Programa Prometeo Escuela Superior Politcnica de Chimborazo 1

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 1 Sesión 4: Investigación sobre los alumnos Ángel Velázquez Universidad Rey Juan Carlos España Máster Universitario en Informática Interactiva y Multimedia Ángel Velázquez

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 2 Objetivos de la sesión 4 • Presentar las dificultades de los alumnos: – Comprender la dificultad del aprendizaje – Comprender cómo se va construyendo el conocimiento al aprender: • Sobre todo, al aprender programación – Conocer otras cuestiones que afectan a los alumnos Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Índice • • Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 3 Psicología del aprendizaje Teorías de la educación Modelos Malconcepciones relacionadas conocimientos previos • Malconcepciones relacionadas con el modelo computacional • Motivación y actitudes Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 4 Psicología del aprendizaje Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 5 Expertos vs. principiantes • Todos somos expertos en unas áreas y principiantes en otras • Hay diferencias cognitivas entre expertos y principiantes de cualquier área Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 6 Expertos vs. principiantes • Los principiantes: – No tienen modelos mentales viables – Tienen conocimiento frágil: • Lo conocen pero no saben aplicarlo cuando lo necesitan – Ante un problema, crean representaciones concretas basadas en el código – Sobre el uso de estrategias de resolución de problemas: • Las desatienden • Usan estrategias generales, en lugar de específicas del área Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 7 Expertos vs. principiantes • Los expertos: – Tienen muchos modelos mentales y los usan y mezclan como les conviene – Tienen conocimiento profundo, jerarquizado y con muchas relaciones – Reconocen problemas que tienen una solución similar – Ante un problema, crean representaciones abstractas basadas en el propósito del código – Trabajan de forma distinta ante problemas conocidos (más eficientemente) que desconocidos (utilizan técnicas generales de resolución de problemas) Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 8 Expertos vs. principiantes • Son necesarios unos 10 años aprox. para convertir un principiante en un experto: – Un alumno de grado sólo será un principiante avanzado, en disposición de ser experto • Hay varias etapas según Dreyfuss y Dreyfuss: 1. 2. 3. 4. 5. Principiante avanzado Competente consciente Competente inconsciente Experto Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 9 Expertos vs. principiantes • Proceso de adquisición de competencia: 1. Se parte de estrategias generales de resolución de problemas y de conocimiento básico del dominio 2. Se combinan estrategia generales y especificas del dominio en una sola regla 3. Aumenta la habilidad con la práctica • Los expertos pueden saber lo mismo que un principiante avanzado sobre el lenguaje de programación pero saben mucho más sobre el dominio y resolución de problemas Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 10 Expertos vs. principiantes • Algunas consecuencias didácticas: – Aprender un concepto cada vez – Proporcionar esquemas o patrones de resolución de problemas – Practicar mucho Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 11 Teorías de la educación Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 12 Teorías de la educación • Una teoría de la educación consta de: – Ontología: • Describe la realidad – Epistemología: • Caracteriza el conocimiento – Metodología: • Explica cómo puede obtenerse el conocimiento – Pedagogía: • Presenta métodos de enseñanza basados en la metodología Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 13 Teorías de la educación • Cognitivismo: – Ontología: • Hay una realidad – Epistemología: • Puede descubrirse la verdad mediante la experimentación y la lógica – Metodología: • La mente es una hoja en blanco que puede llenarse conocimiento – Pedagogía: • La forma principal de transmisión del conocimiento son las clases y los libros Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 14 Teorías de la educación • Constructivismo: – Ontología: • La realidad es en todo caso irrelevante porque no podemos conocer cómo es realmente – Epistemología: • La verdad es inalcanzable y falible – Metodología: • El conocimiento se adquiere construyendo nuevas estructuras cognitivas a partir de las existentes • Cada alumno construirá su conocimiento de forma distinta Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 15 Teorías de la educación • Constructivismo: – Pedagogía: • La tarea del profesor es guiar al alumno al construir su propio conocimiento • La comunicación entre ambos mostrará si su conocimiento es viable – En resumen: • El aprendiz construye nuevo conocimiento a partir de su conocimiento anterior • La construcción es gradual, a partir de sus estructuras mentales previas y de la información y realimentación que reciba Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 16 Teorías de la educación • Reflexión individual o en grupo: ¿Basa su forma de organizar la docencia más en el cognitivismo o en el constructivismo? Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 17 Modelos Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Modelos Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 18 • Modelo conceptual: – Representación del conocimiento, construida por el profesor para transmitirlo a los alumnos – Un modelo conceptual debe ser preciso, completo y coherente • Modelo mental: – La representación que un alumno construye de un modelo conceptual, es decir, cómo lo entiende – Un modelo mental suele ser incompleto y ambiguo Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Modelos Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 19 • Ejemplo de modelos conceptuales: – Nadie tiene un modelo claro y eficaz de qué es un ordenador – Máquina imaginaria (notional machine): • Un ordenador idealizado y conceptual cuyas propiedades se deducen de las construcciones del lenguaje de programación utilizado • Su objetivo es proporcionar una base para comprender el comportamiento de los programas en ejecución • No suele explicarse explícitamente, sino que se deduce de las explicación de las construcciones del lenguaje de programación Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Modelos Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 20 • Visualización y animación: – Las representaciones gráficas se utilizan como modelos conceptuales – Sirven como vocabulario – Los novatos necesitan una notación gráfica mínima • Problemas con modelos conceptuales: – Si no son lo suficientemente precisos, completos o coherentes – Si son demasiado complejos – Si no son lo suficientemente generales Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Modelos Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 21 • Modelos mentales: – Dos alumnos construirán dos modelos mentales distintos ante el mismo modelo conceptual y su instrucción – No hablamos de modelos mentales correctos sino viables o inviables: • Un modelo mental viable permite comprender los fenómenos en observación Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Modelos Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 22 • Modelos mentales: – Si el aprendizaje no se basa en la experiencia, hay pocas posibilidades de modificar lo que se sabe – Al basarse en su experiencia, los alumnos creen que su conocimiento es correcto – El conocimiento se construye en un entorno social – Conviene que haya una interacción entre el conocimiento de la ciencia y la tecnología con la sociedad Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Modelos Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 23 • Actitudes comunes en ausencia de modelos mentales viables: – Uso de “prueba y error” como técnica de resolución de problemas: • Opuesto a “reflexión en acción” – Actitud antropomórfica frente al ordenador: • “Me lo hizo de nuevo” • “Eso no ha estado bien” Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Modelos Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 24 • Errores o fallos: – Una respuesta de un alumno puede ser o no correcta – Una respuesta incorrecta indica en muchos casos una falta de comprensión del alumno, es decir, un modelo mental inviable – Una respuesta correcta no siempre obedece a comprensión Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Modelos Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 25 • Modelos mentales a tener en cuenta: – Preconcepción (idea previa): • Conocimiento previo del alumno antes de la instrucción de un modelo conceptual – Malconcepción (idea errónea): • Aspecto clave de un modelo mental que dificulta o imposibilita su viabilidad Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Modelos Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 26 • Las preconcepciones: – Deben realizarse actividades docentes para combatirlas explícitamente Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Malconcepciones Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 27 • Las malconcepciones: – No son un síntoma de que los alumnos no tienen interés, sino de una comprensión deficiente – Ante un concepto, suele haber un número finito de malconcepciones – Son legítimas, pero deben eliminarse • Actuación: 1. Detectar la existencia de malconcepciones e identificarlas 2. Actuar para ayudar a los alumnos a mejorar su comprensión o a eliminar las malconcepciones Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Malconcepciones Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 28 • Reflexión individual o en grupo: ¿Hay algún concepto con el que reiteradamente tienen dificultades los alumnos de tu asignatura? Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Malconcepciones Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 29 • Dificultades de los profesores para detectar malconcepciones: – Comprender las dificultades de comprensión de los alumnos (cuando el profesor los percibe como conceptos claros) – Bajar el nivel de comprensión al nivel del alumno (cuando su nivel es más avanzado) – “Meterse en la cabeza” del alumno Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Malconcepciones Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 30 • Algunas formas de identificar malconcepciones: – Dudas repetidas de los alumnos: • Repetir su pregunta y que la contesten ellos, para fomentar la reflexión • Reflexionar sobre las dudas, teniendo en cuenta el contexto o cualquier otro indicio disponible – Ejercicios de diagnóstico – Análisis cualitativo de resultados de los alumnos (exámenes, prácticas, etc. ) Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Malconcepciones Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 31 • Algunos consejos: – Rebuscar en nuestro conocimiento de expertos para encontrar el conocimiento previo necesario para construir un modelo conceptual viable – Construir y refinar modelos conceptuales para cada tema o artefacto – Diseñar o utilizar herramientas de software para presentar modelos conceptuales: • Herramientas de visualización – Tener en cuenta el tiempo necesario en una asignatura para: • Aprender a usar herramientas • Explicar los modelos conceptuales Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 32 Malconcepciones relacionadas conocimientos previos Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

El idioma Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 33 • Los alumnos transfieren conocimiento del idioma al lenguaje de programación: – while sugiere una comprobación que se está realizando continuamente, cuando en programación sólo se hace una vez por iteración: • Pueden suponer que el bucle acaba en cuanto no se cumple la condición – if también puede sugerir que se está esperando a que se cumpla una condición: • La parte then se ejecuta en cuanto se cumple la condición Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

El idioma Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 34 • Los alumnos transfieren conocimiento del idioma al lenguaje de programación – En Prolog se ha detectado que los alumnos utilizan un razonamiento similar a nuestro lenguaje en situaciones familiares: • Dado padre(abraham, isaac). esperan que haya respuesta a la pregunta ? - padre(abraham). Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 35 Conocimientos previos • Notación matemática: – Confusión con el operador ‘=‘: a = a+1; • Otros lenguajes de programación: – Esperan comportamientos similares entre lenguajes: • Comparar estructuras de datos mediante equal? en Scheme y mediante == en C Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 36 Falta de conocimientos previos • Nunca hay una correspondencia exacta entre el modelo a explicar y su analogía, lo cual permite sacar conclusiones erróneas: – Si “una variable es como una caja”, una variable puede contener varios valores Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 37 Falta de conocimientos previos • Conceptos de optimización en algoritmos: – El concepto de “más óptimo” – Puede haber varios algoritmos óptimos para un mismo problema – Puede haber varias soluciones óptimas para unos mismos datos – Un algoritmo óptimo debe dar el mejor valor para cualquier dato de entrada Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Actitudes nocivas Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 38 • Tendencia a probar una hipótesis con datos que la confirman en lugar de refutarla: – Problema en pruebas de programas – Problema para el diseño de algoritmos de optimización • Tendencia de los aprendices a evitar la complejidad, frente a la tendencia de los expertos a afrontarla Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 39 Sobre-generalización a partir de ejemplos • Los ejemplos tienen gran influencia en cómo entienden los alumnos: – Los argumentos de una función siempre deben ir entre paréntesis – Dos clases no pueden tener métodos con el mismo identificador – El operador punto sólo puede aplicarse a métodos, no a variables de instancia o de clase Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 40 Sobre-generalización a partir de ejemplos • Los ejemplos tienen gran influencia en cómo entienden los alumnos: – Caso experimentado por mí: Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 41 Sobre-generalización a partir de ejemplos • Reflexión individual o en grupo: ¿Recordáis algún problema de comprensión grave o reiterado con enunciados de exámenes o prácticas? Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 42 Malconcepciones relacionadas con el modelo computacional Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 43 Modelo computacional erróneo • Los lenguajes de alto nivel ocultan muchos detalles de su ejecución: – Las abstracciones que proporcionan resultan misteriosas a los alumnos • Ejemplos: – Instrucciones de entrada – Reserva de memoria en Java – Inicialización de variables en Java – Modelo de ejecución de Prolog Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 44 Modificación de reglas correctas • Modificación por ampliación o restricción de una regla correcta: – En Pascal, a partir de: “si quieres que un procedimiento cambie el valor de una variable, utiliza un parámetro var” el alumno puede deducir: “aunque se modifique el valor de una variable global dentro de un procedimiento, el nuevo valor no está disponible para el programa principal porque el valor no se ha propagado con un parámetro var” Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 45 Malconcepciones de la recursividad • Modelos mentales identificados en un estudio (Götschi et al. , 2003): – De copias – De bucle – Activo – De paso – De valor devuelto – Mágico o sintáctico – Algebraico – Raro Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 46 Malconcepciones de la recursividad • Cada modelo mental reunía un conjunto de características sobre: – “Flujo activo” – Caso base – “Flujo pasivo” – Si “trazan” la ejecución o hacen una evaluación directa • Realizaron intervenciones docentes en cursos siguientes, mejorando los resultados Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 47 Motivación y actitudes Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Motivación Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 48 • Hipótesis: alumnos más motivados, rendirán más en sus estudios: – Especialmente en materias que requieren práctica continua, como programación • Conocimiento de la motivación de los alumnos permite organizar mejor la docencia • Posibles tipos de motivación: – Interés en la materia – Valores y creencias del alumno – Agradar a la familia – Utilidad de la materia – Pretensiones económicas o académicas Seminario de la Programación” –que Sesión 4 espera obtener –“Enseñanza Recompensas

Motivación Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 49 • Tipos más generales de motivación: – Intrínseca: • Interés en la materia en sí – Extrínseca: • La carrera y las recompensas que obtendrá si la acaba – Social: • Deseo de agradar a otras personas cuya opinión valora – Logro personal: • Tener buen rendimiento para satisfacción personal – Sin motivación Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Motivación Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 50 • Encuesta en alumnos de 1º curso de informática en dos universidades inglesas: – Dos preguntas abiertas y una cerrada – Recogidas 365 respuestas • Una palabra que describa la razón de que estudies este grado: 1. 2. 3. 4. 5. Pretensión futura: 39’ 95% Aprender: 36’ 14% Grado: 8’ 15% Disfrutar: 6’ 25% Otros (ir a la universidad, son los siguientes estudios, etc. ) Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Motivación Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 51 • Una palabra que describa la razón de que estudies programación: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Materia obligatoria: 48’ 08% Aprender: 20’ 05% Contenidos: 14’ 29% Utilidad: 8’ 79% Disfrute: 4’ 67% No sabe: 4’ 12% Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Motivación Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 52 • Elige una frase que resuma tu actitud para completar tus estudios: 1. 2. 3. 4. Propia satisfacción: 49’ 59% Obtener buen trabajo: 47’ 12% No sabe: 2’ 47% Otras: 0’ 82% • Faltaba la opción de “por la propia materia” Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Motivación Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 53 • Algunas consecuencias docentes: – Los alumnos no parecen darse cuenta de la utilidad de la programación para trabajo – Poco interés en la programación en sí – Poca motivación de la mitad de los alumnos si no perciben utilidad laboral – La motivación puede variar, según conocen más de informática y de las posibles salidas laborales Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Actitudes Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 54 • En cualquier profesión, no son importantes sólo los conocimientos y habilidades, sino las actitudes y valores: – Relacionado con un código ético, aunque no es lo mismo • El dominio afectivo proclamado por Bloom distingue 5 niveles: – El alumno es consciente de la materia y está deseando aprenderla – Desde resignación hasta satisfacción por hacer lo que le piden – El alumno da valor y asume un compromiso con la materia – El alumno crea un conjunto de valores para responder a las situaciones – El alumno ha interiorizado completamente los valores Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Actitudes Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 55 • Es difícil medir las actitudes por varias razones: – No puede preguntarse directamente sin exponerse a que los alumnos den la respuesta que se espera – Pueden ser positivas o negativas, mientras que los conocimientos siempre son positivos – Cambian a un ritmo impredecible y variable con cada persona Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Actitudes Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 56 • Muchas actitudes son generales: – Compromiso con el organismo para el que trabaja • Algunas actitudes más específicas de la Informática: – Compromiso con la calidad – Compromiso ético, profesional y social – Asumir el cambio y por tanto la formación continua – Adaptabilidad de las soluciones a las restricciones tecnológicas Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Actitudes Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 57 • Primero asumir las actitudes, luego desarrollarlas e interiorizarlas • Asignaturas: – Abuso de otros miembros de equipo, plagio – Calidad de lo entregado: pruebas, documentación, etc. – Entrega en plazo – Informe personal • Proyectos: – Informe de supervisor – Informe de cliente Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 58 Captación y retención de alumnas Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 59 Captación de alumnas • Razones para captar más alumnas en los estudios de Informática: – Es justo – Proporciona más riqueza • Formas de fomentar la captación: – Mayor relación con los colegios e institutos – Mayor proyección y visibilidad de las mujeres informáticas Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 60 Retención de alumnas • Razones del abandono de los estudios de Informática por alumnas: – Aislamiento – Experiencias negativas en los laboratorios – Ambiente en la clase – Incapacidad de apreciar la relevancia de cursos básicos muy teóricos Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4