DESARROLLO DE PROCEDIMIENTOS
PARA LA APLICACIÓN DE ROBÓTICA
EDUCATIVA EN PROYECTOS STEM
Revista TECH Carlos Cisneros ISNN 2737-6036, Año 2023, Congreso CICT2023, páginas 6
DESARROLLO DE PROCEDIMIENTOS PARA LA APLICACIÓN
DE ROBÓTICA EDUCATIVA EN PROYECTOS STEM
DEVELOPMENT OF PROCEDURES FOR THE APPLICATION OF
EDUCATIONAL ROBOTICS IN STEM PROJECTS
1 Instituto Superior Tecnológico Carlos Cisneros, Ecuador, cristina.orozco@istcarloscisneros.edu.ec
2 Instituto Superior Tecnológico Carlos Cisneros, Ecuador, cristian.fiallos@istcarloscisneros.edu.ec
3 Instituto Superior Tecnológico Carlos Cisneros, Ecuador, jenny.sani@istcarloscisneros.edu.ec
RESUMEN
El uso de las nuevas tecnologías en la actualidad tienen un mayor crecimiento y aplicación, como la robótica
aplicada en la educación que permite que los estudiantes desarrollen su capacidad analítica para resolver
problemas. La Robótica Educativa se ha considerado como una estrategia de enseñanza - aprendizaje para
las ciencias y las matemáticas, influyendo en el desarrollo de aplicativos como es en la Industria de LEGO.
LEGO Education mediante sus kits propone que sus estudiantes y docentes puedan construir modelos con
sensores y motores que se conectan a computadoras, además de poder programar de manera sencilla y
divertida para fomentar el interés hacia la robótica. El presente artículo analiza la aplicación de la Robótica
Educativa a los estudiantes del nivel 1 (niños de 8 -10 años)
denominado “Aprende y Juega” del centro de enseñanza “Robótica Educativa: Crea, Aprende y Juega”, de la
ciudad de Riobamba – Ecuador, a partir del uso de LEGO Mindstorms Education EV3, lo que permite la
implementación de proyectos de ciencia (S), tecnología (T), ingeniería (E) y matemáticas (M) STEM. Para el
desarrollo de la investigación se realiza un estudio de tipo cuantitativo pre-experimental que será aplicado a
un grupo de 10 personas, midiendo variables como la cantidad de errores y número de aciertos, siendo el
objetivo establecer los procedimientos e instrumentos para aplicar esta estrategia de enseñanza –
aprendizaje, cuya finalidad corresponde a la aplicación de dichas estrategias didácticas que permita a los
estudiantes desarrollar su creatividad a través del juego y el aprendizaje construyendo cualquier modelo de
robot y programarlo de acuerdo a su imaginación, es decir, construyendo su propio conocimiento. Como
resultados preliminares se comprueba que la robótica tiene gran aceptación en los niños principalmente en
las actividades que representan retos.
Palabras clave: Robótica Educativa, educación STEM, LEGO Mindstorms.
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Orozco Cazco Cristina Alejandra1
Fiallos Velasco Cristian Guillermo2
Sani Domínguez Jenny Edith3
Cruz Calderón Adriana Elizabeth4
4 Instituto Superior Tecnológico Carlos Cisneros, Ecuador, adriana.cruz@istcarloscisneros.edu.ec
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ABSTRACT
The use of new technologies currently have a greater growth and application, such as robotics applied in
education that allows students to develop their analytical ability to solve problems. Educational Robotics has
been considered as a teaching-learning strategy for science and mathematics, influencing the development of
applications such as LEGO Industry. LEGO Education through its kits proposes that students and teachers
can build models with sensors and motors that connect to computers, in addition to being able to program in
a simple and fun way to encourage interest in robotics. This article analyzes the application of Educational
Robotics to students of level 1 (children 8-10 years old) level called "Learn and Play" of the teaching center
"Educational Robotics: Create, Learn and Play", in the city of Riobamba - Ecuador, from the use of LEGO
Mindstorms Education EV3, which allows the implementation of science (S), technology (T), engineering (E)
and mathematics (M) STEM projects. For the development of the research, a pre-experimental quantitative
study is carried out, which will be applied to a group of 10 people, measuring variables such as the number of
errors and number of successes, being the objective to establish the procedures and instruments to apply this
teaching-learning strategy, whose purpose corresponds to the application of such didactic strategies that
allow students to develop their creativity through play and learning by building any robot model and program it
according to their imagination, that is, building their own knowledge. As preliminary results, it is proved that
robotics has great acceptance among children, mainly in activities that represent challenges.
Keywords: Educational Robotics, STEM, LEGO Mindstorms
Recibido: 18/09/2023 Aceptado: 27/10/2023
Received: 18/09/2023 Accepted: 27/10/2023
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1. INTRODUCCIÓN
Gracias a los cambios sociales y tecnológicos del
siglo XXI se ve la necesidad de reestructurar el
modelo de enseñanza – aprendizaje. Es así, que en
Estados Unidos y Europa nace la propuesta STEM
como una estrategia para la educación en ciencia
(S), tecnología (T), ingeniería (E) y matemáticas
(M), enfocada al desarrollo de competencias y
habilidades tecnológicas [1].
En este sentido, la aplicación de la educación
STEM en los procesos de enseñanza – aprendizaje
permite incorporar metodologías activas como: el
aprendizaje basado en proyectos, aprendizaje
basado en problemas, el aprendizaje cooperativo y
metodologías de enseñanza basadas en el
aprendizaje lúdico: el juego libre, el juego guiado, el
juego formal y la gamificación[2]. En este sentido, el
aprendizaje basado en juegos (GBL, por sus siglas
en inglés) es una herramienta útil para el
aprendizaje, logrando que los estudiantes estén
motivados mientras cumplen con el objetivo de
desarrollar sus habilidades cognitivas[3].
Desde el enfoque del constructivismo establecido
por Jean Piaget, una de las áreas de aplicación
más adecuadas en el contexto del aprendizaje
STEM es la robótica educativa (RE) [1], que
propone construir dispositivos tecnológicos que
permitan a los estudiantes programarlos para
realizar determinadas acciones e interactuar con
ellos. En este sentido, existen varias plataformas
para la aplicación de robótica educativa como lo
son: Arduino, la Raspberry Pi, Kinect, etc [4]; En el
caso de los robot móviles, se puede mencionar a:
Adept, Moway, Epuck y LEGO Mindstorms.
En esta investigación se pretende evidenciar la
aplicación de la RE en el centro de enseñanza
“Robótica Educativa: Crea, Aprende y Juega” de la
ciudad de Riobamba, el mismo que brinda cursos a
niños de diferentes edades que son ubicados en los
múltiples niveles que oferta el centro de enseñanza:
Nivel 1: Aprende y Juega
Nivel 2: Crea
Nivel 3: Aplica
El centro de enseñanza, usa el Kit LEGO
Mindstorms EV3, ya que es el kit más utilizado en
la educación, que contiene software y hardware
para crear prototipos, integrando partes mecánicas
y electrónicas operadas mediante programación[5].
El objetivo del estudio es establecer los
procedimientos e instrumentos para aplicar la
Robótica Educativa como una estrategia de
enseñanza – aprendizaje que permita desarrollar el
aprendizaje en Ciencias, Matemáticas, Tecnología
e Ingeniería (STEM) utilizando LEGO para que los
niños del Nivel 1 aprendan de una manera
divertida, es decir, que esta herramienta didáctica
va a permitir que los alumnos desarrollen su
creatividad a través del juego y el aprendizaje,
construyendo cualquier modelo de robot y
programando de manera libre de acuerdo a su
imaginación.
El problema en la educación tradicional se debe a
que el estudiante es solo receptor de la
información. Es por ello que en la actualidad las
nuevas tecnologías están cambiado las prácticas
educativas, donde los estudiantes desarrollan
proyectos que les proporciona un aprendizaje más
dinámico el cual les permite llevar las ideas y la
teoría a la construcción y programación de un
prototipo. En este sentido se considera que el
aprendizaje debe ser:
Significativo: Acorde a los intereses y a la
edad de los estudiantes.
Activo: El estudiante aprende haciendo.
Cooperativo e interactivo: El trabajo en
equipo permite el intercambio de
experiencias y conocimientos, aprender
habilidades sociales.
Intercultural: Aprender, comprender,
conocer y respetar la cultura y pensamiento
de los demás [6].
2. MATERIALES Y MÉTODOS
Para llevar a cabo esta investigación se realiza un
estudio de tipo cuantitativo pre-experimental que se
encuentra dentro del enfoque estudio de caso, es
decir, en un método de investigación que analiza
realidades singulares mediante un proceso
sistemático [7]. El estudio consta de un grupo
experimental de 10 personas pertenecientes al
nivel 1 (niños de 8 a 10 años) del centro de
enseñanza.
Es importante dar a conocer que el nivel 1 está
estructurado en 5 módulos, en esta investigación se
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analiza la aplicación y aceptación del Módulo 1 que
se basa en la programación secuencial, donde los
participantes realizan una serie de instrucciones
una a continuación de otra para el cumplimiento del
reto establecido, que es completar el camino de un
laberinto como se indica en la figura 1, es por ello
que para aplicar la RE en el centro de enseñanza
se establece el siguiente procedimiento:
1. Estructurar la planificación curricular: se
considera la etapa más importante,
mientras mejor este planificada, se
obtendrán mejores resultados. Para lo
cual se considera:
a) Planteamiento de las temáticas
b) Establecer los tipos de robots a
construirse móviles, zoomorficos y
humanoides.
c) Se establece la cantidad de kits
LEGO a utilizarse, para definir el
número de equipos de trabajo.
d) Se define la dificultad de las
actividades tanto en construcción y
programación.
e) Desarrollo de la guía didáctica, con
objetivos, actividades y
programación de las clases.
f) Distribuir las temáticas para cada
sesión.
Figura 1: Reto pista de laberinto
2. Ejecución del curso: en esta etapa, los
estudiantes aprenden, resuleven problemas
y superan los retos de acuerdo a la
planificación curricular que se muestra en
la Tabla 1. Para ejecutar el taller en cada
sesión se realiza el siguiente proceso:
a) Creación de equipos de trabajo,
b) Presentación e interacción con las
piezas del kit LEGO Mindstorms
EV3. Figura 2
c) Elección del modelo a construir.
d) Construcción y programación del
robot, estas dos actividades se
realizan de manera simultánea.
e) Pruebas de funcionamiento,
presentación y exposición de los
proyectos.
Figura2: Estudiante utilizando el kit LEGO
Mindstorms EV3
En esta etapa de ejecución, se aplica estrategias
colaborativas, mismas que facilitan actividades,
espacios y tiempos para que los estudiantes
aprendan, construyan y programen. En el centro de
enseñanza la construcción y la programación se
realizan al mismo tiempo, para está última a los
participantes se les enseña un lenguaje de
programación por bloques. El curso tiene una
duración de 20 horas dispuestas en cinco semanas,
la planificación de las clases a desarrollarse en el
taller se detalla en la tabla 1.
Tabla 1. Planificación curricular
CONTENIDOS
MATERIAL
DIDACTICO
EVALUACIÓN
TIEMPO
Introducción a
la robótica y a
la
programación
Computadores
LEGO
Mindstorms
EV3
Programa
desarrollado
en Lego
4 horas
Diseño y
construcción
de robots
Computadores
LEGO
Mindstorms
EV3
Robot armado
4 horas
Control y
movimiento de
robots
Computadores
LEGO
Mindstorms
EV3
Verificación
de control de
movimientos
4 horas
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Programación
avanzada y
solución de
problemas
Computadores
LEGO
Mindstorms
EV3
Reto en la
pista de
laberinto
4 horas
Proyecto Final
LEGO
Mindstorms
EV3
Presentación
y exposición
de proyectos
4 horas
Para la finalización del curso los participantes
completan el reto planteado como se muestra en la
figura 1.
3. Evaluación del Curso: al finalizar cada
clase los participantes califican la calidad y
el éxito del curso mediante una escala de
emociones.
Finalmente para la obtención de información y
posterior análisis de resultados se utiliza distintos
instrumentos como se indica en la Tabla 2, lo que
permite verificar el nivel de conocimiento adquirido
del estudiante.
Tabla 2. Instrumentos empleados.
CLASE
Cuaderno de
observación
se
pro
estudiantes en cada clase:
comentarios,
Encuesta de Escala
de emociones
estudiantes seleccionan una
casilla de caritas que determina
nivel de satisfacción y el éxito
del curso.
A través de los cursos de Robótica Educativa que
ofrece el Centro de enseñanza promueve que los
estudiantes desarrollen habilidades, capacidades y
competencias a través del cumplimiento de
pequeños retos de aprendizaje.
3. RESULTADOS
La encuesta aplicada a los 10 participantes en la
primera etapa muestra los siguientes resultados:
La apreciación del curso se muestra en la figura 3,
que evidencia que el 80% de los participantes estan
muy contentos con el taller desarrollado.
Figura 3: Apreciación del curso
El análisis del éxito del curso se muestra en la
figura 4, donde los estudiantes responden en
función del cumplimiento de los retos establecidos.
que evidencia que el 80% de los participantes están
muy contentos por haber completado el laberinto,
es decir, que el robot camino por la pista sin
ninguna dificultad. El 20 % restante respondio como
contento, debido a que su robot completa el reto
pero pisa las líneas del laberinto.
Figura 4: Cumplimiento del reto
4. DISCUSIÓN
En relación a los resultados obtenidos de la
encuesta realizada a los participantes se evidencia
que los estudiantes desarrollan habilidades,
capacidades y competencias a través del
cumplimiento de los retos de aprendizaje
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establecidos, además se aplica el aprender a
pensar (ensayo-error), crear, construir y programar
que son las cuatro fases que contemplaron en
todas las sesiones programadas.
También se observa las ventajas de la robótica
educativa en la educación que permite trabajar
diversas habilidades relacionadas con el
pensamiento computacional, así como la actitud
positiva que los y las estudiantes tienen hacia la
robótica.
5. CONCLUSIÓN
Finalmente se puede concluir que los
procedimientos y técnicas propuestas en esta
investigación son de gran aceptación en los niños,
en esta primera etapa se trabajó en aprender a
pensar (ensayo-error) lo que les permite corroborar
de forma experimental las consecuencias y los
errores en las secuencias realizadas. Además, se
puede acotar que el trabajar con un grupo reducido
de participantes y de diferentes edades permite
generar un ambiente cordial y colaborativo. En las
próximas investigaciones se dará a conocer más
resultados de la aplicación de la RE y el uso de
LEGO Mindstorms, como una herramienta ideal
para la ejecución de proyectos STEM.
En síntesis, en esta investigación se analiza la
aceptación de los participantes del Nivel 1 en el
primer módulo del taller, que se basa
principalmente en llegar a la meta del reto
propuesto sin que su robot pise las líneas de la
pista de laberinto y supere los obstáculos
propuestos, es así que se puede concluir que el
uso de las metodologías activas, la robótica y la
educación STEM generan mayor entusiasmo al
aprender en los niños ya que muestran una mayor
adquisición del conocimiento y procesamiento del
mismo en comparación del aprendizaje tradicional
donde el estudiante es sólo el receptor del
conocimiento.
Para finalizar, se obseva que al terminar el módulo
1, los participantes del curso muestran avances
significativos en el aprendizaje de programación y
en la construcción del robot para el cumplimiento
de los retos. Además, se evidencia el interés por
conocer la estructura y los diferentes mecanismos
del robot, lo que los anima a continuar con los
siguientes módulos propuestos.
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] F. Ruiz Vicente, A. Zapatera, N. Montes, y
N. Rosillo, «Proyectos STEAM con LEGO
Mindstorms para educación primaria en España»,
en Proceedings INNODOCT/18. International
Conference on Innovation, Documentation and
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10.4995/INN2018.2018.8836.
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188-212, ene. 2023, doi: 10.25112/rpr.v1.3170.
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[5] M. V. Carrillo, «Introducción a LEGO
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Esc. Prep. No 4, vol. 8, n.o 15, Art. n.o 15, ene.
2020, Accedido: 17 de septiembre de 2023. [En
línea]. Disponible en:
https://repository.uaeh.edu.mx/revistas/index.php/pr
epa4/article/view/5222
[6] L. Renteria, C. Orozco, J. Jinez, B.
Suquilanda, y M. Rodriguez, «Educational robotics
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