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Sesión 1: Enseñanza de la Informática e investigación en enseñanza de la Informática
Ángel Velázquez
Universidad Rey Juan CarlosEspaña
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Objetivos de la sesión 1• Dar una visión panorámica de la informática
y la programación:– Ampliar horizontes:
• Nuevas ideas o formas de pensar• Un contexto para la enseñanza de la
programación
– Dar puntos de referencia:• “Dadme un punto de apoyo y moveré el
mundo” (Pitágoras)
• Dar una visión panorámica de investigación en enseñanza de la Informática:– Énfasis en programación
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Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 1
Índice• Recomendaciones curriculares• Reflexiones sobre la Informática• Campos de investigación en enseñanza de la
Informática
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Recomendaciones curriculares
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Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 1
Recomendaciones curriculares• Recomendaciones curriculares:
– Reflejan una concepción de una disciplina– No nos interesan ahora por la elaboración de planes de
estudios sino por sus “grandes ideas”
• Recomendaciones internacionales:– Association for Computing Machinery (ACM)– Computer Society of the Institute of Electrical and Electronic
Engineers (IEEE-CS)– IFIP-UNESCO– Carnegie-Mellon University– …
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Recomendaciones curriculares• ACM:
– ACM’68– ACM’78:
• Modelo basado en un núcleo básico de asignaturas, que ha tenido una gran influencia posterior
• Terminología de asignaturas, principalmente CS1 y CS2• Revisión de CS1 y CS2
• IEEE-CS:– IEEE’77, IEEE’83:
• Dan importancia a los laboratorios
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Recomendaciones curriculares• Actividad individual:
– Explorar el sitio web de ACM (http://www.acm.org/)
• Biblioteca digital (http://dl.acm.org/)• Actividades educativas (
http://www.acm.org/education/)• Recomendaciones curriculares (
http://www.acm.org/education/curricula-recomendations/)
– Explorar el sitio web de IEEE-CS (http://www.computer.org/)
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Informe Denning• Grupo de trabajo conjunto de ACM e IEEE-CS,
formado por 7 miembros y coordinado por Peter J. Denning
• 3 objetivos:– Definir la Informática (computing)– Proponer un paradigma de enseñanza acorde a
estándares científicos tradicionales– Ofrecer un ejemplo de una asignatura de
introducción a la Informática
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Informe Denning• Definición de Informática:
– Consta de:• Requisitos• Definición:
– El estudio sistemático de los procesos que describen y transforman información
– ¿Qué puede automatizarse (eficientemente)?
• División en 9 áreas
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Informe Denning• Definición de Informática:
– Consta de:• División en 9 áreas:
– Algoritmos y estructuras de datos– Lenguajes de programación– Arquitectura– Computación numérica y simbólica– Sistemas operativos– Metodología e ingeniería del software– Bases de datos y recuperación de la información– Inteligencia artificial y robótica– Comunicación persona-computador
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Informe Denning• La Informática no es sólo programación:
– Propone que CS1 dé una visión panorámica de la Informática
– Reconoce su gran importancia y su gran potencial formativo
• Gran importancia de los laboratorios
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Informe Denning• Reflexión individual o en pareja:
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¿Qué tipo de disciplina es la Informática (ciencia, ingeniería, rama de otra disciplina, etc)?
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Informe Denning• La Informática es una “disciplina” que
se inspira en tres culturas:– Matemáticas– Ciencias naturales– Ingeniería
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Informe Denning• Cultura teórica:
– Basado en la matemáticas– Pasos de desarrollo de una teoría
coherente y válida:1. Definición: caracterizar los objetos de estudio2. Teorema: conjeturar posibles relaciones entre
los objetos3. Demostración: determinar si las relaciones se
cumplen4. Interpretar los resultados
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Informe Denning• Cultura de modelado (o abstracción o
experimentación):– Basado en el método científico
experimental– Pasos de investigación de un fenómeno:
1. Formular una hipótesis2. Construir un modelo y hacer una predicción3. Planificar un experimento y recoger datos4. Analizar los resultados
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Informe Denning• Cultura de diseño:
– Basado en la ingeniería– Pasos de construcción de un sistema que
resuelva un problema:1. Formular requisitos2. Formular especificaciones3. Diseñar e implementar el sistema4. Probar el sistema
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Computing Curricula 1991• Elementos básicos para formar un plan de
estudios:– La definición de Informática del Informe Denning,
incluyendo las 9 áreas:• Se describen “unidades de conocimiento”, no
asignaturas
– Un área optativa de introducción a la programación
– Un área de cuestiones sociales, éticas y profesionales
– Un conjunto de 12 conceptos recurrentes en la Informática
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Computing Curricula 1991• Organización de un plan de estudios:
– Materias de Informática (básicas, avanzadas y suplementarias)
– Materias matemáticas y científicas– Trabajo de laboratorio, sobre todo de
programación– Otras materias y experiencias educativas
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Computing Curricula 2001• Diversificación:
– Computer Science (CS 2001)– Computer Engineering (CE)– Information Systems (IS)– Software Engineering (SE)
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Computing Curricula 2001• CS 2001 contempla:
– Cuerpo de conocimiento y su organización en asignaturas:
• 14 áreas
– Proyecto de fin de carrera– Prácticas profesionales– Habilidades personales– Cuestiones institucionales– La Informática para no informáticos
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Computing Curricula 2001• Las 14 áreas:
– Estructuras discretas– Fundamentos de programación– Algoritmos y complejidad– Lenguajes de programación– Arquitectura y organización– Sistemas operativos– Computación en la red– Interacción persona-computador– Gráficos y computación visual– Sistemas inteligentes– Gestión de la información– Ingeniería del software– Cuestiones sociales y profesionales– Ciencia computacional
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Computing Curricula 2001• Propone formas destacadas de organizar las
asignaturas básicas e intermedias:
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Computing Curricula 2001• Reflexión en grupos de profesores que dan la
misma asignatura:
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Tras examinar las áreas de conocimiento de CS:• ¿Estáis de acuerdo con la selección de unidades de conocimiento básicas de vuestras materias?• ¿Están todas las unidades de conocimiento propuestas en el plan de estudios de la ESPOCH?
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Otros CC• Computing Curricula 2005
– Diversificación y actualización:• Computer Science (CS 2001)• Computer Engineering (CE 2004)• Information Systems (IS 2002)• Information Technologies (IT 2006)• Software Engineering (SE 2004)
• Revisión en el CS 2008• IS 2010
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CC 2013• 18 áreas:
– Las 14 anteriores más…– Aseguramiento y seguridad de la información– Desarrollo basado en plataforma– Computación paralela y distribuida– Fundamentos de sistemas
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Reflexiones sobre la Informática
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Paradigmas de programación• Significado de paradigma:
– Ejemplo representativo– Un modelo
• Paradigma de programación:– Evolución en el tiempo:
• R. Floyd daba este nombre en 1979 a técnicas de programación de bajo nivel, métodos de diseño de algoritmos y enfoques de alto nivel en la programación
– Actualmente se utiliza para referirse al modelo de cómputo
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Paradigmas de programación• Paradigmas más frecuentemente aceptados:
– Imperativo– Orientado a objetos– Funcional– Lógico– Paralelo o concurrente
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Paradigmas de programación
• Programación funcional:– Elemento básico de información:
• Expresión
– Elemento básico de cómputo:• Función
– Estructuración de cálculos:• Distintas clases de expresión:
– Composición de funciones– Expresión condicional– ...
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Paradigmas de programación
• Programación imperativa:– Elemento básico de información:
• Valor almacenado
– Elemento básico de cómputo:• Asignación
– Estructuración de cálculos:• Distintas clases de instrucción:
– Secuencia– Instrucción condicional– Instrucción repetitiva– Llamada a subprograma
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Pensamiento computacional• El mundo y nuestra actitud ha cambiado• Forma de pensar específica de la Informática,
que no específica de los informáticos:– Debería ser una de las habilidades básicas, igual
que leer, escribir u operar
• El pensamiento computacional ya ha influido en muchas otras disciplinas:– Estadística– Biología– …
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Pensamiento computacional• No hay una definición clara del pensamiento
computacional, pero éste contempla:– Formas de resolver problemas– Formas (o paradigmas) de modelar– Abstracción y descomposición– Manejo de errores y de la seguridad– Manejo de la incertidumbre, grandes volúmenes
de datos y compromisos entre objetivos diferentes
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Pensamiento computacional• Propuesta con éxito mediático, pero:
– Falta de rigor– Ya había propuestas parecidas en Informática
(pensamiento algorítmico, etc.)– Se han hecho estudios posteriores para una mejor
definición, p.ej. en el contexto de bachillerato
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Conceptos recurrentes• Ideas, preocupaciones, principios y procesos
que ayudan a unificar una disciplina• Propuesta de CC1991:
– Ligadura:• El proceso de que una abstracción se haga concreta al
asociarle propiedades adicionales
– Complejidad de los problemas grandes:• El incremento no lineal de la complejidad en función del
tamaño del problema
– Modelos conceptuales y formales:• Diversas formas de formalizar, caracterizar, visualizar y
pensar sobre una idea o problema
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Conceptos recurrentes• Propuesta de CC1991:
– Coherencia y completitud:• Manifestaciones concretas en la informática de los
conceptos de coherencia y completitud
– Eficiencia:• Medida del coste en recursos
– Evolución:• El cambio y sus implicaciones
– Niveles de abstracción:• El uso de la abstracción para manejar la complejidad y
estructurar sistemas
– Ordenación en el espacio:• Concepto de localidad y proximidad
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Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 1
Conceptos recurrentes• Propuesta de CC1991:
– Ordenación en el tiempo:• Concepto de tiempo en la ordenación de sucesos
– Reutilización:• La capacidad de reutilizar en un nuevo contexto o
situación una técnica, concepto o componente de sistema concreto
– Seguridad:• La capacidad de los sistemas de responder
adecuadamente y defenderse de peticiones inadecuadas o imprevistas
– Compromisos y consecuencias:• Los compromisos y sus consecuencias, así como los
efectos de elegir una alternativa en lugar de otras
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Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 1
Conceptos recurrentes• Reflexión individual o en pareja:
– Ligadura– Complejidad de los problemas grandes– Modelos conceptuales y formales– Coherencia y completitud– Eficiencia– Evolución– Niveles de abstracción– Ordenación en el espacio– Ordenación en el tiempo– Reutilización– Seguridad– Compromisos y consecuencias
¿Echas de menos o de más algún concepto
recurrente?
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Introducción a la investigación en enseñanza de la Informática
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Investigación en enseñanza de la Informática
• Disciplinas “añejas”:– Philosophical Transactions, Royal Society,
Inglaterra, 1665– Didáctica de otras disciplinas: matemáticas,
química, idiomas, etc.
• Enseñanza de la informática, más reciente:– ACM Special Interest Group in Computer Science
Education (SIGCSE), 1970– Revista Computer Science Education, 1988
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Investigación en enseñanza de la Informática• Investigación en enseñanza de la Informática
(computer science education research, CSER)• Confluencia de diversos investigadores:
– Pedagogos– Psicólogos– Informáticos y otros ingenieros
• Diferentes:– Tradiciones intelectuales– Marcos conceptuales– Métodos de investigación
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Investigación en enseñanza de la Informática• Recursos:
– ACM Special Interest Group in Computer Science Education (SIGCSE):
• ACM Transactions on Computing Education (TOCE)• ACM Inroads• Technical Symposium on Computer Science Education
(SIGCSE)• Annual Conference on Innovation and Technology in
Computer Science Education (ITiCSE)• International Workshop on Computer Science Education
Research (ICER)
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Investigación en enseñanza de la Informática• Recursos:
– IEEE Computer Society y Education Society:• IEEE Transactions on Education• IEEE Transactions on Learning Technologies• IEEE International Conference on Advanced Learning
Technologies (ICALT)• IEEE Frontiers in Education Conference (FIE)
– Otros:• Computer Science Education• Computers & Education• …
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alta argumentación/teoría
baja altaevidencia evidencia
baja argumentación/teoría
Investigación en enseñanza de la Informática
propuestasinvestigación en enseñanza de la
informática
experiencias prácticas
Seminario “Enseñanza de la Programación”
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Áreas de investigación
• Áreas destacadas:– Contenidos innovadores– Métodos de enseñanza– Evaluación de los alumnos– Comprensión de los alumnos– Tecnología (informática) educativa– Atracción y retención de alumnos– Otras
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Áreas de investigación
• Contenidos innovadores:– Investigación en cómo mejorar los contenidos a
transmitir a los alumnos:• ¿Cómo puede organizarse una asignatura?• ¿Pueden diseñarse nuevos ejemplos, ejercicios,
prácticas…?• ¿Qué teoría puede desarrollarse, mejorarse o integrarse
en una asignatura?
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Áreas de investigación
• Métodos de enseñanza:– Investigación en métodos didácticos que
aumenten el aprendizaje:• ¿Qué ayudas pueden concebirse para ayudar a los
alumnos a comprender una materia?• ¿Cómo puede organizarse la didáctica de una materia?
– Transferencia de otras disciplinas (pedagogía, psicología) a CSER:
• Aprendizaje activo• Estilos de aprendizaje
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Áreas de investigación
• Evaluación de los alumnos:– Investigación en formas de medir el aprendizaje
• ¿Qué formas de evaluación son más adecuadas con ciertos objetivos y en ciertos contextos?
• ¿Son válidas ciertas formas de evaluación?
– Evaluación automática:• Cuestiones técnicas: sistemas, etc.• Cuestiones didácticas: políticas de reenvío, plagios, etc.
– Estudios multi-institucionales
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Áreas de investigación
• Comprensión de los alumnos:– Investigación de las percepciones y
construcciones mentales de los alumnos:• ¿Qué dificultades tienen los alumnos y porqué?• ¿Qué diferencias de aprendizaje hay entre unos y otros
alumnos?• ¿Qué diferencias de comprensión hay entre alumnos y
expertos?
– El campo de estudio puede oscilar entre muy amplio o muy específico:
• ¿Qué dificultades tienen los alumnos para comprender la herencia en POO?
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Áreas de investigación
• Tecnología (informática) educativa:– Investigación en la aplicación de la informática a
la educación:• Tecnología de propósito general: plataformas de e-
learning, sistemas colaborativos, etc.• Tecnología específica de la programación: entornos,
tutores, etc.
– Visualización, animación y simulación:• Uso de representaciones gráficas, quizá dinámicas• ¿Resulta un aprendizaje más eficaz?• ¿Exigen un esfuerzo añadido al profesor o al alumno?
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Áreas de investigación
• Atracción y retención de alumnos:– Atracción a los estudios universitarios de
Informática– En la educación secundaria e incluso primaria:
• Nuevas formas de enseñar la informática
– Mayor representación de mujeres y minorías étnicas o culturales
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Áreas de investigación
• Otras áreas:– Transferencia de prácticas profesionales a la
universidad:• Programación extrema y en pareja
– Transferencia técnica– Proyectos útiles a la sociedad– Proyectos de grado– …
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Mi experiencia e interés• Contenidos innovadores:
– Enseñanza de la recursividad– Metodología para programación concurrente– Un primer curso de lenguajes de programaciónAprendizaje de la optimalidad en algoritmia¿Estructuración y didáctica de conceptos de
algoritmos?
• Métodos de enseñanza: Algoritmos voraces por descubrimientoAprendizaje de la optimalidad en algoritmia
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Mi experiencia e interés• Informática educativa:
– El entorno de programación funcional WinHIPEEl sistema de animación de la recursividad SRec¿Visualización de técnicas de diseño de
algoritmos?Los sistemas de experimentación con algoritmos
de optimización GreedEx y OptimEx
• Comprensión de los alumnos:Malentendidos de conceptos de optimización
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Seminario “Enseñanza de la Programación”
Mi experiencia e interés• Evaluación de los alumnos:
¿Portar OptimEx a un corrector automático en la web?
• Atracción y retención de los alumnos:¿Programación en secundaria: Scratch…?
Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo56
Seminario “Enseñanza de la Programación”
Mi experiencia e interés• Si a alguien le interesa investigar en alguno
de estos temas…
me tienen a su disposición, aunque sólo sea para hablar
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