Integrating Machine Learning and Educational Robotics: The Frankie Platform for Teaching Artificial Intelligence in High School

• Pimentel, Charles Soares ^[1] ; Sampaio, Fábio Ferrentini ^[2]
  1. [1] Universidade Federal do Rio de Janeiro

     Universidade Federal do Rio de Janeiro

     Brasil

     
  2. [2] Instituto Politecnico de Setubal

     Instituto Politecnico de Setubal

     Setúbal (Santa Maria da Graça), Portugal

     
• Localización: Sisyphus: Journal of Education, ISSN-e 2182-9640, Vol. 13, Nº. 2, 2025 (Ejemplar dedicado a: Educational Research Themes), págs. 79-110
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Integrando Aprendizado de Máquina e Robótica Educacional: A Plataforma Frankie para o Ensino de Inteligência Artificial no Ensino Médio
  • Integrando Aprendizaje Automático y Robótica Educativa: La Plataforma Frankie para la Enseñanza de Inteligencia Artificial en la Educación Secundaria
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  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • español

    Este estudio explora un experimento realizado en una escuela gratuita en Río de Janeiro, Brasil, con el objetivo de introducir a estudiantes de educación secundaria en conceptos de Inteligencia Artificial (IA) a través de sus fundamentos matemáticos. Once estudiantes participaron en talleres diseñados para conectar las matemáticas e IA mediante el uso del algoritmo de Red Neuronal Sin Peso (WNN) – WiSARD. Las actividades programadas se centraron en los cálculos matemáticos involucrados en las fases de entrenamiento y clasificación del algoritmo, mejorando la comprensión de los estudiantes sobre el aprendizaje automático (ML). Los resultados mostraron que los estudiantes comprendieron tanto el funcionamiento del algoritmo WiSARD como los principios matemáticos subyacentes. Además, las actividades fomentaron reflexiones sobre preocupaciones éticas relacionadas con la IA, enfatizando la responsabilidad del desarrollador y la importancia de la protección de los datos personales.

  • English

    This study explores an experiment conducted at a tuition-free school in Rio de Janeiro, Brazil, aimed at introducing high school students to Artificial Intelligence (AI) concepts through their mathematical foundations. Eleven students participated in workshops designed to connect mathematics and AI by engaging with a Weightless Neural Network (WNN) algorithm – WiSARD. The scripted activities focused on the mathematical calculations involved in the algorithm's training and classification phases, enhancing students' understanding of machine learning (ML). The results showed that students grasped both the functioning of the WiSARD algorithm and the mathematical principles behind it. Additionally, the activities fostered reflection on ethical concerns related to AI, emphasizing developer responsibility and the importance of protecting personal data.

  • português

    Este estudo explora um experimento realizado em uma escola gratuita no Rio de Janeiro, Brasil, com o objetivo de introduzir estudantes do ensino médio a conceitos de Inteligência Artificial (IA) através de seus fundamentos matemáticos. Onze estudantes participaram de oficinas projetadas para conectar matemática e IA utilizando o algoritmo de Rede Neural Sem Peso (WNN) - WiSARD. As atividades programadas focaram nos cálculos matemáticos envolvidos nas fases de treinamento e classificação do algoritmo, aprimorando a compreensão dos estudantes sobre aprendizado de máquina (ML). Os resultados mostraram que os estudantes entenderam tanto o funcionamento do algoritmo WiSARD quanto os princípios matemáticos subjacentes. Além disso, as atividades promoveram reflexões sobre preocupações éticas relacionadas à IA, enfatizando a responsabilidade do desenvolvedor e a importância da proteção de dados pessoais.