Sesión 3: Métodos didácticos de programación Ángel Velázquez Universidad Rey Juan Carlos España Máster Universitario en Informática Interactiva y Multimedia Ángel Velázquez

Objetivos de la sesión 3 Dar conceptos de didáctica y pedagogía: Terminología Marcos conceptuales Métodos activos Aprendizaje basado en problemas Aprendizaje colaborativo Otros métodos activos Seminario “Enseñanza de la Programación” Ángel Velázquez

Índice Taxonomías educativas Métodos instruccionales activos Aprendizaje basado en problemas Aprendizaje colaborativo Otros métodos activos Seminario “Enseñanza de la Programación”

Taxonomías educativas Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía de Bloom Grupo de pedagogos se propuso en 1948 clasificar los objetivos del aprendizaje Propuso tres dominios: Cognitivo Afectivo Psicomotor Dominio más relevante para Informática: Propuesta publicada en 1956 Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía de Bloom Ventajas de una clasificación de los objetivos de aprendizaje: Lenguaje para la comunicación de objetivos de aprendizaje Catálogo de posibilidades educativas Medio de determinar la congruencia de objetivos actividades y evaluación Posibilidad de creación de pruebas estandarizadas Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía de Bloom Niveles de grado creciente de pericia del alumno Cada nivel asume la competencia de alumno en los niveles inferiores Seis niveles: Conocimiento Comprensión Aplicación Análisis Síntesis Evaluación Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía de Bloom Nivel de conocimiento (o recuerdo): El alumno es capaz de reconocer o recordar información sin necesidad de ningún tipo de comprensión o razonamiento sobre su contenido Tareas que pueden realizarse para alcanzar este nivel: Nombrar, enumerar, formular, reconocer, identificar, ordenar, etiquetar Ejemplos de tareas: Da el nombre de 3 algoritmos de ordenación Relaciona los siguientes algoritmos y órdenes de complejidad Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía de Bloom Nivel de comprensión: Ejemplos de tareas: El alumno es capaz de comprender y explicar el significado de la información recibida Tareas que pueden realizarse para alcanzar este nivel: Explicar, reformular, traducir, resumir, predecir Ejemplos de tareas: Explica cómo funciona el algoritmo de Boyer-Moore Implementa el algoritmo de shellsort Predí el valor de las variables de salida al final de cada iteración de un bucle, suponiendo que las variables de entrada tienen los siguientes valores Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía de Bloom Nivel de aplicación: El alumno es capaz de seleccionar y usar datos y métodos para realizar una cierta tarea Tareas que pueden realizarse para alcanzar este nivel: Aplicar, usar, construir, hacer, desarrollar, construir, implementar Ejemplos de tareas: Implementa un algoritmo que ordene una lista encadenada de cadenas de caracteres mediante inserción directa Aplica el algoritmo de búsqueda en profundidad para comprobar si un grafo es conexo Calcula la complejidad del algoritmo mergesort Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía de Bloom Nivel de análisis: El alumno es capaz de diferenciar, clasificar y relacionar hipótesis y evidencias de la información dada, así como descomponer un problema en partes Tareas que pueden realizarse para alcanzar este nivel: Analizar, comparar, clasificar, dividir, simplificar, depurar Ejemplos de tareas: Depura el siguiente programa dada su especificación y un mensaje de error Dados una especificación y programa, modifica éste para que satisfaga esta especificación ligeramente modificada Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía de Bloom Nivel de síntesis: El alumno es capaz de generalizar ideas y aplicarla para resolver un problema nuevo Tareas que pueden realizarse para alcanzar este nivel: Construir, hacer, diseñar, planificar, resolver Ejemplos de tareas: Diseña e implementa un tipo abstracto de datos nuevo Diseña las estructuras de datos y algoritmos necesarios para programar un ascensor Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía de Bloom Nivel de evaluación: Ejemplos de tareas: El alumno es capaz de comparar, criticar y evaluar métodos o soluciones para resolver un problema o para elegir el mejor Tareas que pueden realizarse para alcanzar este nivel: Comparar, juzgar, justificar, evaluar, medir Ejemplos de tareas: Compara los árboles equilibrados y tablas de dispersión como métodos para implementar un diccionario Compara varios algoritmos de ordenación, identificando los pros y contras de cada uno Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía de Bloom La taxonomía se ha usado en diversas asignaturas, incluyendo programación Usos más frecuentes: Diseño o evaluación de una asignatura Medir el nivel de aprendizaje alcanzado en una asignatura Criterio para el diseño de herramientas software Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía de Bloom Ejemplos de dificultad de uso de la taxonomía de Bloom: “Compara varios algoritmos de ordenación, identificando los pros y contras de cada uno”: Nivel de ¿comprensión, aplicación, análisis, evaluación? Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía de Bloom Razones para dicha dificultad: La misma terminología para ciertos niveles de Bloom y ciertas actividades de programación: “Analiza la complejidad de este algoritmo” puede estar al nivel de aplicación o síntesis La programación tiene varios niveles de discurso: Materia de programación en estudio Dominio del problema Lenguaje de programación Herramienta de programación Hay que fijar claramente el contexto: Implementar un algoritmo en un lenguaje puede estar al nivel de comprensión o aplicación, según se conozca o no el lenguaje Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía revisada de Bloom Objetivos de aprendizaje suelen constar de: Materia (nombre) Descripción de qué hacer con la materia (verbo) División en dos dimensiones Jerarquía menos rígida Dimensión de conocimiento: 4 categorías: Conocimiento factual Conocimiento conceptual Conocimiento procedimental Conocimiento metacognitivo 11 subcategorias Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía revisada de Bloom Dimensión del proceso cognitivo: 6 categorías: Recordar Comprender Aplicar Analizar Evaluar Crear 19 subcategorías Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía revisada de Bloom La tabla taxonómica: Recordar Comprender Aplicar Analizar Evaluar Crear Conocimiento factual Conocimiento conceptual Conocimiento procedimental Conocimiento metacognitivo Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía revisada de Bloom Actividad a realizar individualmente o en pareja: Rellenar la tabla taxonómica para un tema de una asignatura Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Tareas didácticas Pueden diseñarse a partir de las subcategorías de la dimensión del proceso cognitivo Categoría recordar: Reconocer Recordar Categoría comprender: Interpretar Ejemplificar Clasificar Resumir Inferir Comparar Explicar ¿Puedes concebir una actividad de cada clase para tu asignatura? Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Tareas didácticas Categoría aplicar: Ejecutar Implementar Categoría analizar: Diferenciar Organizar Atribuir Categoría evaluar: Comprobar Juzgar Categoría crear: Generar Planear Producir ¿Puedes concebir una actividad de cada clase para tu asignatura? Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Tareas didácticas Actividades que debe realizar un alumno para aprender algo 10 tipos en orden creciente de dificultad: Tareas factuales Tareas de comprensión Tarea de depuración Tarea de predicción Tarea de dar un ejemplo Tarea de dar un modelo Tarea de evaluar Tarea de satisfacer una especificación Tarea de resolver un problema Tarea de reflexionar ¿Puedes concebir una actividad de cada clase para tu asignatura? Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía SOLO Structure of Observed Learning Outcome (SOLO) Describe las respuestas que un alumno puede dar a una tarea Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Taxonomía SOLO Cinco niveles: Preestructural: Uniestructural: El alumno muestra concepciones erróneas destacadas o usa conceptos irrelevantes Uniestructural: El alumno comprende parte del problema, pero no todo Multiestructural: El alumno comprende la mayor parte del problema, pero no su sentido Relacional: El alumno integra las partes del problema en una estructura coherente, que usa para resolver el problema “Resumen ampliado”: La respuesta del alumno va más allá de problema planteado y lo sitúa en un contexto más amplio Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 2

Métodos instruccionales activos Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Métodos instruccionales activos Oigo y olvido, veo y recuerdo, hago y entiendo (Confucio) Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Formas tradicionales de instrucción Secuenciamiento: Dependencias entre conceptos Niveles de la taxonomía de Bloom Espaciado: Espaciar la presentación de algún concepto en un periodo de tiempo Espiralado: Visitar temas estudiados previamente y desarrollarlos en un nivel intelectual más alto Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Metodos activos Cualquier método instruccional que implica a los alumnos en el proceso de aprendizaje: Les exige participar activamente y pensar sobre lo que están haciendo Suele compararse con las clases presenciales en las que pasivamente reciben información del profesor Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Aprendizaje basado en problemas Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Aprendizaje basado en problemas Problem-Based Learning (PBL) Se presentan problemas al comienzo de la instrucción y se utilizan como causa y contexto del aprendizaje: Para asignaturas básicas conviene dar problemas estructurados Para asignaturas avanzadas pueden ser problemas ambiguos o incompletos Los alumnos suelen trabajar en pequeños grupo y el profesor es un orientador Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Aprendizaje basado en problemas Ventajas: Se obliga a los alumnos a recopilar información, organizarla y evaluarla para formular una solución Los alumnos aprenden a ser flexibles Los alumnos desarrollan habilidades necesarias en la vida re (p.ej. formación continua) Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Aprendizaje basado en problemas Pasos: Proporcionar el problema Dar alguna guía a los alumnos Ayudar a los alumnos Publicar el trabajo de los alumnos Evaluar el trabajo e informar a los alumnos Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Aprendizaje basado en problemas Tipos de problemas: El tipo de problema depende de: Las características de la materia El nivel del alumno La experiencia del profesor Problema Problema del profesor Problema del profesor del alumno abierto cerrado Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Aprendizaje basado en problemas Organización de la asignatura: Aprendizaje con problemas: Los problemas se usan para motivar los conceptos Los alumnos deben investigar los detalles de los conceptos Los alumnos pueden realizar una práctica para evaluar su comprensión Aprendizaje guiado basado en problemas: Se usan las clases para introducir conceptos en instantes adecuados Aprendizaje puro basado en problemas: No hay ninguna presentación formal de conceptos Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Instrucción entre pares Se usan clickers para que los alumnos voten a preguntas de múltiples respuestas Encada clase hay varias series votación-discusión-revotación, donde cada serie: Se plantea una pregunta sobre un concepto, que cada alumno reflexiona y vota individualmente Los alumnos se reúnen en pequeños grupos, discuten y vuelven a votar El profesor utiliza los resultados de ambas votaciones para discutir en clase de conceptos erróneos Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Instrucción entre pares Se puede acompañar de: Minitests a rellenar antes de la clase Miniexposiciones en el aula Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Aprendizaje por descubrimiento Método instruccional en el que los alumnos hacen sus propios descubrimientos sobre ciertos fenómenos Forma de organización: Los alumnos dedican un tiempo sustancial a trabajo exploratorio y no guiado Pueden plantear dudas al profesor Se dan opciones concretas a los alumnos para trabajar En el aula se resumen los hallazgos realizados, que sirven para responder juntos a algunas preguntas clave y el profesor formaliza los conceptos Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Aprendizaje basado en proyectos También llamado PBL (Project-…) Ventajas: Oportunidad para los alumnos de reunir y aplicar el conocimiento de una asignatura (o grado) Reproduce la forma de trabajar en la empresa Inconvenientes: Caro: exige supervisión y recursos Complejo: exige conocimientos de muchas clases Muy variable: en un entorno de continua evolución tecnológica Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Aprendizaje basado en proyectos Variante: Proyectos con utilidad social: Elecciones Contaminación Respuestas a accidentes etc. Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Métodos activos Actividad individual o en pareja: ¿Crees que podrías rediseñar tu asignatura total o parcialmente para incorporar algún método activo: Aprendizaje basado en problemas Instrucción entre pares Aprendizaje por descubrimiento Aprendizaje basado en proyectos ? Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Aprendizaje colaborativo Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Aprendizaje colaborativo Cualquier método instruccional en el que los alumnos trabajan juntos en pequeños grupos con un objetivo común Cooperación en lugar de competición Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Aprendizaje colaborativo Aprendizaje cooperativo: Caso especial de aprendizaje colaborativo en el que cada alumno es evaluado por separado Características deseables: Objetivos individuales Evaluación individual Trabajo equilibrado de los miembros del grupo Grupos heterogéneos Reglas de dinámica de grupo y habilidades colaborativas Autoevaluación final del grupo Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Aprendizaje cooperativo Actividad “cruzada”: Adecuada para recoger y compartir información Proceso: Los alumnos se dividen en pequeños grupos, de forma que cada grupo trabaja para hacerse “expertos” en cierto tema Los alumnos se reagrupan, de forma que hay un experto de cada tema en cada nuevo grupo Dentro de cada grupo, el experto de cada tema va asumiendo sucesivamente el papel de profesor del resto Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Programación en pareja Dos programadores trabajan juntos: El “conductor” maneja el teclado y se encarga de los detalles de bajo nivel de la tarea, como sintaxis El “navegador” está encargado de las cuestiones de alto nivel, como diseño El navegador también observa y hace sugerencias Se intercambian los papeles periódicamente Metodología que proviene de la industria (programación extrema, XP) Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Otros métodos activos Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Estilos de aprendizaje Cada persona tendría unas preferencias de aprendizaje Modelo de aprendizaje de Felder, 4 dimensiones: Activo Reflexivo Sensitivo (práctico) Intuitivo (teórico) Visual Verbal Secuencial Global Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4

Ciclo de aprendizaje de Kolb Corresponde a los estilos de aprendizaje activo-reflexivo y sensitivo-intuitivo Experiencia concreta Experimentación Observación activa reflexiva Conceptualización abstracta Si se empieza en ¿porqué? y acaba en ¿qué si? podría atenderse a todos los alumnos ¿Qué si? ¿Porqué? ¿Cómo? ¿Qué? Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 4