Lego Mindstorms En La Ensenanza

En muchos países, el uso de elementos como la robótica en la enseñanza esta muy extendido, siendo Navarra una rara excepción entre los países más desarrollados. Una herramienta muy útil a tal efecto es Lego Mindstorms, que desde su primera versión, RCX, se ha consolidado como un medio efectivo para cubrir áreas de la enseñanza tales como ciencia, tecnología, ingeniería o matemáticas; todo ello sin olvidar su evidente uso en el mundo extra-académico como mero entretenimiento.

Actualmente con la nueva versión NXT, ayuda a alumnos desde 5 a 8 años a descubrir que la ciencia también pude ser entretenida; desarrollando progresivamente sus habilidades construyendo y programando simpáticos robots y motivándolos a investigar por sí mismos poniendo en práctica lo aprendido en desarrollos anteriores. Para ello se ha dotado a Lego Mindstorms de entornos de programación gráficos muy intuitivos y de gran cantidad de modelos con ayuda paso a paso.

Sin embargo Lego Mindstorms también tiene salida fuera del entorno escolar (primaria y secundaria) donde se emplean con diversos fines empleando entornos de programación más sofisticados que potencian las capacidades de los robots.

No obstante en este caso nos centraremos en la vertiente educativa de los robots de Lego.

Trabajo con Lego Mindstorms en la enseñanza

Método de trabajo

En el campo de la enseñanza Lego Mindstorms ha sido concebido como una herramienta con la que investigar y ser curioso, por tanto el profesor durante el trabajo con los niños debe crear un ambiente en el que se promueva el diseñó y la prueba; se debe alentar a los alumnos a aprender de los errores que se vayan cometiendo y estimularles a volver sobre sus pasos para replantear el problema desde algún punto de vista alternativo. Se deberá por tanto:

• Comprometer a los estudiantes con un problema relacionado con sus intereses y que se abordará tecnológicamente.

Numerosas experiencias con niños de primaria y secundaria demuestran que el hecho de situar a los alumnos en un contexto que les sea familiar y que les motive constituye el primer paso hacia el éxito.

Por ejemplo alumnos de Irlanda fueron motivados planteándoseles situaciones de cuentos populares del lugar, a continuación se les invitaba a reproducir el mismo mediante robots que recreaban combates o personajes del mismo. Se pudo observar como rápidamente los niños se involucraron con el problema.

En otras ocasiones, con alumnos más mayores, se pudo comprobar lo contrario. Se hizo construir a los alumnos un robot capaz de competir en dos pruebas simultáneamente: sumo y seguimiento de una línea; se debía buscar un compromiso en las características del robot de forma que, cumpliendo con las especificaciones dadas, el robot se comportase correctamente en ambas pruebas. La complejidad de compaginar todos los requerimientos hizo que gran parte del alumnado dejara de lado la prueba de seguimiento de la línea, haciendo un robot mediocre en este sentido; y se dedicara a la prueba de sumo con un mayor carácter competitivo.

• Habrá que cerciorarse que se entiende correctamente el problema. ¿Qué problema tratamos de resolver? Sin embargo no se deberá desvelar al alumno todo aquello que deberá descubrirse con su trabajo, tan sólo se les deberá guiar.

Para ello el profesor habrá de hacer preguntas que ayuden a los grupos a progresar y a que exploren distintos caminos.

Del mismo modo el profesor deberá hacer notar de forma expresa que el diseño está abierto, y por tanto hay múltiples soluciones "correctas" al problema, si bien habrán de ponerse de manifiesto desde un principio las limitaciones que debemos tener en cuenta y no crear falsas expectativas.

• Crear grupos compatibles y asignarles roles para que un aprendizaje cooperativo.

En cuanto al género de los grupos, cabe descacar algunos aspectos importantes referidos a la enseñanza a niños de poca edad:

Los chicos tienen generalmente más experiencia construyendo cosas con Lego que las chicas y a diferencia de estas, tienden a ponerse a construir antes de pensar qué es lo que realmente están haciendo; ellas por su parte tienden a elegir cuidadosamente las piezas a usar y se muestran más dispuestas a compartir sus ideas.

Un buen método para vencer estas diferencias se ha visto que es la elaboración de un plano previo, aunque no termine siguiéndose, habrá servido para promover la organización dentro del grupo.

Otra forma de trabajo que se ha empleado ha sido la de hacer inicialmente grupo de sólo chicas y de sólo chicos. Se ha visto que esto da confianza a las chicas para que empiecen a trabajar con Lego. Una vez que se conozca el estilo de trabajo de cada uno, los grupos podrán hacerse mixtos.

En cuanto al trabajo cooperativo, como método de aprendizaje informal, podemos afirmar que es algo fundamental, no sólo en el trabajo con robots o en la enseñanza; sino en el desarrollo como persona de cara a un futuro, puesto que fomenta las capacidades de trabajo en equipo, el liderazgo y la toma de decisiones. En este sentido, de nuevo la utilización de robots de Lego se ha mostrado como una herramienta muy adecuada para fomentar estos valores.

• Por último, y no menos importante habrá que hacer explícita, las matemáticas, la ciencia, u otras ideas implícitas en el juego.

Objetivos: a conseguir

• Motivar al alumno a enfrentarse a un problema que le interese y le motive a resolverlo como algo personal; todo ello mediante la construcción de un robot.

• Fomentar la imaginación así como habilidades como el diseño y la construcción.

• Introducir al alumno a la programación, ya sea en entornos gráficos o de más alto nivel.

• Hacer que el alumno ponga de manifiesto sus conocimientos en un sistema real, observe su comportamiento y busque alternativas para solucionar posibles eventualidades.

• Hacer que los alumnos se conviertan en sus propios maestros a través de la prueba y el error.

• Fomentar la cooperación entre alumnos.

• Y con todo ello a los alumnos que la ciencia es entretenida.
Durante todo el proceso el profesor se convertirá en cómplice del proceso de aprendizaje de los alumnos y muy probablemente las relaciones entre estudiantes y profesores cambien dando vida al trabajo en el aula.

Un caso práctico: Visita al grupo Complubot.

El pasado 14 de Noviembre nos visitaron unos chicos del colegio Miguel Hernández y nos hablaron, de su experiencia con Lego Mindstorms. Al día siguiente nos acercamos nosotros los a fin de ver su trabajo más de cerca.

A continuación resumimos el encuentro:

Según llegamos pudimos ver cómo un padre intentaba apuntar a su hijo en la actividad, desafortunadamente, la demanda de las clases y la escasez de medios hacía imposible que este nuevo alumno se pudiese integrar. Primera lección aprendida, en España estamos a años luz de otros mucho países y lamentablemente si alguien quiere trabajar con en estos temas (robótica etc), muy probablemente deba hacerlo en casa ante la falta de organismos que fomenten ésta actividad. De hecho como comentó el grupo en su visita a la universidad de Alcalá su centro es el único de toda España que imparte una asignatura de este tipo, aun con carácter extraescolar.

Por esto mismo, ser los primeros, han tenido que empezar desde muy abajo.

Al parecer todo comenzó gracias a la afición a estos temas del por entonces miembro del APA Fernando Gallego. En un viaje al extranjero comprobó lo integrado que estaba la robótica en la enseñanza de otros países y desde entonces se propuso crear una actividad extraescolar que fuese más allá del típico curso de ofimática que se imparte a los alumnos. Con un presupuesto inicial que no dio más que para comprar dos robots RCX, iniciaron sus andaduras; y desde entonces gracias al esfuerzo de todos fueron ganando competiciones, y empleando los premios en la compra de nuevo material de LEGO. Actualmente, cuentan con un total de unos 20 kits que prueban en el aula en circuitos construidos por ellos: laberintos, rampas, obstáculos de distinta índole que identificar/esquivar etc

Imagen obtenida de http://complubot.educa.madrid.org

Actualmente están en la transición de los módulos RCX a NXT y el mayor problema para los alumnos es el cambio de filosofía en la construcción de robots con NXT: mientras en RCX todas las piezas eran bloques que encajaban perfectamente entre si, en NXT todo funciona a base de elementos entrecruzados a modo de travesaños. Tardarán todavía algún tiempo en acostumbrarse sobre todo teniendo en cuenta la forma de trabajo que siguen: antes de nada se acostumbran a las piezas de los kits para saber todos sus posibles usos, a continuación las organizan perfectamente en cajas según sus funcionalidades. - ¿A quienes va dirigida la actividad extraescolar? Actualmente hay dos grupos con niños de niños de 6º, 1º y 2º de la ESO por un lado; y un poco más mayores por otro; para el próximo año se pretende abrir un nuevo grupo para niños aún más pequeños.

- ¿Se limitan al uso de Lego? Lego les ofrece la posibilidad de montar y desmontar los robots mil veces hasta que les quedan las cosas como ellos quieren (su forma de trabajar es esa más que ponerse a pensar antes de hacer las cosas), esa es la gran ventaja. Sin embargo para los alumnos más 'mayores' ya se les está quedando pequeño el mundo de Lego puesto que, aunque hacen grandes diseños con Lego capaces de competir y ganar a todo tipo de contrincantes de Lego; en otro tipo de competiciones los Lego no son capaces de competir con los otros robots: No ofrece una relación resistencia-peso suficiente entre otros actores. Esto hace que se estén moviendo al uso de DSPs y estructuras más complejas de contrachapado para poder competir en certámenes internacionales.

- ¿Con qué material cuentan? Aparte de los robots y sus cajas de piezas, y los circuitos, cuentan con ordenadores conectados en red y un servidor de documentos. Para la parte de montajes, disponen de soldador, taladro y sierra de calar.

- ¿Qué tal las competiciones a las que han ido? En España son el único grupo que se dedique al trabajo con robots, sin embargo en todo tipo de países esto esta muy avanzado. De sus experiencias nos cuentan que es muy divertido y gratificante el contacto con otros grupos de desarrollo, especialmente con países occidentales, otro tipo de países menos desarrollados como Irán etc al parecer hacen de su reconocimiento en el campo de la robótica una forma de darse a conocer y por tanto imponen un secretismo que les impide intercambiar conocimientos con ellos.

Algunas estadísticas interesantes

En cuanto al uso de Lego en la escuela para evaluar su eficacia como herramienta con la que fomentar el trabajo en grupo[1]:

- El 82 % de estudiantes opina que construir un robot con Lego cumple con la labor de diseño y construcción que se espera del uso de esta herramienta.

- Más del 77 % de los estudiantes está de acuerdo en que el trabajo con robots de Lego les ayuda a pensar de forma crítica y a cooperar con sus compañeros para el logro de los objetivos

En un entorno universitario de carácter técnico en que se usaba Lego para introducir al alumnado a la programación y a los sistemas empotrados se concluyó[2]:

- El 66% de los estudiantes tasó sus habilidades de programación como débil o moderada antes del curso. El 81% opinaba lo mismo en el uso de sistemas empotrados. En un semestre dos terceras partes de los estudiantes tasó sus

[1] Peer Learning with Lego Mindstorms Ciarán Mc Goldrick, Meriel Huggard.
[2] The Qualitative Impact of Using LEGO MINDSTORMS Robots to Teach Computer Engineering Andrew B. Williams

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