Aprender inteligencia artificial en el instituto es posible

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Francisco Javier Bellas Bouza, Universidade da Coruña

Lucía tiene 16 años y hace cuatro que usa su móvil para casi todo. Pero este año, en clase de Inteligencia Artificial (IA) en su instituto, lo ha usado para algo que nunca hubiera imaginado que era posible. A través de la cámara, el micrófono y la pantalla táctil de su propio teléfono inteligente, y usando una aplicación gratuita, lo ha convertido en un robot mascota, que interactúa con ella como si estuviese vivo: le pide comida, atención, que juegue con él…

Todo esto lo ha logrado programando ella misma con el robot educativo Robobo en la unidad didáctica 9 del proyecto AI+, dedicada a la interacción entre humano y robot. Este es solo un ejemplo del tipo de actividades que ha diseñado el equipo de AI+ durante los últimos tres años con el objetivo de crear un plan de estudios de IA para estudiantes de entre 15 y 17 años (Bachillerato).

¿Y por qué enseñar inteligencia artificial a estudiantes preuniversitarios? Porque los jóvenes deben comprender ya cómo funciona, y estar así preparados para poder vivir en un mundo cada vez más impactado por ella, además de poderse formar para ser los futuros ingenieros e ingenieras de la IA.

El proyecto AI+

AI+ es un proyecto de innovación educativa que ha sido financiado por la Unión Europea a través del programa Erasmus+. Engloba a seis centros de enseñanza secundaria de cinco países diferentes (España, Italia, Eslovenia, Lituania y Finlandia).

El proyecto está liderado por un grupo de expertos de la Universidade da Coruña (UDC), que ha implementado unidades didácticas específicas que componen el plan de estudios. Estas contienen conceptos teóricos y actividades prácticas sobre ocho áreas básicas de la inteligencia artificial:

1. Percepción.

2. Actuación.

3. Representación.

4. Aprendizaje.

5. Razonamiento.

6. Motivación.

7. Inteligencia artificial colectiva.

8. Impacto social.

Las unidades han sido revisadas por los profesores de los seis centros y probadas con sus alumnos, lo que proporcionó retroalimentación al equipo de la UDC para mejorarlas. Una vez listas, se han ido publicando en la web del proyecto para ponerlas a disposición de toda la comunidad docente.

La siguiente tabla muestra una posible organización del plan de estudios en dos cursos, basados en las unidades didácticas desarrolladas. Como se puede observar, no todos los temas tienen la misma carga lectiva, sino que es proporcional a la relevancia que tienen en la formación de los estudiantes a esta edad.

El ‘agente inteligente’

El enfoque de inteligencia artificial que se sigue en el proyecto AI+ es el de agente inteligente. Los sistemas de inteligencia artificial se presentan a los alumnos como sistemas computacionales autónomos capaces de sentir su entorno, real o simulado, y realizar acciones para cumplir sus objetivos.

Esta perspectiva está en consonancia con las recomendaciones de la Comisión Europea y del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades para los futuros planes de educación digital, centrados en la “IA específica”, es decir, la que se enfrenta a entornos reales que resuelven problemas específicos a las personas.

Teléfono inteligente, herramienta de IA

Para poder implementar este enfoque en las aulas es necesario contar con elementos hardware específicos. En nuestro caso, decidimos utilizar el teléfono inteligente del alumno como elemento tecnológico básico para todo el material didáctico desarrollado.

Los teléfonos inteligentes actuales tienen el nivel tecnológico necesario en cuanto a sensores, actuadores, potencia de cálculo y comunicaciones, y lo tendrán también en el futuro dada su continua actualización. Además, la gran mayoría de los estudiantes de bachillerato tienen su propio smartphone, que reduce significativamente el coste de la introducción de esta disciplina en las aulas e iguala regiones con diferente capacidad económica.

Problemas reales

Para introducir los ocho temas de IA comentados antes, los alumnos se enfrentan a problemas reales pertenecientes a tres campos de aplicación concretos:

1. Aplicaciones inteligentes para teléfonos.

2. Robótica autónoma.

3. Entornos inteligentes (internet de las cosas).

Aunque se podrían haber seleccionado muchos otros campos, estos son muy representativos del dominio actual de la IA, y todos ellos pueden ser desarrollados en los centros educativos utilizando un smartphone. En el caso de AI+, se han trabajado utilizando App Inventor, el robot Robobo y el sistema Home Assistant.

Enfoque CTIM

El currículo de AI+ sigue un enfoque CTIM (Ciencias, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas, STEM en sus siglas en inglés), ya que la IA específica requiere conocimientos de diferentes disciplinas para desarrollar soluciones reales.

Cada unidad didáctica presenta un reto o proyecto que debe ser afrontado a través de un enfoque de aprendizaje cooperativo basado en proyectos, donde los estudiantes se organizan en grupos y realizan los pasos típicos de un proyecto de ingeniería. El aprendizaje es proactivo: se refuerzan los conceptos teóricos más relevantes porque son necesarios para la resolución práctica del reto (aprender haciendo).

Oferta en bachillerato

Aparte del impacto logrado en los institutos directamente involucrados en el proyecto, esta iniciativa fue tomada como base de una asignatura oficial de bachillerato Introducción a la IA, ofrecida a todos los centros de secundaria de la comunidad autónoma de Galicia en el curso 2021/22.

Pero AI+ ha tratado de conseguir impacto social a más largo plazo. Por un lado, al proporcionar material educativo formal, de calidad y de acceso libre, de modo que las regiones económicamente menos desarrolladas puedan igualarse con las más avanzadas.

Por otro lado, al crear estos materiales mediante equipos de trabajo balanceados en género, evitando posibles sesgos, y presentando los contenidos con un enfoque multidisciplinar, con el objetivo de “enganchar” a más mujeres a los estudios tecnológicos.

Francisco Javier Bellas Bouza, Catedrático de Universidad en el área de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial, Universidade da Coruña

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.