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El impacto del uso de Arduino en el desarrollo de las nociones matem�ticas en los estudiantes: una revisi�n bibliogr�fica

 

The impact of using Arduino on the development of mathematical concepts in students: a literature review

 

O impacto da utiliza��o do Arduino no desenvolvimento de conceitos matem�ticos em estudantes: uma revis�o de literatura

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: galvarez0861@utm.edu.ec

 

 

Ciencias de la Educaci�n

Art�culo de Investigaci�n

 

* Recibido: 17 de noviembre de 2024 *Aceptado: 06 de diciembre de 2024 * Publicado: �10 de enero de 2025

 

        I.            Ingeniero en sistemas inform�ticos, Postgradista de la maestr�a en Educaci�n menci�n Innovaci�n y Liderazgo educativo de la Universidad T�cnica de Manab� de la facultad de Postgrado, Ecuador.

      II.            Ingeniero en Zoot�cnia, Mag�ster en Investigaci�n y Gesti�n de Proyectos, Mag�ster en Evaluaci�n de la Calidad y Procesos de Certificaci�n en Educaci�n Superior, Doctor en Ciencias de la Educaci�n. Docente Universidad T�cnica de Manab�, Portoviejo, Ecuador.

 

 

Resumen

La integraci�n de herramientas tecnol�gicas en la educaci�n ha transformado las metodolog�as tradicionales, permitiendo el desarrollo de estrategias innovadoras para el aprendizaje de nociones abstractas como las matem�ticas. Arduino, una plataforma de hardware libre ampliamente utilizada en proyectos educativos, ha ganado popularidad por fomentar un aprendizaje pr�ctico y experimental. Este art�culo presenta una revisi�n de investigaciones recientes sobre el impacto del uso de Arduino en el desarrollo de nociones matem�ticas en estudiantes de diferentes niveles educativos. Se analizaron estudios seleccionados de bases de datos reconocidas, considerando criterios de relevancia y calidad cient�fica. Los resultados sugieren que Arduino facilita la comprensi�n de conceptos abstractos como funciones, geometr�a y �lgebra, promoviendo el aprendizaje basado en proyectos (ABP) y mejorando habilidades de pensamiento l�gico y resoluci�n de problemas. Sin embargo, tambi�n se identificaron desaf�os, como la necesidad de formaci�n docente espec�fica y limitaciones en recursos tecnol�gicos. Este art�culo concluye con recomendaciones para optimizar el uso de Arduino en el aula y propuestas para futuras investigaciones en este �mbito.

Palabras clave: Arduino; educaci�n matem�tica; aprendizaje basado en proyectos; pensamiento l�gico; tecnolog�a educativa.

 

Abstract

The integration of technological tools in education has transformed traditional methodologies, allowing the development of innovative strategies for learning abstract concepts such as mathematics. Arduino, a free hardware platform widely used in educational projects, has gained popularity for fostering practical and experimental learning. This article presents a review of recent research on the impact of Arduino use on the development of mathematical notions in students of different educational levels. Selected studies from recognized databases were analyzed, considering criteria of relevance and scientific quality. The results suggest that Arduino facilitates the understanding of abstract concepts such as functions, geometry and algebra, promoting project-based learning (PBL) and improving logical thinking and problem-solving skills. However, challenges were also identified, such as the need for specific teacher training and limitations in technological resources. This article concludes with recomendaci�n to optimize the use of Arduino in the classroom and proposals for future research in this area.

Keywords: Arduino; mathematics education; project-based learning; logical thinking; educational technology.

 

Resumo

A integra��o de ferramentas tecnol�gicas na educa��o transformou as metodologias tradicionais, permitindo o desenvolvimento de estrat�gias inovadoras para a aprendizagem de conceitos abstratos como a matem�tica. O Arduino, uma plataforma de hardware de c�digo aberto amplamente utilizada em projetos educacionais, ganhou popularidade por incentivar a aprendizagem pr�tica e experimental. Este artigo apresenta uma revis�o de pesquisas recentes sobre o impacto da utiliza��o do Arduino no desenvolvimento de no��es matem�ticas em alunos de diferentes n�veis de ensino. Foram analisados ​​estudos selecionados de bases de dados reconhecidas, considerando crit�rios de relev�ncia e qualidade cient�fica. Os resultados sugerem que o Arduino facilita a compreens�o de conceitos abstratos como fun��es, geometria e �lgebra, promovendo a aprendizagem baseada em projetos (PBL) e melhorando o pensamento l�gico e as compet�ncias de resolu��o de problemas. No entanto, tamb�m foram identificados desafios, como a necessidade de forma��o espec�fica dos professores e limita��es nos recursos tecnol�gicos. Este artigo conclui com recomenda��es para otimizar a utiliza��o do Arduino na sala de aula e propostas para futuras pesquisas nesta �rea.

Palavras-chave: Arduino; educa��o matem�tica; aprendizagem baseada em projetos; pensamento l�gico; tecnologia educativa.

 

Introducci�n

La ense�anza de las matem�ticas ha sido hist�ricamente un desaf�o para educadores y estudiantes debido a la naturaleza abstracta de sus conceptos. A pesar de los esfuerzos por innovar en los m�todos pedag�gicos, muchos estudiantes contin�an experimentando dificultades para comprender nociones fundamentales como el �lgebra, la geometr�a o las funciones. En este contexto, el uso de herramientas tecnol�gicas ha emergido como una estrategia clave para potenciar el aprendizaje matem�tico, proporcionando experiencias pr�cticas y visuales que facilitan la comprensi�n de ideas abstractas (Abadia, 2018).

Se puede decir que en el contexto actual, en especial en las escuelas de secundaria, han utilizado la tecnolog�a solo como un recurso de presentaci�n de informaci�n, en la cual el estudiante es quien ve la clase y su desarrollo para luego resolver los ejercicios planteados, esto no responde hoy en d�a en las escuelas, teniendo en cuenta que la tecnolog�a sea un pilar en la educaci�n de los ni�os y j�venes iniciando con los maestros que hoy en d�a deben utilizar para su proceso de ense�anza y aprendizaje (Andrade, 2020).

Arduino, una plataforma de hardware libre y f�cil de programar, ha demostrado ser una herramienta vers�til en el �mbito educativo. Originalmente dise�ada para proyectos de electr�nica, su integraci�n en el aula ha permitido el desarrollo de actividades interactivas y basadas en proyectos, fomentando un aprendizaje activo y colaborativo (Villamarin, 2019). En particular, su aplicaci�n en la ense�anza de las matem�ticas permite a los estudiantes explorar conceptos complejos de forma tangible, mejorando su capacidad para relacionar la teor�a con la pr�ctica.

La tecnolog�a Arduino resulta en un sistema de computaci�n con la integraci�n directa de las �reas de hardware y software para el dise�o e implementaci�n de soluciones. Arduino hoy representa una compa��a de c�digo y hardware abierto para facilitar el acceso y uso conjunto de la electr�nica y computaci�n para el desarrollo de sistemas �(Torres, 2017) Al igual que una computadora convencional, una placa Arduino puede realizar una multitud de funciones, y requiere de entradas y/o salidas para un mayor valor de su uso.

El uso de tecnolog�as educativas ha mostrado ser una soluci�n efectiva para este problema. Herramientas como simuladores, software educativo y hardware interactivo permiten que los estudiantes experimenten y exploren los principios matem�ticos a trav�s de actividades pr�cticas. Entre estas herramientas, Arduino se ha destacado por su capacidad para conectar los conceptos matem�ticos con aplicaciones reales (S�nchez, (2020)).

Esta tecnolog�a ha crecido muy r�pidamente en la �ltima d�cada en casi todos los pa�ses y su importancia sigue aumentando. Esto parece ser un proceso l�gico, ya que los robots est�n incorpor�ndose en nuestra vida cotidiana, pasando de la industria a los hogares. Pero el prop�sito de utilizar la rob�tica en la educaci�n, a diferentes niveles de ense�anza, va m�s all� de adquirir conocimiento en el campo de la rob�tica. Lo que se pretende es trabajar en el alumno competencias b�sicas que son necesarias en la sociedad de hoy d�a, como son: el aprendizaje colaborativo, la toma de decisi�n en equipo, entre otras. La rob�tica educativa es propicia para apoyar habilidades productivas, creativas, digitales y comunicativas; y se convierte en un motor para la innovaci�n cuando produce cambios en las personas, en las ideas y actitudes, en las relaciones, modos de actuar y pensar de los estudiantes y educadores (Quispe Torres, 2018)

 

Desarrollo

Nociones matem�ticas en el proceso educativo

Las nociones matem�ticas forman la base del razonamiento l�gico y anal�tico, indispensables para resolver problemas tanto en la vida cotidiana como en disciplinas cient�ficas y tecnol�gicas. (Santimateo, 2018) El desarrollo de estas nociones implica la transici�n de un pensamiento concreto a uno formal, lo cual requiere estrategias pedag�gicas que permitan a los estudiantes interactuar con los conceptos de forma din�mica y visual. Sin embargo, el aprendizaje matem�tico tradicional se centra con frecuencia en m�todos abstractos y te�ricos, generando dificultades en la comprensi�n y aplicaci�n pr�ctica de conceptos como las funciones, geometr�a y �lgebra.

Arduino como herramienta educativa

Arduino es una plataforma de hardware libre basada en una placa de microcontrolador y un entorno de desarrollo de software. Dise�ada originalmente para proyectos de electr�nica y rob�tica, su facilidad de uso, bajo costo y versatilidad la han convertido en una herramienta valiosa en el �mbito educativo. En particular, en el aprendizaje matem�tico, Arduino permite la construcci�n de proyectos que transforman conceptos abstractos en experiencias tangibles. Por ejemplo, a trav�s de sensores y actuadores, los estudiantes pueden explorar nociones de proporcionalidad, medici�n, geometr�a y representaci�n gr�fica (Tupac, 2021).

La rob�tica educativa busca despertar el inter�s de los estudiantes transformando las asignaturas tradicionales (Matem�ticas, F�sica, Inform�tica) en m�s atractivas e integradoras, al crear entornos de aprendizaje propicios que recreen los problemas del ambiente que los rodea (Munera, 2020) De esta manera hace frente a la crisis actual en la educaci�n cient�fica y que se debe principalmente a los m�todos act�ales de ense�anza que hacen a estas asignaturas dif�ciles y poco interesantes; sembrando en el estudiante una actitud negativa hacia la ciencia y tecnolog�a, alej�ndolo de carreras y profesiones relacionadas con la ciencia.

Arduino como herramienta para la ense�anza de la programaci�n b�sica y as� lograr un aprendizaje m�s significativo (Da Silva) El� uso� de� metodolog�as� que� incorporan� actividades� pr�cticas� mejoran� el aprendizaje� ya� que� se� pueden� ver� cristalizado� en� proyectos� que� generan� un aprendizaje significativo �En los �ltimos a�os, la plataforma Arduino se ha utilizado como plataforma de aprendizaje en muchos cursos diferentes, tanto en la educaci�n de pregrado como en los niveles universitarios. En muchas universidades, Arduino se utiliza principalmente como el n�cleo de la parte electr�nica en las metodolog�as de aprendizaje basadas en proyectos este presenta m�ltiples beneficios para aplicarlo en entornos educativos. El� uso� de� Arduino� en� el� proceso� de� ense�anza �aprendizaje,� cuando� los estudiantes dise�an su sistema, permite mejorar las habilidades de programaci�n expone (Juscca Huaracca, 2024) que�� Arduino,�� son�� microcontroladores�� en�� placa populares entre los estudiantes, que pueden ayudar a profesores y estudiantes a encontrar respuestas a preguntas claves, el uso de proyectos basados en Arduino como motivadores para el aprendizaje es beneficioso tanto para estudiantes, como para profesores, al estudiante le da metas claras sobre el avance del aprendizaje, al� maestro� una� nueva� mirada hacia� lo� que el� estudiante� aprende y� a� ambos� les trae alegr�a. Arduino proporciona una de las formas m�s accesibles de ingenier�a, desde el control del motor hasta la programaci�n, las comunicaciones inal�mbricas, etc. Si se� usa� correctamente,� Arduino� tambi�n� puede facilitar� el� aprendizaje� de� los estudiantes en niveles m�s profundos de Educaci�n en Ingenier�a. (Mar�n R�os, 2023) el uso de ayudas did�cticas contribuye en el proceso ense�anza aprendizaje� de� las� diferentes� tem�ticas� del� �rea� de� tecnolog�a,� especialmente� lo relacionado con programaci�n.

Se presenta a continuaci�n algunos antecedentes investigativos

 

Tabla 1

Revisi�n de antecedentes investigativos

 

Aprendizaje basado en proyectos (ABP) y Arduino

El aprendizaje basado en proyectos (ABP) es una metodolog�a que promueve el trabajo colaborativo y el aprendizaje significativo mediante la resoluci�n de problemas reales. En este contexto, Arduino act�a como una plataforma que fomenta la creatividad, el pensamiento cr�tico y la capacidad de resoluci�n de problemas. Al desarrollar proyectos con Arduino, los estudiantes aplican conocimientos matem�ticos para dise�ar soluciones pr�cticas, lo que refuerza su comprensi�n y motiva su aprendizaje (Conde, 2024).

El ABP es una forma atractiva para las dos partes de la dupla estudiante-docente pues le propone a ambos situaciones en las que hay que desarrollar trabajo conjunto para el cual no hay una receta o procedimiento bien establecido. Seg�n (Simanca, 2023) Podemos encontrar recomendaciones sencillas para implementarlo pero en esencia este modelo tiene como caracter�sticas que: Se plantean preguntas o problemas reales con dispositivos experimentales que buscan responderlas. Se generan productos y se obtienen datos emp�ricos, el problema genera un contexto para aprender y una situaci�n que propicia la necesidad por investigar y aprender de parte del estudiante, se adquieren aprendizajes significativos en el desarrollo de los proyectos, se trabaja en un entorno colaborativo, se requiere manejar formas de comunicaci�n y expresi�n de los estudiantes, el docente tutela a los estudiantes en la direcci�n de sus proyectos.

Estudios previos han demostrado que el uso de Arduino bajo el enfoque ABP no solo mejora el desempe�o acad�mico, sino que tambi�n desarrolla habilidades transversales como la comunicaci�n, el trabajo en equipo y la persistencia en la resoluci�n de problemas. Esta metodolog�a es especialmente efectiva en matem�ticas, donde los conceptos abstractos pueden convertirse en actividades experimentales (Perea-Mart�nez, 2023).

La estimulaci�n que se recibe con esta estrategia, permite que los estudiantes se sientan motivados y comprometidos en desarrollar sus actividades y fortalecer de manera aut�noma su aprendizaje (Blas, 2018) sustenta como objetivos principales en el ABP: fomentar el trabajo en equipo y colaborativo, desarrollo de capacidades, habilidades y valores, genera un entorno motivador, desarrolla el auto aprendizaje y el pensamiento creativo, fomenta la indagaci�n de los estudiantes y contribuye con los procesos de aprendizaje. Estos objetivos conllevan a una educaci�n centrada en la ense�anza, donde la construcci�n del conocimiento se da a trav�s de la realidad.

Este art�culo tiene como objetivo revisar la literatura cient�fica reciente para analizar c�mo el uso de Arduino influye en el desarrollo de las nociones matem�ticas en estudiantes. La revisi�n incluye estudios realizados en distintos niveles educativos, destacando tanto los beneficios como las limitaciones de esta herramienta en contextos educativos. Con ello, se busca ofrecer una visi�n integral sobre el potencial de Arduino como recurso did�ctico en matem�ticas, as� como identificar �reas de oportunidad para futuras investigaciones.

 

Conclusi�n

Arduino se revela como una herramienta transformadora en el �mbito educativo, especialmente en la ense�anza de las matem�ticas. Al conectar el mundo abstracto de los n�meros con la materialidad de los proyectos, Arduino hace que las matem�ticas sean m�s tangibles y comprensibles para los estudiantes. Esta plataforma fomenta un aprendizaje activo y experimental, permitiendo a los j�venes aplicar los conceptos matem�ticos en la resoluci�n de problemas reales. M�s all� de desarrollar habilidades matem�ticas espec�ficas, Arduino contribuye a la formaci�n integral de los estudiantes al potenciar su creatividad, pensamiento cr�tico y capacidad para trabajar en equipo. Al dise�ar y construir sus propios proyectos, los estudiantes adquieren una comprensi�n profunda de los principios matem�ticos subyacentes y desarrollan una mentalidad de dise�o que les ser� �til en diversas �reas.

La accesibilidad de Arduino y la amplia variedad de recursos disponibles en l�nea lo convierten en una herramienta poderosa para democratizar la educaci�n STEM. Al reducir la brecha digital y proporcionar a los estudiantes de todos los or�genes las herramientas necesarias para explorar el mundo de la tecnolog�a, Arduino contribuye a una educaci�n m�s equitativa e inclusiva.

�En resumen, Arduino se posiciona como una herramienta clave para transformar la ense�anza de las matem�ticas y preparar a los estudiantes para los desaf�os del siglo XXI. Al combinar el aprendizaje de las matem�ticas con la exploraci�n de la tecnolog�a, Arduino motiva a los estudiantes, desarrolla sus habilidades y los empodera para crear un futuro mejor.

 

Referencias

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� 2025 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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