Sistema Basado en Conocimiento como herramienta en el aprendizaje STEAM de un robot móvil autónomo

Abstract

Se presenta el desarrollo de un sistema basado en conocimiento, que integra el API de OpenAI, aplicado en un robot móvil autónomo, orientado a la educación STEAM. El objetivo es establecer un entorno de laboratorio interactivo donde los estudiantes puedan experimentar con conceptos de Ciencia, Tecnología, Ingeniería, Artes y Matemáticas (STEAM por sus siglas en inglés) a través del funcionamiento del robot. Utilizando la metodología Scrum, se desarrolló un sistema soportado por una plataforma web y una aplicación móvil, lo que facilitó el seguimiento y acompañamiento activo del sistema basado en conocimiento. Esta integración, junto con la práctica experimental con el robot móvil autónomo, enriqueció la experiencia educativa. Las pruebas iniciales realizadas con 76 alumnos de tercer semestre de bachillerato mostraron un aumento significativo en sus conocimientos y habilidades en robótica, así como un creciente interés por parte de los estudiantes. Este enfoque interactivo mejora la adquisición de conocimientos y habilidades técnicas alcanzando en más de la mitad de los temas un incremento del 90% de los aciertos en los test realizados, fomentando el pensamiento crítico, la creatividad, el trabajo en equipo, las habilidades digitales, el aprendizaje activo, la adaptabilidad y la conciencia interdisciplinaria, alineándolos con las competencias esenciales para la economía global y los desafíos de la Industria 4.0.

This paper presents the development of a knowledgebased system that integrates the OpenAI API, applied to an autonomous mobile robot, aimed at STEAM education. The goal is to establish an interactive laboratory environment where students can experiment with concepts from Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics (STEAM) through the robot’s operation. Using the Scrum methodology, a system supported by a web platform and a mobile application was developed, facilitating active monitoring and support of the knowledge-based system. This integration, and experimental practice with the autonomous mobile robot enriched the educational experience. Initial tests carried out with 76 high school juniors showed a significant increase in their knowledge and skills in robotics and a growing interest among the students. This interactive approach improves the acquisition of technical knowledge and skills, achieving a 90% increase in test scores in more than half of the subjects, fostering critical thinking, creativity, teamwork, digital skills, active learning, adaptability, and interdisciplinary awareness, aligning them with the essential competences for the global economy and the challenges of Industry 4.0.