Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo 1 Sesión 1: Enseñanza de la...

Programa Prometeo – Escuela Superior Politécnica de Chimborazo1

Sesión 1: Enseñanza de la Informática e investigación en enseñanza de la Informática

Ángel Velázquez

Universidad Rey Juan CarlosEspaña


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

Seminario “Enseñanza de la Programación” – Sesión 1



Índice• Recomendaciones curriculares• Reflexiones sobre la Informática• Campos de investigación en enseñanza de la

Informática



Recomendaciones curriculares



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– …



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



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/)


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



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



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



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



Informe Denning• Reflexión individual o en pareja:


¿Qué tipo de disciplina es la Informática (ciencia, ingeniería, rama de otra disciplina, etc)?


Informe Denning• La Informática es una “disciplina” que

se inspira en tres culturas:– Matemáticas– Ciencias naturales– Ingeniería



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



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



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



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



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



Computing Curricula 2001• Diversificación:

– Computer Science (CS 2001)– Computer Engineering (CE)– Information Systems (IS)– Software Engineering (SE)



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



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



Computing Curricula 2001• Propone formas destacadas de organizar las

asignaturas básicas e intermedias:



Computing Curricula 2001• Reflexión en grupos de profesores que dan la

misma asignatura:


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?


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



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




Reflexiones sobre la Informática



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



Paradigmas de programación• Paradigmas más frecuentemente aceptados:

– Imperativo– Orientado a objetos– Funcional– Lógico– Paralelo o concurrente



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– ...



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



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– …



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



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



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



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



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



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?


Seminario “Enseñanza de la Programación”

Introducción a la investigación en enseñanza de la Informática



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



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



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)



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• …


alta argumentación/teoría

baja altaevidencia evidencia

baja argumentación/teoría

Investigación en enseñanza de la Informática

propuestasinvestigación en enseñanza de la

informática

experiencias prácticas




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




• 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?




• 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




• 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




• 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?




• 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?




• 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




• Otras áreas:– Transferencia de prácticas profesionales a la

universidad:• Programación extrema y en pareja

– Transferencia técnica– Proyectos útiles a la sociedad– Proyectos de grado– …



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



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



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…?



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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