Pizarra inteligente para el
aprendizaje en aulas unidocentes de la ciudad de Pampas de la región
Huancavelica
Smart board for learning in
single-teacher classrooms in the city of Pampas in the Huancavelica region
Abigail Silvia Iquiapaza Machaca
Universidad
Nacional Autónoma de Tayacaja Daniel Hernández Morillo, Perú
48506779@unat.edu.pe
Dida Bendezú Crispín
Universidad Nacional Autónoma de
Tayacaja Daniel Hernández Morillo, Perú
71513648@unat.edu.pe
Fernando Alejos Baby
Universidad Nacional Autónoma de
Tayacaja Daniel Hernández Morillo, Perú
46958990@unat.edu.pe
Ronald Paucar Curasma
Universidad Nacional Autónoma de
Tayacaja Daniel Hernández Morillo, Perú
rpaucarc@unat.edu.pe
RESUMEN
En el presente artículo, los
autores desarrollaron un prototipo de pizarra inteligente amigable, didáctico e
innovador, que permite optimizar el aprendizaje de las operaciones básicas de
las matemáticas en estudiantes de nivel inicial y primer grado de educación
básica regular de tipo multigrado (un solo maestro) de la provincia de Tayacaja
de la región Huancavelica. Para el desarrollo del prototipo se utilizaron una
placa Arduino y diodos LED; Además, se ha desarrollado una interfaz amigable en
el software mBlock; donde se presentan las operaciones básicas de matemáticas.
Durante el desarrollo del trabajo, se siguió la metodología basada en 4 fases:
comprensión del problema, plan de actividades, ejecución de actividades y prueba
o evaluación de la solución. Este trabajo fue desarrollado en el curso de
Gestión de la Información con estudiantes del II ciclo de la carrera de
ingeniería industrial.
Palabras clave: Operaciones
básicas, prototipo, matemáticas, mBlock, arduino.
ABSTRACT
In this article,
the authors implemented a prototype of a user-friendly, didactic and innovative
smart whiteboard simulator, which allows optimizing the learning of the basic
operations of mathematics in students from initial level to the first grade of
elementary school. educational institutions of multigrade type (single
teachers) of the province of Tayacaja of the Huancavelica region. For the
development of the smart board prototype, the Arduino board and LEDs were used;
Furthermore, a friendly interface has been developed in the mBlock software;
where basic math operations are presented. The methodology used in the
development of the prototype is based on 4 phases: understanding the problem,
plan of activities, execution of activities and testing or evaluation of the
solution. This work was developed in the Information Management course with
students of the II cycle of the industrial engineering career.
Keywords: Basic operations, prototype, math, mBlock, arduino.
INTRODUCCIÓN
La infancia, es la etapa que más
influencia tiene en nuestra vida, en ella se sientan las bases de lo que más
adelante seremos como adultos, adquirimos los valores y los principios que
determinarán nuestra conducta, tanto en el plano individual como en lo social.
En tal sentido, la educación en la infancia es una herramienta para la
formación de personas independientes, autosuficientes y con criterios de
actuación propios; por ello, la tendencia mundial es lograr una estimulación
mental con métodos didácticos y de fácil accesibilidad.
Esto implica que los estudiantes
de las culturas originarias, de la región Huancavelica aprenden las cuatro
operaciones básicas de matemática, con metodologías propuestas por el
Ministerio de Educación a través de los programas de capacitación o impuestas
por el docente que no permiten desarrollar sus saberes previos por ende las
competencias de matemática de los estudiantes de la provincia de Tayacaja de la
región Huancavelica (Pacorbo, 2021). En ese sentido, actualmente, la educación
en la ciudad de Pampas de la provincia de Tayacaja, se avizora que existe
ausencia de apoyo en base a la calidad educativa, ya que estudiantes de
colegios unidocentes no reflejan positivamente los aprendizajes brindados por
los maestros por lo que se muestra “bajo nivel de logro en la resolución de
problemas por una deficiente aplicación del enfoque de resolución de problemas
en el área de matemática en los estudiantes de inicial y primeros grados de la
Institución Educativa N° 36024 Manta – Huancavelica” (Olano, 2007; Artavia,
2010; Rodríguez, 2018; Miranda-Calderón,2018)
Los educadores de las escuelas
unidocentes presentan limitaciones en torno al enfoque de desempeño docente, lo
que les dificulta dar respuesta a los factores que inciden en el rendimiento
académico de los educandos. Se puede afirmar que la principal limitante del
desempeño docente es su deficiencia para generar procesos que permitan mejorar
a los estudiantes con bajo rendimiento. En suma, los educadores de esas
escuelas unidocentes, se desempeñan presionados por su labor docente, social y
administrativa, mientras obvian lineamientos alternativos que promuevan el
mejoramiento de su desempeño (Maza 2021).
En el presente artículo se
implementaron un prototipo de “pizarra inteligente” utilizando el software
mBlock (Makeblock, 2021) y la placa Arduino; donde, se desarrolló una interfaz
gráfica basado en mBlock para la presentación de los resultados de las
operaciones básicas de matemáticas para estudiantes de inicial y primer grado; la
placa Arduino se utilizó para la visualización de las emociones en un conjunto
de diodos LED, según la respuesta acertada por el estudiante. Este prototipo,
será una herramienta de apoyo del proceso de enseñanza y aprendizaje en las
escuelas unidocentes de la ciudad de Pampas de la provincia de Tayacaja.
METODOLOGÍA
Para el desarrollo del prototipo
se siguió la metodología de Polya (1945) que consta de 4 procesos o fases:
comprensión del problema, plan de actividades, ejecución de actividades y
prueba o evaluación de la solución. A continuación, se describe cada proceso o
fase.
Comprensión del problema
En esta etapa se realizaron búsqueda
y recopilación de información con respecto a la problemática de la educación en
los colegios multigrados para ello se consultaron: Google Scholar, repositorios
Alicia y distintos buscadores académicos. Al obtener la información necesaria
acerca del problema – déficit de aprendizaje en niños de colegios multigrados
unidocentes, es imprescindible implementar pizarras inteligentes que ayuden a
optimizar el aprendizaje de operaciones básicas de matemáticas en la infancia.
Figura 1: Diversas fuentes
bibliográficas consultadas
Planeamiento de actividades
En esta etapa, se han planificado
las siguientes actividades:
-
Diseñar el circuito compuesto por la placa Arduino, resistencias
y diodos LED.
-
Programar el Arduino para visualizar y representar el estado de
las emociones de los estudiantes en los leds.
-
Diseñar la interfaz de la pizarra usando el programa mBlock para
mostrar las operaciones matemáticas
-
Construir una maqueta que simule el entorno académico de las
clases en las escuelas unidocentes y en la que se presente el prototipo de la
pizarra inteligente.
-
Elaborar las especificaciones técnicas de los dispositivos
electrónicos y eléctricos para ser utilizados en el proyecto.
Ejecución de las actividades
A continuación, se describe las
principales actividades.
A. Descripción de
los componentes eléctricos y electrónicos.
En el desarrollo del prototipo se
han utilizado los siguientes componentes electrónicos:
Tabla 1
Materiales
utilizados.
|
Dispositivo
|
Cantidad
|
Característica
|
|
Placa Arduino
|
1
|
Placa Arduino modelo UNO
|
|
Diodos Led
|
14
|
Rojo, amarillo, naranja, verde, naranja
|
|
Resistencia
|
12
|
300 Ohmios ½ Watts
|
|
Protoboard
|
1
|
5 mm
|
|
Cables
|
10
|
Cables para protoboard
|
-
Placa Arduino. Es una plataforma electrónica que se distribuye
bajo la filosofía de hardware abierto para desarrollar proyectos tecnológicos
de manera sencilla, usualmente por estudiantes universitarios y profesionales
de ingeniería (Pedrera, 2017). También, está orientado a estudiantes de
educación básica regular, con la finalidad de impulsar la programación desde
edades tempranas (Arduino, 2021).
Figura 2: Placa
Arduino uno.
-
Diodo LED. El diodo emisor de luz o LED (light-emitting diode) es
una fuente de luz que emite fotones cuando se recibe una corriente eléctrica de
muy baja intensidad. El LED se utiliza en diferentes equipos electrónicos para
mostrar indicadores de encendido/apagado.
Figura 3:
Diodos LED.
B. Diseño
del circuito compuesto por la placa Arduino, resistencias y diodos LED.
-
En la Figura 4 se muestra el conexionado del Arduino, con los
dispositivos electrónicos (resistencias y diodos led). Los diodos LED son
utilizado para visualizar los estados (carita feliz y/o carita triste) de los
estudiantes al resolver las operaciones básicas de matemáticas. Se conectaron
los diodos LED a 4 salidas digitales de la placa Arduino; donde el diodo LED
conectado a la salida 12 se enciende cuando el resultado es correcto (LED
verde) y los 5 LED conectados en paralelo a la salida 13 se encienden en forma
de sonrisa; el diodo LED conectado a la salida 10 se enciende cuando el
resultado es incorrecto (LED rojo) y los 5 LED conectados en paralelo a la
salida 11 se encienden en forma de tristeza.
Figura 4: Diseño
del circuito.
C. Programación
del Arduino para visualizar y representar el estado de las emociones de los
estudiantes en los LED.
En la Figura 5, se muestra la
programación en bloques para el Arduino. Este programa permite visualizar y
representar en los diodos LED el estado de las emociones de los estudiantes
según los resultados de las operaciones básica de matemáticas.
Pruebas y evaluación de la
solución
En esta y última fase se pone a
prueba el funcionamiento del prototipo implementado. La finalidad de esta fase
es probar cada uno de los componentes e ir adicionándolos de manera gradual en
la maqueta construido. Si al integrar los componentes en la maqueta presenta
alguna falla, se detecta la falla y se procede a buscar la solución para
resolver el problema. Se detallan en la sección de resultados.
RESULTADOS
Se diseñó el prototipo de la
maqueta, simulando el entorno del salón unidocente con la pizarra interactiva.
Se diseñó la pizarra inteligente
de acuerdo a las medidas y posición de las luces led y se unirá el Arduino a la
pizarra para la interacción correspondiente del alumno.
Se trabajó con un prototipo o
maqueta inicial totalmente funcional y un módulo también probado. Si al
integrar el módulo con toda la maqueta se presentaba algún error, entonces
analizar de manera separada las partes involucradas y así, simplificar el
problema general.
Interfaz gráfica
Para el desarrollo de la interfaz
gráfica se utilizó el mBlock, por su facilidad de programación e intuitivo en
el uso de los comandos de programación. En la Figura 6 se muestra el interfaz
desarrollado con la finalidad de brindar al estudiante un método de aprendizaje
de forma didáctica, con animaciones; por ejemplo, objetos de animales y
verduras de la zona, a fin de captar su atención y hacerlos sentir
identificados con su entorno.
En la interfaz gráfica se observa
la interacción de estudiante al resolver la operación básica de matemáticas,
siguiendo la siguiente secuencia: enseñanza básica (interacción mediante
ilustraciones coloridas y animadas a través de animales y verduras de la zona),
reforzamiento práctico (el estudiante pone en práctica lo aprendido, con
interrogantes animadas y didácticas) y finalmente puntales y estímulo para el
estudiante (proyección de animaciones mediante imágenes y luces de acuerdo al
logro alcanzado)
Figura 6: Interfaz gráfica
(día).
Circuito implementado
En la Figura 7 se muestra la foto
del circuito implementado, que consta de la placa Arduino, resistencia y diodos
LED. Se utilizan las 4 salidas digitales de la placa Arduino. Los diodos LED
son utilizado para visualizar los estados (carita feliz y/o carita triste) de
los estudiantes al resolver las operaciones básicas de matemáticas. Se
conectaron los diodos LED a 4 salidas digitales de la placa Arduino; donde el
diodo LED conectado a la salida 12 se enciende cuando el resultado es correcto
(LED verde) y los 5 LED conectados en paralelo a la salida 13 se encienden en
forma de sonrisa; el diodo LED conectado a la salida 10 se enciende cuando el
resultado es incorrecto (LED rojo) y los 5 LED conectados en paralelo a la
salida 11 se encienden en forma de tristeza.
Figura 7: Circuito
implementado.
Prototipo Integrado (maqueta)
En la Figura 8, se muestra la
maqueta construida; donde, se muestra el escenario de una escuela unidocente
con la pizarra inteligente en aula; así, también se muestra los componentes del
circuito implementado con la placa Arduino y diodos LED. El diodo LED de color
verde se enciende cuando el resultado es correcto, mientras el LED de color
rojo cuando el resultado es incorrecto; también son representados en LED una
cara feliz o triste según la respuesta del estudiante. Así, también se observa
la interfaz gráfica desarrollado en mBlock para la interacción de estudiante al
resolver la operación básica de matemáticas.
DISCUSIÓN
Según la investigación de Parra
(2017) el uso de pizarras inteligentes proporciona una enseñanza más dirigida
por el docente, le permite obtener liderazgo desde una perspectiva de tiempo,
control y evaluación formativa; también permite motivar al estudiante e ir
aprendiendo con él, también aplicar varias formas de enseñanza simultáneamente,
aumentando las posibilidades de aprendizaje en los alumnos.
Con este trabajo se valora el uso
de las TIC, como señala Delgado (2015) al manifestar que las TIC no solo son
medios para transmitir conocimientos, sino herramientas, que promueven
ambientes de aprendizaje colaborativos, donde el docente deja de ser el centro
del proceso para convertirse en un mediador de conocimientos.
Este proyecto tiene como
finalidad desarrollar un prototipo simulador de pizarra inteligente, a fin de
optimizar el aprendizaje de las operaciones básicas de las matemáticas en los
alumnos de nivel inicial y primer grado de primaria de colegios
multigrados–unidocentes, mediante el programa mBlock y la placa Arduino de uso
amigable, didáctico e innovador para el proceso de enseñanza y aprendizaje en
los niños.
CONCLUSIÓN
Con el prototipo de pizarra
inteligente desarrollado, probado y simulado en una maqueta de un colegio
unidocente, se comprobó el funcionamiento del prototipo para que los niños
puedan aprender de manera fácil y didáctica las operaciones básicas de
matemáticas.
Durante la construcción del
prototipo se organizó un equipo de trabajo conformado por varias personas con
diferentes habilidades y niveles de experiencias bajo la metodología de Polya;
donde se logró desarrollar el prototipo, de la misma forma que se desarrollaría
en un escenario profesional.
La ejecución de este tipo de
proyectos requiere de un trabajo considerable en diferentes áreas; no solamente
en electrónica y programación; sino, también en la estética y diseño gráfico;
de esta manera el producto final resulte atractivo para que más usuarios puedan
interactuar en el proceso de enseñanza y aprendizaje.
Es importante remarcar el uso de
la placa Arduino y el software mBlock, que son herramientas muy amigables e
intuitivos para desarrollar proyectos aplicados a nuestro contexto desde los
primeros ciclos de la universidad.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1]
Arduino (2021) “What Is Arduino?” Arduino.
Retrieved December 5, 2021 (https://www.arduino.cc/).
[2] Artavia,
G., & Sánchez Meza, R. (2010). Incidencia de la metodología utilizada por
los docentes en el proceso del aprendizaje de los niños que asisten a las
escuelas unidocentes del circuito 01, Región Educativa de Pérez Zeledón.
[3] Delgado,
M., & Solano, A. (2015). Estrategias didácticas creativas en entornos
virtuales para el aprendizaje
[4] Makeblock. (2021). mBlock - One-Stop Coding Platform for Teaching
and Learning. MBlock. https://mblock.makeblock.com/en-us/
[5] Maza,
S., I. (2021). Estrategias psicopedagógicas de refuerzo escolar que mejoren el
rendimiento académico de los estudiantes de las escuelas unidocentes del
circuito 01D07C-3 Cantón Ponce Enríquez (Master's thesis, Machala: Universidad
Técnica de Machala).
[6] Miranda-Calderón,
L. A., & Rosabal-Vitoria, S. (2018). La gestión directiva en escuelas
unidocentes y dirección 1: Un desafío para alcanzar la equidad educativa en
contextos rurales.Revista Electrónica Educare, 22(3), 198-227.
[7] Olano,
K. B. V. (2007). Los profesores-directores que laboran en escuelas unidocentes
del ámbito rural y sus necesidades de capacitación en gestión. Educación,
16(31), 63-80.
[8] Pancorbo,
V. (2021). cultura originaria como modelo metodológico para aprender
operaciones básicas matemáticas en estudiantes de la institución educativa
primaria 31081 Pazos-Huancavelica.
[9] Parra,
E., & Gutiérrez, L. (2016). El uso de pizarras digitales interactivas en el
aula. Revista Vinculando
[10] Pedrera, A. C. (2017).
Arduino para Principiantes: 2ª Edición. IT Campus Academy.
[11] Pérez, I. (2002). Las
escuelas unidocentes rurales como organizaciones de cambio. Revista Electrónica
Educare, (3), 161-173.
[12] Polya, G. (1945). How to Solve It. 2da ed. New York: Princeton
University Press, Doubleday Anchor Books
[13] Rodriguez, M., L. (2018)
Círculos de interaprendizaje mejoran la resolución de problemas en el área de
matemática de la institución educativa N° 36024 Manta Huancavelica. Universidad
San Ignacio de Loyola.