Revista Nexos Científicos ISSN: 2773-7489
Julio –Diciembre 2020 pp. 13-26 Correo: editor@istvidanueva.edu.ec
Volumen 4, Número 2 URL: http://nexoscientificos.vidanueva.edu.ec/index.php/ojs/index
Fecha de recepción: septiembre 2020 Fecha de aceptación: octubre 2020
13
1. 1INTRODUCCIÓN
1. carlos.ruiz@istvidanueva.edu.ec
2. byron.machay@istvidanueva.edu.ec
3. natalia.contero@istvidanueva.edu.ec
4. luis.toca@istvidanueva.edu.ec
Actualmente la tecnología hace que nuestra
forma de vivir sea cada vez más sencilla, sin
embargo, de la mano de estos avances tecnológicos
se han originado grandes impactos sociales y
culturales, por ejemplo, la mayoría de los países
del mundo de mayor progreso enfocan su inversión
hacia un capital intelectual, por otro lado, se
Lego Mindstorms EV3 en el proceso de enseñanza aprendizaje de
programación básica
Carlos Ruiz
1
; Byron Machay
2
; Natalia Contero
3
; Daysi Ainoca
4
1
Carrera de Tecnología Superior en Electromecánica, Instituto Superior Tecnológico Vida Nueva, Quito, Ecuador,
carlos.ruiz@istvidanueva.edu.ec
2
Carrera de Tecnología Superior en Electromecánica, Instituto Superior Tecnológico Vida Nueva, Quito, Ecuador,
byron.machay@istvidanueva.edu.ec
3,4
Carrera de Tecnología en Docencia, Instituto Superior Tecnológico Vida Nueva, Quito, Ecuador, natalia.contero@istvidanueva.edu.ec;
daysi.ainoca@istvidanueva.edu.ec
Resumen: Actualmente el proceso de enseñanza aprendizaje de los contenidos de programación
en la carrera de Tecnología Superior en Electromecánica no incluye la aplicación de
herramientas tecnológicas, lo que provoca que el estudiante no pueda poner en práctica los
contenidos teóricos dictados por el docente en el aula de clases, obteniendo así en la mayoría de
los casos un bajo rendimiento en la asignatura. Por esto, la presente investigación se basó en un
diseño cuasi experimental con un grupo de control y un grupo experimental, en la que se utilizó
el kit de robótica educativa Lego Mindstorms EV3 como una herramienta tecnológica de
aplicación de contenidos teóricos, posteriormente se determinó como la misma incide en el
proceso de enseñanza aprendizaje de los estudiantes de la carrera de Tecnología Superior en
Electromecánica comparando los resultados obtenidos en las evaluaciones tanto en un pretest
como en un postest.
Palabras clave: Robótica educativa, Lego Mindstorms EV3, Programación, Proceso de
enseñanza aprendizaje.
Lego Mindstorms EV3 in the process of teaching learning basic programming
Abstract: Currently the teaching process learning programming content in the Higher
Technology career in Electromechanics does not include the application of technological tools,
which causes the student to be unable to put into practice the theoretical contents dictated by the
teacher in the classroom, thus obtaining in most cases a low performance in the subject.
Therefore, the present research was based on a quasi-experimental design with a control group
and an experimental group, in which the educational robotics kit was used Lego Mindstorms
EV3 as a technology tool for applying theoretical content, Later, it was determined how the
same affects the learning teaching process of students of the degree of Superior Technology in
Electromechanics by comparing the results obtained in the evaluations both in a pretest and in a
postest.
Keywords: Educational Robotics, Lego Mindstorms EV3, Programming, Learning Teaching
Process.
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encuentran los países principalmente
latinoamericanos quienes están atados a un pasado
en donde la educación se ha estancado por varios
factores, si estos países no comienzan a dar pasos
agigantados en los procesos educativos, las
instituciones, los directivos y principalmente los
docentes no comienzan a innovar dentro del aula
de clases no se podrán desarrollar en los
estudiantes las capacidades para afrontar esta vida
tecnológica que actualmente el mundo atraviesa.
En la presente investigación se considera como
punto de partida la introducción de la robótica en el
proceso de aprendizaje del Instituto Superior
Tecnológico Vida Nueva, específicamente en la
asignatura de Programación y Simulación
perteneciente a la carrera de Tecnología Superior
en Electromecánica, la razón principal, es que
actualmente la robótica abarca varios aspectos en
el mundo, desde procesos industriales orientados a
la obtención, transformación o transporte de la
materia prima, los cuales son estudiados dentro de
la carrera, hasta prótesis robóticas para cubrir las
necesidades de las personas que sufren
discapacidades.
Es importante desarrollar propuestas para los
niños y los jóvenes con el objetivo de que se
pongan en contacto con nuevas tecnologías, en
donde el docente utilice herramientas como
prototipos de robótica o software desarrollados
pero con fines pedagógicos, estas herramientas
deben permitir que el aula de clase o los
laboratorios se conviertan espacios de exploración
y experimentación en donde cada uno de los
estudiantes entiendan como se desarrollan las cosas
y por qué se las construye, esto con el simple
objetivo de prepararlo de forma adecuada para que
se enfrente al contexto diverso y complejo que la
sociedad actualmente requiere. (Bravo, Ángela,
and Guzmán, 2012).
Los robots educativos le permiten al estudiante
introducirse en el mundo tecnológico pero en el
ámbito educativo son consideradas como las
mejores herramientas didácticas para la enseñanza
de las disciplinas académicas STEM, considerando
como ejemplo el caso Bee Bot en los contextos
educativos, el cual permite que los estudiantes
adquieran conceptos matemáticos y geométricos de
manera significativa, además de desarrollar las
capacidades elementales de la programación y el
pensamiento computacional (González, Morales,
Muñoz, Nielsen, and Villarreal, 2019).
El gobierno ecuatoriano durante los últimos años
ha buscado consolidar una economía la cual se
encuentre basada en la generación y construcción
del conocimiento, esto ha provocado que el estado
debe invertir en talento humano y en la formación
de especialistas que fortalezcan técnica y
tecnológica vinculada con los procesos de
desarrollo que se plantean en el Plan de Desarrollo
Nacional para concretar, así, la innovación y el
emprendimiento de los estudiantes de las diferentes
instituciones del Sistema de Educación Superior.
Es por esto que, la implementación de la robótica
en las aulas de clase ha tenido un largo proceso de
aceptación tanto para los estudiantes como para los
docentes, es por esto que las prácticas pedagógicas
así como el proceso de enseñanza en las aulas de
clase deben ser replanteadas, con el objetivo de que
sean fortalecidas por medio de tecnologías así
como por kits de robótica educativa, de esta
manera, lo que se busca es integrar con mayor
fuerza la tecnología en las aulas de clases con el
objetivo de que los estudiantes adquieran mayores
habilidades y destrezas en las actividades que
desarrollan principalmente en las Instituciones de
Educación Superior. (Luis, Ramírez, and Landín,
2017).
Actualmente el Instituto Tecnológico Superior
Vida Nueva busca impulsar a los estudiantes para
que desarrollen sus propias investigaciones e
innovaciones en los diferentes campos, es así que
en el 2017 se crea el Club de Robótica con el
objetivo de que los estudiantes apliquen sus
conocimientos en diferentes proyectos de
innovación para que sean presentados a la sociedad
e incluso para poder participar en los diferentes
concursos a nivel nacional, a partir de este punto,
se vio la necesidad de incluir la robótica en el
proceso de enseñanza y aprendizaje con el objetivo
de que los estudiantes principalmente de la carrera
de Tecnología Superior en Electromecánica,
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relacionen esta área con el campo ocupacional en
el cual se están formando.
II. ROBÓTICA EN LA
EDUCACIÓN
Durante los últimos años, la robótica ha ido
introduciéndose cada vez con más fuerza en la
educación; proporcionando a los alumnos de
herramientas netamente tecnológicas que hacen
frente a las necesidades del siglo XXI. En las aulas
de clase por medio de la robótica, los alumnos
pueden experimentar con robots educativos y sus
plataformas de programación, con la finalidad de
construirlos, resolver problemas, generar
secuencias, incluso hasta resolver problemas por
medio del trabajo colaborativo entre diversos
grupos de estudiantes (Sánchez & Landín, 2018).
Por esta razón, el estudiante se encuentra en la
capacidad de asimilar diferentes conceptos y
conocimientos, tomando en cuenta los diferentes
criterios de las respuestas obtenidas y métodos
distintos propuestos para dar solución a los
problemas planteados por el docente en el aula de
clases.
Las instituciones de educación deben siempre
buscar proveer y promover recursos didácticos e
innovadores en el proceso de enseñanza
aprendizaje, es importante considerar que el
estudiante entre en contacto con nuevas
tecnologías y esto es posible solamente a través del
manejo de herramientas de software y hardware en
las aulas de clases, los prototipos robóticos con
fines pedagógicos proporcionan todas estas
herramientas al docente para que sean utilizadas.
(Bravo, Ángela, and Guzmán, 2012).
Se debe tomar en cuenta que las instituciones de
educación deben contar con la iniciativa de invertir
en estas herramientas y al mismo tiempo capacitar
a los docentes para el manejo de las mismas. En la
actualidad las metodologías conocidas como
Problem Based Learning y Project Based Learning,
han ganado aceptación en los procesos curriculares
especialmente en la educación superior. Estas
metodologías requieren que se formule siempre un
problema, basado en los contenidos que se están
analizando en las aulas de clases, pero siempre
cercano a los alumnos de forma que, al resolverlo
adquieran competencias propias y puedan alcanzar
el aprendizaje significativo. Los equipamientos que
aportan el desarrollo de estas metodologías
resultan extremadamente costosos, sin embargo, se
ha considerado la robótica educativa como una
herramienta que facilita al docente a trabajar con
estas metodologías en el aula de clase (Calvo,
2014).
A partir de esta sección, se desarrollan los
contenidos del tema, de una forma ordenada y
secuencial. Nótese que la sección debe ir
organizada usando títulos como el anterior para
cada tema nuevo incluido. Aparte, se incluyen
subtítulos como el siguiente.
A. TIC
Las tecnologías de la Información y la
Comunicación por sus siglas TIC, han
evolucionado de una manera extremadamente
amplia en los últimos años, este desarrollo ha
impactado en las áreas de actividad humana,
incidiendo en todos los órdenes de la vida de las
personas, como individuos y principalmente como
una sociedad, es por esto que las tecnologías
enfocadas en innovar el sistema educativo han
crecido de una forma exponencial acelerada,
buscando que sus avances no estén enfocados
solamente en la tecnología, actualizaciones y
aplicaciones, sino más bien en los propósitos
educativos que se buscan dentro del aula de clases
con grupos específicos de estudiantes y docentes.
Sin embargo, el crecimiento y aplicación de las
TIC en las aulas de clases no se ha llevado de una
manera equilibrada o igual en todos los países e
incluso dentro de los sectores económicos y
sociales propios de cada país, esta inequidad se le
denominado como una brecha digital, entre
aquellas personas que poseen un acceso adecuado
y habilidades en el uso de las TIC con aquellos que
simplemente no lo tienen, determinando así que no
porque exista en el mundo más y mejor tecnología,
todas o más personas tienen acceso a esta (Mart,
s/f).
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B. Robótica educative
Países como Corea e India empezaron a incluir
la robótica en actividades que son desarrolladas
fuera de las aulas de clases y una vez que se
identificaron cambios sustanciales, estos países
reformularon sus esquemas educativos para que la
robótica sea ya considerada oficialmente como una
herramienta tecnológica dentro del aula de clases.
Entonces, es aquí en donde se comenzó a resaltar a
la robótica como una herramienta que apoya a los
procesos de enseñanza-aprendizaje desde una
perspectiva educativa, por lo cual vista desde un
enfoque de la teoría cultural de las funciones
psíquicas de Vigotsky, la robótica se puede
convertir en un medio de acción disponible en los
procesos de educación a nivel básico como a nivel
superior, en donde los estudiantes juegan un papel
de carácter activo, participativo y colaborativo,
favoreciendo la evolución desde el punto de vista
cognitivo real a un punto de desarrollo cognitivo
potencial (Pinto, Barrera and Pérez, 2010).
Una de las características especiales es que la
robótica educativa es que se aumente en los
estudiantes la capacidad de mantener la atención
dentro de las aulas de clase, debido a que pueden
manipular, experimentar y trabajar con las
herramientas que le proporcionan los kits de
robótica, esto hace que en el proceso de
aprendizaje el estudiante se centre mucho más en
las actividades que realiza y además que ponga
mucha más tención en los conocimientos que está
poniendo en práctica para resolver los problemas
planteados. Sin embargo, es importante considerar
que para que se pueda aplicar la robótica educativa
dentro de las aulas de clases las instituciones de
educación cuenten con un software y hardware
especializado y con fines específicos, en el
mercado actualmente existen muchos kits robóticos
que son una gran opción para comenzar a trabajar
en las áreas de electrónica, programación y
mecánica dentro del aula de clases (Bravo, Forero
2012).
C. Kit Lego Mindstorms EV3
Las herramientas de Lego Education son una
gran oportunidad para que el docente pueda
generar métodos innovadores y ayudar a los
estudiantes en el aula de clases, se consideraron
como herramientas muy versátil y polivalente, que
permiten que se pueda trabajar en diferentes áreas
del conocimiento, proporcionando al docente
técnicas para trabajar en aspectos de la robótica,
solución de problemas, proactividad y trabajo en
equipo. El Kit Lego Mindstorms EV3 es una
herramienta que permite generar y crear
metodologías que hacen efectivo el aprendizaje
mediante la consigna “Hands-On” la cual tiene
como consigna “si me involucras aprendo”
permitiendo así que los estudiantes sean quienes
desarrollan los prototipos para resolver los
problemas propuestos por los docentes (Almeida
and Teórico, 2017).
Inicialmente la plataforma LEGO
MINDSTORMS fue creada por la compañía
LEGO en colaboración con Massachusetts Institute
of Technology, apareció inicialmente como un
juego de robótica, pero en los últimos años se
adquirió un interés en los procesos educativos. Este
kit de robótica educativa proporciona los
elementos básicos utilizados en cualquier proceso
industrial como los sensores, servomotores y
sistemas de transmisión mecánica que permiten el
movimiento, y principalmente con un controlador
en el que se almacena el programada generado por
el estudiante. (Jara, Candelas, and Torres, 2007).
D. Sensores
Los sensores son dispositivos que permiten
extraer magnitudes físicas del mundo exterior para
convertirlas en señales de voltaje o corriente, estas
señales son procesadas posteriormente y se toman
las acciones a ejecutar sobre los actuadores de
acuerdo a la programación establecida (Ruiz,
1999).
El Kit de Lego Mindstorms EV3 contiene tres
sensores diferentes que pueden ser conectados a las
entradas del brick. El sensor de color, es un sensor
de tipo analógico que está diseñado para que pueda
operar en distintos modos, el primero es el modo
color en donde puede detectar entre siete colores
diferentes, los cuales son el amarillo, azul, negro,
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verde, marrón, rojo y blanco, el segundo es el
modo intensidad de luz reflejada, en donde el
sensor utiliza escalas entre muy oscuro (0) y muy
luminoso (100) con el objetivo de que el robot se
mueva en una superficie de color blanca siguiendo
una línea de color negra, siempre y cuando el
sensor no toque el área de movimiento, el tercero
es el modo intensidad de la luz ambiental con el
objetivo de que se mida la intensidad de luz en la
que trabaja el robot, al igual que el anterior modo,
el sensor trabaja en una escala de muy oscuro (0) o
muy luminoso (100) para que el robot pueda ser
programado para emitir alarmas o desarrollar
movimientos de acuerdo a la cantidad de
luminosidad ambiental. El sensor infrarrojo, es un
sensor de tipo analógico que se encuentra diseñado
para detectar la luz infrarroja reflejada por objetos
sólidos o la emitida por una baliza propia del kit,
este sensor al igual que el anterior puede operar en
tres modos distintos, el primero es el modo
proximidad en donde se utiliza para medir la
distancia que existe entre el robot y un objeto que
refleja la luz infrarroja, los valores utilizados para
informar sobre la distancia se encuentran en una
escala que va desde muy cerca (0) o muy lejos
(100), es importante mencionar que estos valores
solamente representan una escala y no una
magnitud directa como centímetros o pulgadas, el
segundo es el modo baliza para lo cual en la
programación se debe seleccionar uno de los cuatro
canales de la baliza infrarroja remota,
posteriormente el sensor detectará la señal que
emite la baliza infrarroja cotejándola con el canal
que se seleccionó previamente, una vez que se
recibió la señal se puede calcular la orientación de
la baliza así como la distancia a la que la misma se
encuentra, y el tercero es el modo remoto en donde
el sensor infrarrojo está en la capacidad de detectar
el botón o la combinación de botones que ha sido
presionado en la baliza infrarroja remota, es
importante mencionar que dicha baliza se
encuentra incluida en el kit. El tercer sensor
incluido en el kit es el sensor táctil el cual es un
sensor de tipo digital, el cual permite detectar el
momento en el que el switch interior del mismo se
encuentra abierto o cerrado producto de un
ejercicio mecánico producido en este, al igual que
los sensores anteriores este sensor puede ser
utilizado en tres modos distintos, pero de una
forma mucho más sencilla ya que lo único que
importa en este sensor es cuando el switch se
encuentra abierto y cuando cerrado, por lo tanto,
puede tener tres condiciones las cuales son
presionado, liberado o en contacto, cada una de
estas permitirá desarrollar programaciones distintas
para las acciones a desarrollar en los actuadores
(Tello-leal, Guerrero-Melendez, and Saldivar-
Alonso, 2013).
E. Aprendizaje
Para poder definir el aprendizaje se debe
comprender previamente la etimología, la cual
hace referencia a coger, adquirir o apoderarse de
algo, si bien la enseñanza era la actividad que le
pertenece al docente esta actividad va ligada
obligatoriamente al estudiante y se lo puede
interpretar como el éxito o el resultado del tipo de
enseñanza impartida por el docente, es por esta
razón que se la puede definir como el proceso
mediante el cual se modifica o se origina un
comportamiento e incluso se adquiere un
conocimiento de forma permanente o parcialmente
permanente. Sin embargo, a la Didáctica se la
puede conocer como la técnica o el arte de orientar
en el proceso de aprendizaje, pero esta tarea no
debe estar enfocada solamente en la acción de
enseñar, sino que también es importante que se
analicen cuáles son las condiciones necesarias para
que en este proceso de enseñanza los estudiantes
puedan aprender adecuadamente, el contenido
necesario y sobre todo conocimientos útiles
aplicados a la sociedad. Dentro del aprendizaje se
puede definir además un término proceso dentro
del proceso, la formación, que no es nada más que
un proceso desarrollado por el ser humano, en este
caso el estudiante, hasta alcanzar un estado de
plenitud personas, estado alcanzado de forma
interior por medio de la cultura; entre los diferentes
tipos de formaciones se puede hablar de la general
que incluye los aprendizajes básicos como el de
escribir, contar y leer, por otro la lado se tiene a la
formación humanística que contiene la literatura,
las ciencias sociales, las lenguas, la filosofía, entre
otras, y por último una formación específica que no
es nada más que incluir una preparación, formación
o capacitación en técnicas propias necesarias para
la vida, como la formación profesional. En la
siguiente figura se presenta los elementos
componentes del acto didáctico, en donde se
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detallan los principales problemas a los que se
afronta que debe resolver la Didáctica (Mallart,
Sepúlveda, Rajadell, 2001).
III. METODOLOGÍA
En la presente investigación se utilizó un diseño
cuasi – experimental con enfoque cuantitativo
debido a que fue necesario evaluar la eficacia de la
intervención que se desarrolló con los diferentes
grupos de estudiantes, se utilizó un grupo de
control no equivalente, debido a que al tratarse de
grupos de clase que se encuentran establecidos y
conformados por Coordinación Académica del
Instituto Superior Tecnológico Vida Nueva de la
carrera de Tecnología Superior en Electromecánica
desde el inicio del periodo académico no se pudo
respetar la aleatorización, es por esto que se debe
recalcar que el grupo de control así como el grupo
experimental son grupos no equivalentes, por lo
tanto, los estudiantes que forman parte de ambos
cursos se diferencian en muchos aspectos. El grupo
de estudiantes considerado como grupo de control
pertenece a la modalidad presencial de la jornada
matutina, mientras que el grupo de estudiantes que
forman parte del grupo experimental pertenece a la
modalidad presencial de la jornada nocturna. Este
tipo de diseño aplicado involucra la manipulación
de una variable independiente con el objetivo de
que se puedan analizar las consecuencias
provocadas sobre la variable dependiente. De
acuerdo a lo establecido, el grupo experimental
recibió la intervención de la variable independiente
para poder identificar el efecto sobre la variable
dependiente, por otro lado, el grupo de control
permitió adjudicar la respectiva validez a la
variable independiente, dicho de otra manera, no es
nada más que el grado de confianza que se necesitó
en los resultados luego de la implementación, para
que estos sean interpretados adecuadamente y de
esta manera poder asegurar que son válidos. Por
otro lado, es importante mencionar que, en la
presente investigación se aplicó el mismo
instrumento de evaluación antes (Pretest) y
después (Postest) de la implementación de la
variable independiente (Hernandez, Fernandez, and
Baptista, 2010).
Se utilizó una modalidad de investigación de tipo
aplicada debido al tipo de variables que se tuvieron
y porque se esperó la solución al problema
planteado inicialmente, considerando a la solución
del problema como una prioridad esencial por
medio de la aplicación de conocimientos. Además,
el tipo de investigación de acuerdo a su finalidad es
de tipo descriptivo ya que se estableció el
comportamiento de las variables en el proceso de
la investigación, posteriormente las mismas fueron
medidas por medio de procesos metodológicos ya
que están regidos por una validez (Hernandez,
Fernandez, and Baptista, 2010).
Población y muestra, considerando los dos
cursos de la carrera de Tecnología Superior en
Electromecánica en donde el grupo de control
cuenta con un total de 17 estudiantes y el grupo
experimental por otro lado cuenta 21 estudiantes,
no fue necesario el cálculo de la muestra, de esta
manera se trabajó con los 38 estudiantes que
conforman el total de la población, además, fue
necesario mencionar que las clases fueron dictadas
a los dos cursos por el mismo docente.
Diseño experimental, para llevar a cabo el
proceso inicial de investigación se implementó un
total de ocho clases prácticas apoyadas por el kit de
robótica educativa Lego Mindstorms EV3 en el
proceso de enseñanza aprendizaje de la asignatura
de Programación y Simulación, para estas clases se
desarrolló guías de prácticas propuestas bajo el
modelo institucional con el objetivo de que los
estudiantes y el docente conozcan el proceso que se
llevó a cabo en cada clase y cuáles fueron los
alcances que se esperaron en la misma (Hernandez,
Fernandez, and Baptista, 2010).
En el procedimiento de recolección de la
información se utilizó una evaluación de carácter
formativo la cual fue aplicada a ambos grupos que
participan en la investigación, tanto en el grupo de
control como en el grupo experimental, en primera
instancia la evaluación fue pilotada en un tercer
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grupo que reunía los requerimientos y
conocimientos mínimos con el objetivo de
identificar fallas de redacción, complejidad de las
preguntas, complejidad del lenguaje utilizado,
entre otros factores, una vez desarrollada las
correcciones respectivas se procedió a considerarla
como evaluación inicial (Postest) tanto para el
grupo de control como para el grupo experimental,
una vez recogidos los datos de interés se procedió a
la intervención en el grupo experimental, mientras
que en el grupo de control se mantuvo una
metodología de clases tradicional, transcurrida la
intervención y los ocho días de prácticas en el
grupo experimental se desarrolló nuevamente la
evaluación (Postest) a los dos grupos, con el
objetivo de verificar como la herramienta impactó
en el proceso de aprendizaje en el grupo
experimental (Moreno, Muñoz, Serracín, Quintero,
Pittí, Quiel, “ 2012). La evaluación que fue
considerada en el Pretest y en el Postest fue la
misma, y fue fiabilizada utilizando el estadístico
alfa de Cronbach, obteniendo un valor superior al
nivel mínimo aceptado, con lo que se puede
afirmar que la evaluación presenta un nivel
aceptable de fiabilidad y consistencia interna.
A. Intervención en el grupo de control
Para desarrollar la intervención en el grupo
experimental se diseñó guías de prácticas que
respetan el formato establecido por el Instituto
Superior Tecnológico Vida Nueva, para esto, se
consideraron los contenidos establecidos en el
syllabus institucional, de esta manera se plantearon
temas para cada una de las prácticas, considerando
que se desarrollan un total de cinco:
• Estructura de Selección IF
• Estructura de Repetición FOR
• Control con estructuras de Repetición y
Selección
• Robot Seguidor de línea
• Robot Sumo
Una vez que se establecieron los temas para las
guías de prácticas se procedió con la intervención
en el grupo experimental, para lo cual fue es
necesario que se levanten los datos del Pretest
tanto al grupo experimental como al grupo de
control y posteriormente se puso en marcha las
planificaciones correspondientes para que se lleve
a cabo la intervención en el grupo experimental. Es
importante que los estudiantes reconozcan las
piezas constituyentes del Lego Mindstorms Ev3 así
como su interfaz de programación, es por esto que
fue necesario que se planifiquen clases en donde el
estudiante pudo llevar a cabo estas acciones.
B. Pretest al grupo de control y grupo
experimental
Como se mencionó anteriormente a la
evaluación se le desarrolló un pilotaje con el
objetivo de identificar problemas de redacción,
complejidad de preguntas, entre otras, este pilotaje
fue desarrollado a un grupo de estudiantes que
tengan el conocimiento necesario, así como las
características similares para entender y
comprender el objetivo de la evaluación pero
totalmente ajeno a los estudiantes que intervienen
en el estudio desarrollado con el objetivo de que no
incida ninguna otra variable ajena a las propuestas
en la presente investigación, el mismo fue
desarrollado antes de ser utilizada en el grupo de
control y el grupo experimental.
TABLA I
VALORES DEL PRETEST DEL GRUPO DE CONTROL
Estudiante
Nota del Pretest
1
1,11
2
1,89
3
3
4
4,44
5
2,01
6
2,7
7
1,04
8
3,18
9
1,67
10
2,96
11
2,67
12
3,56
13
3,18
14
2,37
15
4,41
16
4,67
17
4
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TABLA 2
VALORES DEL PRETEST DEL GRUPO DE
EXPERIMENTAL
Estudiante
Nota del Pretest
1
1,5
2
2,55
3
3,25
4
1,05
5
5,6
6
2,55
7
3,8
8
3,37
9
7,5
10
5,25
11
6,2
12
0
13
1,55
14
7,4
15
5,25
16
3,75
17
4,5
18
6,4
19
8,2
20
8,5
21
5
Se desarrollaron un total de diecisiete
evaluaciones al grupo de control y veintiún
evaluaciones al grupo experimental, es importante
considerar que las evaluaciones fueron las mismas
para los dos grupos y también desarrolladas el
mismo día en cada una de las jornadas de los
grupos. Fue necesario prevenir a los estudiantes la
importancia de su asistencia a esta clase para que
se puedan levantar adecuadamente todos los datos
requeridos.
C. Identificación de las piezas constituyentes del
Kit Lego Mindstorms EV
Al ser una herramienta que no se había utilizado
anteriormente con el grupo de estudiantes, es
necesario que los mismos reconozcan de forma
física cada una de las partes que constituye el kit
de robótica educativa, el objetivo primordial en
esta fase es que los estudiantes se familiaricen con
las características de cada una de las piezas,
reconozcan y diferencien cuales son los sensores y
los actuadores del sistema y al mismo tiempo
comprendan la funcionalidad de cada uno de ellos.
Fue necesario que una vez culminada la
identificación de las partes que constituyen el kit,
los grupos de estudiantes conformados comiencen
a ensamblar los prototipos robóticos con cada una
de las piezas, esto va a permitió que se desarrollen
destrezas en el proceso de ensamblado del robot y
la ubicación adecuada de los sensores y actuadores
para que puedan identificar claramente la
funcionalidad de cada una de las piezas cuando el
robot se encuentre ya ensamblado. Por esta razón,
a cada grupo de estudiantes se le entregó el kit
conjuntamente con un manual y lista de piezas que
lo comprenden, además, en la misma se pudo
identificar los actuadores y sensores que pueden
ser conectados al brick.
Fig. 1 Proceso de identificación de piezas del Kit Lego
Mindstorms EV3
En este proceso fue necesario que el estudiante
compare las piezas existentes en el kit con un
listado anteriormente mencionado, el mismo fue
cargado en un apartado de la plataforma
institucional, además, para el armado de los
primeros robots los estudiantes siguieron una guía
de ensamblaje de robots con el Mindstorms EV3,
debido a que no es una competencia de la
asignatura que los estudiantes adquieran las
destrezas necesarias en este proceso, sin embargo,
una vez que se fueron desarrollados los primeros
robots, los estudiantes podrán realizar los cambios
necesarios sobre cada prototipo de acuerdo a la
experiencia adquirida y a las acciones que debán
desarrollar cada uno de los robots.
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Fig. 2 Construcción final de un robot de cuatro ruedas con
sensor infrarrojo, de color y motores.
D. Identificación de la interfaz de programación
de Lego Mindstorms EV3
La interfaz que se utilizó para la programación
del Brick se encuentra basada en la plataforma de
LabVIEW ya que es desarrollada y actualizada
constantemente en colaboración con National
Instruments, sin embargo, al ser una interfaz
completamente nueva fue necesario que el
estudiante reconozca la ubicación de cada uno de
los objetos que permitan desarrollar las diferentes
acciones en el robot.
Fig. 3 Interfaz de programación de Lego Mindstorms EV3
La interfaz gráfica de programación es amigable
y presenta una clasificación por ventanas de cada
uno de sus objetos de programación, además, sobre
cada uno de los objetos el estudiante pudo
reconocer una gama completa de etiquetas
explicativas de las partes y los valores que se
pueden introducir o generar en los objetos de
programación, así como en los instrumentos
virtuales que se utilizan.
E. Práctica uno: Estructura de Selección IF
Una vez que se desarrollaron las primeras
intervenciones en donde el estudiante identificó las
partes constitutivas del Kit Lego Mindstorms EV3
y la interfaz de programación, se procedió con la
primera intervención práctica y de aplicación de
los contenidos teóricos. En esta clase práctica, el
estudiante debía construir un robot con el kit para
la simulación de procesos industriales, determinar
las comparaciones lógicas desarrolladas en la
estructura if y por último, establecer las diferencias
entre una estructura if simple y una estructura if –
else. En esta práctica fue utilizado el sensor
infrarrojo y la estructura de selección if para el
control de los motores.
Fig. 4 Comprobación del funcionamiento de los robots en la
primera práctica
F. Práctica dos: Estructura de Repetición For
En la segunda intervención el estudiante debía
identificar las diferencias que existen en una
estructura For simple y una estructura For anidada,
aplicar la estructura For en la ejecución de
movimiento programados y la simulación de
procesos industriales en cadena. En esta práctica no
entra en funcionamiento ninguno de los sensores,
solamente la programación desarrollada en el brick
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para el control de los motores mediante secuencias
de repetición.
Fig. 5 Comprobación del funcionamiento de los robots en la
segunda práctica
G. Práctica tres: Control con estructuras de
repetición y selección
En la tercera intervención el estudiante debía
desarrollar programas con estructuras de repetición
y selección que le permitan la simulación de un
proceso industrial y diferenciar los tipos de señales
emitidas por los sensores para la toma de
decisiones. Es importante considerar que para esta
práctica los estudiantes utilizaron el sensor
infrarrojo conectado al brick y la estructura de
repetición For para el control de los motores de
acuerdo a los requerimientos establecidos.
Fig. 6 Comprobación del funcionamiento de los robots en la
tercera práctica
H. Práctica cuatro: Robot Seguidor de línea
En la cuarta intervención el estudiante debía
desarrollar un programa para el movimiento de un
robot en una ruta establecida y aplicar el sensor de
color en la identificación del color blanco y negro
para el control de los motores de acuerdo a la
programación establecida. Para el desarrollo de
esta práctica el estudiante utilizó el sensor de color
calibrado dentro de un rango establecido para la
identificación de la cantidad de iluminación y de
esta manera ejecutar los movimientos de los
motores que son controlados desde el brick.
Fig. 7 Comprobación del funcionamiento de los robots en la
cuarta práctica
I. Práctica cinco: Robot Sumo
En la última intervención se estableció el hecho
de poner en práctica todos los conocimientos que
han intervenido hasta ese momento, es por esto que
el estudiante deberá desarrollar un programa para
el control de los motores dependiendo de las
señales emitidas por dos tipos de sensores
distintos. En primera instancia el robot debería
detectar obstáculos que se ubiquen frente a el con
el objetivo de empujarlo fuera del dojo de pelea,
sin embargo, el robot deberá moverse libremente
dentro de esta arena de pelea y cuando detecte la
línea negra debía retroceder para no salir. En el
desarrollo de esta práctica el estudiante debe utilizó
el sensor infrarrojo y el sensor de color, los dos
calibrados en los valores necesarios para que el
robot ejecute los movimientos requeridos en la
práctica.
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Fig. 8 Comprobación del funcionamiento de los robots en la
quinta práctica
H. Postest al grupo de control y grupo
experimental
Una vez desarrollada la intervención que tomó
un total de ocho días en el grupo experimental fue
importante evaluar nuevamente a los dos grupos
con el objetivo de cotejar al antes y el después del
aprendizaje, considerando como punto intermedio
la intervención desarrollada con el kit de robótica
educativa. Se debe considerar que la evaluación
que se implementó en el postest es la misma que se
llevó a cabo en el pretest, es por esto que la
evaluación es considerada como una evaluación
formativa en el proceso de enseñanza del
estudiante.
Fue importante considerar los siguientes puntos
al momento de desarrollar la evaluación tanto en el
pretest como en el postest, con el objetivo de que
todos los estudiantes sean evaluados:
• Cada una de las intervenciones debían estar
planificadas, registradas y aprobadas desde
la coordinación de carrera y coordinación
académica, con el objetivo de que se
conozca lo que se desarrolló con los
estudiantes en las aulas de clases y los
conocimientos que fueron impartidos en las
mismas.
• Fue importante prevenir al estudiante sobre
su participación en la investigación con el
objetivo de que su asistencia y su
desempeño fuera el adecuado en las aulas
de clases, debido a que si los estudiantes
comenzaban a faltar continuamente a las
intervenciones no se podía identificar si la
herramienta que se propone es adecuada o
no para el proceso de enseñanza
aprendizaje de los contenidos de la
asignatura.
• Fue importante que advertir a los
estudiantes sobre las evaluaciones
desarrolladas como pretest y postest, para
que se tengan los datos y registros de todos
los estudiantes pertenecientes a los grupos
participantes.
TABLA III
VALORES DEL POSTEST DEL GRUPO DE CONTROL
Estudiante
Nota del Pretest
1
5,8
2
5,8
3
5,9
4
5,7
5
5,7
6
6,7
7
5,1
8
5,7
9
6
10
5,9
11
5,7
12
5,9
13
5,8
14
5,7
15
5,8
16
6
17
6,1
TABLA IV
VALORES DEL POSTEST DEL GRUPO DE
EXPERIMENTAL
Estudiante
Nota del Pretest
1
8
2
5,5
3
8
4
5,5
5
8
6
8,5
7
8
8
8,5
9
8,5
10
8,5
11
8,5
12
0
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24
13
8
14
8,5
15
7
16
6,5
17
7,5
18
8
19
9
20
9
21
8
Como se mencionó anteriormente se analizó la
fiabilidad de los resultados en el postes y pretest
por medio del Alfa de Cronbach en el software
SPSS IBM, en donde el resultado obtenido con los
datos presentados es un valor de 0,783 del
coeficiente de Cronbach, considerando que el
mínimo valor del coeficiente es de 0,70, por esto es
que se pudo determinar que existió una
consistencia interna del test presentado, así como,
la estabilidad de las medidas realizadas (Celina and
Campo, 2016).
TABLA V
ESTADÍSTICAS DE FIABILIDA
Alfa de
Cronbach
N de
elementos
,783
2
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Con los resultados obtenidos en el pretest y
postest, tanto del grupo de control como del grupo
experimental se desarrolló el proceso
correspondiente para verificar si el Kit Lego
Mindstorms EV3 aporta en el aprendizaje de
conceptos y aplicación de la programación básica
enseñada en el Instituto Superior Tecnológico Vida
Nueva en la carrera de Tecnología Superior en
Electromecánica.
La hipótesis fue demostrada por medio de la
prueba de Wilcoxon, con la cual se desarrolló el
análisis de los resultados obtenidos en el pretest y
el postest del grupo de estudiantes de control y el
grupo experimental.
TABLA VI
PRUEBA DE WILCOXON
POSTEST -
PRETEST
Z
-5,303
b
Sig. asintótica (bilateral)
,000
Como se puede verificar el valor de sigma
asintótica bilateral es de 0,000 y al ser menor a
0,05 se prueba la veracidad de la hipótesis alterna
del proyecto de investigación propuesto (Silvente
and Hurtado, 2012).
TABLA VII
PRUEBA DE WHITNEY-MAN
GRUPO
N
Rango
promedio
Suma de
rangos
PRETEST
Control
17
15,12
257,00
Experimental
21
23,05
484,00
Total
38
POSTEST
Control
17
11,94
203,00
Experimental
21
25,62
538,00
Total
38
De acuerdo con los datos obtenidos se desarrolló
la prueba estadística de Mann—Whitney y se
puedo verificar claramente que en el grupo
experimental la evaluación del pretest se tiene un
valor de 23,05 mientras que en la evaluación
postest se tiene un valor de 25,63 que es mayor,
por ende, esto quiere decir que el kit de robótica
educativa que se plantea utilizar como herramienta
tiene efectos positivos en el aprendizaje de los
contenidos de programación básica (Silvente and
Hurtado, 2012).
No obstante, fue necesario que se desarrolle el
diagrama de cajas de los valores del pretest y el
postest para analizar el valor de la mediana.
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Fig. 9 Diagrama de cajas del pretest y postest.
Como se puede observar el valor de la mediana
del postest es mucho mayor que la del pretest, esto
significa que si existe un efecto positivo en el uso
de el kit Lego Mindstorms EV3 en el proceso de
enseñanza aprendizaje de los contenidos de
programación básica (Alberto, Turcios, 2015).
IV. CONCLUSIONES
Si bien es cierto y la robótica educativa ha sido
implementada y utilizada en otros países desde
hace ya varios años, no se ha logrado comprobar
cual es su incidencia en los programas de
educación en los diferentes niveles de nuestro país,
ya sea en la educación inicial o en la educación
superior como es el caso de esta investigación.
Es importante que antes de implementar alguna
tecnología en el proceso de enseñanza aprendizaje
los docentes se encuentren totalmente capacitados
en el manejo de estas teorías y herramientas para
que los conocimientos sean transmitidos
adecuadamente a los estudiantes, ya que si el
docente no aplica la metodología de enseñanza
adecuada en el estudiante puede ser perjudicial la
inclusión de la robótica en el aula de clases.
Para que la robótica sea introducida en las aulas
de clases de la carrera de tecnología Superior en
Electromecánica del Instituto Superior tecnológico
Vida Nueva, se debe realizar un análisis de los
contenidos de las diferentes asignaturas, ya que
esta tecnología no puede ser introducida sin ningún
oriente o solo como relleno para las diferentes
prácticas.
En el desarrollo de las intervenciones es
necesario que se aplique una metodología de
enseñanza del Aprendizaje Basado en Problemas o
el Aprendizaje Basado en Proyectos con el objetivo
de que las guías de prácticas desarrolladas sean
consideradas como “retos” de robótica al momento
del desarrollo de la intervención, de esta manera el
estudiante podrá participar de manera activa en la
solución de los problemas planteados elevando
además su porcentaje de interés en el aprendizaje
de los contenidos como lo explican en el 2019
Ruiz, Zapatera, Montes, et al (Ruiz, Zapatera,
Montes, and Rosillo, 2019).
La participación del estudiante y su
predisposición al cambio y el uso de tecnologías
distintas es esencial ya que si los estudiantes
rechazan la herramienta desde un inicio no se
podrá dar cabida a que se desarrollen las prácticas
con la herramienta de forma adecuada y no se
pueden levantar los datos correctamente, por lo
cual la robótica educativa puede ser considerada
también como una herramienta lúdica que motiva a
los estudiantes para la adquisición de los
conocimientos impartidos por el docente, como lo
establecen García y Caballero en el 2019 (Muñoz-
Repiso and Caballero-González, 2019).
De acuerdo a los datos analizados se pudo
evidenciar claramente que el uso de la robótica
educativa provocó un efecto positivo en el
aprendizaje de los contenidos de programación
básica en los estudiantes de tercer nivel de la
carrera de Tecnología Superior en Electromecánica
del Instituto Superior Tecnológico Vida nueva, de
esta manera se debería considerar a la misma como
una herramienta de apoyo para el docente y el
estudiante en el proceso de enseñanza aprendizaje
corroborando lo propuesto por Quiroga en el 2018
(Quiroga, 2018).
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