El IES Eduardo Valencia de Calzada de Calatrava se involucró en 2013 en una actividad formativa que implicaba una introducción a la Robótica y la programación coordinada por el famoso David Cuartielles, co-creador de la hoy universal placa educativa Arduino. La experiencia no pudo ser más satisfactoria. Bajo la coordinación del CRFPCLM, y gracias a la colaboración de la Fundación Telefónica, se dotó al centro con lo que entonces era un valiosísimo y costoso material que incluían cinco placas Arduino (muy difíciles de obtener por aquél entonces). Se adaptó el currículo previsto para 4º de Tecnología en Diversificación Curricular para que dichos alumnos pudieran participar en la actividad, en aras de participar en lo que sería la Primera Feria Tecnológica de Castilla-La Mancha. ¿Resultado?. Un grupo de alumnos teóricamente en desventaja desde el punto de vista competencial logró el Premio a la Creatividad en aquella ocasión.

Tan excelentes resultados empujaron al Departamento de Tecnología del centro a continuar explorando las posibilidades de aquel campo de experimentación durante la siguiente fase de esta actividad, que se desarrolló el curso siguiente. Durante uno de los grupos de trabajo que se celebraron por entonces, Antonio Gómez, uno de sus profesores, tuvo su primer contacto con la impresión 3D. Fue una especie de epifanía. Todas las posibilidades estallaron en su cabeza. Desde aquel día, nada fue igual en su práctica educativa. Desde entonces hasta hoy, los cambios han sido profundos, continuados, muy rápidos, y en muchos casos incluso espectaculares. Diseño e impresión 3D, programación, sistemas automáticos, robots... Y todo ello desde un enfoque de total interactividad con los alumnos. No sólo pueden tocar, jugar y trabajar con los sistemas físicos... DEBEN hacerlo. Al fin y al cabo, si algo se rompe... ¡Puede volver a IMPRIMIRSE!.

¿Qué hemos hecho hasta ahora?

Como decíamos en la introducción, muchos y muy seguidos han sido los cambios experimentados en el Departamento de Tecnología del IES Eduardo Valencia hasta ahora. Tantos, que visto en retrospectiva, dan incluso cierto vértigo. En primer lugar, incorporamos el material con que se dotó al centro por parte del CRFP (las placas Arduino con material electrónico variado) a la actividad diaria en 4º de ESO, tanto en Tecnología como en Tecnologías de la Información y de la Comunicación.

Impresión 3D: nace E.V.A.

Como se mencionaba antes, una segunda fase supuso el contacto de uno de los profesores del Instituto con la impresión 3D. Se trataba de una actividad pionera en Castilla-La Mancha. Los centros que cumplieran con los requisitos de tamaño y cantidad de matrículas adecuados serían dotados con todo lo necesario para construir su propia impresora 3D, un modelo Prusa, bajo la filosofía Open Source que ha desembocado en lo que hoy se conoce como impresoras RepRap. No fue el caso del Eduardo Valencia, un centro ciertamente demasiado pequeño para poder aspirar a esta oportunidad. Sin embargo, Antonio Gómez, uno de sus profesores, aceptó la oportunidad de poder participar como oyente en la primera reunión, una especie de puesta en común coordinada por Juan Manuel Amuedo. Aquel día, los profesores de los centros beneficiados, acompañados por los oyentes admitidos, recibieron el kit de fabricación de su impresora 3D, y se dedicaron a  montarla, asesorados por Amuedo y sus colaboradores.

Fue sólo cuestión de meses que el centro invirtiera recursos propios para dotar al Departamento de Tecnología de uno de aquellos famosos kits. Cierto es que había que confiar en que tanto Gómez como Félix Villanueva (el otro componente del Departamento) fueran capaces de montar tal laberinto de componentes. Era una apuesta arriesgada. Y el equipo directivo acertó con su apuesta. Nació E.V.A. (Ente Viral Autorreplicante), la primera impresora 3D en Calzada de Calatrava, y una de las primeras en la provincia de Ciudad Real.

Primeros pasos

El camino subsiguiente no fue fácil. Incluso hoy en día, la impresión 3D es una tecnología muy puntera, muy reciente, que exige un conocimiento técnico muy avanzado, la inversión de recursos necesarios para evolucionar de acuerdo al contexto adecuado, y el tiempo necesario para realizar tareas de mantenimiento y mejora de la máquina... Ambos profesores no disponían de nada de eso. Lo que provocó que el proceso de aprendizaje fuera, digamos... interesante.

Atascos del extrusor. Problemas de calibración. Desconocimiento de las características del tipo de plástico a emplear. Errores de impresión pasadas más de seis horas de trabajo. Por poner un ejemplo, cabe mencionar que E.VA. trabajó más de dos meses con el marco principal de la estructura montado al revés, hasta que los profesores descubrieron la inconveniencia de tal disposición.

Y así y todo, seguían avanzando. El alumnado de 3º y 4º de ESO quedó absolutamente subyugado por el funcionamiento de la impresora. Todos los grupos accedieron a realizar actividades de ampliación en la que aprendían los fundamentos del diseño 3D para intentar realizar una pieza de diseño propio que llevarse a casa. No es necesario señalar al lector el potencial motivador que ello supone. También cabe suponer que el profesorado que lea estas líneas ya se imaginará que muchas veces, este tipo de actividades tenían un mal final. En ocasiones, algo fallaba. Lo que nunca fue óbice para que los niños dejaran de implicarse en la actividad realizada.

Impresión de robots. Uso de fuentes Open Source. Skybot, Escornabot, Zowi... Y tantos otros

Una de las mayores ventajas que supone el uso de tecnología Open Source es la propia filosofía de compartir todo lo aprendido, añadiendo aportaciones propias. Todos los robots utilizados provienen de esta fuente.

El concepto de software y hardware libres implican que todo el conocimiento implícito para lograr el objetivo propuesto es, según palabras de Juan González (alias Obijuan para la comunidad maker, y recentísimo primer español ganador del prestigioso premio O'Reilly Open Source Award), “Patrimonio Tecnológico de la Humanidad”. ¿Qué supone esto en términos más simples?. Nosotros se lo trasladamos a nuestros alumnos de la siguiente forma:

• Puedes acceder libremente a toda la información pertinente.
• Puedes copiar, distribuir y modificar a tu gusto toda la información.
• Si el autor no te cobra por acceder a este conocimiento, tú no puedes ponerle un precio al que venga después.
• Respeta siempre los derechos de autor. Si modificas mi trabajo, puedes adjudicarte la autoría de la modificación... Si respetas el hecho de que yo soy el autor original.

Por supuesto, el movimiento Open Source es algo mucho más complejo y complicado que esta burda simplificación... pero entendemos que como aproximación para un adolescente, esto debería bastar.

Durante los últimos dos años, el Departamento de Tecnología ha desarrollado distintos robots educativos que están a disposición del lector de este artículo a un golpe de click si quiere buscar en Internet:

• Escornabot: Un curioso robot educativo pensado para Educación Infantil y Primari a con una sencilla botonera que permite al niño tratar de resolver laberintos.  Creado en el seno de la asociación gallega Bricolabs, una de las más punteras en España en este momento.

• Zowi (y su sobrinito Otto): La empresa BQ lleva algunos años como referente de lo que puede ser la tecnología Made in Spain, en parte por su constante intento de innovar en Tecnología y Educación. Fruto de uno de estos esfuerzos es el robot bípedo Zowi, que puede adquirirse por un precio módico como producto terminado, pero también ha sido liberado bajo términos Open Source, de modo que puede imprimirse, modificarse y programarse con total libertad por cualquier interesado. Obra (entre otros muchos a agradecer) de Javier Isabel Hernández y Juan González.

Una de las modificaciones que ha cobrado más reconocimiento los últimos meses es la del joven Camilo Parra Palacio, que implica una reducción del robot que permite el uso de servomotores mucho más económicos (siempre de agradecer para un centro público). Los alumnos del IES Eduardo Valencia montan primero su propio robot bípedo, y a continuación aprenden a programarlo (4º de ESO).

• Printbot Renacuajo de BQ: Otro de los proyectos liberados de BQ. Un cochecito propulsado por servomotores de velocidad variable, con piezas imprimibles y ajustables que permiten la incorporación de varios tipos de sensores. Fácilmente programable, incluso de forma gráfica.
• Robot araña MiniKame: obra, entre otros, de Javier Isabel, y adaptado a la programación con Arduino por Antonio Gómez. De momento, en pruebas en el Departamento. Muy atractivo, aunque los ocho servomotores que utiliza implica unas restricciones de energía que habrá que resolver en el futuro.

• Robot androide Andros (en construcción): uno de los proyectos más prometedores en el IES Eduardo Valencia, y una apuesta personal del profesor Antonio Gómez. Está basado en el robot androide Open Source llamado InMoov, obra del francés Gaël Langevin. En la actualidad, se dispone de la cabeza y el brazo derecho. Durante este curso, los alumnos de 4º han redactado los algoritmos de control de los ojos y los dedos del brazo. El profesor está trabajando en un sistema de inteligencia artificial que ya permite conversaciones sencillas en tiempo real con el robot, si bien excesivamente esquemáticas.

• Brazo Robot de fabricación propia: no es uno de los proyectos más espectaculares, pero sí uno de los que supone un motivo de mayor orgullo: un brazo robótico articulado movido por servomotores de posición cuyo diseño y fabricación se ha implementado íntegramente en el seno del instituto (a partir, eso sí, de otro diseño libre disponible en la web de Instructables).

Primeras visitas a colegios

Desde el primer momento en que se reescribió la Programación Didáctica de la materia de Tecnología de 4º para adaptarla a este nuevo enfoque, las posibilidades educativas fuera de esta materia y nivel saltaban a la vista:

1. Las impresoras 3D y los robots han abandonado el reino de la Ciencia-Ficción, incluso de los futuribles, para pasar a ser una realidad actual: niños y mayores estamos asistiendo a una nueva Revolución Tecnológica en la que los robots pasan a ser un instrumento más de nuestro día a día, con el que estamos obligados a convivir tanto social como laboralmente. Es ésta una realidad a la que niños y mayores debemos adaptarnos.
2. La programación y el trabajo con sistemas de control automáticos obliga al pensamiento abstracto, la planificación de movimientos y reacciones y la previsión de todas las situaciones posibles, lo que ayuda al alumno a desarrollar formas de razonamiento lógico que contribuyen a la implementación de varias formas de inteligencia emocional que se están trabajando con el niño/-a a lo largo de todo su paso por nuestro sistema educativo.
3. Como en todas las otras esferas del conocimiento que se trabajan tanto en Tecnología como en las Tecnologías de la Comunicación (y, desde este último curso, desde Tecnología Robótica), los aspectos que se trabajan suponen una concreción y adaptación al mundo real de  contenidos teóricos que se desarrollan en muchas otras materias (Física y Química, Matemáticas, Dibujo Técnico... incluso Lengua Castellana o Inglés). Fomentamos así el espíritu constructivista que busca un aprendizaje significativo en el que el alumno desarrolla sus propias estructuras de conocimiento a partir de los contenidos que se le ofrecen a través de una experiencia práctica.
4. Una de las herramientas más poderosas de que quiere disponer cualquier profesor es ofrecer suficientes motivos de motivación a su alumnado para que se implique en su propio aprendizaje. El atractivo de poder ver, interactuar, e incluso jugar con total libertad con robots educativos que exploran distintas magnitudes y realidades del mundo físico (distancias, sonido, vibraciones, temperatura, ondas de radio) alcanza su máximo nivel cuando el alumno es más joven y su inocencia y deseos de jugar se encuentran en su punto más alto: en los cursos de Educación Infantil y los primeros cursos de Educación Primaria.

Que la impresión 3D ofrece campos de investigación y trabajo a muchas otras materias del sistema educativo que no son Tecnología está ya universalmente aceptado, y sobre lo cual se ha escrito ya mucho. Pero sobre las posibilidades de llevar el trabajo de alumnos adolescentes a niños pequeños no se ha hablado tanto. Era algo sobre lo que merecía la pena investigar.

Así que tanto Antonio como Félix propusieron distintas actividades a colegios de Educación Infantil y Educación Primaria. El objetivo era comprobar el potencial educativo de usar robots y sistemas electrónicos implementados por alumnos de ESO con niños pequeños. Las expectativas fueron ampliamente sobrepasadas.

Varios colegios de la provincia de Ciudad Real aceptaron acoger este tipo de propuestas entre 2015 y 2017, el CP Santa Teresa de Jesús y el CP Ignacio de Loyola, de Calzada de Calatrava; y el CP Dulcinea del Toboso y el Centro Privado de Enseñanza San José, de Ciudad Real.

Aparte de comprobar que, efectivamente, el potencial de dotar a los niños pequeños con herramientas implementadas por alumnos de más edad era realmente muy grande, ambos profesores disfrutaron en esta fase de una experiencia para recordar. El entusiasmo de los pequeños jugando con estos robots es algo que anima, alegra y calienta el corazón de cualquiera.

¿En qué fase nos encontramos?

A lo largo del presente curso escolar, y como consecuencia de la implantación de la LOMCE en Educación Secundaria en Castilla-La Mancha, nace la asignatura de Tecnología Robótica. Era lógico que todo el trabajo presentado hasta ahora cristalizara y concentrara lo aprendido durante cursos anteriores en esta materia en particular.

Hay que tener en cuenta, no obstante, una dificultad notable: esta asignatura nace como una materia optativa que dispone únicamente de dos horas semanales. Además, la ley prevé, según el Decreto 40/2015, que deben desarrollarse una serie de contenidos en torno a los siguientes bloques: Introducción a la Electrónica Analógica y Digitales, Sistemas de Control, Programación de Sistemas Técnicos y Robótica.

Lo que no deja de ser lógico, pues son los conocimientos necesarios para introducir al adolescente en el mundo de la Robótica. Sin embargo, un enfoque eminentemente teórico puede resultar no sólo excesivamente difícil (estamos hablando de 4º de ESO), sino que además podemos desanimar al alumnado, pues sería necesario concentrar muchas actividades pedagógicas eminentemente teóricas en las totalmente insuficientes dos horas semanales de que disponemos.

Así que el Departamento tomó una decisión: ¡probemos un enfoque eminentemente práctico!.  Por supuesto, algunas exposiciones teóricas siguen siendo irrenunciables (al fin y al cabo, es la base de todo el trabajo), pero se decidió reducirlas al mínimo, y tratando de darle siempre un aprendizaje constructivo a través de la práctica. Así que se optó por adoptar la siguiente filosofía: “HAGAMOS PRIMERO LA PRÁCTICA, Y EXPLIQUEMOS DESPUÉS LO QUE HEMOS VISTO EN TEORÍA”.

Ideas-fuerza en Robótica

A la hora de programar el desarrollo de la asignatura durante este primer curso, cinco han sido las ideas-fuerza adoptadas:

1. Organizar prácticas cortas en torno a conceptos puntuales, lo más aislados posible: En cincuenta y cinco minutos de clase (menos lo que se dedica a repartir el material, y a ordenar el taller al final del periodo), es más útil intentar dos o tres prácticas cortas muy enfocadas a un concepto particular (encender un diodo LED, leer la pulsación de un botón, hacer sonar un piezoeléctrico), que intentar una práctica compleja y más larga, aunque pueda sonar más enriquecedora para el alumno.
2. Lo hago, lo veo y luego me lo explican. Buscamos un aprendizaje significativo basado en el enfoque constructivo: el alumno toma un papel activo en las prácticas y es testigo de lo que allí sucede. Normalmente, estará mucho más atento cuando después se le explique el concepto teórico que explique la base de ese trabajo, porque querrá comprender qué es lo que ha pasado en su presencia.
3. Experimento con total libertad, sin miedo a romper nada. Es fundamental animar al alumno a que ponga a prueba sus propias ideas en el taller, aunque siempre bajo la vigilancia del profesor. Dos son los puntos que nos permiten trabajar bajo esta filosofía: el trabajo con las placas educativas Arduino, que además de ser muy económicas, y en palabras del propio David Cuartielles “Están construidas a prueba de estudiantes de ESO”, y el uso de piezas diseñadas e impresas en 3D, perfectamente renovables en caso de accidente o daño.

1. El profesor nos anima a probar modificaciones sobre el trabajo hecho. Otro enfoque constructivista. Después de cada práctica, aunque sencilla, se anima a cada grupo de alumnos a que aplique lo aprendido tratando de realizar un montaje más complejo sobre el mismo concepto, preferiblemente añadiendo otros conocimientos aprendidos en prácticas anteriores.
2. Nuestro trabajo será expuesto para que la Comunidad Educativa sea testigo de nuestro aprendizaje. Esta última idea-fuerza supone la herramienta más potente de motivación para el alumno de Tecnología Robótica, sobre todo el último trimestre.

Actividad de conclusión I: Exposición de Robótica

Al inicio del último trimestre, los chicos y chicas del grupo empiezan a ser realmente conscientes de todo lo que han avanzado. De que su trabajo está dando frutos espectaculares. Pueden mover objetos a distancia vía Bluetooth, trabajan con robots bípedos, y programan sistemas automáticos que activan distintos tipos de actuadores de acuerdo a la información proporcionada por los sensores que ellos mismos montan. Saben que a final de curso realizarán una Exposición de Robótica para todo el instituto, donde serán ellos los que expliquen a los visitantes (todos los alumnos del instituto) las particularidades de cada robot expuesto, lo que siempre es atractivo para ellos.

El resultado de esta Exposición este primer curso de Tecnología Robótica ha sido francamente satisfactorio. La sorpresa y el interés mostrado, no sólo por sus compañeros estudiantes, sino también por los profesores y padres que aquél día fueron testigos de la experiencia, fue motivo de alegría y acicate para seguir trabajando para estos chicos y chicas. Además, participaron en esta misma exposición los alumnos de 4º de ESO de Aplicadas en Tecnología, que aportaron los Cuentos Interactivos programados en Scratch4Arduino que habían desarrollado durante las últimas semanas, y que también recibieron un baño de ego muy necesario para su autoestima al ver el reconocimiento obtenido por su trabajo.

Actividad de conclusión II: Jornadas Robóticas de Interacción entre Educación Infantil, Primaria y Secundaria

La actividad estrella, y con la que se cierra el curso, son las Jornadas Robóticas de Interacción entre Educación Infantil, Primaria y Secundaria, en la que los alumnos de los colegios de la localidad asisten al Instituto en una excursión acordada entre todos los centros, y en la que niños desde los tres años pueden jugar y aprender con la Robótica guiados por los alumnos de 4º que han construido todos esos sistemas y robots a lo largo del año.

Las jornadas se desarrollan a lo largo de dos sesiones. En cada sesión, la organización de la actividad es simple, pero eficaz:  el gimnasio del instituto (un área lo bastante extensa para permitir la libertad de movimientos de los más pequeños) se divide en seis o más zonas donde se coloca uno de los robots o sistemas automáticos más significativos o capaces de llamar la atención del niño. Cada robot se presenta en un entorno que invita al juego y a la interacción (resuelve laberintos con el Escornabot, interactúa con Zowi y con los Ottos vía tablet, etc...).

En la primera parte de cada jornada, cada estudiante (guiado por el profesor, y después de vencer la típica renuencia del adolescente a hablar en público) enseña a los pequeños la funcionalidad de uno de esos robots, explicando cómo se juega con él.

En la segunda fase, que es la que más disfrutan tanto niños como adolescentes, se da a los pequeños total libertad para que se paseen por el recinto y jueguen con total libertad con cada robot/mecanismo/juego automático que le llame la atención, guiados por el alumno de 4º de ESO responsable de esa zona de juego en particular.

¿Hacia dónde nos dirigimos?

A partir de aquí, como señala el tópico, “el cielo es el límite”. Los autores de este artículo creen fervientemente en que la introducción, no solo de la Programación Estructurada, sino también de la Impresión 3D, no sólo es positiva, sino necesaria a todos los niveles y en todas las materias. En un futuro no muy lejano, esta tecnología estará disponible en cualquier centro educativo, no sólo porque la lógica de nuestro tiempo así lo acabará imponiendo, sino porque es una herramienta pedagógica de potencial incalculable.

Mediante la impresión 3D se puede trabajar en multitud de campos relacionados con la actividad diaria en cualquier colegio o instituto. Las razones son varias:

• Son, a la vez, herramientas de apoyo, instrumentos didácticos y permiten fabricar más material didáctico,
• Desarrollo de la creatividad espacial y competencia digital
• Aprendizaje basado en proyectos
• Modelos físicos de varios tipos: fósiles, órganos humanos, modelos históricos (soldados, etc...) poliedros...

Es por ello que en próximos cursos se propondrán grupos de trabajo y de innovación en la localidad de Calzada orientados a la inclusión de la impresión 3D en el currículo educativo de otras materias no necesariamente relacionadas con la Tecnología, tanto en el Instituto como en los colegios de la zona.

Conclusión

Lo que este artículo ha tratado de reflejar es la visión particular de los autores sobre cómo puede enfocarse la Tecnología Robótica como una materia nueva en el currículo educativo desde una perspectiva completamente práctica, lúdica y orientada a realizar aprendizajes significativos basados en actividades prácticas que dan un uso real de conceptos, conocimientos y habilidades que se están trabajando desde otras áreas y materias desde el principio de la ESO.

También se ha intentado mostrar el enorme potencial educativo de este campo con los alumnos más jóvenes, cuya enorme ilusión y capacidad de jugar les convierte en hábiles agentes de su propio aprendizaje.