Aula colaborativa electrónica para el área de Ciencias Computacionales
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Ana Margarita Ruiz Rodríguez, Judith I. Luna Serrano y Carmen Pérez Fragoso1 Resumen Este documento presenta el desarrollo de una herramienta para impartir cursos del área de Ciencias Computacionales, específicamente de las líneas de ingeniería de software y lenguajes de programación. El componente educativo del sistema se fundamenta en un modelo constructivista para el aprendizaje basado en proyectos, y el componente tecnológico en la ingeniería de la programación, utilizando el modelo de espiral. La herramienta “Aula Colaborativa Electrónica para el área de Ciencias Computacionales” está compuesta por tres módulos: a) Información del Curso: área de trabajo individual y herramientas de trabajo para los estudiantes. b) Colaboración: área de trabajo grupal e interacción entre los participantes. c) Exhibición: área de productos terminados. Este sistema aún no está terminado; se tiene parte de la implementación con planes para probar la primera versión el próximo semestre. Palabras Clave: Aula electrónica, Aprendizaje basado en Proyectos, Aprendizaje Mediado por Computadora, Constructivismo, Trabajo Colaborativo. Introducción En los últimos años la tecnología y el uso de las computadoras han sido importantes para individualizar el proceso de enseñanza-aprendizaje; éstas pasaron a facilitar el trabajo en grupo y a servir de apoyo para el aprendizaje de los contenidos curriculares. Cada día queda más claro que la calidad de la instrucción no depende de los recursos y los medios que se utilizan, sino de su utilización inteligente. Las herramientas cognitivas, como las computadoras y sus programas de software, permiten extender y amplificar los procesos cognitivos de los estudiantes, pueden ayudar brindándoles información, datos y oportunidades de colaborar, investigar y crear buenos trabajos (Salomon, Perkins y Globerson, 1991). Los distintos métodos para aprender con tecnología tienen varios puntos en común (Dede, 2000; pág. 20): • La indagación reflexiva y guiada a través de proyectos extensos Existe mucha literatura en el campo de la enseñanza a través de proyectos con el objetivo de lograr aprendizajes significativos en el aula tradicional (v.gr., Goodrich et al., 1995), donde los modelos parten del supuesto de que el desarrollo de proyectos no solo facilita la comprensión y el aprendizaje sino que además tiene un gran poder motivacional. El aprendizaje de ciencias, basado en proyectos, incluye varios elementos (Krajcik et al., 2000), como lo son una pregunta motivadora, investigaciones, aplicar información, hacer colaboración y usar tecnología (Salomon, Perkins y Globerson, 1991). Cuando se considera el diseño de un soporte tecnológico para el aprendizaje basado en proyectos, es importante tener en cuenta cada etapa de un proyecto y determinar la mejor forma de apoyarla con la tecnología apropiada, haciendo que los diferentes elementos tecnológicos resulten compatibles y utilizables. El aprendizaje deberá realizarse en entornos reales, donde existan uno o varios grupos de trabajo generándose una comunicación intragrupal que permita la colaboración y la comunicación entre los miembros de un mismo grupo de dominio específico. Los objetivos del aprendizaje basado en proyectos son lograr que el estudiante (Blumenfeld y otros, 1991; Garza y Leventhal, 2000): elija y estudie un problema de su interés, tenga razonamiento efectivo, monitoree y evalúe, tenga retroalimentación y haga colaboración en el equipo. Bajo esta modalidad de trabajo los estudiantes trascienden de la memorización de hechos y datos a la exploración de ideas, adquieren habilidades de aprendizaje duraderas, como la búsqueda de información y utilización de recursos que promueven el aprendizaje. Según Kozma y Schank (2000), cuando los proyectos se originan en los intereses de los estudiantes, aumenta la complejidad de la planificación y la responsabilidad del maestro. De acuerdo con Thomas (2000), el trabajo bajo el enfoque educativo de aprendizaje orientado a proyectos, se fundamenta pedagógicamente en los siguientes principios: • Constituyen la metodología de aprendizaje donde los estudiantes descubren conceptos y principios propios
de su área de conocimientos La carrera de Licenciado en Ciencias Computacionales de la UABC se conforma integrando materias de las áreas de matemáticas y de cómputo. Esta última área se compone a su vez de tres líneas: programación, administración e ingeniería del software; las materias de estas líneas, tanto obligatorias como optativas, están diseñadas y fundamentadas en el aprendizaje basado en proyectos. Las características definitorias de los cursos del área de cómputo son que: 1) son cursos teórico-prácticos, donde los estudiantes deben desarrollar sus proyectos por etapas, de acuerdo con los avances en los temas teóricos abordados en tiempos definidos, y 2) los proyectos son generalmente desarrollados por equipos. Estas materias, impartidas tradicionalmente en la modalidad presencial, se caracterizan por desarrollar proyectos reales. Es decir, los estudiantes, apoyados por el maestro, buscan resolver un problema de algún cliente de la Universidad o de la comunidad, y no simplemente realizar proyectos en el vacío. Para dar un ejemplo, el curso: Ingeniería de software, con un valor de 10 créditos, forma parte de la etapa terminal del plan de estudios de la Licenciatura en Ciencias Computacionales. Es un curso teórico-práctico, dividido en tres partes: la concepción de un proyecto, la elaboración del proyecto y la construcción de un producto de software, apoyado en 3 libros de texto: Jacobson, et al. (1998), Rumbaugh et al. (1996) y Pressman (1988). La primera parte –fase de concepción– se orienta a que los estudiantes establezcan su anteproyecto y realicen el análisis de requerimientos. La segunda parte –fase de elaboración– se orienta a que los estudiantes presenten el análisis y el diseño de su proyecto de desarrollo. Finalmente, la tercera parte –construcción del producto de software– se orienta a la implementación y prueba del producto de software de una manera interactiva y con incrementos para entrega evolutiva. Con base en la literatura sobre el aprendizaje basado en proyectos y el modelo de la progresión de un proyecto de Guzdial (2000), se desarrolla un sistema denominado “Aula Colaborativa Electrónica para Ciencias Computacionales” con el objetivo de apoyar los procesos de enseñanza-aprendizaje específicos de las materias del área de cómputo. Este sistema contiene los requerimientos básicos para realizar el trabajo colaborativo de manera eficiente; para ello, se presentan al estudiante los módulos con una estructura que permita visualizar los contenidos de una manera fácil y clara. Estos son: Información Área de trabajo individual y herramientas de trabajo para los estudiantes, también conocido como escritorio del alumno. La estructuración de esta parte contiene: • Cursos. Concentra la información relacionada con el curso, conteniendo lo siguiente: - El temario del curso, para que el estudiante tenga a la mano los temas a cubrir y pueda darles seguimiento. • Materiales del curso. Sección de materiales básicos del curso; contiene: - Notas del curso; son las lecciones para cada tema preparadas por el maestro. • Herramientas de trabajo. Las herramientas de trabajo que el estudiante requiere para desarrollar el proyecto solicitado en el curso; son el complemento de la sección de materiales: - Lenguajes; los estudiantes necesitan tener en cuenta los lenguajes de computación (v.gr., HTML, UML) y programación (v.gr., C, Java) que utilizarán para el desarrollo de su proyecto. Estos se presentarán por medio de “ligas” para que puedan accesar la página correspondiente y así tenerlos “a la mano”. Colaboración Es el espacio para interactuar y trabajar de manera colaborativa con otros estudiantes. Cuenta con lo siguiente: • Comunicación. Es el área donde se encuentran las herramientas de comunicación: - Foro de discusión para que estudiantes y maestros interactúen de manera asíncrona mientras desarrollan sus actividades. • Producción. Es el espacio donde se crean los trabajos y se guardan las memorias de los procesos de producción de los mismos. Contiene: - Repositorio de documentos por grupo y por etapa del proyecto, con la intención de que los estudiantes puedan discutir y compartir este espacio de trabajo grupal. Al finalizar quedará como memoria del proceso grupal, misma que se pasará al área de Exhibición para recibir las contribuciones del resto del grupo. Exhibición Es el área de productos terminados para mostrar a clientes y público en general; allí se colocarán los productos en proceso, por etapa, y al concluir el semestre los proyectos finales de los estudiantes para ir formando un banco de prototipos. Incluye: - Área de presentación de los trabajos realizados por los estudiantes, disponible en un primer momento para
los compañeros del curso. Guzdial (2000) plantea un modelo de cinco etapas en la progresión de un proyecto. Tomando este modelo como base, se identificaron los requerimientos tecnopedagógicos que pudieran apoyar a los estudiantes en el desarrollo de cada etapa de su proyecto para incluirlos en el sistema. Así, a continuación se especifican las etapas de acuerdo al citado modelo y los apoyos proporcionados por el sistema para el desarrollo exitoso de cada etapa. Antes de continuar es necesario aclarar que, desde el punto de vista de la enseñanza, las técnicas pedagógicas utilizadas por el maestro deben ser diseñadas para fomentar el aprendizaje a través de actividades grupales en medios asincrónicos (v.gr., Eisley, 1992). Revisión Inicial Los estudiantes especifican el desarrollo para su proyecto, plantean su problema real y definen las etapas en las que harán el problema agregando su calendarización, objetivos, especificaciones, requerimientos y demás. Se buscan problemas y actividades reales para que el estudiante pueda relacionar la actividad desarrollada con el conocimiento requerido para realizarla, y éste a su vez con su aplicabilidad. El área de colaboración permite la interacción entre estudiantes y el profesor para discutir y plantear posibles soluciones en la concepción del proyecto. Para ello contarán con el foro de discusión y los enlaces al chat y correo electrónico. Asimismo, podrán accesar las memorias de los procesos por etapa en el desarrollo de otros proyectos así como los proyectos finales presentados por otros grupos (ejemplos en el área de Exhibición). Descomposición Los estudiantes, al empezar a definir los componentes de su solución, contarán con los materiales, cursos y herramientas de trabajo en el área de Información necesarios para especificar la solución al problema elegido. El área que llama Guzdial (2000) como biblioteca de casos, estará en el módulo de Exhibición; específicamente en el área de contribuciones a productos, encontrarán los comentarios a los proyectos finales de compañeros y maestros para la mejora del proyecto, así como los procesos de descomposición utilizados por otros equipos en proyectos con requerimientos similares. Composición Los estudiantes elaboran el desarrollo del ciclo de vida de su proyecto (planeación, análisis, diseño, implementación, pruebas y liberación) para poder planear la elaboración de su producto final con calidad. Se estimula la investigación a través de casos y preguntas; a medida que se avanza en las soluciones, se deben generar replanteamientos que lleven a precisar mejor las restricciones del proyecto. Esta etapa será apoyada por los tutoriales y cursos de valor añadido, que ayuden a complementar la formación del estudiante con relación a determinados proyectos, además de las memorias de procesos de producción y productos terminados descritas para las otras etapas. Eliminación de defectos En esta etapa, el proyecto de los estudiantes estará a nivel prototipo en el módulo de Exhibición, donde obtendrá la retroalimentación del maestro y los otros compañeros. Para este fin se incluyó el área de contribuciones. Revisión final Para esta etapa los proyectos de los estudiantes están funcionando o en la última depuración, siguiendo las recomendaciones de sus pares y del maestro. La revisión y evaluación final la hace el maestro antes de asignar la calificación grupal. En el área de Exhibición de proyectos finales se presentan los proyectos con la retroalimentación donde el estudiante puede autoevaluar su desempeño en el trabajo y el éxito que tuvo en integrarse al equipo en los procesos de producción. Para poder hacer un balance entre el resultado logrado, lo que conocemos o sabemos hacer y lo que no, se debe apreciar detenidamente tanto el trabajo personal como el del resto de los participantes, permitiendo la reflexión, no solo individual sino colectiva, sobre los diversos caminos para llegar a una solución, realizar o presentar un trabajo. Esto se puede lograr con una evaluación de los productos de cada grupo y una discusión para la reflexión de la experiencia. En esta propuesta las pantallas están diseñadas para que se presenten en forma jerárquica, por medio de menúes, para que el usuario pueda, en todo momento, ubicar su posición en la estructura de la información contenida en el sistema. La Figura 1 presenta la página principal del Aula Colaborativa Electrónica; como primera pantalla, muestra el menú principal y las noticias que el maestro quiere que vean los estudiantes en cada etapa del proyecto; éstas pueden ser recordatorios de tareas, frases de aliento o simplemente noticias o artículos de interés para los estudiantes. Figura 1 La Figura 2 muestra la pantalla del módulo de Exhibición, con los espacios para presentación y contribuciones de los trabajos; permite apreciar la presentación jerárquica de los menúes, indicando la ubicación del usuario. Figura 2 El sistema aún está en construcción; hasta el momento se tiene desarrollado el análisis, diseño y una parte de la implementación (sistema de prototipo funcional 2). Se pretende utilizar la primera versión el próximo semestre con un curso de Administración de Proyectos con estudiantes del séptimo semestre de la carrera de Ciencias Computacionales. Discusión y conclusiones En el aula electrónica, el papel del profesor es de facilitador del aprendizaje y no el de ser fuente de conocimientos. El acceso de los estudiantes a la información con las tecnologías que están a su alcance facilita que la orientación y la evaluación, tanto del maestro como de sus pares, formen parte importante de sus procesos de aprendizaje. Asimismo, puesto que dichas tecnologías ayudan a los estudiantes a trabajar en diferentes niveles y contenidos, facilitan al maestro atender los aprendizajes diferenciados, lo que le permite apoyar el desarrollo de las competencias individuales de sus estudiantes. Hiemstra (1994) y Hiemstra y Sisco (1900), entre otros, consideran que la efectividad de los esfuerzos instruccionales del maestro depende de la interacción de varios factores: la naturaleza del contenido, la tecnología utilizada, la calidad de la experiencia de aprendizaje y la habilidad del maestro para responder a las diferencias entre los estudiantes. La comunicación es fundamental en los entornos electrónicos; González y Romero (1999) opinan que el contenido de una asignatura impartida en línea debe integrar varios aspectos, como son: los mensajes hacia los estudiantes, la forma en la que se utilizan los recursos expresivos, las estrategias de comunicación profesor-alumno (retroalimentación y evaluación), los métodos y estrategias de enseñanza, la organización de los estudiantes en relación con la cooperación y a la colaboración. A nivel individual, los estudiantes aprenden mejor a través de la exploración guiada y de la práctica concreta; el rol de la computadora consiste en suministrar algunos de los soportes para el aprendizaje. Este soporte se denomina andamiaje de software (Krajcik et al., 2002) y puede apoyar tres actividades que no son mutuamente excluyentes: • Comunicación del proceso. Por ejemplo, en la enseñanza de un modelo a seguir, esto es, realizando
actividades y explicando cómo y por qué hacen lo que están haciendo. La computadora permite guardar las explicaciones, de
manera que el estudiante puede releerlas cuantas veces quiera.
A nivel grupal, la literatura del campo indica que un grupo, como tal, tiene una energía propia que optimiza los esfuerzos intelectuales de los estudiantes individuales, facilitando su mejor desempeño en niveles más altos que de manera individual. El grupo libera al estudiante del trabajo intelectual aislado, le permite proponer y probar nuevas ideas, contrastarlas y validarlas con las de sus compañeros (Harasim y otros, 1995; Henri, 1994). Los proponentes de la educación en línea señalan que, en efecto, la interactividad proporcionada por esta modalidad favorece el aprendizaje colaborativo; éste se refiere a cualquier actividad en la que dos o más personas trabajan juntas para construir significados, explorar un tópico o mejorar alguna habilidad (Harasim y otros, 1995, p. 30; Harasim, 1989), y se define como un proceso de aprendizaje que enfatiza los esfuerzos grupales entre estudiantes y maestros, subrayando la participación activa y la interacción continua por parte de ambos (Hiltz y Benbunan-Fich, 1997). Los estudiantes trabajan dependiendo unos de otros. La interacción que pueden tener los grupos (Ellis, Gibbs y Rein, 1991) al utilizar los sistemas colaborativos facilita la realización de actividades en forma coordinada, con el objetivo de lograr una tarea en común. Cuando se asigna una tarea a un grupo de estudiantes, no se está garantizando el aprendizaje entre ellos; esto significa que se pudieran dar un sin fin de circunstancias que pueden deteriorar la colaboración del grupo. Los estudiantes trabajan juntos para aprender y son responsables tanto del aprendizaje de sus compañeros como del propio; para apoyarse, crean y mantienen un ambiente de confianza y de colaboración. Las computadoras utilizadas para el aprendizaje colaborativo promueven en los estudiantes la investigación y la participación (Erno et al., 1999). Un grupo cooperativo, aún apoyado por materiales desarrollados con multimedia, no crea automáticamente la construcción de habilidades y conocimientos; para incrementar las posibilidades para el entendimiento mutuo y facilitar la relación con la tarea, las herramientas de interacción son necesarias. Éstas deben ser adecuadas para facilitar la construcción de los nuevos conceptos de acuerdo con las experiencias y conocimientos previos de los estudiantes (Katz y Lesgold, 1993). El aprendizaje basado en proyectos aumenta la complejidad de la planificación del maestro y la responsabilidad de los estudiantes, apoyándolos con la presentación de información, datos y oportunidades de colaborar e investigar; la presentación de un proyecto final grupal genera una gran satisfacción. Esta situación motiva a los estudiantes y los hace autogestores de su propio aprendizaje. Por tanto, y a manera de conclusión, se puede decir que se espera que los estudiantes encuentren el sistema propuesto como un verdadero apoyo a sus procesos de aprendizaje para los cursos del área de ciencias computacionales. En este sentido, la aportación del trabajo pretende ser el desarrollo de un sistema específico, que con base en los requerimientos pedagógicos de los cursos, presente las herramientas necesarias para la realización de los proyectos. Bibliografía Blumenfeld, P.C., Soloway, E., Marx, R.W., Krajcik, J.S., Guzdial, M., y Palincsar, A. (1991), "Motivating Project-Based Learning: Sustaining the Doing, Supporting the Learning", Educational Psychologist 26(3) pp. 369-398. Dede, C., (2000), "Introducción", en C. Dede (ed.), Aprendiendo con tecnología, pp. 15-21, México, D.F.: Ed. Paidós. Eisley, M. E., (1992), Guidelines for conducting instructional discussions on a computer conference, DEOSNEWS 2(1). Ellis, L., Gibbs, S. J. y Rein, G. L.,(1991), "Groupware: Some Issues and Experiences", Communications of the ACM, 34 (1), pp. 38-58. Erno L., Kai H., Lasse L., Marjaana R. y Haani M., (1999), Computer Supported Collaborative Learning: A Review, Revisado el 29 de enero del 2002, en la página: http://www.kas.utu.fi/papers/clnet/clnetreport.html Garza R., y Leventhal S. (2000), Aprender cómo aprender, Universidad Virtual, ITESM, México. D.F.: Editorial Trillas. González M. y Romero R. (1999), El ciberprofe, Revisado el 6 de septiembre del 2001, en la página: http://www.computo99.unam.mx/educacio/educa52.htm Goodrich, H., Hatch, T., Wiatrowski, G. y Unger, C., (1995), Teaching through Projects: Creating Effective Learning Environments, Reading, Mass.: Addison-Wesley. Guzdial, M., (2000), "Soporte tecnológico para el aprendizaje basado en proyectos", en C. Dede (ed.), Aprendiendo con tecnología, México, D.F.: Ed. Paidós. Harasim, L. (1989), On-line education: A new domain, en R. Mason y A. Kaye (eds.), Mindweave: Communication, Computers and Distance Education, New York, N.Y.: Pergamon Press, pp. 50-85. 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