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Uso de Programación de Computadores en procesos educativos

Programar computadores en la educación escolar constituye una buena alternativa para ayudar a los estudiantes a desarrollar habilidades de pensamiento de orden superior, especialmente pensamiento computacional. Este pensamiento fue definido recientemente por ISTE y la CSTA como un proceso de solución de problemas que incluye, entre otros: analizar problemas, organizar y representar datos de manera lógica, automatizar soluciones mediante pensamiento algorítmico, usar abstracciones y modelos, comunicar procesos y resultados, reconocer patrones, así como generalizar y transferir [1].

Desde el punto de vista educativo, la programación de computadores posibilita no solo activar una amplia variedad de estilos de aprendizaje [2] sino desarrollar el Pensamiento Computacional. Adicionalmente, compromete a los estudiantes en la consideración de varios aspectos importantes para la solución de problemas: decidir sobre la naturaleza del problema, descomponerlo en subproblemas más sencillos, seleccionar una representación algorítmica que ayude a resolver cada subproblema y, monitorear sus propios pensamientos (metacognición) y estrategias de solución. Este último, es un aspecto que deben desarrollar desde edades tempranas. No debemos olvidar que solucionar problemas con ayuda del computador puede convertirse en una excelente herramienta para adquirir la costumbre de enfrentar problemas de manera rigurosa y sistemática, aun, cuando no se utilice un computador para solucionarlo.

 

[1] ISTE (2011). Pensamiento Computacional, Caja de herramientas para líderes. [EN LÍNEA] Disponible en: http://www.eduteka.org/pdfdir/PensamientoComputacional1.pdf [Último acceso: Enero 17, 2015].

[2] Stager, G. (2003). En pro de los computadores. Recuperado el 17 de enero de 2015 de Eduteka: http://www.eduteka.org/modulos/9/272/205/1

Cómo enriquece los aprendizajes la programación de computadores

Dado que la programación de computadores en educación escolar promueve el desarrollo del pensamiento computacional, este último les va a permitir a los estudiantes mejorar su habilidad para solucionar problemas y explotar todo el potencial que ofrecen los computadores. Además, les ayuda a comprender que mediante el uso de computadores se pueden automatizar soluciones que resuelven problemas de manera más eficiente y que dichas soluciones se pueden transferir a otras situaciones [1].

Como complemento de lo anterior, la programación de computadores posibilita que los estudiantes dejen de ser consumidores pasivos de tecnología y se conviertan en creadores. Para que este cambio se produzca es necesario que ellos piensen, de manera sistemática y contextualizada, en cómo funcionan los componentes electrónicos presentes en las tecnologías que utilizan en la vida cotidiana (puertas automáticas, cajeros electrónicos, lavadoras, televisores, teléfonos móviles, hornos microondas, etc) [1].

Por otra parte, Mitchel Resnick, director del grupo que creó el entorno de programación Scratch, se pregunta de manera muy válida: si muy pocas personas serán en su vida adulta periodistas, novelistas o escritores profesionales, ¿por qué todo el mundo debe aprender a escribir? Pues, así como todas las personas deben aprender a escribir ya que esta habilidad la utilizarán en muchas facetas de su vida cotidiana y profesional, también “hay razones poderosas para que todos, sin distingo de edad, proveniencia, intereses u oficio, aprendan a programar [...] La habilidad para programar permite a las personas ‘escribir’ nuevos tipos de cosas, tales como: historias interactivas, juegos, animaciones y simulaciones” [2].

Por último, el pensamiento computacional está impactando casi todas las disciplinas. “Es un lugar común que los computadores son una herramienta omnipresente en otras disciplinas, pero en los últimos tiempos, se ha sugerido que el pensamiento computacional está cambiando las propias disciplinas” [3].

 

[1] López, J. C. (2014). ¿Por qué es importante promover que los estudiantes desarrollen el pensamiento computacional? En Mirada Relpe, reflexiones iberoamericanas sobre las TIC en educación (págs. 78-83). Buenos Aires: Relpe.

[2] Resnick, M. (2013). Aprender a programar, programar para aprender. [EN LÍNEA] Disponible en: http://www.eduteka.org/codetolearn.php [Último acceso: Enero 17, 2015].

[3] The Royal Society. (2012). ¿Reiniciamos o apagamos? [EN LÍNEA] Disponible en: http://www.eduteka.org/modulos/9/272/2083/1 [Último acceso: Enero 17, 2015].

Cómo iniciarse en la programación de computadores

Cuando se solicita a los estudiantes que elaboren programas de computador mediante las cuales demuestren aprendizajes significativos sobre un tema particular, recomendamos guiarlos en este proceso con una serie de actividades progresivas en dificultad que faciliten el aprendizaje de la programación. A continuación se reseñan una serie de recursos que contribuyen a este propósito:

Programación con Scratch Cuaderno de Trabajo para Estudiantes (Cuarta Edición): Las numerosas descargas y muy favorables comentarios sobre este Cuaderno de Trabajo nos llevó a actualizarlo para publicar esta cuarta edición. Entre las novedades tenemos: a) una nueva unidad sobre variables y listas, b) una sección de ejercicios de lógica para realizar en familia, c) nuevas plantillas, d) incorporación de sugerencias valiosas de docentes que están utilizando ya este material con sus estudiantes y e) cambio en el formato gráfico de todas las prácticas.

Currículo para enseñar Scratch: Componente curricular para enseñar el entorno de programación Scratch, que entra a engrosar las herramientas disponibles en el Currículo Interactivo 2.0 para el Área de Informática; el cual se depuró poniéndolo a prueba con varios grupos de docentes de Informática, Matemáticas y Ciencias Naturales, pertenecientes a escuelas de Cali (Colombia).

Actividad Introductoria (para Estudiantes): El propósito de esta actividad es ambientar las clases en las que los estudiantes aprenderán a utilizar el entorno de programación Scratch.

Animando un paisaje en Scratch (Actividad 1): Los estudiantes deben dibujar y animar un paisaje natural o urbano (escenario), que contenga por lo menos 4 elementos (objetos) que pueden ser personas, medios de transporte, árboles, animales, etc. Posteriormente se irán adicionando funcionalidades de Scratch que permitirán transformar el paisaje estático dibujado inicialmente, en uno animado.

Diálogos en Scratch (Actividad 2): Con esta actividad se pretende que los estudiantes desarrollen su habilidad para crear historias interactivas; para ello crearán un diálogo entre dos personajes utilizando Scratch. Esto lo harán de dos formas: primero, presentaran un diálogo en el que los personajes estén fijos, como en dibujos animados impresos; segundo, presentarán el mismo diálogo, pero apoyado en una animación con movimiento y tiempos adecuados para la interacción entre los dos personajes (como desarrollando un pequeño guión).

Interacción de Objetos en Scratch - Carrera de autos (Actividad 3): En esta actividad, los estudiantes deben representar una carrera de dos automóviles, que transitan por tres escenarios distintos. Cada escenario debe estar ambientado de manera diferente y al finalizar el recorrido uno de los automóviles debe llegar primero. Con esta actividad los estudiantes manejarán y explicarán los conceptos eventos e hilos.

Ampliando el juego Pong (Actividad 4, parte 1): En esta actividad los estudiantes agregarán funcionalidades a un juego de Pong existente. Este juego consiste en tener un balón rebotando por las paredes del escenario, evitando que caiga al piso, manipulando para ello una base sobre la que debe rebotar. Los estudiantes cambiarán las características gráficas del balón, la base de rebote, la velocidad del balón, el tamaño de algunos objetos, crearán un personaje que se moverá bajo ciertas condiciones del juego, etc. En resumen, los estudiantes irán enriqueciendo un juego básico, agregando nuevas características y funcionalidades.

Ampliando el juego Pong (Actividad 4 parte 2): En esta actividad los estudiantes agregarán funcionalidades a un juego de Pong existente; en este caso es prerrequisito partir del juego de Pong tal como quedó al final de la actividad Ampliando juego Pong (Parte 1) . En esta parte, los estudiantes crearán un personaje que se moverá bajo ciertas condiciones del juego, grabarán un sonido y explorarán el uso de la la herramienta lápiz para dibujar la trayectoria de la bola.

Tablas de multiplicar (Actividad 5): Con esta actividad se pretende reforzar el concepto de multiplicación, mediante la creación en Scratch de un procedimiento que permita calcular las tablas de multiplicar. Para ello, el usuario debe ingresar qué tabla de multiplicar desea y presentar un mensaje en pantalla con la multiplicación del valor dado por los números del 0 al 10.

Juego con murcielago (Actividad 6): En esta actividad los estudiantes deben crear un juego de dos niveles. Para ganar, el jugador debe mover un objeto murciélago por la pantalla con las teclas de desplazamiento y comer otros objetos (grillos y arañas). También hay obstáculos en cada nivel, que al ser tocados 5 veces, hacen perder al jugador. Con esta actividad los estudiantes deben usar variables, expresiones y comparaciones lógicas para desarrollar el juego.

10 actividades cortas para aprender Scratch: En la búsqueda permanente por avanzar y mejorar la forma de optimizar sus procesos de cualificación docente, la FGPU desarrolló un conjunto de diez actividades cortas que facilitan aprender algunas de las funcionalidades más retadoras de Scratch. Las actividades, que encuentra en este documento, permiten a los docentes enfocarse en dichas funcionalidades trabajando en la solución de problemas cortos y específicos.

Scratch, retos cortos de programación: Conjunto de 12 cortos desafíos de programación de computadores con Scratch que el Dr. Mitchel Resnick, creador de este entorno, utiliza en un taller que denomina "Buceando a mayor profundidad con Scratch". Sirven a los participantes para explorar varios desafíos de codificación enfocados en que los proyectos realizados con Scratch sean más interactivos. Están disponibles en un documento de texto descargable.

10 Lecciones en video: Serie de 10 videos que contienen lecciones de autoaprendizaje del entorno Scratch. Incluye el desarrollo del juego Súper Mario Bros

Proyectos de clase con bloques menos usados de Scratch: Las primeras estadísticas sobre el uso de Scratch mostraron que algunos de los bloques más demandantes, que ofrece este entorno de programación, se utilizaban muy poco. Esto nos llevó a trabajar en un conjunto de proyectos en los que estos se usen.

Guía de Referencia Scratch 1.4: Guía de Referencia que ofrece una visión completa del entorno de programación Scratch. Incluye pantallazo de la interfaz gráfica y descripción de los elementos con los que se arma un proyecto en Scratch (escenario, objetos, áreas de programas, disfraces y sonidos, editor de pinturas, etc). Además, aporta explicación sobre el uso de cada uno de los bloques de programación

Guía de referencia de Scratch 2.0: La versión 2.0 de este entorno funciona completamente en línea. Le invitamos a conocer las novedades y modificaciones más importantes, en comparación con la versión 1.4, consultando la presente Guía de Referencia. Esta hace un barrido rápido y completo de sus principales funcionalidades y comandos.

Rúbrica para evaluar proyectos de Scratch: Las rúbricas o matrices de valoración son herramientas valiosas para los docentes pues les ayudan tanto a guiar el trabajo de los estudiantes (proceso) como a valorar la calidad de los productos que han ejecutado (resultado). Ofrecemos un modelo de rúbrica que esperamos les sirva no solo para establecer los criterios que los estudiantes deben cumplir cuando trabajan con Scratch, sino como pauta que les permita a estos últimos comparar sus propios avances en la realización de proyectos de programación.

Nuevas propuestas para evaluar el Pensamiento Computacional: El Pensamiento Computacional es un concepto nuevo sobre el que hay poco acuerdo acerca de qué abarca y de las estrategias para evaluarlo. Este documento del Lifelong Kindergarten (MIT, MediaLab), interesante y actual, describe tanto las dimensiones clave que en concepto de ellos lo componen: conceptos, prácticas y perspectivas; así como los tres enfoques en los que están trabajando para evaluar el desarrollo de dichas dimensiones: portafolios de proyectos, entrevistas basadas en artefactos y diseño de escenarios.

Guía de Algoritmos y Programación para Docentes: En el 2007 se publicó la primera edición de la presente Guía para Docentes que tuvo una acogida muy positiva reflejada en sus cerca de 500.000 descargas; se decidió por esto actualizarla. En esta segunda edición se reforzó la importancia de programar computadores como medio para ayudar a los estudiantes a desarrollar pensamiento algorítmico, creatividad y habilidades para solucionar problemas. Otras mejoras fueron: incluir un apartado dedicado a creatividad y presentar todos los ejemplos con su respectivo código tanto en MicroMundos como en Scratch. Le invitamos a descargar el PDF.

Pensamiento Computacional, caja de herramientas: Los avances en computación han ampliado nuestra capacidad para resolver problemas a una escala nunca antes imaginada; por lo tanto, es urgente que los estudiantes no solo aprendan sino que practiquen nuevas habilidades como las de Pensamiento Computacional. Para atender su desarrollo, ISTE y la CSTA aunaron esfuerzos y elaboraron esta Caja de Herramientas que sugiere cómo trabajarlo en los diferentes grados de la educación escolar.

Cómo comprimir imágenes y sonidos en Scratch: Cualquier usuario que se registre en la página Web de Scratch puede compartir allí sus proyectos; siempre y cuando, estos no superen los 10MB. Cuando un proyecto rebase este límite, la forma más fácil y rápida de solucionar el problema consiste en comprimir sonidos e imágenes. Este video muestra, mediante un ejemplo que parte de un proyecto de Scratch de 45MB, cómo, al comprimir sus imágenes y sonidos, disminuye de tamaño a solo 8MB. Ensaye este procedimiento.

BYOB: Construya sus propios bloques en Scratch (inglés): BYOB (Build Your Own Blocks) es una extensión de Scratch que permite definir bloques con sus propios procedimientos (bloques de instrucciones), funciones (bloques reporteros) y reporteros booleanos. También permite pasar parámetros, especificar variables para procedimientos y funciones e implementar estructuras recursivas. Incluye un compilador que permite convertir cualquier proyecto Scratch/BYOB en un archivo ejecutable (.exe).

Tarjeta de Sensores de Eduteka (TDS): Una de las funcionalidades más interesantes de Scratch es la de leer datos provenientes de sensores externos y utilizarlos para que los objetos del programa respondan a diferentes estímulos del mundo físico. Eduteka elaboró una Tarjeta de Sensores (TDS) equipada con cuatro de estos elementos (luz, sonido, botón pulsador y deslizador), además de un selector de alcance del sensor de sonido y una salida de 5 voltios. Encuentre aquí ejemplos de proyectos de clase que se pueden realizar con Scratch y la TDS.

 

Cuándo utilizar Programación de Computadores en procesos educativos

Los estudiantes utilizan entornos de programación de computadores cuando desarrollan actividades de clase en los que ellos deban [1]:

  • Formular problemas de manera que permitan usar computadores y otras herramientas para solucionarlos.
  • Organizar datos de manera lógica y analizarlos.
  • Representar datos mediante abstracciones, como modelos y simulaciones.
  • Automatizar soluciones mediante pensamiento algorítmico (una serie de pasos ordenados).
  • Identificar, analizar e implementar posibles soluciones con el objeto de encontrar la combinación de pasos y recursos más eficiente y efectiva.
  • Generalizar y transferir ese proceso de solución de problemas a una gran diversidad de estos.

Las anteriores habilidades se apoyan y acrecientan mediante una serie de disposiciones o actitudes que son dimensiones esenciales del Pensamiento Computacional. Estas disposiciones o actitudes incluyen [1]:

  • Confianza en el manejo de la complejidad
  • Persistencia al trabajar con problemas difíciles
  • Tolerancia a la ambigüedad
  • Habilidad para lidiar con problemas no estructurados (open-ended)
  • Habilidad para comunicarse y trabajar con otros para alcanzar una meta o solución común.

 

[1] ISTE, NSF & CSTA (2012). Pensamiento Computacional Una habilidad de la era digital al alcance de todos. Recuperado el 17 de enero de 2015 de Eduteka: http://www.eduteka.org/modulos/9/272/2082/1

Escenarios:

Función:

Nivel:




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