Resumen
La
siguiente experiencia significativa con enfoque STEM, surgió de la práctica
pedagógica en el aula del área de matemáticas y la iniciativa de los
estudiantes del grado décimo de la Institución Educativa Los Libertadores del
municipio de Consacá, Nariño.
Su desarrollo, resultados y
acompañamiento se enfocaron en resolver desafíos de la enseñanza y aprendizaje
de la trigonometría mediante la integración de la tecnología en el proceso de
siembra de cultivos mediante una herramienta en forma de "T" con Microbits programados con sensores como el magnetómetro y
acelerómetro simulando las funcionalidades de un teodolito, brújula,
clinómetro, odómetro entre otras herramientas de medición útiles para mejorar
la orientación en el terreno, calcular la pendiente de inclinación y medición
de distancias entre surcos y plantas, permitiendo así, determinar un trazo de
siembra efectivo, densidad óptima y cálculo de las distancias entre zanjas de
coronación o barreras vivas para evitar el problema ambiental de erosión.
La innovación de este proyecto radica
en la relación del aula con los procesos de la agricultura de precisión propios
de las industrias 4.0 optimizando los procesos agrícolas promoviendo una
gestión más precisa y sostenible. Los resultados incluyen una mayor comprensión
de las razones trigonométricas y su aplicación, así como el desarrollo de
habilidades tecnológicas y pensamiento crítico en los estudiantes.
Este proyecto fue reconocido por el
programa Computadores para Educar del Gobierno Nacional Colombiano como ganador
de la región Pacífico en la categoría "Experiencias Significativas con
enfoque STEM" en la convocatoria “Educa Digital Regional”. Y representante
del encuentro Educa Digital Nacional que se llevará a cabo en Bogotá los días
8, 9 y 10 de noviembre de 2023. se comparte en línea para su replicación en la
página WEB experienciastemsmartt.godaddysites.com, y se planifica su expansión a
través de capacitaciones y alianzas con instituciones educativas y agrícolas.
Palabras Clave:
STEM, Trigonometría, didáctica, agricultura de precisión, Microbits
Abstract
The present significant experience
with a STEM focus comes from the pedagogical practice in the classroom in the
area of mathematics and the initiative of the Tenth grade
students of the Los Libertadores Educational Institution of the municipality of
Consacá, Nariño.
Its
development, results and accompaniment focus on solving challenges of teaching
and learning trigonometry through the integration of technology in the sowing
process using a "T" shaped tool with Microbits
programmed with sensors such as the magnetometer and accelerometer simulating
the functionalities of a theodolite, compass, clinometer, odometer among other
useful measurement tools to improve orientation in the terrain, calculate the
inclination slope and measure distances between furrows and plants, thus
allowing to determine an effective planting line , optimal density and
calculation of distances between crest ditches or living barriers to avoid the
environmental problem of erosion.
The
innovation of this project consists in the relationship of the classroom with
the precision agriculture processes typical of industries 4.0, optimizing
agricultural processes promoting more precise and sustainable management.
Results include a greater understanding of trigonometric ratios and their
application, as well as the development of technological skills and critical
thinking in students. This project was recognized by the Computers
to Educate program of the Colombian National Government as the winner of the
Pacific region in the category "Significant Experiences with a STEM
focus" in the “Educa Digital Regional” call. And representative of the
national Educa Digital Nacional meeting that will take place in Bogotá on
November 8, 9 and 10, 2023. It is shared online for replication on the WEB page
experiencestemsmartt.godaddysites.com, and its expansion is
planned through training and alliances with educational and agricultural
institutions.
Keywords:
STEM,
Trigonometry, didactics, precision agriculture, Microbits
Introducción
La enseñanza y el aprendizaje de las
matemáticas, en particular la trigonometría, son elementos fundamentales en el
desarrollo académico de los estudiantes, sin embargo, se evidencia la
existencia de deficiencias conceptuales, pedagógicas y tecnológicas en los
docentes, al igual que problemas de comprensión de los alumnos cuando estudian
la trigonometría. (Vitola, 2023), es común observar dificultades en la
aplicación de habilidades trigonométricas en contextos reales (Álvarez et al.,
2022).
Estas dificultades pueden ser un obstáculo
para el progreso educativo y la adquisición de competencias matemáticas
sólidas, por esta razón la presente experiencia se centra en abordar estos
desafíos en el contexto de la Institución Educativa Los Libertadores, ubicada
en el municipio de Consacá, Nariño, Colombia.
Relacionar temas
matemáticos con la tecnología, abre las posibilidades de incorporar
herramientas motivacionales en los entornos del aprendizaje escolar y al
desarrollo de competencias digitales (Verá, 2023). Por lo tanto la experiencia
significativa se enfoca en relacionar las matemáticas con la agricultura, actividad principal de la
región y así suplir las necesidades de
los cultivadores, muchos de ellos,
padres de familia de los estudiantes, quienes en sus actividades realizan las
labores de trazos de siembra para sus productos como el café, la caña,
cítricos, aguacate y otros cultivos propios de la región, por lo cual se diseña
una herramienta en forma de "T" programada con Microbits,
la cual denominamos “SMART T”, cuya funcionalidad permite mejorar la
orientación en el terreno.
Con la
implementación de la “SMART T”, se busca facilitar el cálculo de la pendiente
del terreno y la medición de la distancia entre surcos y plantas permitiendo
una distribución uniforme de cultivos lo que da mayor precisión y rendimiento
en la siembra, producción y mejora en las prácticas agrícolas, minimizando los
problemas ambientales de erosión que son frecuentes en el contexto local, dados
sus relieves montañosos.
La divulgación
de los resultados a la comunidad educativa se convirtió en un escenario de
motivación para el aprendizaje de las matemáticas en los estudiantes, quienes
desde esta experiencia integraron habilidades digitales y tecnológicas,
fortaleciendo la comprensión de conceptos trigonométricos y su aplicación
práctica en las actividades del campo, la experiencia “SMART T” no solo integró
la teoría matemática con la tecnología, sino que también fomentó la reflexión y
la acción práctica, dentro y fuera del aula de clase.
Es válido anotar
que, esta experiencia no se limita a la escuela, sino que también se extiende
al sector productivo de la región, más específicamente a la comunidad agrícola,
donde se aprecia que los estudiantes profundizan en los conceptos, cálculos y tipos
de ángulos de trigonometría y aplican ese conocimiento directamente en el
campo, compartiendo sus conocimientos y herramientas con los agricultores
locales.
Es así como desde estas líneas se exploran en
detalle la experiencia significativa
“SMART T” y su impacto en la enseñanza y el aprendizaje de las
matemáticas, destacando cómo la trigonometría se ha convertido en una
herramienta práctica y relevante para los estudiantes. A través de este enfoque, aprendemos cómo la
combinación de teoría matemática y tecnología puede enriquecer la educación y
brindar soluciones a los desafíos del mundo real.
Desarrollo de la experiencia
Esta experiencia se realizó en el
municipio de Consacá, ubicado en el departamento de
Nariño, Colombia. Municipio que se caracteriza por su entorno geográfico
montañoso debido a la cercanía con el volcán Galeras y con el cañón del río
Azufral. En términos demográficos, Consacá alberga
una población de 9,386 habitantes, de los cuales 7,575 residen en sus 32
veredas rurales. La mayoría de ellos de procedencia campesina minifundista,
dedicados a actividades agrícolas y pecuarias de pequeña economía principalmente
derivada del cultivo del café, y de la transformación industrial de la caña de
azúcar (Bolaños et al., 2015).
Con referencia a
la Institución Educativa Los Libertadores, actualmente atiende 743 estudiantes,
distribuidos 195 alumnos desde preescolar a quinto de primaria y 548 en los
grados sexto a once. (SIMAT, 2023). El uso de las tecnologías en educación de
la institución cuenta con conexión regular a internet, existe una sala de
informática dotada con 36 unidades de computación en regular estado de
funcionamiento, un kit básico de robótica y 6 placas de microbits.
Resulta pertinente describir aquí, un desafío específico que se ha identificado
en el área de matemáticas, con los estudiantes del décimo grado, quienes enfrentan dificultades en la comprensión de
conceptos fundamentales de la trigonometría, temática que se viene abordando en
Colombia por medio de los Lineamientos Curriculares de Matemáticas (MEN, 1998)
y Estándares básicos de competencias (MEN, 2006), los cuales ayudan a la
planificación y organización a partir tres aspectos: 1. conocimientos básicos,
2. procesos generales y 3. relación contextual (MEN, 1998). De esta manera, se
hace posible la aplicabilidad de los conocimientos conceptuales de la
comprensión de las razones trigonométricas, teniendo en cuenta la definición y
resolución de triángulos rectángulos y oblicuángulos, funciones y ecuaciones trigonométricas,
conceptos esenciales para la continuidad y dominio del área lo cual se ve
reflejado en los resultados de las pruebas evaluativas internas y externas
(Jaramillo, 2021).
Teniendo en
cuenta estos referentes institucionales, geográficos y socioculturales, se
orientó la experiencia hacia la implementación de didácticas de innovación e
investigación, con prácticas pedagógicas que permitan a los estudiantes
apropiarse de conocimientos matemáticos y tecnológicos aplicándolos en
actividades agrícolas del contexto. De esta manera se identificaron elementos
centrales para el desarrollo de la experiencia educativa STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics)
propuesta por Sanders (2009) como alternativa integradora en la educación. Es
así, como se define la siembra como proceso agrícola a trabajar en este
proyecto y a nivel tecnológico se utilizan las Microbits
las cuales son tarjetas robóticas de 4x5 centímetros, diseñadas para aprender a
programar con entornos gráficos por bloques por medio de su software llamado MakeCode de Microsoft. Estos recursos tecnológicos hacen
que el proceso sea más intuitivo evitando errores de sintaxis propios de los
lenguajes de programación. (Qué es Micro:Bit -
Microes.org - Comunidad Micro:bit en España, s. f.).
La metodología
de la experiencia parte de un trabajo de aula, ideando y programando la Microbits, simulando las funcionalidades de un teodolito,
fusionando elementos de medición y herramientas artesanales como el "Agronivel o aparato A" como se observa en la figura 1.
Figura 1. Agronivel
La Microbits (figura 2) fue programada y se ubica en el centro
de una estructura de PVC en forma de “T” cuya funcionalidad es estandarizar la
distancia entre planta y planta, y la medida entre surcos. Estas distancias
pueden variar según los requerimientos del agricultor. En esta experiencia se
tuvieron en cuenta las sugeridas por CENICAFE (Rendón & Bermúdez, 2017). A
esta herramienta la nombramos “SMART T”, ver figura 3, y tiene como finalidad
ser un dispositivo versátil que facilite la identificación de ángulos, la
orientación espacial y el cálculo de curvas de nivel.
Figura 2. Programaciones en la Microbit
Figura 3. “SMART T”
En el trabajo de
campo, la brújula programada en las Microbits de
nuestra SMART T se utiliza para establecer la línea guía a partir de la cual se
plantaron los primeros árboles, definiendo así la dirección para los
siguientes. Posteriormente, con la misma herramienta, se determinaron las
distancias entre surcos y plantas en la primera fila, manteniendo un nivel
entre -5 y 5 grados, información visualizable en la pantalla LED de la Microbit. Una confirmación visual y auditiva señala que la
herramienta está nivelada. y así se continúa el proceso obteniendo una
distribución triangular de los árboles a curvas de nivel, la densidad de
siembra se puede calcular mediante las fórmulas matemáticas presentadas por
CENICAFE (Rendón & Bermúdez, 2017).
Para el análisis
de las curvas de nivel se ubica la “T” sobre el piso y se observa el ángulo de
inclinación, así se obtiene triángulos rectángulos de los cuales tenemos el
dato de su ángulo e hipotenusa podemos calcular fácilmente sus catetos, o aún
mejor su porcentaje de pendiente, valor con el cual podemos determinar la
distancia con la que se recomienda hacer una zanja de coronación o barreras
vivas según las técnicas para el control de la erosión presentadas por Carrasco
(2012).
Todos estos
procesos y su programación se encuentran en la página web:
experienciastemsmartt.godaddysites.com donde se puede consultar con más detalle
los procesos, actividades y resultados.
De esta
experiencia, se destaca la integración de conocimientos de la trigonometría en
las actividades cotidianas (Medina et al., 2023). Se señala de forma específica
la importancia de unir los conocimientos teóricos con las actividades
de sus padres con quienes podrían compartir estas herramientas para
realizar el trazo para la siembra de cultivos en sus fincas y así realizar de
forma más efectiva las curvas de nivel,
de esta manera los aprendizajes de trigonometría integradas a la Microbit de la SMART T, permiten aumentar la productividad, la densidad de
siembra, los sistemas de producción, de acuerdo a las características
ambientales, previniendo por otra parte
la erosión del suelo.
Es importante resaltar, que parte de la
investigación fue el resultado de la observación de los métodos tradicionales
de siembra que utilizan los padres de familia de nuestros estudiantes rurales,
quienes en un proceso de indagación entraron a integrar estas observaciones con
los conocimientos teóricos y técnicos como los presentados por la Federación
Nacional de Cafeteros. Lo anterior permitió a los estudiantes contribuir al
desarrollo y la mejora de su entorno, fomentando en ellos un sentido de
responsabilidad y motivación para generar un impacto positivo en su comunidad
(Cornejo et al., 2019)
Conclusiones
El desarrollo de la presente experiencia significativa ha motivado a los estudiantes hacia el
aprendizaje de las matemáticas, en particular de la trigonometría, desde allí,
innovar las prácticas pedagógicas, al
tiempo que abordar las matemáticas como un desafío real que permita aportar en
la solución de problemas en la comunidad rural del municipio de Consacá, Nariño. Lo anterior, se suma a la pertinencia de
los estudiantes en la necesidad de entender que las razones trigonométricas,
son insumos para su aplicación práctica en las actividades de la agricultura,
al mismo tiempo que bien se pueden integrar con el desarrollo de habilidades
tecnológicas haciendo uso de materiales digitales de bajo costo y de variada
presentación.
La integración
de la tecnología con Microbits en la enseñanza ha
proporcionado a los estudiantes una perspectiva más práctica y tangible de los
conceptos matemáticos y tecnológicos en la agricultura característica de la
agricultura 4.0, donde la precisión, estandarización y control son factores importantes
para disminuir el daño ambiental, obtener una densidad de siembra óptima,
planificar rutas de riego eficientes o la evaluación de la distribución
espacial de los cultivos.
Los Microbits, dentro de la experiencia "Smart T" han fortalecido habilidades en la toma de decisiones sean en la siembra de cultivos agrícolas como en las prácticas de
recuperación de taludes provocados por la erosión, es allí donde los estudiantes actores de la experiencia se han
integrado a las prácticas empíricas de siembra que tienen sus padres,
cooperando con el uso de la tecnología de una manera más eficiente y
sostenible, promoviendo el diálogo, el trabajo en equipo, la colaboración y el
pensamiento crítico, habilidades esenciales para el éxito en cualquier campo.
Otros aportes de
esta experiencia radican en la aplicación práctica de las matemáticas y la
tecnología en un contexto real. Los resultados obtenidos en "Smart T"
pueden servir de inspiración para otros educadores y estudiantes que buscan
abordar problemas del contexto rural mediante la educación y la tecnología.
Para dar
continuidad a esta experiencia, se plantea la creación de una granja
autosostenible a través de alianzas interinstitucionales, lo que ampliará las
oportunidades de aprendizaje y aplicación de los conocimientos adquiridos. La
realización de capacitaciones y talleres para educadores permitirá que más
personas repliquen esta experiencia, fomentando de esta manera la creación de
una comunidad académica donde la investigación, la elaboración de nuevos
materiales educativos y la difusión de estos aprendizajes permitan el cultivo
de saberes pertinentes, contextualizados al territorio y orientadores hacia la
identificación y solución de problemas.
"Smart
T" demuestra que la educación puede ser una herramienta para abordar
desafíos del mundo real y preparar a los estudiantes para un futuro más
sostenible y tecnológico. Este enfoque innovador destaca la importancia de la
integración de las matemáticas y la tecnología en la educación y su impacto en
la resolución de problemas en la comunidad.
REFERENCIAS
Álvarez, D.
B., Chorolque, E. M., Villagra, C. E., & Miguez, I. H. (2022). Comprensión de algunas nociones
básicas de trigonometría enfatizando la visualización y uso de registros
semióticos de representación. Jornadas de Enseñanza de la Matemática, 12-15.
Bolaños, E.
C., Dorado, A. N., Guerrero, M. F., Guzmán, V., Martinez,
A. K., Meneses, I. J.,… Zambrano, J. E. (2015). Revisión y ajuste al esquema de
ordenamiento territorial, municipio de Consacá (Tesis
de Pregrado). Universidad de Nariño, Pasto, Colombia.
http://biblioteca.udenar.edu.co:8085/atenea/biblioteca/90809.pdf
Carrasco, J.,
Riquelme, J., Squella, F., Hirzel,
J., & Uribe, H. (2012). Técnicas para el control de la erosión. Técnicas de
conservación de suelos, agua y vegetación en territorios degradados, 23-48.
Jaramillo, F.
A. (2021). Comprensión de los conceptos de las razones trigonométricas mediante
el entrenamiento de las artes marciales mixtas en los estudiantes del grado
décimo de la Institución Educativa Los Libertadores del Municipio de Consacá. [Tesis de Maestria].
Universidad Mariana.
Cornejo, A. M.
C., Aranzamendi, J. M., & Machaca, E. R. M. (2019). Consideraciones
epistemológicas acerca de la diferencia de la ciencia formal y ciencia fáctica:
un aprendizaje básico. Scientae & Methodus, 1(1).
Qué es Micro:Bit - Microes.org - Comunidad Micro:bit
en España. (s. f.). http://microes.org/que-es-microbit.php
Medina-Delgado,
D. L., Serpa-Jiménez, A. M., & Ramírez-Leal, P.(2023) Estrategia didáctica
para fortalecer la aplicación de las razones trigonométricas a la solución de
situaciones problema. XIX Versión Matemática Aplicada-XIV Versión
Estadística–2023.
https://ww2.ufps.edu.co/public/archivos/pdf/3937789a488d68adacc0f5d59fb210c1.pdf#page=49
Ministerio de
Educación Nacional [MEN]. (1998). Serie lineamientos curriculares: Matemáticas.
https://www.mineducacion.gov.co/1621/articles-89869_archivo_pdf9.pdf
Ministerio de
Educación Nacional [MEN]. (2006). Estándares básicos de competencias en
lenguaje, matemáticas, ciencias y ciudadanas: guía sobre lo que los estudiantes
deben saber y saber hacer con lo que aprenden (Documento núm. 3).
Rendón, J. R.,
& Bermúdez, L. N. (2017). Criterios para el establecimiento de cultivos de
café en Colombia.
Sanders,
M. (2009). STEM, STEM education, STEMmania. The
Technology Teacher, 68(4), 20-26. https://eric.ed.gov/?id=EJ821633
Sistema
Integrado de Matrículas [SIMAT]. (2020). Base de datos de matrículas, cohorte
2020. https://www.sistemamatriculas.gov.co/simat/app
Vera, M. M. S. (2023). Los desafíos de
la Tecnología Educativa. RiiTE Revista
Interuniversitaria de Investigación en Tecnología Educativa, 1-5.
https://doi.org/10.6018/riite.57213
Vitola,
Fernando. (2023). Enseñanza y aprendizaje de la trigonometría: Un abordaje
desde las investigaciones doctorales en educación matemática. GACETA DE
PEDAGOGÍA. 228-253. 10.56219/rgp.vi45.1900
ISSN: 2954-5781 (En línea).