afectadas. Se basa y se
refiere a conceptos como: comunidad, religión, sostenibilidad y
empoderamiento. El programa de investigación se adelantará sobre el
principio de que el desarrollo con base en la comunidad, es el proceso
participativo que se aproxima más efectivamente a una modalidad
organizacional de abajo hacia arriba. El Construccionismo, propuesto por
Seymour Papert, es tanto una teoría de aprendizaje como una estrategia
educativa. Se basa en las teorías "constructivistas" de Jean
Piaget, las cuales aseguran que el conocimiento no es simplemente
transmitido por el profesor al alumno, sino activamente construido por el
pensamiento de quien aprende. Los niños no reciben ideas; ellos elaboran
ideas. Más aún, el Construccionismo sugiere que quienes aprenden están
particularmente motivados cuando fabrican cierto tipo de artefactos externo
-sea un robot, un poema, un castillo de arena, o un programa de
computador-, sobre el cual puedan reflexionar y compartir con otros estas
reflexiones.
Currículo
Uno de los aspectos más importantes de este proyecto es el currículo,
el cual es llamado el "currículo evolutivo" (evolving
curriculum). El termino"Evolutivo", por definición, se
refiere a la naturaleza flexible, dinámica y variable de este currículo. El
currículo propuesto se modificará constantemente y no se acabará durante el
tiempo en que las escuelas y comunidades decidan participar en el programa
de investigación e incorporar esta metodología de trabajo a su realidad.
Asumir que el currículo está terminado significaría que quienes aprenden
han finalizado el aprendizaje y que se ha detenido el cambio de las
comunidades. Lo cual nunca es cierto. La estructura del currículo se basa
sobre tres pilares principales: las necesidades de la comunidad, el
currículo actual y las estrategias de desarrollo. El currículo es un
conjunto de temas de trabajo organizados de acuerdo a una estructura, que
dependerá de cada uno de los sitios en donde se esté implementando; ello
significa que cada currículo es diferente en cada lugar, pero los temas de
trabajo pueden ser compartidos por miembros de otras escuelas y comunidades
que participan en el programa de investigación. Cada uno de los temas o
unidades puede ser indexado según los distintos parámetros del currículo.
Puede que una persona quiera referirse a un tema, de acuerdo con el
currículo nacional, para cumplir los requerimientos nacionales; puede que
otra quiera encontrar un tema que responda a las necesidades o problemas
locales relacionados. Esto puede facilitar a las personas el compartir y
entender temas de trabajo.
Ambientes de aprendizaje
Un elemento clave para el éxito de esta propuesta es la creación de un ambiente
de aprendizaje apropiado. El ambiente ideal debería permitir suficiente
libertad, de manera que quienes aprenden puedan trabajar inmersos en un
ambiente de aprendizaje basado en proyectos. Aprendizaje basado en
proyectos significa que los alumnos pueden escoger un proyecto especifico
en un tema de trabajo propuesto. Ellos deberían ser capaces de escoger las
ideas que ellos quisieran explorar, los recursos que quisieran incluir en
sus experimentos, solucionar los retos, discutir y presentar sus proyectos
finales entre ellos mismos y con otros miembros de la comunidad.
Aprendizaje de inmersión se refiere a la noción de que los alumnos estén
inmersos en un proceso de aprendizaje, y dispongan de mucho tiempo para
dedicarse al juego y a explorar a fondo sus ideas. Los alumnos deben ser
capaces de ensayar muchas ideas y disponer de tiempo suficiente para
repetir diferentes versiones de una misma idea. Un ambiente de aprendizaje
apropiado debería proporcionar los elementos adecuados para que el alumno
pueda estar en control de su propio aprendizaje. La mayoría de
investigaciones en este tema han considerado al niño como el principal
aprendiz en el ambiente de aprendizaje, dando menor o muy poca atención a
los maestros. Este programa de investigación, al igual que otros del grupo
del Futuro
del Aprendizaje en el Media Lab, reconoce el importante papel que
desempeñan los maestros en la implementación y el desarrollo de estos
programas de investigación, y por ello considera y apoya las necesidades e
inclinaciones de los maestros como aprendices.
Tecnología
El uso de cajas de herramientas de construcción para apoyar los procesos de
aprendizaje de niños y adultos, es otro elemento importante de esta
propuesta. Hay muchas razones para considerar tecnologías que no solo
permiten sino que además estimulan el aprendizaje basado en proyectos: los
individuos son responsables de su propio aprendizaje, pueden trabajar a su
propio ritmo, y tienen herramientas y elementos que les permiten
reflexionar sobre los proyectos y artefactos que crean. Estas
características son muy importantes para las metas de este programa de
investigación porque los alumnos son capaces de revisar y cambiar los
proyectos que construyen basándose en un problema o aspecto particular de
su comunidad. El tipo de cajas de herramientas de construcción que permite
a los individuos elaborar toda clase de artefactos, y programarlos
para que interactúen con el mundo a través de sensores y motores,
constituye el primer paso antes de introducir los elementos del currículo.
Hardware
La tecnología propuesta para este programa de investigación se denomina LEGO
Mindstorm. Esta tecnología disponible en el mercado incluye un
bloque RCX, un sensor electrónico, y un número de componentes de
LEGO, tales como motores, engranajes, ejes, ruedas, y ladrillos. El bloque
RCX es un microcomputador empotrado en un bloque LEGO, y su desarrollo ha
tomado casi 12 años. Es el resultado de la colaboración entre LEGO y un grupo del MIT Media Lab dirigido por Fred Martín. El
bloque puede ser programado para tomar datos del entorno, procesar
información y dotarlo de motores de potencia y fuentes de luz utilizando un
computador personal.
Ambiente de programación
El bloque RCX viene con un ambiente gráfico de programación, disponible en
el mercado en dos versiones: RoboLab, que está diseñado con propósitos
educativos y es comercializado por LEGO Dacta, y el Código RCX, que viene
en la versión comercial. Ambos ambientes han sido evaluados, pero solo
están disponibles en idioma inglés. Las comunidades rurales en donde se
están implementando los proyectos pilotos están ubicados en Colombia y Costa
Rica, países de habla española; por lo tanto no es posible el uso de tales
ambientes en ellos.
Un tercer ambiente de programación llamado Yellow
Brick Logo o RCX Logo, ha sido utilizado en estos sitios. Este
software está elaborado en el software de MicroMundos. El Yellow Brick
Logo fue escrito originalmente en inglés, pero fácilmente se tradujo al
español. Tiene un Centro de Comandos (Brick Command Center), en
donde se pueden digitar las instrucciones de Logo que son inmediatamente
enviadas al bloque RCX para ser ejecutadas; una ventana de procedimientos,
en donde los usuarios pueden escribir los procedimientos Logo, que pueden
bajarse al RCX utilizando el botón Download; y finalmente, el Botón
de Línea de Ejecución (Run Button Line), que se usa junto con el
botón de Ejecución (Run) verde del RCX para ejecutar los programas.
Otras herramientas de comunicación
Se pueden utilizar otras herramientas de comunicación como parte de la propuesta,
pero éstas serán presentadas en la tercera fase de su implementación. Estas
herramientas apoyarán el aprendizaje, y facilitarán la creación de
comunidades y su desarrollo, mediante la producción, el acceso y el uso de
información relevante para los miembros de la misma. El propósito es
estimular la socialización y facilitar la comunicación entre los miembros
de una comunidad de maestros que comparten los mismos intereses y
actividades, pero que no están necesariamente en el mismo lugar físico.
Implementación
La implementación del programa de investigación está dividido en 3 fases
(ver la Tabla 1).
Tabla 1. Implementación del programa de investigación.
EL RODEO: UNA COMUNIDAD RURAL EN COSTA RICA
Existen varios sitios piloto en el programa de investigación RURAL, tanto
en Colombia, como en Costa Rica. San Marcos de Tarrazu es una población de
aproximadamente 25000 habitantes situada en las montañas de Costa Rica, al sur
de San José, donde sé esta trabajando uno de los programas piloto. Aunque
este se está desarrollando en la pequeña escuela rural y en la comunidad de
El Rodeo, los computadores hacen parte del proyecto de investigación
llamado LINCOS1. Este es un centro comunitario moderno con plataformas de
información y tecnología y con enfoque de desarrollo educativo y
sostenible, adecuado al uso de la tecnología. El primer esfuerzo para
trabajar directamente con la escuela y la comunidad empezó en la primavera
de 2001.
El trabajo con los docentes
En el primer taller participaron el director de la escuela, cuatro maestros
y algunos de sus hijos. Los talleres comenzaron con una presentación y
discusión de la visión del programa de investigación. La discusión generó
muchas preguntas respecto a la colaboración y futura participación en el
programa. Los maestros eran escépticos sobre su habilidad para adelantar el
programa, ya que la mayoría no tenía ninguna experiencia de trabajo con
computadores.
La fase siguiente del taller se dedicó a explorar la tecnología. Se empleó
una parte importante de tiempo en reconocer el lenguaje de programación,
construir estructuras simples con Lego, y crear pequeños programas para
ponerlas en movimiento. Fue muy interesante observar la colaboración que
surgió con esta experiencia. A los docentes se les plantearon retos que
debían resolver. Por ejemplo, se les propuso construir un aparato con un
sensor y un motor. También tenían que programarlo de tal manera que al
presionar el sensor, el motor empezara a moverse durante 2 segundos.
Rápidamente empezaron a compartir ideas y programas. Fueron capaces de
cumplir el reto. Algunos de ellos incluso llegaron a crear sus propias
ideas.
La parte final del taller estuvo dedicada a construir proyectos o artefactos
utilizando todos los elementos disponibles. Se les propuso escoger
cualquier idea de su interés, con relación a su salón de clase o a sus
vidas personales. Se conformaron tres grupos que emplearon el resto del
tiempo diseñando y construyendo sus proyectos. Maestros y niños trabajaron
colaborativamente en la formulación y construcción de cada uno de los
proyectos que presentaron al final del taller.
Proyectos que reflejan problemas de la comunidad
Una maestra de preescolar y sus dos hijos construyeron un aula inteligente.
La maestra quería trabajar en un proyecto relacionado con la situación de
su clase. Al presentar el proyecto dijo: "Mi primera idea fue
construir un aula inteligente que indicara si el agua está corriendo y si
la luz está prendida, porque en mi clase la luz siempre está prendida y
tengo que estar apagándola a todo momento. También queríamos construir un
carro inteligente. Para combinar ambos proyectos decidimos construir un
garaje inteligente". Cuando se le preguntó de qué manera desearía
trabajar con su clase utilizando los recursos que había tenido a su
disposición durante el taller, la maestra dijo, "Quisiera tener una
discusión con mis grupos sobre la energía y la conservación del agua.
Primero, quisiera presentarles a los niños el proyecto que construí, y
pedirles que contribuyeran con sus propias soluciones a ahorrar agua y
energía. De la misma manera, les hablaré sobre la seguridad de los peatones
y los accidentes de carro, que son muy corrientes en la comunidad, y les presentaré
el proyecto para generar ideas."
Otro proyecto con las mismas características fue una unidad meteorológica.
Lo elaboraron dos maestros y sus hijos. Querían usarlo para hablar con los
niños sobre la capa de ozono, el daño irreversible que se le ha hecho, y su
futuro. Al presentar el proyecto, uno de los maestros dijo: "Estamos
muy interesados en trabajar con el concepto de contaminación, la capa de
ozono y cómo evitar futuros daños. Construimos un artefacto para medir el
calor y la intensidad de la luz. Una de estas funciones la cumple un sensor
de calor. Cuando el sensor alcanzara cierto valor -con relación a un valor
dado inicialmente - haría que la alarma se disparara. El otro es un sensor
de luz; al llegar a cierto valor, le indicaría al radar que
arrancara." También se propusieron utilizar el proyecto para generar
reacciones y soluciones en su grupo de alumnos de la escuela.
Proyecto multitemático
Este proyecto consistió en un vehículo de transporte creado por el director
de la escuela rural, una maestra y un chico de la vecindad. El grupo
trabajó en lo que creían era el vehículo más apropiado para la comunidad,
un "helicóptero". La maestra dijo lo siguiente al presentar el
proyecto al resto del grupo: "Cuando elaboramos este proyecto tratamos
de estudiar los medios de transporte. El objetivo era construir un
helicóptero, pues creemos que el aéreo es el medio de transporte más
adecuado para esta zona". Este grupo fue todavía más a fondo al pensar
en la forma en que podrían utilizar el proyecto con sus grupos de la
escuela. Dijeron: "Lo utilizaremos en estudios sociales, para analizar
distintos medios de transporte. En las materias científicas, para aprender
cómo reducir la contaminación y para estudiar engranajes y diferentes tipos
de energía. En matemáticas, para aprender sobre figuras geométricas,
magnitudes, líneas paralelas y otros tipos de líneas. En español, para
reforzar la ortografía."
Proyecto para aprender tecnología
El carro inteligente de la Figura 1 fue un proyecto construido por el hijo
de la maestra de preescolar. Vino de paso el primer día para dejar a su
madre en el taller, y decidió quedarse. Se interesó mucho en la tecnología
y estuvo dispuesto a elaborar cualquier proyecto para construir o jugar con
el bloque RCX. Quería construir un carro inteligente, y tuvo dificultades
pensando en cómo incorporar sus ideas al resto de su grupo, pero su madre
ayudó mucho al interpretar todas las ideas y canalizar los intereses del
grupo, por esto sugirió construir un garaje inteligente en lugar de una
clase inteligente.
Al presentar el proyecto al resto del grupo, Jimmy dijo: "El carro
tiene cuatro sensores de luz que funcionan independientemente. Nos
demoramos mucho elaborando el diagrama para conectar estos cuatro sensores.
Como solo hay tres entradas en el bloque RCX tuvimos que calcular la
conexión de los cuatro sensores para detectar el sensor más cercano a un
obstáculo." Jimmy estaba muy orgulloso de su creación, pero no todos
los participantes entendieron el alcance que esta experiencia tuvo en su
aprendizaje.
Figura 1. El carro
inteligente Figura
2. Diagrama de los sensores
 
Como puede verse en la Figura 2, los números 1, 2 y 3 representan las
entradas de los sensores del bloque RCX. Las cajas representan el número de
sensores necesarios para la construcción del carro. El sensor de arriba a
la izquierda está conectado a las entradas 1 y 2, el de abajo a la
izquierda sólo está conectado a la entrada 1, y así sucesivamente. Cuando
el RCX detecta un cambio en la entrada 1, busca un cambio en la entrada 2.
Si solamente detecta un cambio en la entrada 1, sabe que el obstáculo se
encuentra alrededor del lado de atrás izquierdo y actúa de acuerdo a ello.
El programa para el carro inteligente es el siguiente:
Jimmy terminó su presentación así: "Cuando el carro arranca toma el
valor inicial de los sensores. Cuando se mueve, cambia de dirección de
acuerdo con los inputs que reciba de los cuatro sensores." Siguió
describiendo su proyecto así: "Mi idea era hacer girar el carro, pero
no tuvimos tiempo para construir un sistema de rotación para las ruedas
delanteras." De hecho, Jimmy no tuvo suficiente tiempo para terminar
el carro, como se lo propuso al comienzo, pues empleó la mayor parte del
taller construyendo lo que parecía un carro sencillo.
El trabajo con los niños
Al primer día del taller con los alumnos asistieron 25 niños de grados 3 y
4. Empezamos con un juego y una discusión sobre su comunidad, que los llevó
a dibujarla; este dibujo sería utilizado al final del taller. Cuando se les
preguntó a los niños sobre lo que querían cambiar en su comunidad, hablaron
no solo de su comunidad, sino también de sus familias y de las relaciones
entre sus padres. Frases como, "No tenemos dinero para cambiar las
cosas" o "Somos pobres, entonces no tenemos los medios para
cambiar nada", reflejaban sus preocupaciones sobre la situación que
los afectaba en sus vidas cotidianas. Las conversaciones con los niños
fueron un buen medio para apreciar las necesidades de la comunidad y captar
la manera como la gente se ve a sí misma. Tales conversaciones también
pueden traducirse en ideas de temas para trabajar con los niños dentro de
esta propuesta metodológica.
Se formaron ocho grupos de niños para trabajar con el Lego. Se les propuso
que se imaginaran cómo construir un vehículo con motor, ruedas y sensores.
Continuaron trabajando en los aspectos de la programación de la tecnología.
Solamente se les presentaron los comandos básicos de los motores y los
sensores, los cuales se escribieron en hojas grandes de papel. Los niños
tuvieron que utilizar el vehículo con cada uno de los comandos para
entender cómo funcionaban y cómo tenían que utilizarlos. Frecuentemente
revisaban y modificaban la construcción de sus vehículos para hacerlos más
fuertes e incorporar otros motores o sensores. En el resto del taller el
grupo se dividió en dos subgrupos de acuerdo con sus horarios regulares de
clase. Los niños del grado 3º trabajaron en la mañana, y los de 4º en la
tarde.
Proyectos que reflejan necesidades de la comunidad
El grupo de niños del tercer grado decidió trabajar sobre "su
comunidad". Escogieron sus proyectos después de discutir sobre las
cosas que querían para su comunidad y lo que les parecía que debía
cambiarse. Algunos de ellos decidieron construir vehículos fuertes que
pudieran moverse en carreteras destapadas e inclinadas. Otros decidieron
trabajar en proyectos recreativos, como la construcción de una rueda de
diversiones y una piscina. Casi todos los chicos emplearon parte de su
tiempo en crear un paisaje con materiales de arte y objetos que habían
recogido en el jardín.
Ambos tipos de proyectos reflejan las necesidades y preocupaciones
cotidianas de los niños. De un lado, la construcción de vehículos reflejaba
las dificultades de transporte que tenían. La carretera a la comuna es
destapada y en malas condiciones. Si no se tiene un carro muy fuerte, hay
que pagar un viaje en jeep o caminar. Por otra parte, el hecho que los
niños discutieran y construyeran proyectos de recreación, reflejaba su
necesidad de mejores recursos, lo cual es importante para su bienestar y el
de la comunidad en general.
Proyectos que reflejan la riqueza de la comunidad
Los niños del 4º grado estuvieron más comprometidos con los bloques
constructivos de lo que podía esperarse. Empezamos conversando sobre
cuestiones familiares. Cuando se les preguntó acerca de cosas que requerían
motores, los chicos comenzaron a enumerar todos los aparatos caseros.
Conformaron grupos de dos o tres y trabajaron sobre un proyecto relacionado
con estos aparatos. Construyeron un refrigerador que tenía un sensor de luz
para detectar cuando la puerta estaba abierta, con el fin de prender la
luz, y un sensor de temperatura para controlar el motor interno. También
construyeron varias máquinas de lavar con un motor interior; algunos de
ellos incorporaron sensores de tacto para detectar cuando la puerta estaba
abierta con el fin de apagar el motor. Los chicos, en particular las
chicas, emplearon una cantidad de tiempo considerable en decorar y terminar
bien sus proyectos.
CONCLUSIONES
Los asuntos relacionados con el desarrollo son muy polémicos: ¿Quiénes
deberían estar involucrados? ¿Qué tan apropiada es la intervención de la
gente externa a la comunidad? ¿A qué cuestiones debería dárseles prioridad?
Estas preguntas han tratado de ser resueltas por distintas disciplinas en
varias formas: la migración a las áreas urbanas con mayores posibilidades
de trabajo, las actividades rurales por fuera del sector agrícola, los
proyectos de recuperación y conservación de los recursos naturales, y las
redes de seguridad social para la población que no tiene la opción
agrícola, entre otros. El programa de esta investigación se propone
resolver estos interrogantes utilizando un enfoque que involucra a todos
los miembros de la comunidad. Es de esperar que la colaboración que resulta
de este trabajo entre los miembros de la escuela y la comunidad, tenga un
gran impacto sobre la forma en que la gente de la comunidad se ve a sí
misma y es vista por el mundo en desarrollo.
Los proyectos creados por los maestros y los niños durante los talleres,
junto con el proceso que ellos siguieron para escogerlos, diseñarlos y
construirlos, ilustra la metodología del construccionismo. Al diseñar y
construir un objeto externo que permite la reflexión, las personas también
construyen un conocimiento interno. Sin embargo, el construccionismo
necesita materiales y un ambiente adecuado que haga posible esa
construcción. Entre más ricos sean los materiales, más potente será la
experiencia de aprendizaje de los participantes. En el caso del programa de
investigación RURAL, las personas fueron capaces de utilizar la tecnología
para crear proyectos que representaran sus preocupaciones. Alcanzar un
nivel de fluidez tecnológica2 toma tiempo y requiere de trabajo duro y
persistente, así se cuente con el éxito de los talleres en la motivación de
tales discusiones y proyectos. Pero una vez adquirida, tal fluidez tiene un
impacto enorme en la manera en que piensan las personas y, por ende, en la
forma de comportarse y tomar decisiones sobre sus vidas.
EVALUACIÓN Y TRABAJO FUTURO
Hay dos tipos de evaluación de este programa de investigación. La primera
es la evaluación del programa de investigación en sí, la cual debe hacerse
en cada fase de su implementación. Esta evaluación asegurará los cambios en
las actitudes de los individuos frente al desarrollo, e identificará toda
iniciativa nueva que emerja de la colaboración entre los miembros de la
escuela y la comunidad. Este componente evaluativo retroalimentará el
proyecto a lo largo del proceso de su implementación. La segunda evaluación
es la del progreso individual del estudiante de acuerdo con el Currículo
Nacional Básico que todo maestro debe adelantar. Se espera que la primera
introduzca cambios en la evaluación personal, al propiciar la afirmación de
las necesidades e intereses de la comunidad y de los individuos, y la
utilización de ellos para alimentar el currículo.
Los talleres presentados en este trabajo son parte de la segunda fase del
programa de investigación RURAL. La estimación y las observaciones
propuestas en la primera fase no fueron realizadas en la comunidad de San
Marcos, ya que han sido estimaciones y evaluaciones realizadas por el
proyecto LINCOS. Una valoración participativa será necesaria para continuar
implementando el proyecto en esta comunidad y en otras comunidades que
participen en el programa de investigación.
Notas
1 LINCOS, por sus siglas en inglés: Pequeñas Comunidades Inteligentes.
2 El termino Fluidez Tecnológica fue creado por Seymour Papert para
referirse a la fluidez con que las personas son capaces de usar la
tecnología en el aprendizaje de otras áreas, similar a la fluidez con que
las personas usan el lenguaje para comunicarse y expresar sus ideas.
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