La habilidad para solucionar problemas y el aprendizaje de
lenguajes computacionales en el ámbito de la educación básica :
un estudio cualitativo con alumnos de sexto grado-Primera
edición
Title La habilidad para solucionar problemas y el aprendizaje de lenguajes computacionales en el ámbito de la educación básica : un estudio cualitativo con alumnos de sexto grado-Primera edición
Authors Flores Cárdenas, Martha Guadalupe Issue Date 1999-04-01
Abstract En el ámbito educativo se tiene la intención de reestructurar los modelos actuales de enseñanza-aprendizaje hacia una mejora del proceso específico de aprendizaje. Se pretende enseñar al alumno a desarrollar habilidades.
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LA HABILIDAD PARA
SOLUCIONAR
PROBLEMAS Y
EL APRENDIZAJE DE LENGUAJES COMPUTACIONALES
EN EL
ÁMB
ITO DE LA EDUCACIÓN BASICA
Un estudio cualitativo con alumnos de sexto grado.
TESIS
MAESTRIA EN ADMINISTRACIÓN DE TECNOLOGJAS
DE INFORMACIÓN
INSTITUTO
TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES
DE MONTERREY
POR
LA HABILIDAD PARA SOLUCIONAR PROBLEMAS Y
EL APRENDIZAJE DE LENGUAJES COMPUTACION
ALES
EN EL ÁMBITO DE LA EDUCACIÓN BASICA
Un estudio cualitativo
con alumnos de sexto grado.
POR
MARTHA GUADALUPE FLORES
CARDENAS
TESIS
Presentada a la División de Computación, Información y
Comunicaciones
Este trabajo es Requisito Parcial
para obtener el Título de
Maestra en Administración de Tecnologías de InfOrmación
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE
ESTUDIOS SUPERIORES
DE
MONTERREY
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE
MONTERREY
DIVISIÓN DE COMPUTACIÓN,
iNFORMACIÓN Y
COMUNICACIONESPROGRAMAS DE
GRADUADOS
EN COMPUTACIÓN, INFORMACIÓN
Y COMUNICACIONES
Los miembros del comité de tesis recomendamos que la presente tesis de la
Lic. Martha Guadalupe Flores Cárdenas sea aceptada como requisito parcial,
para obtener el grado académico de Maestra en Administración de
Tecnologías de Información.
DEDICATORIA
A Dios por brindarme esta oportunidad A mis abuelos
de quienes heredé mi vocación docente
A mis padres por su testimonio de vida A mi esposo por estar siempre al pendiente de mí
RECONOCIMIENTOS
Quiero agradecer primeramente a la Lic. Rosa Elva Elizondo por haber aceptado ser mi asesora, por
dedicarme parte
de su valioso tiempo y por estar siempre dispuesta a compartir su experiencia conmigo.Gracias a Cristina Cervantes por su asistencia como sinodal, por su interés, por su apoyo y su amistad. Deseo también agradecer a Maria Esther Audelo por sus ideas y sus recomendaciones recibidas durante la realización de la tesis.
A mi maestro Gustavo Cervantes, gracias por su amabilidad y disposición que lo caracterizan. Su motivación yconfianza han sido de gran apoyo
para
realizar mis estudios de maestría.
Gracias a la Profesora Laura Gutiérrez, coordinadora del Centro de Aprendizaje por Computadora del Instituto Franco Mexicano, por su valiosa
ayuda en la realización y estudio de la investigación.
Quisiera manifestar también mi gratitud a la Sra. Concepción Hernández, a quien debo gran parte de la armonía en mi hogar, durante estos últimos cinco años.
Y un especial agradecimiento a mis vecinas del Paseo Residencial, particularmente aEva y a
Connie,
quienes ayudaron a cuidar de mis hijosmientras
yo asistía a clases.RESUMEN
En el ámbito educativo se tiene la intención de reestructurar los modelos actuales de enseñanza-aprendizaje hacia una mejora del proceso específico de aprendizaje. Se pretende enseñar al alumno a desarrollar habilidades de solución de problemas que le permitan generar nuevas y mejores maneras de pensar y actuar, motivándolo a ser responsable de su propio aprendizaje.
En general, dentro de este contexto de cambios se encuentra presente la tecnología de información. En particular, se cuenta con la computadora como herramienta de aprendizaje. ¿Cómo han ayudado las computadoras a integrar estos cambios a los nuevos modelos educativos?
El uso actual de la computadora en las escuelas no ha revolucionado el proceso de aprendizaje en los alumnos, ya queno se ha valorado adecuadamente
su
granpotencial. Su uso se está limitando a mantener actualizados a los estudiantes en el campotecnológico. Esto se debe a que dentro de los planteles escolares existe unadébil cultura
informática, que al intentar fortalecerse, lo hace siguiendo tendencias comerciales más que tendencias pedagógicas.
En la presente tesis se busca dimensionar mejor el uso de la computadora en las escuelas de educación básica, a través de un estudio sobre las aplicaciones computacionales más utilizadas ysu aportación a los nuevos modelos educativos.
Se encontró que los procesadores de palabras, las hojas de cálculo y los lenguajes computacionales son las aplicaciones consideradas con mayor frecuencia para incluirse en las clases de computación. Por sus elementos y procesos que los caracterizan, de estas tres herramientas,los lenguajes de programación ofrecen la mejoralternativa para
apoyar los nuevos modelos educativos.
Considerando lo anterior, se llevó a cabo una investigación de campo en una escuela de
la localidad para averiguar si existe relación entre el aprendizaje de un lenguaje de
programacióny la habilidad de los alwnnospara solucionar problemas.
Se encontró que las habilidadesmás impactadas fueronla de serpersistente, constructor
y experimentador, lo cual demuestra que elaprendizaje de unlenguaje computacional favorece la intención de los nuevos modelos educativos, en tanto que promueve en los
estudiantes habilidades que no se limitan a adquirir conocimiento, sino a ponerlo en
práctica con un actitudexperimentadora ypersistente.
TABLA DE CONTENIDOS
Lista de tablas ix
Lista de figuras x
Capítulo 1. Introducción
1.1 Antecedentes 1
1.2 Situación actual 2
1.3 Objetivo e hipótesis 5
1.4 Importancia de! estudio
51.5
Posibilidades y limitaciones
6
Capítulo 2. Aspectos conceptuales
2.1 Teorías de Aprendizaje
7
2.2 Solución de Problemas
9
2.3 Tipos de Problemas
10
2.4 Procesos de Pensamiento
11
2.5 Modelo Conceptual sobre Solución de Problemas
12
2.6 Programación y Lenguajes Computacionales
13
2.7 Tipos de Lenguajes Computacionales
14
2.8 Modelo Conceptual sobre Lenguajes
Computacionales
15
Capítulo 3. Marco Conceptual de Habilidades de Solución de Problemas
sensibles al Aprendizaje de Lenguajes de Programación.
3.1 Habilidades en la Solución de Problemas
17
3.2 Habilidades en el Aprendizaje de Lenguajes
Computacionales
19
3.3
MarcoConceptual de Habilidades
20
Capitulo 4. Investigación cualitativa de campo.
4.2.1. Enfoque de la Investigación 24
4.2.2. Selección de la muestra 24
4.2.3.
Curricula
de
enseñanza
de un Lenguaje
Computacional
25
4.2.4. Instrumento
de medición
264.2.5.
Operacionalización
27
4.3 Resultados de la Investigación 29
Capítulo
5.Conclusiones
5.1 Conclusiones
37
5.2
Recomendaciones
39
5.2.1. Metodología para
integrara la computadora
en el proceso de aprendizaje
39
5.2.2. Consideraciones generales
42
5.3 Trabajos
Futuros
43
Apéndices
44
Glosario
56Bibliografia
58Lista de Tablas
[image:10.606.175.575.177.717.2]Tabla Nombre Página
Tabla 1.1 Aplicaciones computacionales más utilizadas
porestudiantes de 14 años de edad 3
Tabla 1.2 Conocimiento sobre lenguajes computacionales
en alumnos de 14 años de edad 4
Tabla 2.1 Definición de procesosdel pensamiento categorizados
como habilidades de solución de problemas 13 Tabla 3.1 Habilidades de solución de problemas suceptibles de
fortalecerse de! aprendizaje de lenguajes computacionales 20 Tabla 4.1 Selección de habilidades para el marcoconceptual de estudio 23
Tabla 4.2 Herramientas de recolección de datos para las habilidades
del modelo 26
Tabla4.3 Operacionalización de las habilidades intelectuales 28
Tabla 4.4 Evaluación de lashabilidades intelectuales 30
Tabla4.5 Acciones que realizan los alumnosal resolver problemas 31
Tabla 4.6 Argumentos de los estudiantes al por qué creen que Micromundos
ha fortalecido su habilidad de experimentador del conocimiento 33 Tabla4.7 Argumentos de los estudiantes al porqué creen que Micromundos
les ha permitido explorar con el conocimiento 33 Tabla 4.8 Argumentos de los estudiantes al por qué creen que Micromundos
no les ha permitido explorar nuevas maneras de representar el
conocimiento 34
Tabla 4.9 Habilidades más significativamente impactadas por el desarrollo
de proyectos en Micromundos 35
Tabla 4.10 Prioridad de habilidades más significativamente impactadas por
Lista de Figuras
Figura Nombre Página
Figura 2.1 Marco conceptual de la relación habilidades de solución de
problemas-lenguajes de programación 8
Figura 2.2 Esquema simplificado de! Proceso de Solución de
Problemas 11
Figura2.3 Modelo querelaciona a los procesos de pensamiento con
las categorías de habilidades parala solución de problemas 12
Figura 2.4 Relación entrelos procesos básicos de pensamiento y las
habilidades de programación 15
Figura2.5 Tipos de errores en programación 16
Figura 3.1 Marco conceptual de habilidades de solución de problemas
sensibles al aprendizaje de lenguajes de programación 21
Figura3.2 Relación conceptual entrelas habilidades de solución de
problemas ylos procesos de programación computacional 22
Figura 4.1 Estrategias de solución de problemas utilizadas frecuentemente
por los alumnos 31
Figura 4.2 Opinión sobre el efecto de Micromundos en las habilidades de
experimentador y constructor 32
Figura4.3 Preferencia de los estudiantes respecto a la definición de
los proyectos 34
Figura 4.4 Acción que realizanlos estudiantes cuando un procedimiento no
funciona adecuadamente 36
Figura5.1 Metodología para integrar a la computadora en el procesode
Aprendizaje 41
Figura 5.2 Relación entre la metodología para integrar a la computadoray
[image:11.606.129.574.183.716.2]CAPITULO 1
INTRODUCCION
1.1 Antecedentes
Desde la década pasada, las nuevas tendencias educativas se orientan a desarrollar en los alumnos capacidades relacionadas con las habilidades de! pensamiento y la solución de problemas. Se pretende buscar un aprendizaje que produzca maneras máseficientes de pensar
y actuar, lo cual exige que cada asignatura de los curriculums se oriente a esta finalidad.
El uso de las computadoras en las escuelas no parece manifiestar tal tendencia,
probablemente porque quienes fijan los criterios para incluirla en el curriculum aún
no
hantomado conciencia de las nuevas aportaciones educativas generadas por latecnología.
En palabras de Calderoni Arroyo, coordinador de Investigación y Desarrollo del Instituto
Latinoamericano de la Comunicación Educativa(ILCE):“. . .El tema de introducir el cómputo a la educación básica es muchomás complejo delo que se piensa, porque no hay unatoma de conciencia, ni de la necesidad, ni obviamente de las ventajas que esto representa para los alumnos y parala sociedad en general.” (Calderoni,1998).
Aún en las sociedades más desarrolladas, las computadoras no han revolucionado la educación. No existen curriculas definidas para el área de computación ,
los maestros
no seencuentran preparados en el área tecnológica y la investigación en el campocontinúa siendo esporádica y difusa.
El uso que se le da a la tecnología ysusaplicaciones en las diferentes escuelas de nuestra localidad varia con frecuencia, sin embargo existen ciertas similitudes en relación al tipo de
aplicaciones que utilizan los estudiantes. Las más comunes son los procesadores de palabras, las aplicaciones para elaborar dibujos y los lenguajes computacionales.
En algunos casos el uso de estas aplicaciones computacionales no conduce a un enriquecimiento de la capacidad del alumno para adquirir habilidades del pensamiento y de
solución de problemas.
Algunas investigaciones (De Corte, 1988) revelan que el aprendizaje para solucionar problemas requiere de la adquisición integral de tres categorías de habilidades:
1. Aplicación flexible de una base de conocimiento específico (conceptos, reglas,
2. Métodos heurísticos, esto es, las estrategias de búsqueda sistemática para el análisis
del problemay la transformación.
3. bilidades metacognositjvas, las cuales incluyen el conocimiento sobre las funciones cognitivas y el auto-monitoreoy regulación del proceso cognitivo.
El uso actual de la computadora y sus aplicaciones en las escuelas porlo regular no promueve estas categorías, y únicamente se limita a agregar una nueva herramienta a las anteriores prácticas.
Ciertamente que existen factores adicionales a la aplicación computacional en sí, que influyen de manera categórica en este tipo de aprendizaje en los estudiantes (e.g., métodos
instruccionales, ambientes de aprendizaje, disponibilidad de instalaciones, períodos de clases
de computación, preparación de los docentes). Sin embargo, la atención se centra en eltipo
de aplicación computacional como un elemento instruccional importante en
la efectividad
delasclases de computación.
Por sus elementos y procesos que los caracterizan, los lenguajes de programación son la
aplicación que ofrece una de las alternativa más adecuadas para el enriquecimiento de las habilidades de solución de problemas.
Desde principios de los años ochentas se ha argumentado con frecuencia que aprender a
programar en un lenguaje computacional conduce particularmente al desarrollo y
transferencia de importantes habilidades de pensamiento (Papert, 1980).
Sin embargo, no
hay investigaciones formales con evidencias concluyentes al respecto.Seymour Papert, conocido investigador que promueve la idea de que programar
computadoras llegará a ser parte de la vida intelectual de los milos, comenta que el problema no es saber si Logo -lenguaje computacional-ha sido “exitoso”, sino entender el crecimiento
dela cultura de aprendizaje computacional, en el cual Logo juega un papel importante, pero
no determinante.
De tal manera que los lenguajes de programación son considerados como herramientas
instruccionales que promueven el desarrollo de habilidades del pensamiento, las
cuales
forman parte de un proceso de aprendizaje.1.2 Situación actual
En el ámbito escolar de la localidad,lasaplicaciones utilizadas en las
clases
decomputaciónson diversas. Los estudiantes aprenden a utilizar estas aplicaciones y en función de esa enseñanza, los alumnos cuentan con diferentes conocimientos sobre computación.
En una encuesta realizada entre 131 alumnos de cuatro diferentes escuelas privadas, se
obtuvieron resultados en relación al tipo de aplicaciones computacionales que los estudiantes saben manejar. (Ver Tabla 1.1).
Los porcentajes representan la cantidad de alumnos que se consideran a sí mismos capaces de
utilizar la aplicación computacional de cada columna, con relación a la totalidad de alumnos
encuestados.
En función de estos resultados se puede comprobar que las aplicaciones en las cuales los
alumnos se sienten capaces de manejar son los procesadores de palabras, las aplicaciones para realizar dibujos y el uso de lenguajes computacionales.
Datos Conocimientos sobre computación
generales
Edad 14 años
P.Palabras Gráficas Dibujos Hoja de Cálculo
Aprendizaje Entretenimiento Lenguajes
Alumnos
Escueta 1. 39 100% 92% 100% 92% 77% 77% 97%
Escuela 2 31 97% 29% 90% 77% 68% 100% 100%
Escuela 3 24 88% 79% 88% 63% 46% 63% 71%
Escuela 4 37 73% 38% 78% 35% 38% 62% 46%
[image:14.606.113.582.268.664.2]Promedios 89% 60% 89% 67% 57% 75%, 79%
Tabla 1.1 Aplicaciones computacionalesmás utilizadasporestudiantesde 14aflosde edad.
Segun esta mismaencuesta, los alumnos que saben programar, utilizan los lenguajes Basic y
Logo, mismos que no necesanamentehanaprendido en el mvel que actualmente cursan (Ver tabla 1 2)
El 23 % de los alumnos sabe utilizar el lenguaje Logo y el 72% el lenguaje Basic. En la Escuela 1 y en la Escuela 2 se incluyó Basic en la clase de computación durante el año
escolar en curso
En la Escuela 3 y en laEscuela4 no se enseñó ningún lenguaje de programación. Por lo tanto, se estima que los alumnos de estas últimasdos escuelas aprendieron a manejar Logo y Basic
Logo Basic
Alumnos % Alumno
Escuela 1 Alumnos 39 2 5% 38 97%
Escuela 2 Alumnos 31 4 13% 29 94%
Escuela 3 Alumnos 24 10 42% 12 50%
Escuela 4 Alumnos 37 14 38% 15 41%
[image:15.606.122.561.75.253.2]Promedios 30 23% 94 72%
Tabla 1.2 Conocimiento sobre lenguajes computacionalesen alumnos de14 añosde edad.
Como resultado de una revisión informal del material en los cursos de Basic, se puede aseverar que existe una gran área de oportunidad en la restructuración del material curricular
y en la capacitación de los maestros para actualizar sus metodologías de enseñanza.
Según Alfred Bork (Bork, 1993), pionero del uso de las computadoras en la
educación,
cuando se enseña un lenguaje computacional en las escuelas, se dan tres problemas principales:1. Existe un material curricular típicamente inadecuado para la enseñanza de
programación.
2. Los maestros en las escuelas saben poco acerca de la programación moderna o de
ingeniería de software.
3. Los lenguajesmás utilizados al enseñar a programar en las escuelas no son los más
adecuados para ello.
Dentro de este mismo proceso de diagnosticar la situación actual, se llevaron a cabo encuestas informales con algunos maestros. Las opiniones se dividen en relación al uso de lenguajes computacionales como material de enseñanza-aprendizaje.
Algunos están convencidos del potencial que esta aplicación representa, sin embargo no se
sienten capaces de externar de manera convincente la justificación de su uso ante directivos y padres de familia.
Algunos otros conservan sus dudas, tal vez por su falta de conocimiento sobre lenguajes computacionales utilizados en la educación.
Generalizando se puede puntualizar que, en el contexto escolar de la localidad, áprender a programar (i.e. a utilizar un lenguaje computacional para crear programas) carece de
importancia frente a todo el cúmulo de aplicaciones disponibles(e.g., Print Shop, Harvard
Graphics, Power Point, Body Works, Creative Writer).
Existe la creencia de que no hay una necesidad de enseñar a programar, porque lo que
verdaderamente es útil en la actualidad son las aplicaciones que ya se adaptan a nuestras
demandas particulares. En esta tesis se pretende obtener evidencia que ayude a decidir si realmente los alumnos deben aprender a programar.
1.3
Objetivo e hipótesis.
El objetivo del presente estudio es indagar si el aprendizaje de un lenguaje
de
programación conileva a los alumnos a mejorar su habilidad para solucionar problemas. Para lograr lo anterior, se pretende investigar las capacidades de los estudiantes al resolver problemas, asumiendo queéstashan sido desarrolladas a travésdel proceso de aprendizaje de un lenguajecomputacional.
De manera específica se pretende establecer la relación que existe entre el aprendizaje de un lenguaje de programación y la habilidad para solucionar problemas, con el objeto de probar la siguiente hipótesis: el proceso de aprendizaje de un lenguaje de computacional en los estudiantes deeducaciónbásica, mejora su habilidad de solución de problemas.
1.4 Importancia
del estudio
Una de las aplicaciones utilizadas en las clases de computación son los lenguajes de programación, cuyo uso generalizado se relaciona con frecuencia a la habilidad para
solucionar problemas. Esta relación forma el núcleo del presenteestudio.
En ciertas ocasionesse asocia el aprendizaje de un lenguaje computacional con el desarrollo de procesos de pensamiento que permiten a ¡os estudiantes interpretar y seguir conjuntos de instrucciones. Además, solucionar problemas implica también interpretar y entender
situaciones reales o ficticias que requieren de una respuesta, con el fin de buscar alternativas de solución.
Existen investigaciones cuyo objetivo es formalizar la conexión existente entre lenguajes
En este estudio se pretende brindar indicadores reales sobre la enseñanza de lenguajes de programación. El objetivo es contribuir a una mejor toma de decisiones en relación al uso
actual de las computadoras en las escuelas de educación básica.
Al promover el aprendizaje de lenguajes computacionales se busca desarrollar en los alumnos su habilidad para solucionar problemas, a través deun entendimiento real del problema y de
una búsqueda de alternativas de solución, considerando los diferentes procesos del
pensamiento. Los hallazgos que finalmente resulten de esta investigación pueden aportar
datos relevantes en relación a la curricula computacional.
1.5
Posibilidades y limitaciones
Este estudio es factible ya que existen en la localidad escuelas que imparten laenseñanza de lenguajes de programación, detal manera que se pueden localizar grupos de estudiantes con diferentes grados de conocimientos y habilidades sobre estos lenguajes. Además, el tesista
cuenta con experiencia docente sobre el tema, ya que ha impartido clases, ha elaborado
material didáctico, ha realizado ejercicios, prácticas y exámenes relacionados con lenguajes
de programación (e.g. basic, logo, pascal).
Existen tambiénciertaslimitaciones:
1. La muestra estará conformada por estudiantes adolescentes con diferentes
grados de conocimientos sobre lenguajes de programación.
2. Los casos particularesque conforman la muestra para el estudio son limitados
en relación conlos existentes.
3. Los instrumentos para evaluar y medir conocimientos no cuentan con una
certificación científica.
4. La cantidady calidad de información que se obtenga dependerá en granmedida
de la disposición y seriedad de los estudiantes que conformen la muestra.
CAPITULO 2
ASPECTOS CONCEPTUALES.
2.1 Teorías de aprendizaje.
Existen muchas investigaciones relacionadas con las bases psicológicas del aprendizaje y sus implicaciones en la instrucción, de las cuales han surgido diferentes teorías científicas. Lo relevante de estas teorías es su aplicación deliberada en el diseño instruccional para mejorar elaprendizaje, concebido conw Un ~FOCéSOque genera nuevas y más eficienies maneras de pensar yactuar.
El estudio del procesamiento humano de información es la conceptualización dominante que ha dado lugar a la mayoría de las teorías emergentes sobre solución de problemas.
En este caso, los aspectos conceptuales que más se aplican son los relacionados con la Teoría Cognitiva. Los psicólogos cognitivos se interesan por observar
los sucesos internos en el
momento en que se lleva a cabo el aprendizaje, creando modelos de cómo la información es recibida, procesada y manipuladaporlos estudiantes.Los resultados de la investigación cognitivahan venido a confirmar
una creencia que tiene
mucho de sentido común, la cual dice que los alumnos aprenden mejor cuando están
comprometidos con lo que están estudiando, cuando ellos toman decisiones y
cuando piensan
críticamente.
Los científicos cognitivos aplican sus esquemas simples y consistentes a los diferentes
fenómenos de nuestra mente. Según su teoría, la
arquitectura cognitiva
humana manipula las representaciones simbólicas para solucionar problemas. “Utilizandolos esquemas de
laciencia cognitiva, podemos describir una buena parte de nuestra actividad mental consciente —hacer matemáticas, planificar viajes, escribir ensayos, enseñar matemáticas en la
escuela-comounaresolución de problemas” (Bruer, 1995)
Adicionalmente existe otra teoría que se ubica también dentro de la ciencia cognitiva, conocida como el constructivismO. Esta teoríafue introducida por el célebre psicólogo y promotor del desarrollo intelectual del niño, Jean Piaget y básicamente argumenta
que
el conocimiento no se transmite al estudiante, sino que es el estudiantemismo quien
construye sus propias estructuras intelectuales para aprender.pensamiento, conocido como construccjonjsmo. Esta teoría de aprendizaje está siendo
desarrollada en el Laboratorio de Medios del MIT, a cargo de los profesores Saymour Papert y Mitchel Resnick.
En el construccionismo se asume que el aprendizaje se da especialmente bien cuando el estudiante está comprometido en construir algún producto significativo.
Esencialmente el construccionismo se basa en dos diferentes sentidos de construcción:
• Los estudiantes aprenden construyendo activamente nuevo conocimiento.
• Los estudiantes aprenden con particular efectividad cuando estáncomprometidos en
la construcción de productos personalmente significativos.
Un ejemplo de este tipo de productos significativos para los estudiantes son los
programas
computacionales. Cuando un estudiante crea programas, le está enseñando a la computadora a resolver problemas. El desarrollo de este tipo de programas implica una participación activa y
comprometidapor parte del estudiante.
En este proceso de enseñar es donde se fortalece la habilidad para entender realmente un problema. Chi & Van Lehn, referenciados en Michael T. Cox (Cox, 1997) dice: “Los mejores
estudiantes son aquellos que explican los problemas a sí mismos, más
que aquellos que
razonan acerca de su propio razonamiento”. Aunque esto parece una contradicción, lo importante es saber explicar un razonamiento, y no sólo tener la capacidad de llevarlo a cabo.
De talmanera quela enseñanza también es considerada por algunosautores como una forma
de solución de problemas, la cual demanda conocimientos y habilidades únicas. (Bruer,
1995). La siguiente figura muestra el marco conceptual relacionado con
la
hipótesis del [image:19.606.107.581.430.694.2]presente estudio (Verfigura2.1):
Figura 2,1Marco conceptual de la relación habilidades de solución de problemas—lenguajes de programación.
2.2 Solución de Problemas
Adquirir habilidades del pensamiento y de solución de problemas es en nuestros días un objetivo primordial en la educación. Sin embargo, no se han dado los procesos adecuados para lograrlo.
A pesar de la importancia que se le atribuye a este tipo de habilidades, existe un gran vacío en las metodologías tradicionales de instrucción para lograr el reto de formar estudiantes con este tipo de resultados de aprendizaje.
“Aunque la mayoría de los educadores consideran la habilidad de solución deproblemas
como el resultado de aprendizaje más importante, existen pocas prescripciones de diseño
instruccional disponibles para diseñar la instrucción de solución de problemas y atraer a los
estudiantes”. (Jonassen, 1997).
Tradicionalmente se ha asumido que la solución de problemas es
un proceso compuesto por
elementos clave (e.g., conceptos, reglas y principios) que aplica el estudiante al enfrentarse a un problema.
Sin embargo, este proceso de solución de problemas es más complejo que sólo la suma de sus partes. Se debe entender que no es sólo un proceso asociativo ni rutinario.
Estudios recientes (Jonassen, 1997) presentan a la solución de problemas como una habilidad que incluye varios componentes cognitivos:
1. Dominio del conocimiento (información proposicional, conceptos, reglas y principios)
2. Estructura del conocimiento (redes de información, mapas semánticos, redes
conceptuales, modelos mentales)
3. Habilidades ampliativas (construcción y aplicación de argumentos, analogías,
inferencias)
4. Habilidades metacognositivas (establecimiento de metas, asignación de recursos cognitivos, evaluación del conocimiento previo yde la revisión del progreso/error)
5. Componentes motivacionales/de actitud (esfuerzo ejercido, persistencia en la tarea,
compromiso intencional)
6. Conocimiento acerca de sí mismo (articulación del conocimiento previo, articulación del conocimiento sociocultural, articulación de las estrategias
2.3 Tipos de Problemas
Un •problema será representado por una descripción de una situación real o ficticia que requiere de una solución, la cual no puede alcanzarse mediante un proceso automático de
percepción o reconocimiento.
Existen diferentes clasificaciones de problemas, en este caso se hará referencia
a aquella que
los clasifica como problemas bien-estructurados y problemas mal-estructurados,Los problemas bien-estructurados están limitados a ciertas soluciones convergentes que incluyen la aplicación de un número limitado de reglas y principios dentro de unos parámetros bien definidos. Este tipo de problemas también son referenciados como
problemas de transformación, en donde están bien definidos el estado inicial, el estado final y el conjunto limitado de operadores lógicos. Este tipo de problemas
presenta todos
los elementos del problema, cuenta con respuestas definidas como correctasy con procesos
desolución prescritos.
Los problemas mal-estructurados son los tipos de problemas que se encuentran en la práctica de cada día, de tal manera que son dilemas típicamente emergentes. Cuentan con metas
vagamente definidas y puede ser que posean múltiples soluciones, patrones de solución o
ninguna solución. Este tipo de problema presenta incertidumbre acerca de conceptos, reglas y
principios necesarios para la solución. Requieren la expresión de opiniones personales y la
emisión de juicios acerca del problema.
Para efectos de este estudio se hará referencia únicamente al tipo de problemas bien-estructurados, los cuales serán referidos desde ahora como problemas académicos de
razonamiento, ya que es el tipo de problemas quemás
relación
guardacon los lenguajes
deprogramación.
Este tipo de problemas influye significativamente en el éxito escolar de los alumnos,
considerando el tipo de educación tradicional prevaleciente en el sistema educativo de nuestra localidad. Sin embargo, la idea es hacer la transferencia de habilidades de un tipo
de
problema estructurado a un tipo cadavez menos
estructurado, al pasar de unaeducación
tradicional aunaeducaciónmás constructivista.
Los conceptos que más se aplican al considerar este tipo de problemas de razonamiento
bien-estructurados son los modelos jerárquicos de aprendizaje y diseño instruccional, los cuales han asumido que la solución de problemas se compone de conceptos, reglas y principios
utilizados por los estudiantes
cuando se enfrentan a un problema.De entre 8 tipos diferentes de aprendizaje categorizado en la Teoría del Procesamiento de Información, “Gagné concede mucha mayor importancia al aprendizaje de conceptos,
principios y solución
de problemas por
ser los aprendizajes característicos de la instrucción escolary constituir el eje del comportamiento inteligente del hombre” (Arrambide, 1995).2.4 Procesos de pensamiento.
La solución de un problema puede definirse como la acción mental basada en procesos de
pensamiento cuyo resultado representa una salida a cierta dificultad, alcanzando un objetivo que no es inmediatamente alcanzable.
Según Newell & Simon (1972), existen dos conjuntos de procesos de pensamiento asociados con losprocesos de solución de problemas:
• Procesos de entendimiento • Procesos de búsqueda.
Gick (1986) especificatres conjuntos de procesos de pensamiento asociados
con ¡os procesos
de solución de problemas (Ver figura 2.2):
• el proceso de entendimiento • el proceso de búsqueda • el proceso de implantación.
El proceso de entendimiento implica la representación del problema,
su descomposición y su
clasificación. Esta representación del problema es construida por ¡os alumnosen respuesta a
una tarea de solución de problemas que se presenta y no a una situación que emerge del contexto o que ellos mismos generan.El proceso de búsqueda incluye la generación de alternativas de solución. Este proceso
guardauna estrecha relación con los métodos heurísticos, los cuales se refieren a un
enfoque
exploratorio que maximiza la posibilidad de descubrir un hecho útil o relevante, o relaciones [image:22.606.118.579.409.722.2]que conducen a soluciones.
El proceso de implementación es aquel donde el estudiante prueba las soluciones que ha
generado. Por lo regular es un proceso iterativo que implica la aplicación de reglas y
principios para seguir instrucciones.
La línea que pasa de la construcción del problema hasta la implantación de la solución se da
cuando, al representar el problema intencionalmente y ligarlo al conocimiento existente, el
estudiante encuentra en su experiencia esquemas que le permiten proceder directamente a la
implantación de la solución.
2.5
Modelo Conceptual sobre Solución de Problemas.
Considerando la categonzación de habilidades de solución de problemas según Jonassen (Sección 2.2) y los procesos de pensamiento según Gick (Sección2.4), se ha seleccionado un conjunto de habilidades que guardan una estrecha relacion con cada uno de los procesos de
solución de problemas y se ha generado un modelo conceptual.
Este modelo permite visualizar la relación que existe entre los procesos de pensamiento y las
habilidades de solución de problemas (Ver figura 2.3).
Figura 2.3 Modelo que relaciona alos procesosdepensamiento con las categorías de
habilidadespara la solucióndeproblemas
[image:23.606.111.582.313.719.2]Los procesos de pensamiento son el entendimiento y representación del problema, la búsqueda de soluciones y la implantación de la solución. Las habilidades de solución de
problemas son el dominio y estructura de! conocimiento, lashabilidades metacognositivas y
los métodos heurísticos.
La intersección de procesos y habilidades representa un
proceso específico del pensamiento
que se puede categorizar en una habilidad de solución de problemas, de tal manera que al seleccionar las habilidades específicas de solución de problemas, se han considerado los procesos básicos del pensamiento.
En la tabla 2.1 se definen cada uno de estos procesos específicos.
Proceso Definición
Interpretación del problema Procesoporel cual el estudiante identificael objetivo
del problema y entiende lo que se requiere por respuesta.
Planeación Proceso que permite al estudiante especificar
ordenadamente las acciones necesarias para la realización de un proyecto.
Depuración Proceso que sirve para detectar y corregir errores en
una secuencia de instrucciones.
Identificación de alternativas de solución Proceso que permite al estudiante organizar su
conocimiento y experiencia para generar posibles soluciones, utilizando la exploración y los métodos de prueba y error.
Aplicación de reglas para seguir instrucciones Proceso que sirve para probar las alternativas de
solución y seleccionar la correcta o lamejor.
Tabla2.1 Definición de procesos del pensaniientocategorizados como habilidades de solución de problemas
2 6 Programacion y Lenguajes Computacionales
Programación computacional es elproceso porel cual un conjunto de acciones sontraducidas a un programa, el cual utilizara la computadora para realizar una actividad especifica
Como parte de la programación computacional, la solución
de problemas llega a ser un
[image:24.606.113.578.238.605.2]Además es necesario conocer algún lenguaje computacional , el cual es un lenguaje especial
utilizado en el desarrollo de programas para la computadora.
Elaborar programas computacionales es mucho más que simplemente escribir una lista de instrucciones. Programar implica realizar una serie de pasos que forman parte de todo un proceso para producir un resultado. Por lo general, esta secuencia de pasos suele agruparse en tres procesos básicos (Martin, 1996):
• Planeación: proceso en donde se elabora un diseño que demuestra la interrelación
de las partes que darán solución al problema.
• Codificación: proceso que permite traducir el diseño lógico a un programa computacional.
Prueba / Depuración: proceso en donde el estudiante comprueba que el programa
se ejecuta sin errores y produceel resultado esperado.
Estos procesos que conforman la acciónde programar, requieren de ciertas habilidades:
1. Habilidad lógica. Capacidad de ordenar y estructurar acciones.
2. Habilidad sobre semántica. Capacidad de asociarlas acciones conlas instrucciones, según el significado de éstas.
3. Habilidad sobre sintáxis.
Capacidad de representar correctamente
lasinstrucciones.2.7 Tipos de Lenguajes Computacionales.
Las habilidades de lógica, semántica y sintáxisse manifiestan
en
casi todos loslenguajesde
programación.
Típicamente los lenguajes computacionales se han dividido en tres amplias categorías: lenguaje maquinal, lenguaje
ensamblador
y lenguaje de alto nivel.Los lenguajes maquinal y ensamblador también se les conoce como lenguajes de bajo nivel,
ya que requieren que el programador piense a nivel de la máquina e incluya gran cantidad de detalles en cada programa. Este tipo de lenguajes son repetitivos , tediosos y propensos a
errores.
Los lenguajes de alto nivel son más populares con los
programadores.
No son tan complejos de usar, ya que están en un punto intermedio entre los lenguajes naturales humanos y los lenguajes precisos de máquina. Los lenguajes de alto nivel fueron creados para simplificar y optimizar el proceso de programación.Logo, Basic y Pascal son lenguajes de alto nivel que por lo general han sido utilizados como
lenguajes de introducción a la programación en diferentes niveles educativos. En la actualidad existen versiones muy modernas de estos lenguajes, las cuales incluyen elementos visuales y herramientas en general que facilitan el desarrollo de programas computacionales.
Logo en particular es un lenguaje cuyas aplicaciones actuales (e.g., Micromundos) permiten la creación de ambientes para el aprendizaje, en donde el estudiante tiene el poder de experimentar por su cuenta ideas creativas y nuevos conceptos para respresentar y construir
su conocimiento,
2.8 Modelo conceptual sobre Lenguajes Computacionales
El siguientemodelo
(
Ver figura 2.4)
muestra la relación existente entre los procesos básicos del aprendizaje de lenguajes de programación ylas habilidades requeridas para programar. [image:26.606.116.582.308.654.2]Procesos
básicos y habilidades de
programaciónFigura 2 4 Relacionentre los procesos basicos de pensamiento y las habilidadesdeprogramacion
Los procesos basicos son la planeacion, la codificacion y la prueba/depuracion Las habilidades son lógica, semantlca y sintáxis
Las intersecciones resultantes representan sub-procesos especificos relacionados con los
procesos de programacion que pueden clasificarse en una
habilidad de programacion
En seguida se definen estos sub-procesos
Tipo de error Efecto inmediato Consecuencia
Error de sintáxis
Ocurre cuando un programano No se ejecuta el Mensaje de error
entiende alguna instrucción, programa debido a que está mal escrita.
Error de lógica No se ejecuta Se interrumpe
Ocurre cuando el programa produce acciones inesperadas,
debido aque algunas
instrucciones se encuentran en
el programa la ejecución
Se ejecuta el No produceelresultado
una secuencia incorrecta, programa deseado
• Definición del problema: permite al estudiante especificar cuales son los datos de entrada al programa y cual es el resultado esperado.
• Diseñode un plan: el alumno genera un diagrama de flujo que muestra cómo los datos de
entrada se procesan para convertirse en el resultado deseado.
• Selección de instrucciones: permite visualizar las instrucciones a ser utilizadas.
• Escritura del programa: el estudiante convierte el diagrama de flujo en una serie de
instrucciones entendiblespor la computadora.
Con el objeto de definir los últimos dos sub-procesos sobre deteccióny corrección de errores, es necesario aclarar que existen dos tipos diferentes de errores resultantes en la actividad de
[image:27.606.134.587.246.716.2]programación (Ver figura2.5).
Figura 2.5Tipos de errores en programación.
• Detección / corrección de errores de sintáxis: el alumno
identifica
errores de formato y escritura en las instruccionesdel programa.• Detección / corrección de errores de lógica: el estudiante se encuentra ante un programa
que está bien escrito, pero no genera los resultados esperados.
Se
buscan errores de ordeny estructura de instrucciones.
El hecho de que un programa computacìonal no se ejecute correctamente, o definitivamente
no se ejecute del todo, obliga alalumno arevisar
sus proceos lógicos e instrucciones, lo
cual es una práctica común en programación.En este proceso continuo de depuración, el alumno
aprende a
responsabilizarsede
suserrores
de tal manera que, cuando algo no resulta bien, el alumno comienza por evaluar sus propiasacciones antes de responsabilizar a la computadoradelmal funcionamiento.
CAPITULO
3
MARCO CONCEPTftJAL DE
HABILIDADESDE SOLUCIÓN DE PROBLEMAS
SENSIBLES ALAPRENDIZAJE DE LENGUAJES DE
PROGRAMACIÓN
3.1 Habilidades en la Solución de Problemas.
Para tener éxito en lo académico se debe ser capaz de resolver problemas. La
habilidad de solución de problemas es unacombinación de arte y ciencia. El arte de
solucionar problemas es la transformación de una descripción de un problema de razonamiento verbal a una forma que permita una solución casi mecánica.
Aunque las habilidades involucradas en la solución de problemas son con frecuencia de gran interés en los programas educativos, se tiene poco conocimiento sobre cómo asegurar el aprendizaje de estas habilidades.
Newell y Simon (1972), pioneros en el estudio científico de la solución de
problemas, establecieron unaperspectivateóricaque ha permitido analizar cómo las
personas resuelven problemas.
Estos autores establecen que si el objetivo es entender cómo se da el aprendizaje de
los alumnos en determinado ámbito, es necesario analizar a detalle cómo resuelven problemas en dicho ámbito. Es decir, si se analiza
cómo se resuelven los problemas,
se puede descubrir cómo ocurre el aprendizaje.En las primeras investigaciones se comenzaba por comparar la ejecución de la solución de problemas en expertos y en principiantes o novatos, lo cual permitía especificar sus diferencias en cuanto a comprensión, asimilación, recuperación y manipulaciónde conocimientos durante el proceso de solución.
Sin embargo, nosiempre fueobvio cómo los expertos y los principiantes diferían en su comportamiento (Bruer, 1995).
En general, este tipo de estudios indican que los expertos no necesariamente usan mejores estrategias de solución de problemas en comparación con los novatos, sino
Sin embargo no todo es la cantidad y estructura del conocimiento organizado John T Bruer, en su libroEscuelas para pensar, dice “Los científicos no aplican simplemente su conocimiento extenso de materias para resolver problemas estándar de libros de texto, sino que formulan nuevos problemas y descubren nuevas soluciones”. (Bruer,
1995).
Según otros autores existe una dificultad peculiar al enseñar este tipo de destreza analítica (i.e., solución de problemas). Un principiante no puede observar
cómo
piensa y resuelve problemas un experto. Y elexperto tiene problemas para demostrar
al principiante su técnica (Whimbey, 1993).De acuerdo a Wickelgren,referenciado en Gagné (1992), existen ciertas estrategias
empleadas por los adultos al resolver problemas establecidos verbalmente:
1. Inferir los conceptos de los datos proporcionados.
2. Clasificar la secuencia de acciones, en lugar de escogerlas al azar.
3. Escoger acciones en cualquier estado dado del problema que permita ir acercándose ala meta.
4. Identificar contradicciones que prueben que la meta no puede ser alcanzada con los datos proporcionados.
5. Dividir el problema en partes.
6. Trabajar desde la declaración de la meta haciaatrás.
Para Sternberg (1998), profesor de Universidad de Yale cuyas áreas de especialización son las habilidades humanas y la cognición, un experto es un concepto definido a manera de prototipo, el cual operacionalmente se refiere a las personas conlas siguientescaracterísticas:
• Cuentan con grandes y ricos esquemas (redes organizadas de conceptos) que contienen conocimiento declarativo acerca de un dominio específico.
• Pasan proporcionalmente más tiempo determinando cómo representar problemas, que buscando e implementandouna estrategia.
• Tienen esquemas que contienen una gran cantidad de conocimiento procedural acerca de estrategias de problemas.
• Demuestran una habilidad de solución de problemasaltamente eficiente.
•
Monitorean cuidadosamente
sus propias estrategias yprocesos de soluciónde problemas.
Considerando lo complejo que resulta analizar el proceso de solución de problemas,
se enlistan algunas características propias de las personas bien preparadas para solucionar problemas académicos de razonamiento, según Whimbey y Lochhead:
1. Creen que los problemas se pueden resolver a través de un análisis cuidadoso y persistente.
2. DividenUn problema en partes: primero una pieza de información y luego
otra, para analizarlo gradualmente.
3. Actúan con mucho cuidado para poder entender los factores y las relaciones en un problema completo y exacto.
4. Tienden a resolver un problema de principio a fin, tomando pequeños pasos y con cuidado, sin adivinar.
5. Son activos de varias maneras (e.g., hacen diagramas, releen el problema,
hablan consigo mismos, señalan cosas con el lápiz, piensan en voz alta) cuando abordan un problema.
3.2 Habilidades en
el
Aprendizaje de Lenguajes Computacionales.Al aprender a programar se pueden desarrollar ciertas habilidades dependiendo de algunos factores:
• Tipo de lenguaje.
• Características específicas del lenguaje. • Orientación de la enzeñanza.
Normalmente el tipo de lenguaje utilizado cón fines educativos es de alto nivel, sus
características permiten la creación organizada de módulos o procedimientos que facilitan el uso de objetos visuales y elementos de animación. La utilización de estas características permiten desarrollar proyectos muy completos y enriquecedores.
La orientación de la enseñanza de lenguajes computacionales que existe en algunos ambientes educativos es algo inadecuada. Se cree que al enseñar a utilizar los lenguajes computacionales la idea es que los alumnos aprendan únicamente a escribir programas, sin reparar en los beneficios que trae consigo el proceso involucrado en laprogramación.
Para Seymour Papert, reconocido científico de psicología educativa y creador del lenguaje Logo, la creación de programas computacionales motiva el aprendizaje a través de la experimentación y la construcción de proyectos significativos. “El niño programa la computadora y al hacerlo ... establece un íntimo contacto con algunas de las ideas más profundas de la ciencia, de las matemáticas y del artede crear modelos intelectuales” (Papert,
Esto supone que las habilidades de pensamiento en los estudiantes se vuelven más eficientes.
Sin embargo estar de acuerdo a esta creencia no es suficiente. La mayoría de los investigadores comparten la idea que a fin de realizar la transferencia de habilidades del pensamiento,es necesario enseñar explícitamentepara la transferencia(Mayer, 1992; Bruer,
1995). Los maestros necesitan asegurarse de que los estudiantes entiendan que desarrollar estas habilidades de pensamiento es parte del propósito de aprender a programar.
Tomando en cuenta las consideraciones anteriores, se ha seleccionado un conjunto de habilidades de solución de problemas que son resultados suceptibles del aprendizaje de lenguajes de programación. Estas habilidades han sido clasificadas en intelectuales y metacognositivas. (Ver tabla 3.1).
Habilidad Conceputalización
Tipo: Intelectuales
Derazonamiento. Permite interpretar yanalizaracertadamenteun problema.
Delógica. Ayuda a organizar una seriede pasos demaneraordenada.
De matemáticas. Favorece la representación concretade conceptos abstractos.
Tipo: Metacognositivas
De experimentación. Permite ejercitar el método de prueba yerror.
[image:31.606.107.579.187.753.2]Deconstrucción. Promueve el interés de generar proyectos significativos.
Tabla 3.1 Habilidades de solución de problemas suceptibles de fortalecerse
del aprendizajedelenguajes computacionales.
3.3
Marco Conceptualde Habilidades.
Habiendo considerado a lahabilidad
de solución de problemas a través de los procesos de
pensamiento y de los procesos de programación, se ha tratado de incorporar en un modelo ambas perspectivas. El objetivo es relacionar al proceso de solución de problemas con los procesos de programación comptuacional para identificar habilidades afines que formarán parte de los procesos eficientes de pensamiento.Según las investigaciones realizadas porDeCorte (DeCorte, 1992), existen ciertas habilidades de solución de problemas que son sensibles a la experiencia del uso de lenguajes de programación:
1. Habilidades metacognositivas: planeación y depuración.
2. Habilidades heurísticas: descomposición del problema y representación externa del problema.
En esta tesis se propone un marco conceptual que muestra ciertas habilidades de solución de problemas, las cuales pueden ser favorecidas por el aprendizaje de lenguajescomputacionales
(Ver figura 3.1).
Tipo de Habiliidad
Intelectual
Manejo de
abstracciones como son ideas, símbolos, relaciones, conceptos y principios.
Habilidad Conceptualización
.
Razonamiento Interpretación y análisisacertadode un problema
-___________________
.
Matematica Representación concretaconceptosatstractos. de
Lógica Organización ordenada delos elementos del Conocimiento.
Experimentación Interacción con elconocimiento quepromueve
Metacognositiva
Coordinación y control de procesos mentales
lageneración de nuevas
alternativas.
[image:32.606.175.578.131.431.2]Construcción razonamiento, ¡a lógica y laArticulacióndel experimentación para la creación de conocimiento
Figura 3.1Marco conceptual de habilidades de solución de problemas sensibles alaprendizajede lenguajes deprogramación.
Las habilidades intelectuales de razonamiento y lógica son consideradas
como elementos
básicosdelpensamiento; son comopiezas fundamentales en la construción del conocimiento organizado. Estas habilidades adquieren crucial importancia al formar parte
del conocimiento
típico de los expertos solucionadores deproblemas, cuyo conocimiento organizudo incluye
tanto la información verbal comolas habilidades intelectuales.Las habilidades metacognositivas de experimentación y construcción son habilidades integradoras de aprendizajes previos. A través de este tipo de habilidades, el estudiante es
capaz de seleccionar y regular la aplicación de las habilidades intelectuales relevantes al
esfuerzo de solución de problemas.
También conocidas como “ejecutivas” o de “alto nivel”, estas habilidades permiten
auto-regular el proceso cognitivo que conlieva a una mayor eficiencia del proceso de solución de
problemas.
Si se retoman los aspectos de programación (Sección 2.3), se establece una relación conceptual biunívoca entre las habilidades de solución de problemas y los procesos de
Figura 3.2. Relación conceptual entrelas habilidades de solución de problemas y los procesos de programación computacional.
Esta relación biunívoca puede explicarse como un círculo de reforzamiento continuo, en donde las habilidades son reforzadas por los procesos y los procesos se vuelven más eficientes al mejorar las habilidades.
Con el objeto de ubicar el modelo propuesto en un contexto real, se propone una investigación de campo, misma que pennitirá reflexionar más profundamente sobre el diseflo del modelo.
CAPITULO 4
INVESTIGACION CUALITATIVA DE CAMPO
4.1 Introducción.
Los lenguajes computacionales son herramientas de aprendizaje que permiten desarrollar en los alumnos ciertas habilidades del pensamiento. Entre estas habilidades se encuentra la habilidad de solución de problemas, considerada como un resultado importante de aprendizaje en los nuevos modelos educativos.
El propósito del presente estudio es indagar si el aprendizaje de un lenguaje de programación conlieva a los alumnos a mejorar su capacidad para solucionar problemas.
Para lograr este propósito se consideran aspectos conceptuales propios de las teorías cognitivas del aprendizaje, tales como los definidos por la teoría de procesamiento de información y el constructivismo (Capítulo 2).
En base a un análisis de ambas teorías en relación a la habilidad de solución de problemas, se propone un marco conceptual de estudio que relaciona dicha habilidad con el aprendizaje de un lenguaje de programación computacional (Capítulo 3).
Este marcode referencia considera dos tipos de habilidades: intelectuales y metacognositivas. A partir de esta clasificación se identifican cinco habilidades específicas, las cuales se muestran en la tabla 4.1.
Tabla4.1. Selección de habilidades para el marco conceptual de estudio.
Se ha seleccionado este conjunto de habilidades con el propósito de medir el impacto del aprendizaje de los lenguajes computacionales, en la capacidad de los alumnos para solucionar problemas del tipo académico de razonamiento.
Para lograr este propósito se sugiere una investigación del tipo cualitativa, a través de un estudio de casos.
Intelectuales Metacognosativas
Habilidad de razonamiento Habilidad de experimentación
Habilidad lógica Habilidad de construcción
4.2 Metodología de Investigación.
4.2.1. Enfoque de la Investigación.
El enfoque seleccionado para la investigación es cualitativo, el cual es un enfoque sensible al proceso de descripción de algún fenómeno real contemporáneo que no se encuentra bajo el control del investigador.
Este tipo de estudio exploratorio se lleva a cabo en un ambiente real y natural, tratando de interpretar los fenómenos en términos de las personas involucradas.
En la presente investigación se pretende recabar e interpretar información acerca de cómo los fenómenos de estudio están ocurriendo; en este caso, de la forma en que los estudiantes mejoran su habilidad de solución de problemas debido al proceso de aprendizaje de un lenguaje computacional.
Esto se logrará a través de un estudio de casos, en donde el investigador no controla la intervención de variables, y la muestra es seleccionada en base a sus características
particulares.
El estudio de casos es valioso cuando existe la necesidad de realizaruna identificación
preliminar de factores en un área que más adelante será estudiada con métodosmás
rigurosos. Los resultados son de gran utilidad para determinar detalladamente un diseñofuturo de estudio.
Serán utilizados materiales empíricos tales como la experiencia personal, el análisis de casos documentados bibliográficamente, la observación y la entrevista semi-estrucutrada.
Adicionalmente se desarrollará un instrumento escrito a manera de encuesta, la cual permitirá recoger datos sobre la forma en que los estudiantes resuelven problemas.
4.2.2. Selección de Jamuestra.
Antes de pensaren seleccionar a un grupo estudiantes para integrarlos como parte de la muestra, se pensó en seleccionar escuelas. Este es debido a la facilidad de coincidir en un mismo lugar y momento a una cantidad significativa de alumnos bajo el mismo sistema escolar.
Considerando las limitaciones de recursos informáticos en el sector público, la
selección de escuelas se llevó a cabo directamente en el sector privado. A través de un estudio exploratorio informal de entrevistas, se llegó a un conjunto específico de
escuelas que incluye en sus planes oficiales la asignatura de computación.
De este conjunto se eligió una escuela, la cual fue seleccionada de acuerdo a los siguientes parámetros:
• Incluir en sus clases de computación la enseñanza de un lenguaje computacional.
• Orientar los métodos de enseñanza del lenguaje computacional hacia una filosofia constructivista, y no limitarlos a la explicación de sus instrucciones (semántica) y la manera correcta de escribirlas (sintaxis). • Permitir a los alumnos utilizar la computadora en horas extras, a voluntad
del estudiante (con el objetivo de continuar lo aprendido sobre el lenguaje computacional de estudio).
Esta escuela es una institución primaria, mixta y religiosa, ubicada en el sector sur de
la ciudad, que atiende a la demanda de la clase socio-económica media-alta. La situación real de la investigación se ubica en el Centro de Aprendizaje por Computadora de la misma.
En esta investigación no se requiere de una representatividad de elementos de una población, sino de una controlada elección de sujetos con ciertas características. La selección de la muestra fue resultado de la decisión del investigador y dada la naturaleza no probabilistica de esta investigación, los datos obtenidos como resultado
de ella no pueden generalizarse a una población mayor.
La muestra esta conformada por 110 alumnos del sexto grado deprimaria, mismos que
son de ambos sexos y cuentan con una edad promedio de 11 años, en su mayoría originarios de la ciudad. Ellos han estado aprendiendo a desarrollar proyectos a través de Micromundos, durante sus clases de computación.
El formato de la clases de computación es totalmente práctico, el maestro titular del grupo propone un tema visto en clase y los alumnos desarrollan proyectos relacionados con este tema. Por lo regular, trabajan en grupos de dos estudiantes
durante todo el año escolar.
Los alumnos asisten al Centro de Aprendizaje por Computadora en dos sesiones
semanales de una hora cada una, y adicionalmente asisten de manera voluntaria en horarios que para ello se han establecido, con el objeto de completar o mejorar sus proyectos.
4.2.3. Curricula de enseñanza de un lenguaje computacionai
El ambiente computacional de lasclases se ha basado en la utilizacion de la aplicacion
Con la aplicación de Micromundos los estudiantes desarrollan proyectos que les permiten mejorar su entendimiento en otras áreas, a la vez que ejercitan una variedad de habilidades metacognositivas, creativas y de solución de problemas. Los alumnos pueden programar botones, pantallas o páginas dentro de sus proyectos, de tal manera
que pueden explorar y manipular diferentes aspectos de manera interesante ycreativa,
incorporando gráficas,animacionesy notas musicales, entre otros.
En Micromundos el aprendizaje se asumecomo un proceso activo yconstructivo. Los alumnos son exhortados a persistir en la solución de un problema y a desarrollar estrategias para comunicar y representar su entendimiento del mismo (Papert, 1980).
A los estudiantes se les considera capaces de desarrollar el conocimiento metacognositivo y las habilidades estratégicasnecesarias para guiarsu propio proceso de investigación. Como se les provee de unagran variedad de herramientas y muchas
soluciones son posibles,los estudiantes son motivados continuamente a experimentar
y a aprender de sus errores para mejorar sus proyectos.
Desarrollada por Logo Computer Systems Inc. (LCSI), esta herramienta fomenta el desarrollo de estrategias para la solución de problemas, las habilidades de pensamiento y la creatividad.
4.2.4. Instrumento de medición.
Para llevar a cabo el propósito de indagar si Micromundos ha ayudado a los alumnos a mejorar su capacidad de solución de problemas, es necesario considerar las
habilidades intelectuales y metacognositivas mencionadas al principio de este capitulo (Ver tabla 4.1).
En la tabla 4.2 se muestranlas herramientas de recolección de Jatos para cadauno de estos tipos de habilidades.
Habilidades Intelectuales Herramienta
• Habilidad de razonamiento Habilidad lógica
• Habilidad matematica
Encuesta de aplicación de conocimientos.
Habilidades Metacognositivas Herramienta
• Habilidad de experimentación • Habilidad de construccion
[image:37.606.148.577.386.750.2]Entrevista semiestructurada y encuesta de opinión personal
Tabla 4 2 Herramientas de recolección de datos paralas habilidades del modelo
Para evaluar las habilidades intelectuales del modelo se aplicaron problemas que involucran el razonamiento verbal y lógico-matemático, adoptando un enfoque de reflexión ante el proceso mismo de solución. Esta pruebaconsta de seis preguntas de
opción múltiple para evaluar la aplicación de conocimientos, y dospreguntasmáspara
identificar estrategias de solución de problemas.
Para evaluar las habilidades metacognositivas se utilizó una combinación de entrevistas semi-estructuradas y la aplicación de una serie de cuestiones de opinión y personal, incluyendo respuestas con opciones cerradas y respuestas abiertas.
Las entrevistas se realizaron de manera informal a los estudiantes con mayor interés y
disposicion, los cuales representan una mayoria, y basicamente la información
recabada en estas entrevistas sirvió para entender mejor las respuestas que los estudiantes dieron en la encuesta. La encuesta consta de preguntas directas
relacionadas con la modificación de habilidades; el estudiante responderá según se autoevalúe él mismo ante el proceso de aprendizaje utilizando Micromundos.
De tal manera que se elaboró una encuesta para evaluar ambos tipos de habilidades (Ver apéndice A), la cual se propone aplicar en horario normal de clase, bajo la
supervisión del maestro titularde! grupo. Este documento es autorizado por el Director
de la escuela y por la profesora encargada del Centro de Aprendizaje por
Computadora, quienes aprueban el hecho de aplicarlo a los alumnosde sexto grado.
Esta encuesta incluye problemas originales de Brandsford & Stein (1984), y Caver S (1986), ambos referenciados en DeCorte (1992), además de Whimbey y Lochhcad (Whimbey, 1993) Asimismo cuenta con preguntas de respuesta abierta, creadas
especificamente por el investigador para llevar a cabo esta evaluación
4 2 5 Operacionalizacion
Tomando en cuenta la cantidad de horas (40 horas) que los alumnos seleccionados en la muestra han invertido tiempo aprendiendo la aphcacion de Micromundos para desarrollar proyectos, no se puede asegurar una influencia sigmficativa de este
aprendizaje sobre la habilidad de los estudiantes para resolver problemas
Sin embargo, considerando la cantidad de proyectos desarrollados en promedio por cada equipo de alumnos (de cuatro a cinco proyectos terminados),se considera factible
analizarsi Micromundos estáfortaleciendo sus habilidades de solución de problemas. Este analisis se lievara a cabo desde la perspectiva de los mismos alumnos
El propósito es descubrir si elaprendizaje de lenguajes de programación, en este caso
a través de la aplicación Micromundos, conlieva a los estudiantes a desarrollar mejores
Inmediatamente después de las preguntas de opción múltiple, se le cuôstiona al estudiante sobre el proceso que siguió para seleccionar la respuesta que él creyó correcta, con el objeto de identificar las estrategias de solución de problemas más
utilizadas.
Para el segundo conjunto de habilidades, las metacognositivas, se elaboró un conjunto de ocho preguntas abiertas, en donde se le cuestiona directamente al estudiante sobre
las habilidades que él cree haberdesarrollado a partir de la elaboración de proyectos
con Micromundos,
En esta parte de la encuesta se incluyen ocho habilidades: racional, lógico,
matemático, experimentador, constructor, cuidadoso, persistente y analítico. Las primeras cinco representan a las habilidadesdel modelo propuesto y las últimas tres
representan habilidades motivacionales, o de actitud, relacionadas con las características propias deun experto en la solución de problemas.
Aunque estas habilidades motivacionales (cuidadoso, persistente y analítico) no necesariamente se encuentran relacionadas con el aprendizaje de lenguajes de programación, se cree que pudieran mantener alguna relación.
4.3 Resultados de la investigación.
La encuesta (Ver apéndice A) fue aplicada a 110 alumnos de sexto grado de primaria, los
cuales se mostraron participativos, sinceros y muy directos en sus respuestas. Esta evaluación no fue ni opcional ni anónima, sin embargo los estudiantes gustaron de decir lo que piensan y
sienten libremente.
1. [labilidades intelectuales.
Las habilidades intelectuales que mejor manejan los estudiantes son las relacionadas con la
lógica. Dada una secuencia de letras o números, fueron muy capaces de completar las pautas correctamente, lo cual implica un sentido de orden y análisis de relaciones. El 81% de los
alumnos contestaron bien las dos preguntas relaciOnadas con lashabilidades lógicas.
Sus habilidades matemáticas no resultaron ser tan generalizadas, ya que sólo el 31 % de los estudiantes contestaron correctamente las dos preguntascon problemas matemáticos.
De hecho, estos problemas pudieron haber sido contestados de manera gráfica también, tan sólo replanteando el problema esquemáticamente o con diagramas. Se podría decir que no
En relación a la habilidad de razonamiento, se encontró que los estudiantes no demuestran
gran dominio sobre una interpretación mental de los problemas.
Al parecer no son capaces de representar externamente el planteamiento de un problema y por lo tanto suhabilidad de razonamiento fue la menos desarrollada, contando contansólo el 10 % de los alumnos con las dos preguntascorrespondientes bien contestadas.
En la tabla 4.4. se resumen los resultados relacionados con las habilidades intelectuales de los
estudiantes.
Habilidad Cantidad de alumnos con respuestas correctas
2respuestas correctas 1respuesta correcta O respuestas correctas
Lógica Matemáticas Razonamiento
89(81%) 17(15%)
34 (31%) 50 (45 %)
11(10%) 59(54%)
4 (4%) 26 (24 %)
[image:41.606.103.583.202.751.2]40(36%)
Tabla 4.4. Evaluaciónde las habilidades intelectuales.
2. Estrategias de solución de problemas.
Al tratar de identificar las estrategias que siguen los estudiantes al resolver problemas se
encontró que el 51 % de los alumnosutilizan la estrategia de generar/probar,al estilo prueba y
error, para encontrar la respuesta correcta a los problemas.
Aunque para algunos autores (Jonassen 1997) esta estrategia no puede ser recomendada como
una estrategia de diseño instruccional, se cree que puede ser muy valioso el hecho de
promover en el alumno la intención de experimentar.
El 41 % de los alumnos utilizan la estrategia de descomposición y simplificación de problemas, en la cual se divide el problema en partes más pequefias para tratar de resolverlo paso apaso.Polson &Jeifries(1985),referenciados en Jonassen (1997), argumentan que ésta
es una estrategia generalizada con frecuencia muy recomendada en el ámbito académico.
Y por último, el 27 % de los estudiantes recuerda problemas análogos para recuperar su experiencia y encontrar la respuesta correcta. Según Jonassen (1997), el recuerdo de problemas análogos es probablemente la primer estrategia que debería ser intentada por los estudiantes y apoyada por la instrucción.
La figura 4.1 resume los datos relacionados conlas estrategiasde solución de problemas.
