Download Gestión del conocimiento para la enseñanza de contenidos básicos

Título de la ponencia:
Gestión del conocimiento para la enseñanza de contenidos básicos de la
programación en lenguaje Java
Gestión del conocimiento para la enseñanza de contenidos básicos de la programación en lenguaje
JavaProyecto de Investigación
Ambientes Virtuales Educativos
Grupo de Investigación
Información del autor(es):
Autor 1
Nombres y apellidos: Edgar Orlando Caro
Grado académico:
Doctorando en Ciencias de la Educación. (En curso) (UPTC).
Magíster en tecnologías de la información aplicadas a la educación
Cargo: Docente
Perfil profesional: Docente e Investigador.
Institución: Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia - UPTC
Correo electrónico: Docente, Ms., Drndo en Educación - [email protected]
Dirección:
Teléfono celular: 300-654-3469
Autor 2.
Nombres y apellidos: Mervin Manuel Prieto ortega.
Grado académico: Licenciado en Informática Educativa
Cargo: Joven Investigador UPTC
Perfil profesional: Investigador en Técnicas Cognitivas, TIC aplicadas a la educación. Docente
Centro de Formación Técnico Laboral de Tunja – (COTEL)
Institución: Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia – (UPTC)
Correo electrónico: [email protected]
Dirección: Carrera 11 N° 23-42 Piso 2.
Teléfono celular: 315-684-9974
Autor 3.
Nombres y apellidos: María Nelba Monrroy Fonseca.
Grado académico: Magíster en Informática
Cargo: Docente
Perfil profesional: Docente
Institución: Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia - UPTC
Correo electrónico: [email protected]
Dirección:
Teléfono celular: 300-435-2466
Tema desarrollado
El tema objeto de investigación es el modelamiento de información de contenidos básicos para el
área programación I en Java.
Un proyecto de
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Resumen
En este proyecto de investigación los mapas conceptuales son diseñados y elaborados
previamente para que sean utilizados como estrategia pedagógica y material educativo digital en
procesos de enseñanza-aprendizaje sobre tres contenidos básicos del área de programación en
Java: Operadores y Expresiones, Estructuras de Selección y Estructuras de Control. Lo anterior se
basa en un vínculo entre: las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), el
Aprendizaje Significativo planteado por David Ausubel y el uso de mapas conceptuales ideados y
desarrollados por Joseph Novak para aplicar en el aula dicho modelo de aprendizaje. Este proyecto
presenta como producto final: Un prototipo de software educativo basado en mapas conceptuales
en video-tutorial con algunos ejemplos, dos cartillas (una en formato Word y otra en formato PDF)
con más de 130 mapas conceptuales y también una página web donde se encuentran más de 130
mapas conceptuales sobre contenidos básicos del área de programación en Java del plan
curricular de la Licenciatura en Informática Educativa (LIE) de la Universidad Pedagógica y
Tecnológica de Colombia (UPTC).
Texto extenso
1. INTRODUCCIÓN
En la actual situación de los sistemas educativos y más propiamente, en el diario aprender dentro
de las aulas de clase, es recomendable ser parte del constante proceso de mejoramiento en
procesos de enseñanza-aprendizaje de cualquier área del conocimiento, por ende, es favorable
tener las puertas abiertas a la inclusión de las TIC y potencialización de las mismas siendo
mediadas por nuevos modelos pedagógicos, nuevos espacios, recursos, metodologías y
actividades, para ser parte y al mismo tiempo contribuir en el mismo proceso de mejoramiento
académico del que se haga parte.
2. ANTECEDENTES
Actualmente los mapas conceptuales están siendo utilizados como una nueva y buena práctica
para la organización y representación abstracta de información en función de potencializar la
gestión del conocimiento y el aprendizaje en diversas áreas, disciplinas e investigaciones. Por
ejemplo, en la Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco de Argentina, el
departamento de informática con la colaboración de la investigadora Patricia Uviña y otros, vienen
desarrollando desde el 2007 un proyecto llamado “MAPAS CONCEPTUALES: Una herramienta
para el aprendizaje de Estructuras de Datos”, en el cual determinaron dentro de los objetivos
principales: “Mejorar la calidad de la enseñanza-aprendizaje de las Estructuras de Datos y de
Control.” y “Favorecer la autentica reorganización cognoscitiva del alumno, en el dominio de las
Estructuras de Datos”[1].
Por otro lado, El proyecto “Colaboración en la construcción de conocimiento mediante mapas
conceptuales” se desarrolló a mediados de los 90 en la universidad de Florida, Pensacola a cargo
del investigador Alberto J. Cañas y otros, en este proyecto el objetivo principal fue el desarrollo y
planificación de nuevas tecnologías enfocadas a la educación, haciendo uso de herramientas
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computacionales basadas en mapas conceptuales para la construcción y critica de conocimientos
elaborados por estudiantes de todas las edades y niveles educativos, permitiendo que el desarrollo
de nuevos conocimientos construidos por los estudiantes en forma de mapas conceptuales sea a
través de trabajo colaborativo con fácil acceso y navegación a través de sistemas multimedia en
red. Este proyecto presenta el mapa conceptual como una herramienta de navegación nombrando
unos ejemplos en los que el mapa conceptual sirve como base para el aprendizaje de módulos de
ciencia especializada como la cardiología, así como también, sirve de recurso en módulos de
entrenamiento en el diagnostico-mantenimiento de un equipo electrónico en particular, teniendo en
cuenta que, para el caso de los ejemplos anteriormente mencionados el conocimiento pertinente a
cada área es modelado en forma de mapa conceptual por un experto, logrando que los conceptos
claves junto con sus relaciones incluyan particularidades dadas por el experto para aumentar la
comprensión conceptual sobre cardiología y diagnostico-mantenimiento de equipos electrónicos.
El producto final de este proyecto de investigación es el software llamado CmapTools, el cual está
basado en la teoría de aprendizaje de Ausubel y Novak y que fue hecho en Java para poder ser
usado en cualquier plataforma computacional y se distribuye de forma gratuita, al menos para
educación y para organizaciones sin ánimo de lucro. Hoy en día, en cuanto a la funcionalidad del
programa, le permite al estudiante diseñar, elaborar y distribuir sus propios mapas conceptuales,
navegar a través de sistemas de multimedia distribuidos en una red basándose en los mapas de
otros, colaborar en la construcción de sus propios mapas mediante contribuciones de sopas de
conocimiento, criticar y defender afirmaciones en las sopas, criticar o discutir sobre mapas
construidos por otros [2].
3. MARCO TEÓRICO
3.1 Teoría constructivista.
Esta teoría es el enfoque principal y punto de partida en términos de aprendizaje, el cual está
teniendo un importante repunte en los últimos años y tiene como representantes más importantes
entre otros a Jean Piaget, Ley S. Vigotski, Hans Aebli, Jerome Bruner y D. Ausubel. Básicamente,
dentro del enfoque constructivista, el aprendizaje y el conocimiento no se adquieren de manera
sencilla, ni pasiva, ni se recibe, ni es una copia de la realidad, sino que es una construcción que
hace que el sujeto a partir de la acción [3].
3.2 Aprendizaje significativo y materiales educativos.
Una teoría naciente del constructivismo es la teoría de aprendizaje significativo (A.S) de David
Ausubel, la cual es fundamental para este proyecto y sirve de referencia para el estudio de los
mapas conceptuales como estrategia y como técnica para procesos de aprendizaje y pensamiento,
en este caso, respecto a contenidos básicos del área de programación en Java.
En este aprendizaje investigó sobre las estructuras cognitivas, las cuales son definidas por
Ausubel como “construcciones hipotéticas, es decir, entidades supuestamente hipotéticas que tanto
deben explicar la unidad, cierre y homogeneidad individual, como las semejanzas y coincidencias
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de determinados modos de comportamiento. En cada estructura mental está implícito un momento
de generalidad” y sostiene que la “estructura cognitiva de una persona es el factor que decide
acerca de la significación del material nuevo y su adquisición y retención. Las ideas nuevas sólo
pueden aprenderse y retenerse últimamente si se refieren a conceptos o proposiciones ya
disponibles, que proporcionan las anclas conceptuales” [4].
El A.S permite la utilización de nuevos materiales educativos, en este caso son: Una aplicación
informática con 20 mapas conceptuales en video-tutorial más algunos ejemplos y una página web
más de 130 mapas conceptuales para procesos de enseñanza-aprendizaje en el área de
programación I en Java. Dentro de este A.S con utilización de materiales educativos hay que tener
en cuenta que: “sí el nuevo material educativo, entra en conflicto con la estructura cognitiva
existente o si no se conecta con ella. El estudiante debe reflexionar activamente sobre el material
nuevo, pensando los enlaces y semejanzas y reconciliando diferencias o discrepancias con la
información existente” [5].
Un material educativo dentro de un aprendizaje significativo debe ser un material potencialmente
significativo con significatividad de dos clases o niveles: Significatividad lógica y Significatividad
psicológica, la significatividad lógica se da cuando “…el contenido o material posee una estructura
interna, organizada de tal manera que sus partes fundamentales tienen un significado en sí y se
relacionan entre sí de modo no arbitrario, esta potencial significatividad lógica no depende solo de
la estructura interna del contenido, sino también de la manera como éste sea presentado al
estudiante, y en cuanto a la significatividad psicológica se da cuando el material significa algo para
el estudiante y lo lleva a tomar la decisión intencionada de relacionarlo, o arbitrariamente, con sus
propios conocimientos” [6].
“Pero para que el estudiante aprenda significativamente, no basta la significatividad lógica y
psicológica del material, ya que se requiere también una actitud favorable del estudiante para
aprender significativamente, es decir, una intención de dar sentido a lo que aprende y de
relacionar, no arbitrariamente, el nuevo material de aprendizaje con sus conocimientos adquiridos
previamente y con los significados ya construidos” [7]. Con lo anterior no se pretende
responsabilizar totalmente al estudiante de su proceso de enseñanza-aprendizaje, si no que más
bien se busca, dejar claro, que tanto el estudiante como el docente y los masmedios son en sí un
complemento con una serie de actitudes favorables para un buen desarrollo del proceso de
enseñanza-aprendizaje, que aplica tanto en el área de programación en Java como el cualquier
otra área del conocimiento.
3.3 Los mapas conceptuales.
Han sido ideados por Joseph Novak para aplicar en el aula el modelo de aprendizaje significativo
de David Ausubel, y son según el mismo Novak un recurso esquemático para representar un
conjunto de proposiciones conceptuales incluido en una estructura de proposiciones.
Respecto a la estructura de los mapas conceptuales, estos presentan cuatro características que
son parte de lo que se define una técnica cognitiva y permiten como lo quisieron Novak y Gowin,
relaciones con el aprendizaje significativo:
•
•
La jerarquización.
La selección.
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La inclusividad.
El impacto visual [8].
Joseph Novak afirma que los mapas conceptuales pueden emplearse para ayudar a los educandos
a identificar los conceptos y relaciones clave que, y a su vez, contribuirán a que puedan interpretar
los acontecimientos y objetos que estén observando.
Los mapas conceptuales presentan, entre otras, las siguientes características:
1. Recuperan los conceptos y saberes que los estudiantes tienen y los relacionan y articulan con
los nuevos conceptos visibilizados y por adquirir.
2. Permiten visualizar, de manera grafica, diferentes conceptos, en orden jerárquico o de
importancia y relacionarlos con otros para construir y comprender los significados que por medio de
ellos ofrecen, se perciben o se estructuran.
3. Mediante las mencionadas graficación y visualización, se incentiva la retención de conceptos,
sus relaciones y significados correspondientes, todo lo cual facilita a la vez el aprendizaje y la
memorización.
4. Son un muy importante recurso introductivo de motivación para el aprendizaje, así como para
facilitar la introducción a los temas de estudio y la recapitulación de los mismos.
5. Facilita los procesos metacognitivos en el aprendizaje, fundamentalmente en el conocer, qué se
sabe de un determinado tema, área de conocimiento o disciplina.
6. Favorece el ejercicio de diferentes procesos cognitivos y de pensamiento: análisis, síntesis,
inducción, deducción o inferencia, relación, integración, ejemplificación, discriminación, etc.
7. Son una ayuda ágil en los procesos de planificación del estudio, del aprendizaje y de la
enseñanza, tanto para docentes como para los estudiantes.
8. Permite visualizar las rutas de enseñanza y de aprendizaje de un programa o curso y en qué
lugar se encuentra el desarrollo y el aprendizaje del mismo y hasta dónde se ha avanzado hasta el
momento [9].
También “el mapa conceptual puede ser entendido como estrategia para ayudar a los estudiantes
a aprender y a los docentes a organizar el material de enseñanza; como un método, para ayudar a
los estudiantes y docentes a captar el significado de los materiales de aprendizaje, y como un
recurso, para representar esquemáticamente un conjunto de significados conceptuales” [10].
En otras palabras, a los mapas conceptuales se les pueden dar los siguientes usos:
•
•
•
•
•
Como instrumento para representar los conocimientos.
Como instrumento de exploración del conocimiento del estudiante.
Como medio de confrontación de los saberes de los estudiantes.
Como medio para medir la comprensión de los estudiantes.
Como medio para establecer una aproximación del estado de la estructura cognitiva del
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•
•
estudiante.
Como instrumento didáctico en la enseñanza.
Como herramienta para entender la estructura de un contenido [11].
Método utilizado (es donde se expone la manera como se realizó el estudio, proyecto o
experiencia, los pasos empleados)
4. METODOLOGÍA
Básicamente, las etapas del proyecto fueron:
4.1. Consulta y recopilación de información.
Con el fin de generar conceptos y procesos sobre los contenidos básicos de programación Java
delimitados en este proyecto, se consultaron diferentes fuentes de información como libros y
páginas de internet sobre programación Java.
4.2 Construcción de estado del arte y marco teórico.
Con base en la consulta bibliográfica como libros, revistas y artículos de internet entre otros
medios, se elaboró un estado del arte sobre investigaciones relacionadas con mapas conceptuales
y un marco teórico que fundamenta el presente proyecto.
4.3 Selección de software para la elaboración de los mapas conceptuales.
Para la elaboración de los mapas conceptuales fue selección el software llamado Cmaptools, en el
evento que presenta las siguientes características:
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•
•
•
•
•
Es de uso libre.
De fácil usabilidad.
Es Gratuito.
Tiene potentes herramientas de edición.
Da formato automáticamente a mapas conceptuales.
Tiene bastantes opciones para navegar en los mapas conceptuales elaborados.
4.4 Diseño y elaboración de mapas conceptuales.
Una vez obtenida la información sobre contenidos básicos de programación en Java, se llevó a
cabo el diseño y revisión de los mapas conceptuales con base a unos procedimientos
recomendados por Agustín Campos [12].
Cumplida la etapa anterior, el siguiente paso fue la elaboración de los mismos, utilizando el
software Cmaptools.
4.5 Desarrollo del prototipo de software.
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A continuación se describe a grandes rasgos las etapas que se cumplieron para el desarrollo del
prototipo de software basado en mapas conceptuales, para lo cual se eligió la metodología
PROSDOS Ampliado y se cumplieron las siguientes etapas:
4.5.1. Etapa de Concepción Pedagógica.
En esta etapa se definieron las especificaciones conceptuales y la cantidad de tópicos (en este
caso son tres tópicos o contenidos básicos organizados en unidades temáticas de acuerdo al
currículo de la LIE) junto con las especificaciones de cada tópico. De igual forma se estandarizó y
determino los enfoques pedagógicos del proyecto como son: El aprendizaje significativo como
requisito de la estrategia pedagógica mapas conceptuales.
4.5.2. Etapa de Transición Pedagógico-Informática.
Después de la elaboración de unos bocetos sobre el diseño de la interfaz del prototipo de software
y demás componentes, se decidió que no incluiría conexión a bases datos y se utilizará
herramientas de software como:
•
•
•
•
Sistemas Operativo: Windows XP.
Cmaptools: Para la elaboración de los mapas conceptuales.
Paquete Macromedia 8: Para la edición y elaboración de imágenes, botones, fondos,
texturas y desarrollo de la interfaz grafica del prototipo.
Camtasia Studio Versión 6: Para la edición de sonido y video.
Como recursos de hardware se utilizó computadores con las siguientes características técnicas:
•
•
•
•
Procesador: 3.6 GHz
Memoria RAM: 1 GB
Disco Duro: 180 GB
Monitor: Resolución de 1440x900 Pixeles, Calidad de color de 32 bit y Frecuencia de
Actualización de 60 Hertz.
4.5.3. Etapa de Desarrollo.
En esta etapa se llevo a cavo las actividades necesarias utilizando los recursos lógicos, físicos y
las formas MPA de la metodología PROSDOS Ampliado para la construcción del prototipo de
software basado en mapas conceptuales.
4.5.4. Etapa de Estudio del Producto.
Esta etapa se cumplió con la revisión del prototipo de software por medio del uso de los
Instrumentos de Evaluación (IE) de la metodología PROSDOS Ampliado.
4.6 Prueba Piloto.
Para la prueba piloto fue seleccionada una muestra de investigación de 20 estudiantes de la UPTC,
perteneciente a la LIE, y que cursaban el nivel II de programación en Java.
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El procedimiento fue: Primero, aplicar una pre-test sobre conocimientos básicos de programación
básica en Java; Segundo, a los 8 días después en la misma muestra de investigación fueron
implementados algunos mapas conceptuales, previamente elaborados, mediante la
implementación de los mismos en una aplicación de software; Tercero, a los 8 días después fue
aplicado un pos-test sobre los mismo temas evaluados en el pre-test y vistos en la aplicación de
software.
Fotografía 1. Implementación de algunos mapas conceptuales por medio de una aplicación de software a manera de
prueba piloto.
Fotografía 2. Aplicación del pos-test a 20 estudiantes del área de programación en Java nivel II de la LIE de la UPTC.
Discusión crítica de resultados (la discusión de resultados consiste en explicar los resultados
obtenidos y comparar estos con datos obtenidos por otros investigadores, tomando en cuenta los
trabajos de otros investigadores y el propio)
5. IMPACTO
En cuanto al impacto de la aplicación de algunos mapas conceptuales como estrategia pedagógica
a manera de prueba piloto, mediante la implementación de los mismos en una aplicación de
software, finalmente los resultados generales obtenidos fueron:
5.1 Comparación entre el total de aciertos del pre-test y el pos-test.
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La grafica 1. Análisis del total de respuestas correctas en el pre-test y el post-test.
La grafica No. 1 muestra la cantidad de respuestas correctas o aciertos en el pre-test (141) y el
pos-test (190).
5.2 Comparación entre el total de aciertos en el pre-test y el pos-test en términos de
porcentajes.
Grafica 2. Análisis del total de respuestas correctas en el pre-test y el post-test en porcentajes.
La grafica No. 2 muestra la cantidad de respuestas correctas en el pre-test (47%) y el pos-test
(63.33%) en términos de porcentajes, en donde se evidencia un incremento de respuestas
correctas en el pos-test del 16.33%.
5.3 Impacto de la estrategia pedagógica mapas conceptuales.
En cuanto al impacto de la investigación se logró un incremento del 16.33% en el aprendizaje de
conceptos de programación básica en Java. Por lo anterior, mapas conceptuales para la
enseñanza de los contenidos básicos del área programación nivel I en Java en la LIE, mejoraron
significativamente el aprendizaje en los estudiantes de la muestra de la investigación.
6. RESULTADOS
Los productos de este proyecto de investigación son:
• Un prototipo de software educativo para la enseñanza de programación Java a través de mapas
de conceptuales.
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• Una página web con más de 130 mapas conceptuales sobre contenidos básicos de Programación
nivel I en Java, junto con los archivos mapas conceptuales editables en formato Cmaptools.
• Una cartilla en formato Word con más de 130 mapas conceptuales sobre contenidos básicos de
Programación I en Java.
• Una cartilla en formato PDF con más de 130 mapas conceptuales sobre contenidos básicos de
Programación I en Java.
Conclusiones
7. CONCLUSIONES Y FUTUROS TRABAJOS
7.1. Conclusiones
• La representación esquemática de contenidos temáticos por medio de mapas conceptuales
implementados ya sea en imagen, aplicación informática, objeto de aprendizaje o software
educativo, sirven en la LIE de apoyo para mejorar eficazmente procesos de enseñanza-aprendizaje
en área de programación nivel I en Java, de acuerdo a lo observado en la prueba piloto.
• La utilización de mapas conceptuales previamente elaborados para la enseñanza-aprendizaje de
contenidos en el área de programación en Java, no son la forma única y forma final de representar
esquemáticamente un conjunto de significaciones conceptuales incluido en una estructura de
proposiciones pertinentes a dicha área, mas sin embargo, utilizándolos como recurso o material
educativo son un buen punto de partida para mejorar eficazmente procesos de enseñanzaaprendizaje en el área de programación nivel I en Java, en tanto que permiten captar de forma
general: diferentes conceptos, orden lógico, jerárquico o de importancia y relaciones entre
conceptos con sus significados.
• El mapa conceptual es una estrategia ideal para apoyar procesos de enseñanza-aprendizaje en el
área de programación en Java nivel I.
• El estudio de contenidos básicos de programación en Java por medio de mapas conceptuales
previamente elaborados por un experto en el tema y con base a conceptos previos que ya tengan
los estudiantes contribuye eficaz y significativamente al proceso de enseñanza/aprendizaje en el
área de programación en Java nivel I de LIE.
• El resultado de este proyecto de investigación son más de 130 mapas conceptuales aplicables
como estrategia pedagógica en el transcurso de una materia de programación I en Java, lo cuales
mejorarán el rendimiento académico de los estudiantes en el proceso de enseñanza/aprendizaje
del área de programación Java nivel I de LIE, así como también, servirán como punto de partida
para avanzar en niveles superiores de la programación en Java y la programación orientada a
objetos.
7.2. Futuros trabajos
Como parte importante de un área de programación en Java, el software educativo será
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complementado con actividades didácticas para la ejercitación y desarrollo de lógica
computacional.
Referencias
[1] Uviña, Ruth, Bertolami, María, Centeno, María, Oriana, Gabriela. Mapas conceptuales: Una
herramienta para el aprendizaje de estructuras de datos. Argentina, 2007. En:
http://cs.uns.edu.ar/jeitics2005/
Trabajos/pdf/10.pdf. Consulta realizada el: 25 Julio de 2009.
[2] Cañas, Alberto. Del origen de los mapas conceptuales al desarrollo de CmapTools. Entrevista.
Eduteka. Colombia, 2006. En: http://www.eduteka.org/Entrevista22.php. Consulta realizada el: 25
Julio de 2009.
[3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] Maya Betancocourt, Arnabio y Díaz Garzon, Nohora. Mapas Conceptuales:
Elaboración y Aplicación. Bogotá, Magisterio, 2002. Págs. 11, 16, 17, 23, 24, 52, 97.
[10, 11, 12] Campos Arenas, Agustín. Mapas conceptuales, mapas mentales: y otras formas de
representación del conocimiento. Bogotá: Magisterio, 2005. Págs. 23, 27, 25.
Link de la Presentación: http://www.slideshare.net/merpri1049/para-bibliotic-2011
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