G rupo de I nvestigación en N uevas T ecnologías para el A prendizaje – GINTA Directora: María E. Pérez Mantilla.

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1 G rupo de I nvestigación en N uevas T ecnologías para el A prendizaje – GINTA Directora: María E. Pérez Mantilla. mariaepma@yahoo.com,armariaepma@yahoo.com,ar Coordinador: Enrique Salazar S. esalazar311@hotmail.comesalazar311@hotmail.com DISEÑO Y DESARROLLO DE SOFTWARE PARA ESTIMULAR EL APRENDIZAJE DE PROGRAMACIÓN DESDE TEMPRANA EDAD A TRAVÉS DE LA INTERACCIÓN CON ROBOTS MÓVILES EN AMBIENTES DE REALIDAD VIRTUAL. María E. Pérez Mantilla. Enrique Salazar Sebastiani. Fundación Universitaria San Martín (sede caribe)

2 RESUMEN Mediante el software desarrollado, se pretende generar un entorno visual de edición de algoritmos, el cual posea el atributo de concretar la estructura lógica desarrollada. Tal objetivo se alcanza mediante la utilización del computador, para dar vida a objetos en un mundo físico o virtual, en el cual todo objeto del entorno es visto como un pequeño sistema inteligente que pueda ser estudiado en interacción con el resto del mundo físico (real o virtual) u otros objetos inteligentes. De manera que el computador pueda ser usado como puente entre las estructuras formales, puramente abstractas (programas informáticos) y los aspectos claves del mundo físico real. De manera que el computador pueda ser usado como puente entre las estructuras formales, puramente abstractas (programas informáticos) y los aspectos claves del mundo físico real. El software cuenta con una interfaz grafica que permite al usario construir bloques de instrucciones: esta interfaz se realizo teniendo en cuenta los conceptos recientes de usabilidad y accesibilidad, asegurando así que el usuario sea capaz de aprender a usar la aplicación en poco tiempo y en temprana edad. El software cuenta con una interfaz grafica que permite al usario construir bloques de instrucciones: esta interfaz se realizo teniendo en cuenta los conceptos recientes de usabilidad y accesibilidad, asegurando así que el usuario sea capaz de aprender a usar la aplicación en poco tiempo y en temprana edad. Se utiliza bloque, sensores y motores, al implementar los bloques condicionales repetitivos se manejan variables que controlan la interacción con los sensores y la reacción ante estímulos, permitiendo crear bloques con instrucciones anidadas. Esta herramienta es adecuada para introducir conceptos de programación y lógica algorítmica a estudiantes desde temprana edad. Se utiliza bloque, sensores y motores, al implementar los bloques condicionales repetitivos se manejan variables que controlan la interacción con los sensores y la reacción ante estímulos, permitiendo crear bloques con instrucciones anidadas. Esta herramienta es adecuada para introducir conceptos de programación y lógica algorítmica a estudiantes desde temprana edad. El sistema laboratorio simulado es una implementación directa de la perspectiva Constructivista y Heurística en la educación de acuerdo a Piaget y Papert, las personas seleccionan activamente los aspectos relevantes de su entorno, manipula objetos concretos y asimila nuevos conocimientos por medio de una observación de los efectos de estas acciones. El sistema laboratorio simulado es una implementación directa de la perspectiva Constructivista y Heurística en la educación de acuerdo a Piaget y Papert, las personas seleccionan activamente los aspectos relevantes de su entorno, manipula objetos concretos y asimila nuevos conocimientos por medio de una observación de los efectos de estas acciones. Palabras Claves: Aprendizaje, Constructivismo, Heurística, Aprendizaje significativo, Metacogniciòn, Robótica, realidad virtual y Simulación. Palabras Claves: Aprendizaje, Constructivismo, Heurística, Aprendizaje significativo, Metacogniciòn, Robótica, realidad virtual y Simulación.

3 ABSTRACT By means of the developed software, it is sought to generate a visual environment of edition of algorithms, which possesses the attribute of summing up the developed logical structure. Such an objective is reached by means of the use of the computer, to give life to objects in a physical or virtual world, in which all object of the environment is seen as a small intelligent system that can be studied in interaction with the rest of the physical world (real or virtual) or other intelligent objects. So that the computer can be used as bridge among the formal, purely abstract structures (you program computer) and the key aspects of the real physical world. The software has a graphic interfuse that allows to the usurious to build blocks of instructions: this interfuse one carries out keeping in mind the recent concepts of usability and accessibility, assuring the user so is able to learn how to use the application in little time and in early age. It is used block, sensors and motors, when implementing the repetitive conditional blocks variables they are managed that control the interaction with the sensors and the reaction before stimuli, allowing to create blocks with nested instructions. This tool is adapted to introduce programming concepts and logical algorithmic to students from early age. The system feigned laboratory is a direct implementation of the perspective Constructivist and Heuristic in the education according to Piaget and Papert, people select the excellent aspects of its environment actively, it manipulates concrete objects and it assimilates new knowledge by means of an observation of the effects of these actions. Key words: Learning, Constructivism, Heuristic, significant Learning, Metacognition, Robotics, virtual reality and Simulation.

4 DISEÑO Y DESARROLLO DE SOFTWARE PARA ESTIMULAR EL APRENDIZAJE DE PROGRAMACIÓN DESDE TEMPRANA EDAD, A TRAVÉS DE LA INTERACCIÓN CON ROBOTS MÓVILES EN AMBIENTES DE REALIDAD VIRTUAL. DISEÑO Y DESARROLLO DE SOFTWARE PARA ESTIMULAR EL APRENDIZAJE DE PROGRAMACIÓN DESDE TEMPRANA EDAD, A TRAVÉS DE LA INTERACCIÓN CON ROBOTS MÓVILES EN AMBIENTES DE REALIDAD VIRTUAL. ¿ Cómo estimular el pensamiento lógico para desarrollar el aprendizaje de programación desde temprana edad, a través de la interacción con robots móviles en ambientes de realidad virtual? ¿ Cómo estimular el pensamiento lógico para desarrollar el aprendizaje de programación desde temprana edad, a través de la interacción con robots móviles en ambientes de realidad virtual? A partir de Diseñar y desarrollar una herramienta con base en realidad virtual por medio de la interacción con robots móviles para estimular el aprendizaje de programación desde temprana edad. Diseñar y desarrollar una herramienta con base en realidad virtual por medio de la interacción con robots móviles para estimular el aprendizaje de programación desde temprana edad. Objetivo

5 Brindar espacios para estimular el pensamiento lógico por medio del manejo del software en el aula Estimular el desarrollo del pensamiento hipotético por medio de la interacción con robots móviles en ambientes de realidad virtual. Propiciar la construcción de espacios bajo esquemas prácticos mediante la interacción con los robots móviles bajo ambientes virtuales Estimular el manejo del lenguaje de programación a través de la interacción con robots móviles en un Ambiente de realidad virtual Estimular el manejo del lenguaje de programación a través de la interacción con robots móviles en un Ambiente de realidad virtual Favorecer el desarrollo del manejo espacial y del manejo de lateralidad Busca Acto Pedagógico

6 Proyección Factibilidad de Aplicación Conceptos PREGUNTAS CENTRALES Principios CONCEPTUAL Herramientas / Lenguajes Teorías Afirmaciones sobre conocimientos METODOLOGÍA

7 PREGUNTAS CENTRALES 1.¿Qué habilidades cognitivas se estimulan en el aprendizaje de programación desde temprana edad a través de la interacción con robots móviles en ambientes virtuales? 2. ¿Qué condiciones deben tener los estudiantes para usar el software qué estimula el aprendizaje de programación por medio de la interacción con robots móviles bajo ambientes virtuales? 3. ¿Cómo se puede estimular el pensamiento lógico e hipotético para desarrollar el aprendizaje de programación desde temprana edad a través de la interacción con robots móviles en ambientes virtuales?

8 Conceptos Principios TEORIAS Herramientas / Lenguajes Teorías Teoría Constructivista; Jean Piaget, J. D. Novak, Gowin y K. Popper. Teoría del Aprendizaje Significativo de Ausubel. Metacogniciòn: J. H. Flavell. Brown, A. L, Nickerson R., Fouresten. Teoría Heurística: Papert, Seymour. Robótica Simulación

9 Conceptos Principios PRINCIPIOS Herramientas / Lenguajes Teorías El óptimo aprendizaje no derivará de encontrar mejores formas de instrucciones, sino de ofrecer al estudiante mejores oportunidades para construir pensamiento. Las actuaciones de los sujetos están determinados por sus representaciones; Analizar, Codificar, organizar, sintetizar, Almacenar entre otras, constituyendo la Inteligencia Humana y la capacidad para crear conocimiento, innovaciones y proyecciones. Estimulando el Aprender a Aprender. El uso de las herramientas tecnológicas, especialmente el computador como un elemento motivante para estimular la construcción del pensamiento, la apropiación, concientizaciòn, control, autoevaluaciòn y proyección de su aprendizaje.

10 Conceptos Principios CONCEPTUAL Herramientas / Lenguajes Teorías Aprendizaje Significativo, Metacognitivo. Aprendizaje Heurístico. Constructivismo; Asimilación, Acomodación y Equilibrio. Robótica. Realidad virtual. Simulación.

11 Proyección Factibilidad de Aplicación Afirmaciones sobre conocimientos METODOLOGÍA Se elabora bajo una investigación descriptiva y experimental, enfocando la motivación del estudiante desde temprana edad, para estimular el aprendizaje de programación por medio de ambientes virtuales. Orientado bajo el proceso Unificado de Desarrollo de Software (Jacobson y Rumbaugh), esta metodología proporciona estrategias acordes para trabajar en forma concreta y ordenada, brindando criterios de control y medición de los resultados como de las actividades que se van a llevar a cabo, facilitando el trabajo en equipo y se alcancen los logros deseados. Teniendo en cuenta el uso de herramientas con las restricciones de los recursos nacionales.

12 Proyección Factibilidad de Aplicación Afirmaciones sobre conocimientos HERRAMIENTAS Se trabaja con lenguajes de programación y software de modelamiento y construcción de escenarios virtuales con robots móviles Se usa Tecnología 3D, aplicado a un simulador, provee una plataforma sólida para la experimentación de conceptos algorítmicos. Facilidad de uso en la herramienta. Entorno CASE sencillo, manejando conceptos lógicos y algoritmitos básicos (ciclos y condicionales). Editor de entornos que hace la experiencia más flexible.

13 Proyección Factibilidad de Aplicación Afirmaciones sobre conocimientos ESTRATEGIAS Se utilizan técnicas de entornos virtuales para la creación de mundos concretos bajo modelos Heurìsticos y constructivistas. Bajo el esquema de: Aprender a Aprender Adquisición del conocimiento a través de la interacción con la tecnología, especialmente el uso del ordenador desde temprana edad.

14 Proyección Factibilidad de Aplicación Afirmaciones sobre conocimientos ALCANCES Estimular las habilidades cognitivas a través del desarrollo de nuevas tecnologías para el aprendizaje. potenciar la motivación del estudiante para estimular el proceso lógico y algorítmico a estudiantes desde temprana edad. Estimular el pensamiento lógico e hipotético en la interacción con robots móviles en ambientes de realidad virtual. Qué el estudiante planifique, controle y autoevalué su proceso de aprendizaje.

15 Proyección Factibilidad de Aplicación Afirmaciones sobre conocimientos PROYECCION Se proyecta como una herramienta para uso doméstico y en el aula de clase desde temprana edad. Alta factibilidad gracias a los bajos costos de implementación para la aplicación en instituciones educativas públicas y privadas. La robótica móvil aplica algoritmos de navegación, planeación de rutas e inteligencia artificial. Difusión del software por la Web gracias a la tecnología Shockwave 3D.

16 Proyección Factibilidad de Aplicación Conceptos PREGUNTAS CENTRALES Principios CONCEPTUAL Herramientas / Lenguajes Teorías Afirmaciones sobre conocimientos METODOLOGÍA ACONTECIMIENTOS El conocimiento como una construcción del pensamiento bajo entornos de aprendizajes significativos y metacognitivos. Interpretar la programación realizada con los bloques y simular en un laberinto 3D creado por el usuario. Interacción de la robótica y simulación en entornos virtuales para el desarrollo de aprendizajes.

17 ENFOQUE Desarrollo Cognitivo Desarrollo Cognitivo Máquina En relación Mediado Actos Pedagógicos Como Genera Como Herramienta técnica Por medio Lenguajes Algoritmos Simular actos Concreto Potenciar Estimular Pensamiento lógico Estimular

18 REFERENCIAS: Brown, A. L., B. B. Armbruster y L. Baker,(1986) "The role of metacognition in reading and studyng", en J. Orasanu (ed.), Reading Comprehension from Research to Practice, Lawrence Erlbaum, Hillsdale. Flavell, John H. (1976). Metacognitive Aspects of Problem Solving. En L. B. Resnick (Ed.) the Nature of Intelligence. Hillsdale, N.J.: Erlbaum. Desarrollo Cognitivo. Editorial Océano, 2000. Nickerson R. Kinds of Thinking Taught in Currents Programs. Educational Leadership, 42(1), 26-36. (1988). On Improving Thinking Through Instruction. Novak, J.(1988). Aprendiendo a aprender. Martínez Roca. Barcelona. Olaskoaga, Koldo. Tecnología en la Robótica. Departamento de educación del gobierno Vasco. España. Papert, S. (1980) Mindstorms, children, computers and powerful ideas. Brighton Harvester Press. Piaget, Jean (1964). Seis estudios de Psicología. Introducción a la epistemología genética. Edit. Paidos, 1977. Pozo Municio, Juan Ignacio. (1996) Teorías cognitivas de Aprendizaje Madrid Morata.

19 PRESENTACIÒN DEL SOFTWARE Y RESULTADOS DE LA PRUEBA PILOTO. (Se presentará la información en la presentación de la ponencia.)