Palabras Claves Diseño de Algoritmos, Herramienta de Programación Educativa, Modelo Didáctico, Pensamiento Computacional, Programación para Niños.

Transcripción

1 ChildThink: Propuesta de un Modelo Didáctico para la Enseñanza de la Programación en Niños Yonatan Mamani 1, Ricardo Linares 2, Manuel Ibarra 3, José Herrera 4, Wilson Mollocondo 5 E.A.P. Ingeniería Informática y Sistemas - Universidad Nacional Micaela Bastidas de Apurímac 1, 3, 5, Cátedra Concytec - Universidad Nacional San Agustín de Arequipa 2, 4, Perú {ymamanic, rlinaresjuarez, manuelibarra, jherreraq}@gmail.com 1, 2, 3, 4, wilsonmollocondo@hotmail.com 5 Abstract Education has been identified as a one of the major problems in the XXI century, it affects the rate of learning in different areas of primary schools within the regular basic education system. Peru is in last place in mathematics and communication, also it has been seen that there re not teaching learning models for children to include them in other areas of study. The proposal was evaluated by primary children between 6-12 years old and for 2 teachers, where the 82% of them accept and give their conformity for the correct examination of this study. Palabras Claves Diseño de Algoritmos, Herramienta de Programación Educativa, Modelo Didáctico, Pensamiento Computacional, Programación para Niños. DA: Diseño de Algoritmo PC: Pensamiento Computacional I. NOMENCLATURA L II. INTRODUCCIÓN a educación es un tema que constantemente se cuestiona, muchos se plantean si el sistema educativo en el Perú es efectivo o no, se realizan comparaciones con otros países y planteamos posibles cambios. En Latinoamérica, Perú ocupa los últimos lugares de evaluación en matemáticas y comunicación, así lo muestran las pruebas internacionales realizadas por PISA [17] y LLECE [12]. El porcentaje insuficiente de alumnos que alcanzan los objetivos de aprendizaje en la competencia Compresión de Textos y el área de Matemáticas, en el nivel primario en áreas urbanas apenas el 37.5% comprende lo que lee y en zonas rurales lo hace el 7.0%, en matemáticas estas cifras bajan al 15.2% en las zonas urbanas y 4.1 en el área rural, los resultados de la ECE también muestran que existen diferencias muy marcadas entre logros alcanzados entre las Instituciones Educativas urbanas y rurales [22][6]. El gran reto de los gobiernos de América Latina y el caribe en pleno siglo XXI es brindarle a la población el acceso a las Tecnologías de Información y Comunicación (TIC) para que más personas tengan educación y con ello puedan disminuir los actuales índice de pobreza en la región [14] [2]. Las computadoras ahora se encuentran en el corazón de nuestra economía y la forma en que vivimos nuestras vidas, el ciudadano del siglo XXI debe comprender principios básicos de las Ciencias de la Computación [20]. El pensamiento computacional es un método de resolución de problemas que utiliza técnicas informáticas, muchos gobiernos y grandes empresas están promoviendo habilidades de programación entre los niños [15]. Sin embargo poco se sabe que la programación en los niños contribuye en su proceso de aprendizaje en distintas áreas, esto permite encontrar: pensamiento lógico, la creatividad, resolver problemas reales, capacidad de análisis, pensar, escribir nuevos tipos de cosas cuentos interactivos, juegos, animaciones, simulaciones fomentar la igualdad de género, promueve el uso activo y no el consumo pasivo de la tecnología [3] [5] [18] [21]. Y al igual que la escritura tradicional, existen poderosas razones para que todo el mundo aprenda a codificar [18]. Países como España, Finlandia, Estados Unidos y entre otros, plantean iniciar con el curso de Programación Informática al plan de estudios de sus escuelas primarias donde la edad de los niños fluctúa entre 5 y 12 años. Algunas entidades iniciaron promover la programación con talleres dirigidos a niños [7] [9] [20]. Algunos educadores con experiencia en la enseñanza de fundamentos de programación a niños indican: Que los niños que tienen entre 5 y 11 años de edad, tienen una gran capacidad para aprender sobre algoritmos e informática que sería una pena esperar hasta que fueran adolescentes para enseñarles esos fundamentos [16]. Mark Zuckerberg, Bill Gates, Jack Dorsey, Drew Houston y Tony Hsieh aparecen en el video de Code.org que pretenden inspirar a que los niños comiencen aprender código informático cada vez de más pequeños [4].

2 Por lo expuesto anteriormente, en el presente artículo se presenta un modelo didáctico para enseñar la programación en los niños, utilizando herramientas de programación educativas, está orientado para el nivel primario en niños de 6 a 12 años de edad, en Educación Básica Regular. III. TRABAJOS RELACIONADOS Moreno [15] realizó una investigación denominado Computer Programming as an educational tool in the English classroom a preliminary study, se realizó el estudio con cuatro grupos de alumnos del cuarto y quinto grado, para medir el uso de la programación de computadoras en las clases de inglés puede ser una herramienta educativa interesante con un impacto positivo en el aprendizaje de los alumnos. En tal sentido el trabajo realizado en las escuelas de San Diego y San Vicente (Madrid, España) durante el tercer trimestre del año 2013/2014. Los resultados muestran que los grupos de trabajo con las actividades de programación mejoraron más que los grupos que utilizan los recursos tradicionales. Al final del estudio, la mayoría de los estudiantes consideraron que la programación era una influencia positiva, no sólo para el aprendizaje del inglés, también para el desarrollo de otras habilidades importantes como el trabajo en equipo. Por otra parte Seehorn [20] presidenta del grupo de trabajo de la Asociación de Maestros de Ciencias de la Computación (CSTA), realizaron el documento denominado K-12 Estándares para las Ciencias de la Computación, son estándares integrales para la educación en ciencias de la computación en las escuelas primarias. En este documento señalan que hay una necesidad urgente para mejorar el nivel de compresión pública de las ciencias de la computación como un campo académico y profesional. Donde el propósito del documento es establecer el conocimiento de las ciencias de la computación y las habilidades que los estudiantes deben tener en todas las etapas de su aprendizaje, definen un conjunto de estándares de aprendizaje de las ciencias de la computación de K-12 y sugiere pasos necesarios para su aplicación. También intentan describir la importancia de la enseñanza de computación como parte del desarrollo intelectual de los estudiantes en todo los niveles. Así mismo Hurtado [10] realizó una investigación denominada Child Programming: Una Estrategia de Aprendizaje y Construcción de Software Basada en la Lúdica, la Colaboración y la Agilidad. En este trabajo de investigación describen que los niños representan el futuro para todas las culturas. Hoy en día se cuenta con una industria de software llena de retos y dificultades. Es relevante considerar que niños de hoy como los actores claves de ese futuro para cualquier industria. Por ello en esta investigación proponen un modelo llamado Child Programming (ChP) en el que se crea un ambiente de desarrollo de software para los niños con una doble búsqueda, por un lado, ofrecer un espacio a los niños para desarrollar sus habilidades lógica matemática y sociales, y por otro lado darles la libertad para facilitar que emerjan de este ambiente de desarrollo. De acuerdo a la revisión bibliográfica se ha podido observar que existen varios trabajos de investigación que abordan la necesidad de enseñar la programación en los niños de educación, sin embargo no existen modelos didácticos para su aplicación. El modelo de didáctico para la enseñanza de la programación propuesta en esta investigación propone incluir al niño del nivel primario la programación mediante herramientas de programación educativas. A. Modelo de Aprendizaje IV. CONCEPCIÓN TEÓRICA El estilo de aprendizaje de alumnos, influye directamente en la calidad de aprendizaje [13]. 1. Modelo Didáctico Constituye un instrumento fundamental para abordar los problemas de la enseñanza en los distintos niveles educativos, en tanto constituye establecer los vínculos entre el análisis teórico y la práctica docente. La idea del modelo didáctico permite abordar de manera simplificada la complejidad de la realidad educativa al tiempo que ayuda a proponer procedimientos de intervención en la misma, es decir, es un instrumento que facilita el análisis de la realidad educativa con vistas a su transformación [19]. 2. Modelo Didáctico Tradicional Pretende formar a los alumnos dándoles a conocer las informaciones fundamentales de la cultura vigente. Es una obsesión por los contenidos de enseñanza, entendidos por lo general como meras informaciones más que como conceptos y teorías. El método de enseñanza limita, entonces, a una exposición lo más ordenada y clara posible de "lo que hay que enseñar" al suponer que el contenido viene dado como síntesis del conocimiento disciplinar.

3 3. Modelo Didáctico Alternativo En estos modelos tiene un tratamiento en particular. La metodología didáctica se concibe como un proceso de investigación desarrollado por parte del alumno con la ayuda del profesor. Lo que considera como el mecanismo más adecuado para favorecer la construcción del conocimiento propuesto. Desde la perspectiva de los modelos didácticos alternativos, los conceptos de los alumnos no cambian por el simple enfrentamiento con conocimientos científicos acabados, sino a través de un proceso dinámico de evolución conceptual. B. Programación para Niños Las ciencias de la computación se aplican virtualmente a casi todo los aspectos de la vida, de modo que puede ser vinculada fácilmente a los innumerables intereses del estudiante [20]. La programación en niños tiene razones y beneficios que ayudan a contribuir en la educación, son: [1]. Razones Preparar eventuales programadores. Enseñar suficiente programación como parte de Computer Literacy. Programación como medio para explorar otras áreas del conocimiento. Adquirir el pensamiento computacional como herramienta para la vida. Beneficios Fortalecer y desarrollar su capacidad de abstracción y rigor lógico. Desarrollar imaginación, confianza y estrategias para crear. Desarrollar estrategias y familiarizarse con el equipo. Explorar significativamente maneras poderosas de expresar ideas. Prácticas e identificar ideas estrategias para resolver problemas. C. Pensamiento Computacional El pensamiento computacional se puede utilizar en todas las disciplinas para resolver problemas, sistemas de diseño, crear nuevos conocimientos y mejorar la compresión del poder y las limitaciones de la computación en la edad moderna [20]. El PC refuerza los estándares educativos en todas las asignaturas para acrecentar la habilidad del aprendiz para solucionar problemas y comprometerse con pensamiento de orden superior. Los estudiantes se comprometen con el PC cuando usan algoritmos para resolver problemas y mejoran la solución de estos con la computación, también ayuda a comprender que los computadores pueden automatizar soluciones a problemas de manera más eficiente y además amplían su propio pensamiento [11]. D. Heurística de Poyla La heurística propuesta por Poyla, consiste en una serie de pasos y preguntas para ir analizando el texto de un problema, con la finalidad de encontrar una solución [8]. Figura 1. Heurística de Poyla A. Dimensiones del modelo didáctico propuesto V. PROPUESTA DEL MODELO DIDÁCTICO Dimensiones para buscar contribuir en la enseñanza de la programación en los niños. Por un lado conocer el pensamiento computacional y por el otro lado la capacidad de diseño de algoritmos.

4 Figura 2. Modelo didáctico en 2 dimensiones PC implica dar solución a problemas que incluye: analizar problemas, organizar datos de manera lógica, pensamiento algorítmico, abstracción, etc., aquí es donde se aprende los conocimientos previos para iniciar con DA. DA es la secuencia ordenada de pasos que conduce a la solución de un problema específico, aquí es donde se realiza el desarrollo del algoritmo para lograr obtener el producto, DA es un pilar importante para complementar los conocimientos del pensamiento computacional (PC). B. Premisas para el uso del modelo didáctico propuesto Seleccionar niños de 6 a 12 años de edad. Primer grupo de 6 8 años de edad. Segundo grupo de 9 12 años de edad. Conocimiento en lectura y escritura. Conocimiento de los números. Conocimiento en operaciones matemáticas suma, resta, multiplicación y división. Trabajo en equipo. C. Fases del modelo didáctico propuesto El Modelo Didáctico nace por el potencial que tiene la programación de computadoras en el desarrollo de habilidades de pensamiento [11]. Este modelo llega hacer una alternativa para fortalecer sus aprendizajes en las distintas áreas. Figura 3. Arquitectura conceptual, 6 fases del modelo didáctico. Las fases del modelo didáctico se pueden comprender mediante la tabla I. Fases Segmentación de grado Concepto Pensamiento computaciona l y algoritmo Descripción El docente realiza la segmentación de grado de estudios del nivel primario (1ro a 6to). Enseñar la concepción teórica del pensamiento computacional y algoritmo. TABLA I. FASES DEL MODELO DIDÁCTICO

5 Heurística de Poyla Diseño algoritmo de Práctica de programación Exposición magistral Entender el problema. Obtener plan de solución. Aplicar el plan de solución. Revisar la solución. Usar técnicas de diseño de algoritmos para la solución del problema, como: diagrama de flujo y pseudocódigo. Seleccionar herramientas de software educativas para programación Desarrollo del algoritmo en la herramienta seleccionada. En esta fase se lleva a cabo la exposición magistral de resultados. En la exposición los niños intervienen dando aportes y sugerencias. VI. PROCESO DE VALIDACIÓN DEL MODELO DIDÁCTICO Para la validación se trabajó con 2 profesores en aulas distintas y 58 alumnos de diferentes edades y grados del nivel primario del colegio Miguel Grau de la ciudad de Abancay con duración total de 50 días y total en horas 100. Ver tabla II para la asignación de grados y edades. TABLA II. ASIGNACIÓN DE EDADES Y GRADOS A UN GRUPO Grupo Alumno s Grupo 1 28 alumnos Grupo 2 30 alumnos Rango Edade s 6 8 años 9 12 años Rango Grados 1 3 grado 4 6 grado Profesor 1 profesor 1 profesor Etapas para la validación del modelo didáctico Etapa I. Se asignó docente y alumnos para cada grupo de estudio del nivel primario. Etapa II. Se entregó una guía del modelo didáctico para la programación en niños en la que se explica las fases de este modelo. Etapa III. Se entregó guías de usuario y las herramientas de programación que utilizaron. Etapa IV. Se capacitó a cada uno de los profesores para el uso de este modelo didáctico. Etapa V. Cada uno de los profesores y alumnos utilizaron el modelo didáctico. Etapa VI. Se aplicó una encuesta a cada persona que usó el modelo didáctico. Etapa VII. Se realizó opinión del docente y el seguimiento en otras áreas a los alumnos que usaron el modelo didáctico. A. Material Experimental 1. Cuestionario Se realizó una encuesta a cada uno de los alumnos y profesores de los grupos asignados, para que den a conocer su opinión respecto al modelo didáctico usado. 2. Guía del modelo didáctico Instrumento donde se detalla el aspecto técnico y teórico de las fases del modelo didáctico propuesto para facilitar el proceso de aprendizaje en programación de los niños.

6 3. Guía rápida de usuario Figura 4. Portada del modelo didáctico. Instrumento donde se detalla el uso de las herramientas de software para la programación con niños de acuerdo a los perfiles de usuario. 4. Herramientas de software para la programación Con fines de plasmar los pasos teóricos a la práctica, se utilizó las siguientes herramientas educativas para la programación con los niños: Scratch, Alice y Lego. Figura 5. Niño diseñando algoritmo en pseudocódigo. Figura 6. Niños aprendiendo programación con el modelo didáctico.

7 VII. RESULTADOS OBTENIDOS Una vez los participantes alumnos y docentes que usaron el modelo didáctico propuesto diligenciaron la encuesta, se tuvieron los siguientes resultados. En la tabla III muestra que el 82% de los alumnos afirma que si contribuye el aprendizaje de la programación con el modelo didáctico y el 18% que no contribuye, sin embargo los dos docentes afirman al 90% que ayudó en aprender la programación y contribuir en el aprendizaje de otras áreas. Opinión Alumnos Docent e Contribuye 82% 90% No contribuye 18% 10% TABLA III. PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN DEL MODELO DIDÁCTICO Respecto a la cantidad de alumnos por grupo que esta inconcluso y concluyeron el desarrollo de sus programas utilizando las fases del modelo didáctico propuesto se muestra en la figura 7 donde podemos apreciar del grupo nro. 1 de 1 a 3 grado y en la figura 8 apreciamos el grupo nro. 2 de 4 a 6 grado. Figura 7. Nivel de finalización de sus programas por cada niño del grupo nro.1 Figura 8. Nivel de finalización de sus programas por cada niño del grupo nro.2 A continuación se muestra en la tabla IV una síntesis de algunas preguntas realizadas en la encuesta a alumnos y docentes. Preguntas Alumnos Te gusta el software que utilizaste para desarrollar tus programas Lograste terminar el software que desarrollaste Aprendiste a desarrollar tus propios algoritmos Puedes utilizar los conocimientos adquiridos del modelo ChildThink para mejorar tu aprendizaje en otras áreas TABLA IV. SÍNTESIS DE PREGUNTAS DE LA ENCUESTA REALIZADA Preguntas Docentes Termino satisfactoriamente las fases del modelo ChildThink Respeto cada uno de las fases de modelo ChildThink Los niños lograron trabajar en equipo El pensamiento computacional cree que es necesario aprender para contribuir en el aprendizaje de los niños

8 Utilizando el modelo ChildThink lograrías solucionar problemas de otras áreas Puedes recomendar a tus compañeros y otro niños a aprender este modelo ChildThink Se logró dar solución a los problemas planteados por los niños utilizando el modelo ChildThink Recomendaría a otros docentes el uso de este modelo ChildThink para contribuir en el aprendizaje de los niños VIII. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO El modelo didáctico propuesto ha sido experimentado con niños del nivel primario y docentes que conocen el área de diseño de algoritmos de la ciudad de Abancay. Los resultados nos muestran que 82% de alumnos y 90% de docentes están satisfechos con el modelo didáctico ChildThink. Obtenido los resultados adquiridos por los alumnos y docentes que usaron el modelo ChildThink, y opinión de otros docentes que vieron el resultado de los programas echo por los niños y que también han sido utilizados por otros alumnos. Se concluye que el modelo didáctico propuesto para la enseñanza de la programación en niños ayuda en aprender la programación y contribuye el aprendizaje en otras áreas. Como parte del trabajo futuro para dar mayor alcance y valides a este modelo ChildThink, es necesario hacer pruebas con otras instituciones educativas del nivel primario de toda la región de Apurímac; de tal manera que se pueda mejorar la validez de la herramienta del enfoque planteado y seguir contribuyendo en el aprendizaje de los niños. IX. AGRADECIMIENTOS Agradecemos a los alumnos del nivel primario, APAFA y director del colegio Miguel Grau de la ciudad de Abancay por su apoyo en la presente investigación X. REFERENCIAS [1] Ajoy, Daniel. Programación para niños. Creative Commons. Disponible en: Ultimo acceso 10 de marzo del [2] Calzadilla, M.E. Aprendizaje colaborativo y Tecnologías de la Información y comunicación. Revista Iberoamericana de Educación, 1(10), [3] Cinco (5) motivos por los que los niños deben aprender a programar. Disponible en: Ultimo acceso 13 de noviembre del [4] Code. La mayoría de las escuelas no enseñan (video). El grupo code.org, Disponible en: [5] Desarrollan videojuegos para que los niños aprendan a programar. Disponible en: Ultimo acceso 09 de abril del [6] ECE Reporte Técnico Evaluación Censal de Estudiantes. Disponible en: Último acceso 20 de abril Del [7] Finlandia introducirá cursos de programación informática en escuela. Disponible en: [8] García, Nieva. Método de enseñanza de algoritmos centrado en 2 dimensiones. Publicado en 4to Simposio Internacional en Sistemas Telemáticos y Organizaciones Integrales. México [9] Google y fecyt fomentan la programación entre niños y adolescentes. Disponible en: zgsgdvwpsgqlioosb1/ [10] Hurtado, Julio Ariel. Child Programming: Una Estrategia de Aprendizaje y Construcción de Software Basada en la Lúdica, la Colaboración y la Agilidad. Publicado en revista Universitaria en Telecomunicaciones, Informática y Control de la Universidad de Cauca. Volumen [11] Iste. Pensamiento Computacional, Caja de Herramienta para Lideres. Traducido por Eduteka ( Colombia. [12] LLECE Reporte Técnico del Laboratorio Latinoamericano de Evaluación de la Calidad de la Educación. Disponible en: Ultimo acceso 20 de abril del [13] Maraza, Benjamin. Modelado del Estudiante a partir de los Estilos de Aprendizaje. Publicado en XVII Congreso Internacional de Informática Educativa, TISE Santiago, Chile. [14] Minedu. Gobiernos asumen reto de ampliar uso de las TIC para democratizar la educación y acabar con la pobreza. Ministerio de Educación, Disponible en:

9 [15] Moreno-León, J. & Robles, G. (2015, March). Computer programming as an educational tool in the English classroom: A preliminary study. In Global Engineering Education Conference (EDUCON), 2015 IEEE. IEEE. [16] Pastor, Javier (2013). Cinco Motivos por los que los niños deben aprender a programar. Mobile World Capital Barcelona. España. [17] PISA Reporte técnico Programme For International Student Assessment. Disponible en: Último acceso 20 de abril del [18] Resnick, Mitchel. Aprende a Codificar Codifica para Aprender. Mit Media Lab. [19] Requesens. E y Días. G.M. Una revisión de los modelos didácticos y su relevancia en la enseñanza de la ecología. Revista Argentina de Humanidades y Ciencias Sociales. Volumen 7, [20] Seehorn, Deborah. (2011). K-12 Estándares para las Ciencias de la Computación. Asociación de Maestros de Ciencias de la Computación (CSTA), New York. [21] Siete (7) razones para enseñarle a los niños a programar. Disponible en: Ultimo acceso 30 de abril Del [22] Unicef. Educación básica, equitativa y de calidad. Unicef únete con la niñez. Disponible en:

10 XI. BIOGRAFÍAS Yonatan Mamani Coaquira, nacido en Apurímac. Titulo obtenido como Ingeniero Informático y Sistemas en la Universidad Nacional Micaela Bastidas de Apurímac en el Docente en la Universidad Nacional Micaela Bastidas de Apurímac. Ricardo José Linares Juárez, nacido en Tacna. Bachiller en Ingeniería Informática y Sistemas en la Universidad Jorge Basadre Grohmann. Becario en la Cátedra de Concytec para optar la Maestría en Informática de la Universidad Nacional San Agustín de Arequipa. Manuel Jesús Ibarra Cabrera, nacido en Cusco. Título obtenido como Ingeniero Informático y de Sistemas en la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco en el Magister en Ciencias, mención Computación, grado obtenido en la Universidad de Chile en el José Herrera Quispe, nacido en Arequipa. Título de Ingeniero de Sistemas en la Universidad Nacional San Agustín de Arequipa. Doctor en Ciencias de la Computación en la Universidad Nacional San Agustín de Arequipa. Docente de la Catedra de Concytec de Postgrado en Informática de la Universidad Nacional San Agustín de Arequipa. M.Sc. Wilson John Mollocondo Flores, nacido en Puno. Título obtenido como Ingeniero Estadístico e Informático en la Universidad Nacional del Altiplano en Magister en Informática en la Universidad Nacional del Altiplano en el 2005.