Robòtica i ABP

L’exitós començament de la Robòtica educativa de Lego amb el seu producte Mindstorms RCX, va atraure en la primera dècada del segle XXI l'atenció d'altres empreses cap al sector de la RE, com FischerTechnik Computing, VEX, Robotis i altres.

Però d'acord amb Alimisis (2012), l'important no ha de ser tant la plataforma tecnològica, sinó que a més l'atenció ha de focalitzar-se en la metodologia emprada.

La metodologia i les idees que s'amaguen darrere de la RE sorgeixen el 1960, quan es van utilitzar les primeres computadores en estudis de recerca en algunes escoles. Des de 1990, el mercat de la robòtica educativa ha crescut, i hi ha moltes solucions disponibles per al seu ús a les escoles. Malgrat l'àmplia varietat d'enfocaments metodològics per a l'ús de robots a l'educació, aquests es basen en idees que tenen dècades d'antiguitat. El primer producte Lego comercialitzat, Mindstorms RCX, va ser dissenyat d'acord al construccionisme. Les seves posteriors versions actualitzades (NXT i EV3), van millorar les capacitats tècniques del maquinari i programari, però encara es basen en els mateixos principis del producte inicial.

Des dels inicis de la RE s'han aplicat diferents metodologies en l'aprenentatge amb robòtica (Altin i Pedaste 2013): aprenentatge per descobriment, aprenentatge col·laboratiu, resolució de problemes, aprenentatge basat en projectes o aprenentatge basat reptes i competicions.

Una de les més populars tradicionalment ha estat l'aprenentatge basat en competicions, el qual ha estat una forma molt eficaç per aconseguir que els estudiants apliquin conceptes de matemàtiques, física i altres matèries per mitjà de robòtica (Altin i Pedaste 2013). És una metodologia en la qual els resultats d'aprenentatge s'aconsegueixen a través de participació en concursos i reptes com a eina de motivació. No obstant això, les competicions solament es dirigeixen a un grup limitat de centres i estudiants, ja que el seu cost és una barrera d'entrada important. Una altra limitació a tenir en compte d'aquesta metodologia, és que encara que els estudiants puguin estar molt motivats per la competició, el resultat final pot conduir-los a la desmotivació i frustració. Es corre el risc que es puguin sentir decebuts si el robot no aconsegueix els mateixos objectius en la competició real en comparació de les proves a l'aula i en comparació d'altres competidors, encara que no és clar si aquesta decepció pot ser un factor determinant que porti a disminuir l'interès en la robòtica (Altin i Pedaste 2013).

A causa d'aquestes limitacions, és necessari trobar formes eficaces d'utilitzar la robòtica a les aules de tots els alumnes en els camps de la ciència, la tecnologia i l'enginyeria, amb l'objectiu d'aplicar-la a un públic molt més ampli.

Totes aquestes metodologies es basen en el constructivisme i per tant, es poden combinar fàcilment. Els educadors han de trobar la millor manera de combinar-les per aprofitar al màxim les possibilitats infrautilitzades que ofereix la RE per potenciar les competències del segle XXI.

Actualment, l'aprenentatge amb RE està més basat en projectes (Altin i Pedaste 2013), en els quals els estudiants resolen problemes tecnològics de la vida real perquè són interessants i motivadors.

L'Aprenentatge Basat en Projectes (ABP o PBL en anglès) és un model en el qual els estudiants treballen en col·laboració per resoldre tasques complexes que es deriven de preguntes inicials de conducció. Aquestes tasques complexes sovint s'assemblen als problemes que els estudiants poden trobar al món real (Larmer i Mergendoller 2012). Han de ser projectes interdisciplinaris, complexos i significatius per als estudiants. Durant tot el procés, se'ls proporciona la llibertat per usar enfocaments innovadors. A mesura que treballen per completar les tasques, els professors actuen com facilitadores per guiar als alumnes cap als objectius d'aprenentatge, proporcionar retroalimentació al llarg del camí, i animar als estudiants a reflexionar sobre el seu progrés.

Una experiència típica ABP té estudiants que utilitzen habilitats del segle XXI, com la comunicació, la col·laboració, la creativitat, el pensament crític i la tecnologia (Larmer i Mergendoller 2012). Encara que hi ha diverses formes d'implementar l’ABP, John Larmer i el Dr. John Mergendoller (2010) del Buck Institute for Education han identificat els següents vuit components clau que han d'existir en tots els projectes: contingut significatiu, necessitat de saber, pregunta inicial, veu i decisió de l'alumne, habilitats pel segle XXI, cerca informació i innovació, feedback i revisió, presentació pública.

Com a dissenyador de les activitats, un docent haurà de triar les fases que més s'adaptin al seu context: com menor edat o experiència tinguin els alumnes, necessitaran un major nombre de fases i més explicació de què fer en cadascuna. L'objectiu és brindar-li a l'alumnat un mètode de resolució de problemes, que apliquin a altres situacions i que serveixi de base a la competència “aprendre a aprendre”.

Es pot afirmar (Pittí et al. 2014), que existeixen diferències significatives en funció de si el docent utilitza o no etapes/fases durant l'activitat. Alguns exemples de les fases utilitzades poden ser:

• Identificació del problema, proposta de solució, desenvolupament del prototip, experimentació, compartir solucions, conclusions i avaluació.

• Disseny, construcció, programació, proves, anàlisis de resultats.

• Imaginar, dissenyar, desenvolupar, provar, millorar.

• Desaprendre, aprendre, re-aprendre.

• Planificar, fer, verificar.

També és important el concepte de rol dins del grup (Pittí et al. 2014), que pot ser definit com una determinada responsabilitat que se li lliura a un membre de l'equip, amb les tasques específiques que ha de dur a terme, però que no l’eximeix de participar en unes altres. Aquest rol no és permanent i ha de rotar entre els membres de l'equip. Això permet que tots puguin practicar les habilitats relacionades amb cada paper i així autodescubrir els seus propis talents, limitacions o aspectes a millorar, evitant quedar-se a la zona de confort. Alguns rols que els alumnes poden assumir són: arquitecte, assemblador, revisor, coordinador, expositor, dissenyador, cercador d’informació, controlador del temps, relator/periodista, enginyer, programador, constructor, investigador, crític, documentalista, comunicador, responsable de material, responsable d'ordre i neteja, relacions públiques amb altres grups.

Per complementar aquest enfocament, pot afirmar-se que RE també és compatible amb l’autoreflexió dels estudiants (Altin i Pedaste 2013). A mesura que programen un robot per completar una tasca, se’ls pot oferir l’oportunitat d’aplicar activitats de reflexió en totes les fases del seu treball: la descripció de les seves tasques, la crítica i autoavaluació, la discussió des de diferents perspectives, propiciant debats tecnoètics a l'aula. O fins i tot, articulant el projecte al voltant de controvèrsies sòcio-científiques (CSC) amb la formulació de dilemes que estimulin el debat, ensenyant l’alumnat a prendre decisions en situacions participades per models científics, però també per valors personals o components ètiques o socials, promovent el treball específic d’habilitats cognitivolingüístiques en formats comunicatius (debat o assaig), preparant els alumnes per aprendre ciència i tecnologia al llarg de la vida (Domènech-Casal i Lope 2015).

Per altra part, existeixen estudis (Rusk et al. 2008) que suggereixen estratègies per a la introducció dels estudiants a les tecnologies de robòtica, advocant per la importància de proporcionar diferents possibilitats que s'adaptin a les capacitats dels alumnes.

En particular, el document descriu quatre estratègies que han tingut èxit en la resposta d'una àmplia varietat d'estudiants:

1) Vincular les activitats entorn de temes, no només a reptes. En lloc de centrar-se en un desafiament de disseny, és més valuós estructurar tallers entorn d'un tema comú.

2) Combinant l'art i l'enginyeria en lloc de limitar-se a proporcionar només components mecànics i tecnològics.

3) Fomentant la narració al voltant dels projectes. Quan es realitza una animació, una història o un conte, s'està codificant molt més que un programa informàtic. En aquest sentit, són possibles múltiples propostes, com la selecció d'un llibre, la seva lectura, i la posterior construcció d'un dispositiu robotitzat que representés alguna de les idees del text.

4) Organitzant exposicions en lloc de competicions. Un enfocament alternatiu és el d'oferir-los l'oportunitat de mostrar el seu treball en una exposició oberta al públic. La naturalesa oberta d'aquest format s'adapta a una gamma més àmplia de capacitats i permet la possibilitat d'una major varietat d'expressió creativa, mantenint els beneficis de motivació que té una exhibició pública (Turbak i Berg 2002).

D'altra banda, al voltant de l’ABP, van apareixent propostes complementàries, com el Design Thinking (DT). El terme “Design Thinking" va ser introduït per primera vegada per Peter G. Rowe, en el seu llibre titulat El pensament de disseny (1987). Fa referència a les activitats cognitives específiques que es produeixen durant el procés de disseny; es tracta d'un procés sistemàtic per desenvolupar solucions creatives a un problema i té com a objectiu fomentar la innovació mitjançant l'elevació de les habilitats de pensament creatiu dels participants (Aflatoony i Wakkary 2015).

Encara que s'ha aplicat majoritàriament en àmbit empresarial i universitari, en el qual s'han implementat tècniques i pràctiques de DT en diferents plans d'estudi de forma exitosa (Withell i Haigh 2013), també existeixen alguns antecedents a secundària, com és el cas de l'escola pública Quest to Learn de Nova York, impulsada per l'educador Ross Flatt (Alper 2011). Encara que s'han dut a terme menys estudis per investigar el pensament de disseny en l'ensenyament secundari, alguns d'ells han estat documentats en el treball de Aflatoony i Wakkary (2015). En les seves troballes suggereixen que l'aplicació del DT amb estudiants de secundària, els ajuda a prendre decisions per resoldre problemes simples o complexos en les situacions de la vida quotidiana.

Però, com exercir-ho a l'aula? Executant les cinc fases pròpies del mètode científic, només que aquesta vegada no és utilitzat com a fi, sinó com a eina d'ensenyament i resolutiva de projectes. Consta de cinc fases ben definides:

1) Empatitzar: Com vincular-se amb el problema? El grup d'aula s'enfronta a un desafiament, a tot un repte que els ha de ser proper i pel qual han de conèixer les necessitats a satisfer: qui són els més perjudicats, posar-se en el seu lloc i conèixer in situ les característiques de l'entorn.

2) Definir: Què succeeix i per què? Després de viure la situació en primera persona, es busca interpretar el problema, verbalitzar-lo i definir-lo amb la més gran exactitud possible. Es tracta de realitzar un filtre de la informació recopilada, guarir els continguts, classificar dades i prioritzar la rellevància de cadascun d'ells.

3) Idear: Què vaig a crear per solucionar la situació? És l'etapa de la creativitat en la qual s'accepten totes les opcions possibles que puguem imaginar.

4) Prototipar: Com dur a terme les propostes? Construir prototips de resolució i sotmetre'ls a proves, ens ajuda a visualitzar les possibles solucions més eficaces abans d'arribar a un resultat final.

5) Avaluar: Com evoluciona el pla d'acció? En l'última etapa s'interpreta si els resultats són satisfactoris o no i l'impacte obtingut per dissenyar una solució final.

El paper del docent

El treball de Khanlari (2013) mostra que la RE millora les capacitats i habilitats dels estudiants. No obstant això, també posa de manifest que els professors tenen un paper clau en el foment de la creativitat dels estudiants i han de ser conscients que els seus actes poden encoratjar o descoratjar als estudiants.

En formats oberts de treball amb RE, on els alumnes imaginen, dissenyen, construeixen i programen els seus propis robots, el docent ha d'assumir un rol d'aprenent, sumant-se al grup de treball. Si bé és necessari que sigui un component actiu en els desenvolupaments, a diferència dels models educatius tradicionals, el docent no sempre podrà anticipar-se a totes les formes de solucionar problemes durant els processos d'innovació, no sempre serà capaç de predir les dificultats que es trobaran en desenvolupar un projecte que no hagi estat treballat amb anterioritat.

En els formats de robots prefabricats, el docent primer aprèn l'ús dels dispositius i les seves característiques, de manera que posteriorment pot transmetre'ls als seus estudiants. No obstant això, quan se'ls brinda llibertat d’idear els seus propis projectes amb plataformes més obertes i flexibles, clarament el docent no podrà tenir totes les respostes.

És a dir, que l'enfocament brindat en la RE enquadra l'activitat del docent, que pot actuar en un paper de transmissor si els models són prefabricats, però que necessàriament compartirà aprenentatges amb els alumnes si es posiciona en models més oberts.

Els professors que han incorporat l’ABP com a part regular del seu ensenyament, gaudeixen del seu nou paper, encara que alguns pot ser que necessitin un temps per adaptar-se respecte als projectes tradicionals.

En fer la transició cap a ABP, un dels majors obstacles per a molts professors és la necessitat de renunciar a un cert grau de control sobre la classe. No obstant això, en realitat moltes de les pràctiques tradicionals es mantenen, encara que es reformulen en un altre context.

Segons el treball de Larmer i Mergendoller (2015), el professor ha d'encarregar-se de:

1) Dissenyar o adaptar un projecte per al seu context i per als seus estudiants, i planificar la seva execució des del llançament fins a la culminació, de forma que permeti cert grau d'elecció de l'estudiant, sempre assegurant-se que s'ocupa de coneixements clau de les matèries.

2) Promoure la independència dels estudiants i el seu creixement, la recerca oberta i esperit d'equip.

3) Treballar al costat dels estudiants per organitzar tasques i horaris, punts de control intermedis prèviament establerts i terminis de lliurament, trobar i utilitzar els recursos, crear productes i fer-los públics.

4) Emprar eines i estratègies per donar suport a tots els alumnes a aconseguir metes progressives i fomentant l'aprenentatge a través de l'error.

5) Utilitzar les avaluacions formatives i acumulatives dels coneixements, la comprensió i les habilitats d'èxit, tenint en compte la possibilitat de l'acte i coavaluació.

6) Motivar i saber identificar si en algun moment fa falta el desenvolupament de noves habilitats o coneixements, si necessiten reencaminar el seu projecte, si requereixen motivació addicional o simplement reconèixer i felicitar els assoliments.

Per tant, el paper del docent passa a posseir un doble vessant. D'una banda, exerceix el paper de dissenyador d'experiències. Per l'altre, ha d'actuar com un veritable gestor de projectes i persones, amb la capacitat de detectar les necessitats particulars de cada alumne.

És a dir, els projectes els dissenyen els professors però tenint en compte els interessos dels estudiants, que també han de participar en el procés d'idear activitats, les quals han d'estar relacionades amb necessitats reals de la comunitat. Cobra especial rellevància la personalització de l'aprenentatge, el projecte s'adapta a cada alumne i no a l'inrevés, de manera que, en aquest context, són els estudiants els que creen el coneixement.

#ABP