Algoritmos y Programación en la Educación Escolar

1. Fundación Gabriel Piedrahita U. Algoritmos y Programación en la Educación Escolar Juan Carlos López G. Editor EDUTEKA Coordinador de Materiales Educativos Fundación Gabriel Piedrahita Uribe IX CONGRESO NACIONAL DE INFORMÁTICA EDUCATIVA Barranquilla, Julio 9 al 11 de 2008

2. ALGORITMOS Y PROGRAMACIÓNEN LA EDUCACIÓN ESCOLAR • FUNDACIÓN GABRIEL PIEDRAHITA URIBE • Antecedentes del proyecto • Propuesta planteada • Experiencia INSA (Cali) • Experiencia ICESI (Cali)

3. Fundación Gabriel Piedrahita Uribe ORIGEN • Gabriel Piedrahita Uribe (1973-95) • Establecida 1998 • Cali, Colombia.

4. Fundación Gabriel Piedrahita Uribe MISIÓN Contribuir al mejoramiento de la Educación Básica y Media en Iberoamérica mediante el uso efectivo de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC).

5. Fundación Gabriel Piedrahita Uribe • EDUTEKA • http://www.eduteka.org • Portal en la Web de la FGPU • Ofrece materiales gratuitos a docentes, directivos escolares y formadores de maestros interesados, tanto en lograr la competencia informática (TIC) de sus estudiantes, como en enriquecer con estas los ambientes de aprendizaje de sus instituciones.

6. ALGORITMOS Y PROGRAMACIÓNEN LA EDUCACIÓN ESCOLAR • Fundación Gabriel Piedrahita Uribe • ANTECEDENTES DEL PROYECTO • Propuesta planteada • Experiencia INSA (Cali) • Experiencia ICESI (Cali)

7. Antecedentes • Tendencia a promover la programación de computadores en la educación media. • Muchas de las propuestas se enfocan en formación de programadores (competencias laborales específicas). • Uso de metodologías heredadas de la educación superior. • Se dedica mucho tiempo a enseñar el entorno y la sintaxis de lenguajes de programación profesionales (Java, C++, VB).

8. Antecedentes • Por otra parte, hay consenso en la necesidad de superar la enseñanza basada en transmisión de contenidos y reemplazarla por el desarrollo de competencias (MEN). • Se demanda implementar estrategias que contribuyan efectivamente a desarrollar las competencias planteadas como fundamentales para la educación en el Siglo XXI.

9. Antecedentes • La educación actual debe desarrollar competencias como: • Creatividad e innovación • Pensamiento crítico • Solución de problemas • Comunicación y colaboración • Estas competencias diferencian a los estudiantes preparados para desempeñarse en los ambientes de vida y de trabajo del Siglo XXI, cada vez más complejos, de aquellos que no lo están. Fuente: http://www.21stcenturyskills.org/

10. Antecedentes • Desde el año 2000 se utiliza en INSA, como introducción a las TIC, el software MicroMundos (http://www.insa-col.org/). • A partir del año lectivo 2005-2006, se amplió el objetivo y se empezaron a utilizar las funcionalidades de programación que ofrece MicroMundos (procedimientos). • Con esta decisión se evidenció la falta de libros o manuales de programación para Básica y Media, enfocados en desarrollar en los estudiantes pensamiento algorítmico y habilidades para solucionar problemas.

11. Antecedentes • Como muchas Instituciones Educativas no cuentan con recursos económicos para comprar MicroMundos, surge la necesidad de una herramienta alternativa que contribuya al desarrollo de las competencias expuestas. • Se requiere pues una herramienta de programación gratuita, que pueda instalarse en computadores con bajas especificaciones.

12. ALGORITMOS Y PROGRAMACIÓNEN LA EDUCACIÓN ESCOLAR • Fundación Gabriel Piedrahita Uribe • Antecedentes del proyecto • PROPUESTA PLANTEADA • Experiencia INSA (Cali) • Experiencia ICESI (Cali)

13. Propuesta • Atender recomendaciones educativas actuales: • Enseñar habilidades para el Siglo XXI en el contexto de las asignaturas curriculares básicas • Ofrecer oportunidades para aplicar dichas competencias, de manera transversal, en los contenidos de las áreas • Promover enfoques basados en indagación, solución de problemas y destrezas intelectuales de orden superior • Facilitar métodos de aprendizaje innovadores que integren el uso efectivo de las TIC Fuente: http://www.21stcenturyskills.org/

14. Propuesta • La programación de computadores posibilita activar una amplia variedad de estilos de aprendizaje; • Autores como Arthur Luehrmann y Seymour Papert resaltan que tratar de enseñarle al computador mejora procesos cognitivos y ayuda a desarrollar habilidades de solución de problemas. • La programación ayuda a desarrollar el pensamiento algorítmico y compromete a los estudiantes en la consideración de varios aspectos importantes en la solución de problemas.

15. Propuesta • Un curso de Algoritmos y Programación bien diseñado puede contribuir efectivamente en el desarrollo del Pensamiento Algorítmico de los estudiantes. • Este pensamiento incluye elementos como: descomposición funcional, repetición (iteración y/o recursión), organización de datos (registro, campo, arreglo, lista, etc), generalización y parametrización, diseño por descomposición de un problema en partes más pequeñas y manejables (top-down) y refinamiento (NRC, 2004).

16. Propuesta • Para mantener a los estudiantes motivados y comprometidos, se propone el diseño de proyectos de clase interesantes cuyas tareas y retos tengan una complejidad progresiva; • Proyectos en los que cada reto nuevo parta de la construcción anterior. • Los procedimientos constituyen un tipo particular de tarea que busca solucionar problemas específicos, que al desarrollarlos, ponen en juego el pensamiento algorítmico.

17. Propuesta • Enfocar la enseñanza de Algoritmos y Programación en el desarrollo de: • competencia para solucionar problemas. • habilidades de pensamiento algorítmico. • Integrar la Programación con el área de Matemáticas

18. Propuesta • Utilizar dos herramientas basadas en Logo con el objeto tanto de ayudar a desarrollar el pensamiento algorítmico de los estudiantes, como de darles la oportunidad para atender aspectos importantes de la solución de problemas. • Scratch (http://scratch.mit.edu) desarrollada por el grupo “Lifelong Kindergarten” del Laboratorio de Medios del MIT; • MicroMundos (http://www.micromundos.com), desarrollada por la compañía canadiense LCSI.

19. ALGORITMOS Y PROGRAMACIÓNEN LA EDUCACIÓN ESCOLAR • Fundación Gabriel Piedrahita Uribe • Antecedentes del proyecto • Propuesta planteada • EXPERIENCIA INSA (CALI) • Experiencia ICESI (Cali)

20. Experiencia INSA

21. Experiencia INSA • Desde el año 2005 se lleva a cabo un curso de Algoritmos y Programación con estudiantes de grado 5° en el Instituto Nuestra Señora de la Asunción (INSA). • Hemos realizado ajustes a la metodología del curso para mejorar la forma de secuenciar los contenidos. • Parte de la metodología consistió en llegar a acuerdos con los docentes de matemáticas para trabajar en actividades de solución de problemas en esta área. Instituto Nuestra Señora de la Asunción (INSA) http://www.insa-col.org/

22. Experiencia INSA • El curso utiliza una estructura helicoidal en la que los distintos temas se retoman en distintas oportunidades a lo largo del proceso de aprendizaje. • Esto permite que los estudiantes, progresivamente, comprendan e interioricen los contenidos y desarrollen las habilidades propuestas. Instituto Nuestra Señora de la Asunción (INSA) http://www.insa-col.org/

23. Experiencia INSA • En INSA, con estudiantes de Grado 5°, se encontró lo siguiente: • Se puso a prueba la comprensión real de los conceptosmatemáticos involucrados en las soluciones de los problemas. • Se mejoró la interpretación de problemas. • Las soluciones se acompañaron con el planteamiento del problema, el análisis de los requerimientos y la identificación de los datos disponibles. • Cuando se enfrentarón a problemas matemáticos identificaron fácilmente ¿qué hacer? Instituto Nuestra Señora de la Asunción (INSA) http://www.insa-col.org/

24. Experiencia INSA • En INSA, con estudiantes de Grado 5°, se encontró lo siguiente: • Se les facilitó elaborarprocedimientos secuenciales ó paso a paso para algunos conceptos matemáticos. • Se mejoró la justificación matemática de procedimientos (al desarrollarlos paso a paso) • Se evidenció mayor interes por explorar, conocer y utilizar el computador para resolverproblemas matemáticos. • Se mejoró la comprensión de conceptos como variable, constante, operador y expresión. Instituto Nuestra Señora de la Asunción (INSA) http://www.insa-col.org/

25. Experiencia INSA • Lecciones aprendidas: • Es importante que los docentes de área que van a integrar programación en sus asignaturas, conozcan la herramienta que se va a usar (MM, Scratch, MSWlogo, etc). • Esto permite a los docentes conocer las posibilidades del entorno de programación para diseñar mejor las actividades de los estudiantes. • Se deben realizar actividades de aprestamiento en los grados inferiores. Instituto Nuestra Señora de la Asunción (INSA) http://www.insa-col.org/

26. Experiencia INSA • Lecciones aprendidas: • Al tratar de solucionar dificultades de sintaxis sencillas, los estudiantes tienden a deshacer lo que está bien (depuración). • La programación es deslumbrante y puede tener muchos enfoques. Esta propuesta busca mantener el rumbo del desarrollo de habilidades. • Se deben definir muy bien los objetivos a alcanzar y concentrarse en ellos. Instituto Nuestra Señora de la Asunción (INSA) http://www.insa-col.org/

27. Experiencia INSA • Resultado de la experiencia en INSA, es la elaboración de dos materiales: http://www.eduteka.org/AlgoritmosProgramacion.php

28. Experiencia INSA Uso de metodologías para Solucionar Problemas Pasos para resolver problemas matemáticos (Polya). Ciclo de programación.

29. Guía para Docentes – Unidad 1

30. Guía para Docentes – Unidad 1 • Énfasis en análizar problemas: Etapas de la fase de análisis de problemas

31. Guía para Docentes – Unidad 1 • Precisar los resultados esperados • El estudiante debe preguntarse: • ¿Qué información me solicitan? • ¿Qué formato debe tener esta información?

32. Guía para Docentes – Unidad 1 • Identificar datos disponibles • El estudiante debe preguntarse: • ¿Qué información es importante? • ¿Qué información no es relevante? • ¿Cuáles son los datos de entrada? (conocidos) • ¿Cuál es la incógnita? • ¿Qué información me falta para resolver el problema? (datos desconocidos) • ¿Puedo agrupar los datos en categorías?

33. Guía para Docentes – Unidad 1 • Determinar las restricciones • El estudiante debe preguntarse: • ¿Qué condiciones me plantea el problema? • ¿Qué está prohibido hacer y/o utilizar? • ¿Qué está permitido hacer y/o utilizar? • ¿Cuáles datos puedo considerar fijos (constantes) para simplificar el problema? • ¿Cuáles datos son variables? • ¿Cuáles datos debo calcular? • ¿Tengo los conocimientos para solucionar el problema planteado?

34. Guía para Docentes – Unidad 1 • Establecer procesos (operaciones) • El estudiante debe preguntarse: • ¿Qué procesos necesito? • ¿Qué fórmulas debo emplear? • ¿Cómo afectan las condiciones a los procesos? • ¿Qué debo hacer? • ¿Cuál es el orden de lo que debo hacer?

35. Guía para Docentes – Unidad 2

36. Guía para Docentes – Unidad 2 • Conceptos básicos para diseñar algoritmos: • ¿Qué es un algoritmo? • Formas comunes de representarlos (seudocódigo y diagrama de flujo) • Conceptos básicos de programación (variable, constante, identificador, palabra reservada, contador, acumulador, tipos de datos, operadores y expresiones).

37. Guía para Docentes – Unidad 3

38. Guía para Docentes – Unidad 3 • Diseñar y traduccir algoritmos: • Fundamentos de programación en el área de procedimientos. • Establecer interactividad con el “usuario” del procedimiento • Abordar las tres estructuras de control básicas: • secuencial, • iterativa (repetición) y • condicional (decisión, selección).

39. Guía para Docentes – Unidad 4

40. Guía para Docentes – Unidad 4 • Depurar procedimientos: • Dificultad para elaborar procedimientos perfectos en los primeros intentos. • La dificultad aumenta a medida que los problemas se vuelven más complejos. • Los resultados se deben probar y validar (revisión). • El proceso promueve valores como responsabilidad, fortaleza, laboriosidad, paciencia y perseverancia.

41. Cuaderno de Trabajo (Estudiantes) • Incluye ejemplos y actividades diseñados para que los estudiantes aprendan a: • analizar un problema, • descomponerlo en partes, • ordenar lógicamente esas partes, • diseñar un algoritmo que represente una solución del problema, • traducir el algoritmo a MicroMundos / Scratch y, • verificar la respuesta.

42. ALGORITMOS Y PROGRAMACIÓNEN LA EDUCACIÓN ESCOLAR • Fundación Gabriel Piedrahita Uribe • Antecedentes del proyecto • Propuesta planteada • Experiencia INSA • EXPERIENCIA ICESI (CALI)

43. Experiencia ICESI • Preocupación por la falta de interés que los estudiantes de grado 11 demuestran hacía las ingenierías • Esta situación parece obedecer a la mala formación escolar en Ciencias y Matemáticas. • Deficiencia esta que se evidenció claramente en la última prueba Pisa (2006), en la cual Colombia ocupó el puesto 53 entre 57 países (OCDE, 2008). • La enseñanza de Informática, muchas veces no motiva a los estudiantes a contemplar las Ingenierías como opción de vida profesional.

44. Experiencia ICESI • Se buscó una herramienta de programación, preferiblemente basada en Logo, atractiva para niños y jóvenes, estable en su funcionamiento, fácil de aprender y gratuita, para que el costo no fuera obstáculo en su implementación. • Se ensayaron Alice y KPL. • Se tomó la decisión de utilizar Scratch (http://scratch.mit.edu), por encontrarla realmente valiosa para los ambientes escolares.

45. Experiencia ICESI • Elegida Scratch como herramienta para iniciar programación en educación escolar, se comenzó un proyecto de grado para desarrollar una serie de materiales tanto para que los docentes aprendan a utilizarla, como a trabajarla con estudiantes. • Los materiales mencionados comprenden instructivos ilustrados para cada lección (en formato PDF) y videos que muestran cómo elaborar, en 8 lecciones, un juego básico de Super Mario.

46. Experiencia ICESI • Se convocaron 11 docentes de Informática de tres instituciones educativas de Cali (INSA, Comfandi y Corporación Educativa Popular) para validar estos materiales. • La validación consistió en realizar paso a paso las instrucciones propuestas en los guiones de cada una de las lecciones (8 en total) y en hacer las observaciones del caso.

47. GRACIAS http://www.eduteka.org/Ribie2008.php editor@eduteka.org