INTRODUCCIÓN
El conocimiento
tecnológico ha experimentado cambios constantes en el ámbito de la educación
debido a las transformaciones sociales, culturales, políticas y tecnológicas.
En este sentido, la tecnología se ha convertido en una parte integral del
lenguaje utilizado en los procesos de aprendizaje de todos los niveles
educativos. Las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC) han
introducido nuevas formas de enseñar y aprender, combinando métodos
tradicionales y no tradicionales, lo que ha llevado a una reconfiguración de
los enfoques educativos. Las TIC comprenden una variedad de herramientas, tanto
de hardware como de software, que facilitan estos procesos de enseñanza y
aprendizaje (Villanueva y Rivas, 2016).
La robótica es
una disciplina tecnológica en constante crecimiento que se basa en el estudio
de los robots. Estos robots son sistemas compuestos por mecanismos que les
permiten realizar movimientos y llevar a cabo tareas específicas, programables
e incluso inteligentes, la robótica se apoya en conceptos provenientes de
diversas áreas del conocimiento, como la electrónica, la mecánica, la física,
las matemáticas, la electricidad y la informática, entre otras.
La aplicación de
la robótica no se limita únicamente al sector industrial y de servicios, sino
que también tiene un gran potencial en el ámbito educativo. En las aulas de
clase, la robótica puede generar beneficios significativos al permitir la
creación de entornos de aprendizaje innovadores, estos entornos brindan a los
estudiantes la oportunidad de desarrollar habilidades prácticas y cognitivas de
manera interactiva y motivadora.
La robótica
educativa es una herramienta de enseñanza que involucra a personas motivadas
por el diseño y construcción de creaciones propias que poseen características
similares a las de la vida humana o animal. Estas creaciones se originan
primero en la mente y luego se materializan mediante la utilización de diversos
materiales y un sistema computacional de control, estos sistemas son conocidos
como prototipos y simulaciones. Se enfoca principalmente en la creación de
robots con el objetivo de desarrollar habilidades motoras y cognitivas de
manera práctica y didáctica para los usuarios, fomentando el interés por las
ciencias duras y promover una actividad saludable.
El propósito de
enseñar robótica es lograr que los estudiantes se adapten a los procesos
productivos actuales, en los cuales la automatización desempeña un papel
fundamental del uso de sistemas mecánicos, electrónicos y basados en
computadoras para controlar y operar la producción. La robótica es un sistema
que se utiliza una relación de funcionalidad entre el software y el hardware
del robot, ya que los movimientos que realiza son a través de una combinación
de elementos físicos y lógicos.
Con la premisa de
la robótica educativa, se crea el club de robótica institucional para que se
realicen investigaciones y se haga la vinculación con la sociedad, estas
aristas permitirán a sus integrantes el trabajo colaborativo y la solución de
problemas existentes en la comunidad a través de la creación de prototipos con
simulaciones propias.
Es indispensable
la creación del club de robótica del instituto, porque a través de este los
estudiantes podrán cumplir con las horas solicitadas en la disciplina de
vinculación con la sociedad, realizarán investigaciones y crearán prototipos
que les servirá para integrarlos y disertarlos por medio de los trabajos de
integración curricular. Además, la institución podrá realizar casas abiertas
para exhibir los robots y sus funcionalidades, también concursaría en los
eventos que realicen otras instituciones educativas o privadas.
La inclusión de
la robótica educativa en los programas escolares de educación primaria y
secundaria en México, así como la realización de pruebas piloto por parte de la
Secretaría de Educación Pública han servido para evaluar su impacto en el
aprendizaje. Además, se menciona que otros países como Alemania, Inglaterra,
Italia, España, Canadá y Estados Unidos de América también han realizado
esfuerzos para integrar la robótica educativa en sus programas escolares
(Romero et al.,2014).
En el ámbito
educativo, la estrategia metodológica es fundamental para el proceso de
enseñanza-aprendizaje, esta estrategia implica el uso de procedimientos,
herramientas y habilidades para lograr los resultados deseados y promover la
interacción entre docentes y estudiantes. (Bonilla et al., 2020). En este
contexto, las herramientas tecnológicas contribuyen a mejorar el proceso de
aprendizaje con la inclusión de la estrategia metodológica del aula.
Las tecnologías
educativas ofrecen una variedad de recursos para alcanzar sus objetivos, la
robótica educativa es una disciplina didáctica orientada a la creación de
robots y que sus habilidades contribuyan a la resolución de problemas. La
aplicación de la robótica educativa está respaldada por numerosos estudios que
demuestran resultados positivos en el aula (Torres y Cobo, 2017, Díaz et al.,
2020).
En 1999 el
británico Kevin Ashton, fue el creador del término Internet de las Cosas (IoT),
su idea era diseñar un sistema en el que todos los dispositivos estuvieran
conectados inalámbricamente y pudieran ser gestionados mediante computadoras.
Su objetivo era conectar las etiquetas de identificación de una cadena de
suministro corporativo a internet mediante radiofrecuencia, lo que permitiría
su gestión sin necesidad de intervención humana (Nieto et al., 2016).
El IoT es la
evolución de internet y combina los ámbitos físico, digital y virtual para
crear un entorno inteligente, este permitirá recolectar, analizar y distribuir
datos, transformándolos en información y conocimiento, lo que lo hace de suma
importancia en la actualidad. Existen varios modelos de arquitectura para el
IoT, uno de ellos incluye las capas de Dispositivos, Gateway, Red, Nube/Centro
de Datos, Aplicación, Gestión y Seguridad (Molina, 2019).
La funcionalidad
del IoT consiste con la capa de dispositivos que conecta el mundo físico con el
mundo de la información, la capa gateway desarrolla la comunicación entre el
dispositivo, la red transporta paquetes utilizando algoritmos, la nube/centro
de datos, enfoca el procesamiento de datos, la capa aplicación diseña acciones
de acuerdo con las características y necesidades, los desarrolladores cumplen
con los objetivos que enfrenta el usuario, la capa de gestión garantiza el
correcto funcionamiento del sistema IoT, controlando y monitoreando el
desarrollo del sistema (Salinas et al., 2022).
El Open Source
Software es un software accesible de forma gratuita, puede ser utilizado,
modificado y compartido por cualquier persona, se lo utiliza en las actividades
diarias de las personas, un 64% de los servidores de internet utilizan el
software Apache, y el 70% del correo electrónico se envía a través de Sendmail,
ambos sistemas son de software completamente gratuito (Calderón et al., 2018).
El término
"hardware" se refiere a las partes físicas de una máquina,
computadora o robot, que incluyen elementos y piezas mecánicas, electrónicas y
eléctricas. Un robot es una máquina programable que se construye utilizando
componentes mecánicos y electrónicos, lo que resulta en un mecanismo
electromecánico que puede ser autónomo, controlado por una computadora o
programado para realizar movimientos, manipular objetos y trabajar en
situaciones difíciles para los humanos. Un autómata programable (AP) es un sistema
electrónico programable diseñado para su uso en entornos industriales, utiliza
una memoria para almacenar instrucciones orientadas al usuario e implementar
soluciones específicas, como funciones lógicas, secuencia, temporización,
recuento y funciones aritméticas (Lindao, y Quilambaqui, 2014).
Arduino es una
plataforma de código abierto que combina hardware y software libre, que permite
su uso sin necesidad de licencias, incluye un compilador con un lenguaje de
programación basado en C++ y un entorno de desarrollo IDE. El software es
compatible con Windows, Macintosh OSX y GNU/Linux. Utiliza entradas y salidas
tanto analógicas para leer datos de sensores como digitales para controlar
diversos actuadores. Utilizan el microcontrolador ATmega168 de Atmel, estos
microcontroladores son circuitos programables que ejecutan las instrucciones
funcionales, que incluyen una unidad central de procesamiento, memoria y
periféricos de entrada/salida (Ayala y Albóniga, 2012).
La comunicación
inalámbrica ha adquirido una gran importancia desde que en 1905 Reginald
Fessenden logró transmitir voz y música a través de un enlace inalámbrico.
Debido a las diversas aplicaciones que ofrece, el ITU (International
Communication Union) decidió reservar la frecuencia de 2.4 GHz para su uso en
ámbitos industriales, médicos y científicos, conocida como ISM (Industrial,
Scientific, and Medical). Aunque las comunicaciones inalámbricas no
reemplazarán por completo a las comunicaciones cableadas debido a la velocidad
de transmisión de datos, sí son consideradas un medio práctico, versátil y útil
(Guijarro et al., 2018).
Un sistema
inalámbrico, también conocido como sistema no guiado, es aquel que no utiliza
ningún medio físico para la conexión entre el transmisor y el receptor. En su
lugar, la transmisión de datos se realiza a través de ondas electromagnéticas,
estas ondas son generadas por dispositivos físicos y se propagan a través del
espacio utilizando técnicas de modulación (Flores-Medina et al., 2015).
El sistema de
comunicación inalámbrica de corto alcance Bluetooth, se basa en un estándar
global establecido por la IEEE bajo la especificación 802.15.1. Este sistema
permite la transmisión de voz, datos, imágenes, multimedia y otros tipos de
información a través de diferentes dispositivos utilizando tecnología de
radiofrecuencia. Opera en redes WPAN (Wireless Personal Area Network), también
conocidas como redes de área personal inalámbricas. Para poder funcionar es
necesario utilizar una banda de frecuencia que esté abierta para cualquier
sistema de radio, sin importar la ubicación geográfica. La banda ISM
(Industrial, Scientific, and Medical) abarca un rango de frecuencia que va
desde los 2.4 GHz hasta los 2.4835 GHz ideal para Bluetooth (González, 2003).
La tecnología de
radiofrecuencia permite la comunicación a corto y medio alcance, y no se ve
limitada por las características de la ubicación, ya que puede atravesar
obstáculos y paredes sin dificultad, sin embargo, existen varios factores que
influyen en estos sistemas. El alcance de la comunicación depende de la
frecuencia utilizada, la potencia de salida, la sensibilidad de recepción y la
ganancia de la antena. Además, el entorno o medio en el que se realiza la
transmisión también afecta la calidad de la comunicación (Loaiza, 2016).
MATERIALES Y MÉTODOS
En el Instituto
Superior Tecnológico La Maná, la carrera de redes y telecomunicaciones se ha
propuesto priorizar el conocimiento didáctico de los prototipos robotizados
mediante la creación de un club de robótica. Este club tiene como objetivo no
solo enriquecer la formación académica de los estudiantes sino también
permitirles compartir sus conocimientos y prototipos con la comunidad,
participando además en concursos organizados por otras instituciones
educativas. La metodología adoptada en esta iniciativa es de un enfoque mixto,
que integra tanto el análisis de información teórica obtenida de fuentes
documentales públicas y privadas como el desarrollo de actividades prácticas
documentadas, incluyendo talleres y competencias, para proporcionar una comprensión
integral del impacto del club.
Para recabar
información específica, se diseñó y aplicó un cuestionario de 11 preguntas con
opción de respuesta múltiple a 88 estudiantes del programa, centrado en evaluar
sus conocimientos previos en las disciplinas vinculadas a la robótica, su
experiencia con software libre, y su capacidad para el trabajo colaborativo y
la solución de problemas. Esta investigación preliminar, seguida de la documentación
de las actividades del club y la realización de entrevistas seleccionadas,
pretende evaluar el interés inicial y posterior de los estudiantes en la
robótica. Los datos recogidos, tanto cuantitativos como cualitativos, se
analizarán mediante estadísticas descriptivas y análisis de contenido
respectivamente, para identificar áreas de conocimiento deficiente y aspectos
que podrían obstaculizar la funcionalidad práctica del club, destacando la
importancia de fomentar la educación en robótica y el trabajo colaborativo para
asegurar que las creaciones de los prototipos cumplan y se alineen con las
necesidades identificadas
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados de
la encuesta aplicada a los estudiantes del programa de Redes y
Telecomunicaciones del ISTLM, han permitido evaluar detalladamente las
competencias, áreas de mejora y el nivel de interés de los estudiantes en
participar en el club de robótica, creado para aportar en ellos el cumplimiento
de la disciplina de vinculación con la sociedad, inculcar la investigación
científica y la elaboración de prototipos automatizados.
En cuanto a la
población de los encuestados, se identificó una predominancia de género
masculino dentro del programa, aunque se ofreció la posibilidad de seleccionar
una identidad de género binaria en dos ocasiones para responder, demostrando
así un compromiso con el respeto a la diversidad de género de los participantes
y promoviendo un ambiente inclusivo y respetuoso.
Gráfico 1. Género al que pertenece el encuestado.
La encuesta
reveló que una significativa mayoría de los participantes posee conocimientos
sólidos en la disciplina de redes, seguidos por un número considerable de
estudiantes con competencias en informática y electrónica. Por otro lado, áreas
como álgebra, mecánica, física y animatrónica fueron identificadas por una
menor proporción de los encuestados, reflejando una diversidad en el espectro
de habilidades y conocimientos dentro del programa. La metodología de la
encuesta permitió respuestas múltiples, facilitando que los estudiantes
indicaran competencias en más de un campo de estudio.
Gráfico 2. Disciplinas con basto conocimiento.
Las disciplinas
con poco conocimiento que tienen los encuestados, son en mayor proporción las
de mecánica, física, álgebra, electrónica y animatrónica; y de menor porcentaje
se encuentran redes e informática. La metodología de la encuesta permitió
respuestas múltiples, facilitando que los estudiantes indicaran competencias en
más de un campo de estudio.
Gráfico 3. Disciplinas con poco conocimiento.
La disciplina de
animatrónica es la que tiene mayor porcentaje de desconocimiento de los
encuestados, en menor proporción se encuentra, física, álgebra, electrónica,
informática y redes. La metodología de la encuesta permitió respuestas
múltiples, facilitando que los estudiantes indicaran competencias en más de un
campo de estudio.
Gráfico 4. Disciplinas sin conocimiento.
El nivel de
conocimiento de robótica de los encuestados es considerablemente bajo, evidenciado
por una diferencia del 44% entre aquellos que afirmaron tener conocimiento en
esta disciplina y los que no, adicionando las respuestas negativas, implica como
perspectiva la prioridad de impartir esta metodología en los integrantes del
club.
Gráfico 5. Nivel de conocimiento de robótica.
El muy poco nivel
de conocimiento de los estudiantes encuestados sobre del internet de las cosas con
apenas un 9% de diferencia entre aquellos que indicaron tener alguna
familiaridad con este concepto y aquellos que reconocieron su escaso
entendimiento del mismo, permite reforzar esta metodología de conocimiento para
optimizar el uso en los integrantes del club.
Gráfico 6. Conocimiento del IoT de los encuestado.
El nivel de
conocimiento del Open Source Software de los encuestados, es muy poco comparado
con las respuestas afirmativas, un 80% de diferencia resulta entre estas dos
opciones sin adicionar las respuestas negativas, lo que da pauta para poner
total empeño en inculcar esta metodología de conocimiento en el funcionamiento
del club.
Gráfico 7. Conocimiento del Open Source Software.
El trabajo colaborativo
es respondido de forma positiva por los encuestados, el resultado obtenido es
del 60% de diferencia para con las otras dos opciones de respuesta, lo que
permite un correcto funcional de los integrantes del club para conseguir los
objetivos propuestos.
Gráfico 8. Porcentaje de trabajo colaborativo.
La solución de
problemas de forma ingeniosa de los encuestados, arrojó un resultado superior
en un 25% de diferencia para con las otras dos opciones de respuesta, esto
permite planificar opciones para inculcar métodos y formas de superar
inconvenientes y fortuitos que se puede presentar en el club de robótica.
Gráfico 9. Porcentaje de solución de problemas.
Hay un gran
anhelo de crear un robot por parte de los encuestados, este interés está por
sobre un 74% de diferencia para con las otras dos opciones de respuesta, este
resultado permite proyectar con grandes expectativas los prototipos que se
crearían en el club de robótica.
Gráfico 10. Creación de su propio robot.
Los encuestados
tienen interés de pertenecer al club de robótica del instituto, los resultados
muestran un nivel superior de aceptación sobre los indecisos en un 59% y 64%
con quienes contestaron de forma negativa. Con estos valores obtenidos, se
faculta la validación para crear el club de robótica en el instituto, este aportará
beneficios a los estudiantes a través de la vinculación con la sociedad.
Gráfico 11. Pertenecería al club de robótica.
La discusión de
los resultados obtenidos de la encuesta aplicada a los estudiantes del programa
de Redes y Telecomunicaciones en el Instituto Superior Tecnológico La Maná
revela varias implicaciones clave para el desarrollo y la implementación del
club de robótica como herramienta pedagógica y de vinculación con la comunidad.
Primero, la
marcada brecha en el conocimiento sobre temas específicos, como el software de
código abierto y el Internet de las Cosas (IoT), junto con una base más sólida
en redes e informática, sugiere una oportunidad significativa para diseñar un
programa de actividades dentro del club que aborde estas áreas. La
implementación de talleres, seminarios y proyectos centrados en estas
tecnologías emergentes no solo llenaría los vacíos identificados, sino que
también proporcionaría a los estudiantes herramientas claves para su desarrollo
profesional en el campo tecnológico.
La respuesta
positiva hacia el trabajo colaborativo y la solución creativa de problemas
indica que los estudiantes están predispuestos a entornos de aprendizaje
participativos y prácticos. Esta inclinación debe ser aprovechada al máximo por
el club, fomentando proyectos de equipo que estimulen la innovación y la
aplicación práctica de conocimientos teóricos. Además, estos resultados
resaltan la importancia de cultivar un ambiente en el que el aprendizaje
colaborativo y el intercambio de ideas sean pilares centrales.
El notable
interés en participar en el club de robótica y en la creación de robots revela
no solo una fascinación por la robótica como disciplina, sino también un deseo
de involucrarse activamente en el aprendizaje experimental. Este entusiasmo por
la robótica puede ser un catalizador para el desarrollo de habilidades técnicas
avanzadas y competencias de ingeniería en los estudiantes. Por lo tanto, el
club debe esforzarse por ofrecer experiencias de aprendizaje ricas y variadas
que fomenten este interés.
Finalmente, la
aceptación general del club de robótica sugiere un reconocimiento de su valor
potencial como un medio para mejorar la educación STEM y facilitar la
vinculación con la sociedad. Esto indica que el club no solo está en posición
de enriquecer el currículum académico de los estudiantes, sino también de
contribuir a su desarrollo social al abordar problemas reales, que se verían
reflejados a través de proyectos comunitarios.
CONCLUSIONES
La encuesta ha
puesto de relieve áreas específicas, como el software de código abierto y el
Internet de las Cosas (IoT), donde los estudiantes muestran una brecha en el
conocimiento. La existencia de una sólida base en redes e informática entre los
estudiantes, sin embargo, ofrece una plataforma robusta sobre la cual
construir. El club de robótica representa una oportunidad para abordar estas
brechas mediante talleres y proyectos enfocados, proporcionando a los
estudiantes herramientas esenciales para su crecimiento profesional en el
ámbito tecnológico.
Los resultados
sugieren una predisposición positiva hacia el trabajo colaborativo y la
resolución creativa de problemas. Estos hallazgos respaldan la implementación
de un enfoque de aprendizaje basado en proyectos dentro del club, lo que no
solo estimula la innovación y la aplicación práctica de la teoría, sino que
también promueve un ambiente de aprendizaje colaborativo como pilar fundamental
de la educación STEM.
Se observó un
notable entusiasmo por participar en el club y por la robótica en general, lo
que indica un fuerte interés en el aprendizaje experimental y en la adquisición
de habilidades técnicas avanzadas. El club debe fomentar este interés
ofreciendo una variedad de experiencias de aprendizaje que no solo promueven la
curiosidad y el compromiso de los estudiantes, sino que también les permitan
explorar plenamente su potencial en ingeniería y tecnología.
La amplia
aceptación del club subraya su potencial para contribuir significativamente a
la educación STEM y al desarrollo social de los estudiantes. A través de
proyectos que abordan desafíos comunitarios reales, el club no solo enriquecerá
el currículum académico, sino que también ofrecerá a los estudiantes la
oportunidad de aplicar sus conocimientos en situaciones prácticas, potenciando
así su desarrollo personal y profesional
CONTRIBUCIÓN DE LOS AUTORES
Los autores
recolectaron la información a través del trabajo de campo, revisaron
documentación bibliográfica sobre temáticas concordantes con la investigación realizada,
diseñaron el cuestionario en borrador con preguntas de selección múltiple, una
vez pulidas las preguntas, las crearon en un formulario forms de google drive
para compartir a los estudiantes y una vez obtenidos los resultados se procedió
a graficarlos e interpretarlos.
AGRADECIMIENTOS
Especial para los
estudiantes de la Carrera de Redes y Telecomunicaciones del Instituto Superior Tecnológico
La Maná por colaborar en la indagación previa que se hizo y por responder la
encuesta compartida, y un especial agradecimiento a las autoridades del
instituto por apoyar la realización de la investigación.
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