CONSTRUCCIÓN DE UN CARRO DIRIGIDO POR BLUETOOTH CON ARDUINO, PARA LOGRAR UN APRENDIZAJE COOPERATIVO Y SIGNIFICATIVO A TRAVÉS DE UN CIRCUITO DE CARRERAS MATEMÁTICO

NOMBRE DEL PROYECTO

CONSTRUCCIÓN DE UN CARRO DIRIGIDO POR BLUETOOTH CON ARDUINO, PARA LOGRAR UN APRENDIZAJE COOPERATIVO Y SIGNIFICATIVO A TRAVÉS DE UN CIRCUITO DE CARRERAS MATEMÁTICO

IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

Las matemáticas no son nada fáciles de aprender, su aprendizaje requiere la creación de significados abstractos, la codificación y descodificación de símbolos y la capacidad de hacer relaciones en la vida cotidiana.  

La creciente importancia que tiene la tecnología en el mundo hoy en día y su continuo desarrollo, hace que la tecnología, en sí misma, se convierte en parte integral del proceso de enseñanza-aprendizaje. Es por esta razón que es importante desarrollar propuestas en las que se ofrezca a los estudiantes la posibilidad de entrar en contacto con las nuevas tecnologías; esto es posible a través del manejo de la robótica, con fines pedagógicos.

Este proyecto muestra la importancia que tiene el uso de la robótica como una herramienta de aprendizaje y presenta las etapas que se deben afrontar al implementar proyectos de robótica educativa en el aula de matemática. También se pone énfasis en el aprendizaje cooperativo y significativo el cual busca involucrar la robótica en el aula por medio de actividades prácticas como un recurso de aprendizaje articulados desde la construcción y diseño de un carro bluetooth con arduino.

El presente proyecto quiere  proporcionar recursos educativos y una visión lúdica de la enseñanza de las matemáticas con la ayuda de la robótica. De esta manera los estudiantes podrán aprender de una manera divertida y competitiva, en un ambiente relajado y adecuado para que el descubrimiento matemático se produzca. La posibilidad de que estudiantes de distintos grados, futuros profesionales de diferentes áreas, incorporen en sus actividades herramientas tecnológicas, constituye una experiencia indispensable para que éstas continúen presentes en su futuro ámbito laboral.

OBTETIVO PRINCIPAL

Construir un carro bluetooth con arduino para lograr un aprendizaje cooperativo y significativo en matemática para estudiantes de la unidad educativa nacional de Achiri

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Explicar la facilidad de programación en arduino y su aplicación en la matemática.
2. Describir el uso de la robótica en el aula para lograr un aprendizaje colaborativo y significativo atreves del juego una carrera en el circuito matemático
3. Mostrar la  articulación de la matemática y la robótica  y asi incentivar su utilización en diferentes áreas educativas.
4. Fortalecer en las y los estudiantes el aprendizaje significativo de la matemática orientado a un espíritu reflexivo y cooperativo mediante el diseño y construcción del carro dirigido por bluetooth y arduino.

MATERIALES A UTILIZAR PARA EL PROYECTO

Los materiales necesarios para la elaboración del proyecto son los siguientes

1. 1 Placa Arduino
2. 1 Protoboard
3. 1 Sensor de distancia HC-SR40
4. 1 Modulo Bluetooth
5. 1 Madera a medida del protoboard
6. 2 Motoreductores con sus respectivas llantas
7. 2 Baterias 9V.
8. Cinta adhesiva.
9. Jumpers  hembra.
10. Jumpers macho.
11. 2 resistencias 1/4W-220R
12.   1   Led Color normal, 1 Led color rojo.
13. Lona con el circuito de carrera impreso

ESQUEMA DE CONEXIÓN (Gráfico)

1. Esquema de las conexiones en Fritzing

[pic 2]

1. Esquema del circuito extraído de Fritzing

[pic 3]

CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN

El código para la el funcionamiento del carro con bluetooth es el siguiente:

int izqA = 5;

int izqB = 6;

int derA = 9;

int derB = 10;

int vel = 255;            // Velocidad de los motores (0-255)

int estado = 'g';         // inicia detenido

int pecho = 2;            // define el pin 2 como (pecho) para el Ultrasonido

int ptrig = 3;            // define el pin 3 como (ptrig) para el Ultrasonido

int duracion, distancia;  // para Calcular distacia

void setup()  {

  Serial.begin(9600);    // inicia el puerto serial para comunicacion con el Bluetooth

  pinMode(derA, OUTPUT);

  pinMode(derB, OUTPUT);

  pinMode(izqA, OUTPUT);

  pinMode(izqB, OUTPUT);

  pinMode(pecho, INPUT);   // define el pin 2 como entrada (pecho)

  pinMode(ptrig,OUTPUT);   // define el pin 3 como salida  (ptrig)

  pinMode(13,OUTPUT);

  pinMode(13, OUTPUT);

  pinMode(7, OUTPUT);

  pinMode(4, OUTPUT);

}

void loop()  {

  digitalWrite(4,LOW); //LED VERDE

  digitalWrite(7,LOW); //LED ROJO

  if(Serial.available()>0){        // lee el bluetooth y almacena en estado

    estado = Serial.read();

  }

  if(estado=='a'){           // Boton desplazar al Frente

    analogWrite(derB, 0);    

    analogWrite(izqB, 0);

    analogWrite(derA, vel);  

    analogWrite(izqA, vel);

    digitalWrite(4,HIGH); //LED VERDE

  }

  if(estado=='b'){          // Boton IZQ

    analogWrite(derB, 0);    

    analogWrite(izqB, 0);

    analogWrite(derA, 0);  

    analogWrite(izqA, vel);  

    digitalWrite(4,HIGH); //LED VERDE

  }

  if(estado=='c'){         // Boton Parar

    analogWrite(derB, 0);    

    analogWrite(izqB, 0);

    analogWrite(derA, 0);    

    analogWrite(izqA, 0);

    digitalWrite(4,LOW); //LED VERDE

    digitalWrite(7,LOW); //LED ROJO

   }

  if(estado=='d'){          // Boton DER

    analogWrite(derB, 0);    

    analogWrite(izqB, 0);

    analogWrite(izqA, 0);

    analogWrite(derA, vel);

    digitalWrite(4,HIGH); //LED VERDE

  }

  if(estado=='e'){          // Boton Reversa

    analogWrite(derA, 0);    

    analogWrite(izqA, 0);

    analogWrite(derB, vel);  

    analogWrite(izqB, vel);

    digitalWrite(4,LOW); //LED VERDE

    digitalWrite(7,HIGH); //LED ROJO

  }

  if (estado =='f'){          // Boton ON,  se mueve sensando distancia

     digitalWrite(ptrig, HIGH);   // genera el pulso de trigger por 10us

     delay(0.01);

     digitalWrite(ptrig, LOW);

     duracion = pulseIn(pecho, HIGH);              // Lee el tiempo del Echo

     distancia = (duracion/2) / 29;            // calcula la distancia en centimetros

     delay(10);

     if (distancia <= 15 && distancia >=2){    // si la distancia es menor de 15cm

        digitalWrite(13,HIGH);                 // Enciende LED

        analogWrite(derB, 0);                  // Parar los motores por 200 mili segundos

        analogWrite(izqB, 0);

        analogWrite(derA, 0);    

        analogWrite(izqA, 0);

        delay (200);

        analogWrite(derB, vel);               // Reversa durante 500 mili segundos

        analogWrite(izqB, vel);

        delay(500);          

        analogWrite(derB, 0);                // Girar durante 1100 milisegundos  

        analogWrite(izqB, 0);

        analogWrite(derA, 0);  

        analogWrite(izqA, vel);  

        delay(1100);

        digitalWrite(13,LOW);  

     }

     else{                   // Si no hay obstaculos se desplaza al frente  

         analogWrite(derB, 0);    

         analogWrite(izqB, 0);

         analogWrite(derA, vel);  

         analogWrite(izqA, vel);

         digitalWrite(4,HIGH); //LED VERDE

     }

  }

  if(estado=='g'){          // Boton OFF, detiene los motores no hace nada

     analogWrite(derB, 0);    

     analogWrite(izqB, 0);

     analogWrite(derA, 0);    

     analogWrite(izqA, 0);

     digitalWrite(4,LOW); //LED VERDE

     digitalWrite(7,LOW); //LED ROJO

  }

}

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

A manera de conclusión se manifiesta que la Robótica, robótica educativa y el software educativo vienen a ser una herramienta de utilidad para el docente, para lograr que los estudiantes construyan aprendizaje significativo, en la medida en que se les guía para ejecutar actividades de robótica de manera constructivista, junto a todos los contenidos que se pretenden desarrollar en cada una de las área del conocimiento, bajo la consigna de aprender a aprender, construyendo sus propios conocimientos sobre sus esquemas del pensamiento.

De igual manera, se puede ver que la robótica potencia el aprendizaje significativo, al mismo tiempo que se incrementa el desarrollo de las estrategias de aprendizaje, a través de la efectiva ejecución de las fases de robótica que rompe con los paradigmas de estrategias de enseñanza tradicionales donde sólo se repiten los nuevos conocimientos, mientras que en la robótica educativa se practican, ejercitan y reconstruyen. Así pues también se comprobó en el proceso de enseñanza- aprendizaje, lo positivo de promover un aprendizaje por descubrimiento, por cada una de las fases de construcción del robot construido y el manejo del mismo, causando en el estudiante la creación de nuevas estrategias cognoscitivas, ya que al manipular el robot crea sus propias estructuras intelectuales donde almacenar nueva información, lo cual permite adquirir habilidades cognitivas al desarrollar un pensamiento lógico, estructurado, en el que aprende cuando crea.

Por otra parte se pone énfasis en los estudiantes el incremento y mejora de las destrezas sociales, al alcanzar mejores formas de comunicación, respetando las ideas de los compañeros de trabajo, verbalizando los nuevos conocimientos y discutiéndolos en equipo, en fin todos aquellos elementos que le permitirán al individuo formarse como una persona integral capaz de trabajar en equipo, dialogar, solucionar, proponer ideas y transferir conocimientos. Del mismo modo es preciso que las instituciones educativas no caigan en obsolescencia, por el contrario deben procurar una constante actualización respecto a los avances tecnológicos en el área educativa, puesto que el uso de nuevas herramientas tecnológicas como la robótica, el software educativo, permite al estudiante un mayor apoderamiento de la tecnología y de nuevos conocimientos de una manera innovadora, generando un aprendizaje más significativo, alejado de la clase tradicional expositiva de memorización mecánica.

RECOMENDACIONES

A manera de recomendaciones, citamos lo siguiente:

• Realizar un diagnóstico previo del grupo de individuos con el cual se va a trabajar, e identificar sus debilidades y áreas de oportunidad.
• Planificar el desarrollo y ejecución de una actividad de robótica, estableciendo un tiempo flexible para cada fase del programa, pues cada educando requiere de un tiempo particular para crear sus esquemas de pensamiento, de acuerdo a su ritmo de aprendizaje.
• Emplear la robótica y sus materiales como una herramienta de apoyo para generar experiencias de aprendizaje significativo, por cada actividad que se ejecute, también para reforzar conocimientos ya adquiridos.
• Utilizar la robótica para generar la participación y creación del estudiante al construir conocimiento, manipular un robot y pasar de lo abstracto a lo concreto, de la teoría a la práctica, siendo una estrategia de cambio pedagógico y organizacional dentro de sus habilidades cognitivas.
• Formar equipos de trabajo equilibrados donde los estudiantes se cooperen entre sí para lograr las metas en común.
• Fomentar el trabajo cooperativo de todos los integrantes del equipo implementando actividades donde los estudiantes participen, trabajen, aporten ideas, discutan y verbalicen los nuevos conocimientos.
• Promover la vinculación de los contenidos del Currículo Base a las actividades de Robótica educativa.
• Comprobar si el material de robótica con el cual se cuenta para ejecutar la actividad es suficiente para trabajar con la cantidad de estudiantes estipulados.
• Actualizar constantemente al docente  sobre la Robótica educativa y su empleo en el aula, como herramienta de apoyo para la inserción de nuevos conocimientos de manera innovadora.
• Evaluar constantemente las estrategias de aplicación, actualizarlas y comprobar si son las adecuadas o no.

BIBLIOGRAFÍA

• Morales, M. (2004). Uso De La Tecnología Informática Como Estrategia De Enseñanza En La Segunda Etapa De Educación Básica. Venezuela: Universidad Pedagógica Experimental Libertador. Tesis de Especialización en Educación Básica.
• Fernández, S. (2003). Mas allá del curriculum: La Educación Ante El Reto De Las Nuevas Tecnologías De La Información Y La Comunicación. Área de Didáctica y Organización Escolar. España: Universidad Rovira y Virgili.
• Gatica, Nibaldo; Ripoll, M. y Valdivia, J. (2004) La Robótica Educativa Como Herramienta De Apoyo Pedagógico. Chile: Universidad de Concepción
• Camili, C; Fernández, J y Oramas, L. (2004). La incorporación de la Tecnología al Curriculum de Educación Inicial. Taller de capacitación para Docentes. Fase III. (Proyecto “Pequeño Explorador”). Caracas: Universidad Católica Andrés Bello, Escuela de Educación. Edutec 2004 Barcelona. Pág. Web visitada el 12/12/06 http://edutec2004.lmi.ub.es/pdf/56.pdf 
• Cabero, J. (1996). Nuevas tecnologías, Comunicación y educación. EDUTEC, Revista electrónica de Tecnología Educativa, Pag. web: http://www.uib.es/depart/gte/revelec1.html
• Centro de Investigación y Tecnología Electrónica (CITE). Universidad Simón Bolívar.