Pensamiento Computacional II: en el currículo

En nuestro artículo anterior, exploramos los fundamentos del pensamiento computacional y su creciente importancia en la educación moderna. Ahora, profundizaremos en cómo integrar efectivamente estas habilidades en el currículo educativo, examinaremos las herramientas y plataformas disponibles, y exploraremos actividades desconectadas que fomentan el pensamiento computacional.

Introducción

El pensamiento computacional, con sus componentes clave de descomposición, reconocimiento de patrones, abstracción y diseño de algoritmos, se ha convertido en una habilidad fundamental en la era digital. Su integración en el currículo educativo no solo prepara a los estudiantes para carreras en tecnología, sino que también les proporciona herramientas valiosas para abordar problemas complejos en diversos campos.

Integración del Pensamiento Computacional en el Currículo

La incorporación efectiva del pensamiento computacional en el currículo requiere un enfoque multifacético que va más allá de simplemente añadir clases de programación. Aquí presentamos algunas estrategias detalladas y ejemplos para su integración:

1. Enfoque Interdisciplinario del pensamiento computacional en el currículo

El pensamiento computacional puede y debe integrarse en diversas asignaturas, no solo en las clases de informática.

Matemáticas

• Utilizar la descomposición para resolver problemas complejos de álgebra.
  • Ejemplo: Descomponer una ecuación cuadrática en pasos más pequeños (identificar coeficientes, calcular el discriminante, aplicar la fórmula cuadrática).
• Aplicar el reconocimiento de patrones en el estudio de secuencias y series.
  • Ejemplo: Analizar la secuencia de Fibonacci para identificar patrones y formular una regla general.

Ciencias Naturales

• Emplear la abstracción para crear modelos de sistemas ecológicos.
  • Ejemplo: Crear un modelo simplificado de una cadena alimentaria, identificando los elementos esenciales y omitiendo detalles menos relevantes.
• Diseñar algoritmos para simular procesos naturales como la fotosíntesis.
  • Ejemplo: Crear un diagrama de flujo que represente los pasos de la fotosíntesis, desde la absorción de luz hasta la producción de glucosa.

Lengua y Literatura

• Utilizar el pensamiento algorítmico para analizar la estructura narrativa.
  • Ejemplo: Descomponer una historia en sus elementos básicos (introducción, desarrollo, clímax, desenlace) y crear un «algoritmo» para escribir un cuento corto.
• Aplicar la abstracción para identificar temas y motivos en obras literarias.
  • Ejemplo: Analizar «Romeo y Julieta» para abstraer los temas principales como el amor prohibido y el conflicto generacional.

Ciencias Sociales

• Emplear la descomposición y el reconocimiento de patrones en el análisis histórico.
  • Ejemplo: Descomponer las causas de la Revolución Francesa en factores económicos, sociales y políticos, buscando patrones similares en otras revoluciones.
• Utilizar el pensamiento algorítmico para comprender procesos económicos.
  • Ejemplo: Crear un diagrama de flujo que represente el ciclo económico, desde la producción hasta el consumo y el ahorro.

2. Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP)

Implementar proyectos interdisciplinarios que requieran la aplicación de habilidades de pensamiento computacional.

Ejemplo: Proyecto «Ciudad Inteligente»

Los estudiantes deben diseñar una ciudad inteligente, aplicando los principios del pensamiento computacional:

1. Descomposición:
   • Dividir el proyecto en subsistemas: transporte, energía, residuos, seguridad, etc.
   • Asignar equipos de estudiantes a cada subsistema.
2. Reconocimiento de patrones:
   • Analizar datos de ciudades existentes para identificar patrones en el flujo de tráfico, consumo de energía, generación de residuos, etc.
   • Utilizar estos patrones para informar el diseño de la ciudad inteligente.
3. Abstracción:
   • Crear modelos simplificados de cada subsistema, identificando los elementos esenciales.
   • Desarrollar una representación visual de la ciudad que muestre las interconexiones entre los subsistemas.
4. Diseño de algoritmos:
   • Crear algoritmos para optimizar el flujo de tráfico basado en datos en tiempo real.
   • Diseñar un sistema de gestión de energía que equilibre la oferta y la demanda.
   • Desarrollar un algoritmo para la recolección eficiente de residuos.
5. Presentación y evaluación:
   • Los equipos presentan sus soluciones, explicando cómo aplicaron el pensamiento computacional.
   • La clase evalúa cada solución basándose en criterios como eficiencia, sostenibilidad e innovación.

Este proyecto no solo aplica el pensamiento computacional, sino que también integra conocimientos de ciencias, matemáticas, estudios sociales y comunicación.

3. Herramientas y Plataformas Educativas

Utilizar plataformas que fomenten el pensamiento computacional de manera interactiva es crucial para una integración efectiva. Aquí se presentan algunas herramientas populares y cómo pueden utilizarse:

Scratch (https://scratch.mit.edu/)

• ¿Qué es? Una plataforma de programación visual desarrollada por el MIT.
• ¿Cómo se puede aplicar?
  • Crear historias interactivas para desarrollar habilidades narrativas y lógicas.
  • Diseñar juegos simples para practicar el pensamiento algorítmico.
  • Desarrollar animaciones para visualizar conceptos científicos.
• Ejemplo de actividad: «Crea un quiz interactivo sobre un tema de tu elección». Los estudiantes deben descomponer el proyecto (preguntas, respuestas, puntuación), reconocer patrones en la estructura del quiz, abstraer la información esencial y diseñar algoritmos para la lógica del juego.

Code.org (https://code.org/)

• ¿Qué es? Una plataforma que ofrece cursos estructurados de programación y pensamiento computacional.
• ¿Cómo se puede aplicar?
  • Utilizar los «Hour of Code» para introducir conceptos básicos.
  • Seguir cursos completos para un aprendizaje progresivo.
  • Participar en desafíos que requieren aplicar múltiples habilidades de pensamiento computacional.
• Ejemplo de actividad: «Diseña un juego de laberinto». Los estudiantes deben aplicar la descomposición para dividir el proyecto en partes (diseño del laberinto, movimiento del personaje, detección de colisiones), reconocer patrones en los movimientos y las reglas del juego, abstraer los elementos esenciales del juego y diseñar algoritmos para el movimiento y la lógica del juego.

Minecraft Education Edition (https://education.minecraft.net/)

• ¿Qué es? La versión educativa del popular juego Minecraft.
• ¿Cómo se puede aplicar?
  • Crear modelos de sistemas históricos o científicos.
  • Resolver problemas de diseño y construcción.
  • Explorar conceptos de programación a través de la codificación en el juego.
• Ejemplo de actividad: «Construye una civilización antigua». Los estudiantes deben descomponer los elementos de la civilización (arquitectura, economía, cultura), reconocer patrones en las estructuras sociales y arquitectónicas, abstraer los elementos esenciales de la civilización y diseñar algoritmos para la distribución eficiente de recursos en su ciudad virtual.

App Inventor (https://appinventor.mit.edu/)

• ¿Qué es? Una plataforma para crear aplicaciones Android utilizando bloques de programación visual.
• ¿Cómo se puede aplicar?
  • Desarrollar apps para resolver problemas de la vida real.
  • Crear herramientas educativas interactivas.
  • Diseñar juegos educativos para móviles.
• Ejemplo de actividad: «Crea una app de seguimiento de hábitos saludables». Los estudiantes deben descomponer los elementos de un estilo de vida saludable, reconocer patrones en los hábitos diarios, abstraer la información esencial para el seguimiento y diseñar algoritmos para registrar y analizar los datos del usuario.

4. Actividades Desconectadas

Las actividades desconectadas son cruciales para demostrar que el pensamiento computacional va más allá de la programación y puede aplicarse sin el uso de computadoras. Estas actividades son especialmente útiles en entornos con recursos limitados o para introducir conceptos a estudiantes más jóvenes.

1. Programación Humana

• Descripción: Los estudiantes «programan» a un compañero para navegar por un laberinto o realizar una tarea específica.
• Aplicación de Pensamiento Computacional:
  • Descomposición: Dividir el recorrido en pasos individuales.
  • Abstracción: Crear un conjunto limitado de comandos (avanzar, girar derecha, girar izquierda).
  • Diseño de Algoritmos: Ordenar los comandos para lograr el objetivo.
• Variación: Añadir «depuración» permitiendo que los estudiantes corrijan sus instrucciones si el «robot» humano comete un error.

2. Ordenamiento Físico

• Descripción: Los estudiantes reciben tarjetas con números y deben ordenarlas utilizando diferentes algoritmos de ordenamiento (burbuja, inserción, selección).
• Aplicación de Pensamiento Computacional:
  • Reconocimiento de Patrones: Identificar cómo se mueven los elementos en cada algoritmo.
  • Diseño de Algoritmos: Seguir y comprender los pasos de cada método de ordenamiento.
  • Abstracción: Comparar los algoritmos para entender sus diferencias fundamentales.
• Variación: Usar objetos de diferentes pesos en lugar de números para un enfoque más kinestésico.

3. Codificación de Imágenes

• Descripción: Los estudiantes crean imágenes pixeladas en papel cuadriculado y desarrollan un «código» para transmitir la imagen a otros.
• Aplicación de Pensamiento Computacional:
  • Abstracción: Representar colores o estados con números o símbolos.
  • Diseño de Algoritmos: Crear un sistema eficiente para codificar y decodificar imágenes.
  • Reconocimiento de Patrones: Identificar secuencias repetitivas en la imagen para comprimir la información.
• Variación: Desafiar a los estudiantes a crear el código más corto posible para una imagen dada, introduciendo conceptos de compresión de datos.

4. Juego de Cartas Algorítmico

• Descripción: Los estudiantes crean un juego de cartas donde las reglas se basan en algoritmos simples.
• Aplicación de Pensamiento Computacional:
  • Descomposición: Dividir el juego en sus componentes (reglas, turnos, condiciones de victoria).
  • Diseño de Algoritmos: Crear reglas claras y secuenciales para el juego.
  • Abstracción: Simplificar conceptos complejos en reglas manejables.
• Variación: Los estudiantes pueden iterar sobre el diseño del juego, mejorándolo basándose en el feedback de sus compañeros.

5. Coreografía Computacional

• Descripción: Los estudiantes crean una danza o secuencia de movimientos utilizando un conjunto limitado de instrucciones.
• Aplicación de Pensamiento Computacional:
  • Descomposición: Dividir una rutina de baile en pasos individuales.
  • Diseño de Algoritmos: Ordenar los pasos para crear una secuencia fluida.
  • Abstracción: Representar movimientos complejos con instrucciones simples.
• Variación: Introducir conceptos de bucles y condicionales en la coreografía (por ejemplo, «repite estos pasos si escuchas un aplauso»).

6. Enigma de Lógica en Grupo

• Descripción: Presentar a los estudiantes un problema de lógica complejo que deben resolver en grupo.
• Aplicación de Pensamiento Computacional:
  • Descomposición: Dividir el problema en subproblemas más manejables.
  • Reconocimiento de Patrones: Identificar información relevante y conexiones entre los datos.
  • Abstracción: Eliminar información innecesaria para enfocarse en los elementos clave del problema.
• Variación: Asignar roles específicos a los estudiantes (recopilador de datos, analista de patrones, diseñador de soluciones) para simular un equipo de resolución de problemas.

Estas actividades desconectadas no solo enseñan los principios del pensamiento computacional, sino que también fomentan la colaboración, la comunicación y el pensamiento crítico. Además, proporcionan una base sólida para la posterior introducción de conceptos más avanzados de programación y ciencias de la computación.

Beneficios para los estudiantes al aplicar el pensamiento computacional en el currículo

La integración del pensamiento computacional en el currículo aporta numerosos beneficios a los estudiantes:

1. Mejora de Habilidades Analíticas y Críticas

El pensamiento computacional fomenta un enfoque estructurado para la resolución de problemas, mejorando la capacidad de los estudiantes para analizar situaciones complejas y tomar decisiones informadas.

A modo de ejemplo, un estudio realizado por Grover et al. (2015) demostró que los estudiantes que recibieron instrucción en pensamiento computacional mostraron una mejora significativa en sus habilidades de resolución de problemas generales.

2. Fomento de la Creatividad e Innovación

Al proporcionar herramientas para abordar problemas de nuevas maneras, el pensamiento computacional estimula la creatividad y la innovación.

En un programa de diseño de juegos basado en pensamiento computacional, los estudiantes no solo aprendieron conceptos de programación, sino que también desarrollaron narrativas originales y mecánicas de juego innovadoras (Kafai & Burke, 2014). Este enfoque permitió a los estudiantes explorar soluciones creativas mientras aplicaban principios de descomposición, abstracción y diseño de algoritmos.

3. Preparación para Carreras Futuras

El pensamiento computacional prepara a los estudiantes para una amplia gama de carreras, no solo en tecnología.

Un informe del World Economic Forum (2020) señaló que las habilidades asociadas con el pensamiento computacional, como el análisis de sistemas y la evaluación, están entre las más demandadas en diversos sectores, desde la atención médica hasta las finanzas. Empresas como Google y Amazon están buscando cada vez más candidatos con fuertes habilidades de pensamiento computacional, incluso para roles no técnicos.

4. Mejora en la Colaboración y Comunicación

Los proyectos basados en pensamiento computacional a menudo requieren trabajo en equipo, mejorando las habilidades de colaboración y comunicación de los estudiantes.

Un estudio de caso en una escuela secundaria mostró que los proyectos de robótica basados en pensamiento computacional mejoraron significativamente las habilidades de trabajo en equipo y comunicación de los estudiantes (Atmatzidou & Demetriadis, 2016). Los estudiantes aprendieron a articular sus ideas, negociar soluciones y proporcionar retroalimentación constructiva, habilidades esenciales en el lugar de trabajo moderno.

5. Desarrollo de la Resiliencia y Perseverancia

El proceso de depuración y refinamiento de soluciones, inherente al pensamiento computacional, fomenta la resiliencia y la perseverancia en los estudiantes.

Investigadores de la Universidad de Washington encontraron que los estudiantes que participaron en actividades de pensamiento computacional mostraron una mayor disposición a enfrentar desafíos y persistir en tareas difíciles (Lee et al., 2020). Esta mentalidad de «crecimiento» es invaluable en todos los aspectos de la vida académica y profesional.

Conclusión

La integración del pensamiento computacional en el currículo educativo representa un cambio paradigmático en la forma en que preparamos a los estudiantes para el futuro. Al proporcionar métodos estructurados para abordar problemas complejos, fomentar la creatividad y mejorar las habilidades analíticas, el pensamiento computacional equipa a los estudiantes con herramientas invaluables para el éxito en el siglo XXI.

La clave para una integración exitosa radica en un enfoque holístico que:

1. Incorpore el pensamiento computacional en diversas disciplinas, desde las matemáticas hasta las artes.
2. Utilice una variedad de herramientas y métodos, tanto digitales como desconectados.
3. Se centre en aplicaciones prácticas y relevantes que demuestren la utilidad del pensamiento computacional en situaciones del mundo real.
4. Fomente un ambiente de aprendizaje colaborativo y experimental.
5. Evalúe y refine continuamente las estrategias de enseñanza basándose en los resultados de los estudiantes y la retroalimentación.

Al implementar estas estrategias, no solo preparamos a los estudiantes para carreras en tecnología, sino que también les proporcionamos habilidades fundamentales aplicables en cualquier campo que elijan. El pensamiento computacional se convierte así en una herramienta de empoderamiento, permitiendo a los estudiantes abordar los desafíos complejos de nuestro mundo en constante evolución con confianza y creatividad.

A medida que avanzamos, es crucial que los educadores, los responsables políticos y las instituciones educativas reconozcan la importancia del pensamiento computacional y trabajen juntos para integrarlo de manera efectiva en los currículos. Solo entonces podremos garantizar que nuestros estudiantes estén verdaderamente preparados para los desafíos y oportunidades del futuro.

Referencias

Atmatzidou, S., & Demetriadis, S. (2016). Advancing students’ computational thinking skills through educational robotics: A study on age and gender relevant differences. Robotics and Autonomous Systems, 75, 661-670. https://doi.org/10.1016/j.robot.2015.10.008

Grover, S., Pea, R., & Cooper, S. (2015). Designing for deeper learning in a blended computer science course for middle school students. Computer Science Education, 25(2), 199-237. https://doi.org/10.1080/08993408.2015.1033142

Kafai, Y. B., & Burke, Q. (2014). Connected code: Why children need to learn programming. MIT press.

Lee, T. Y., Mauriello, M. L., Ahn, J., & Bederson, B. B. (2020). CTArcade: Computational thinking with games in school age children. International Journal of Child-Computer Interaction, 26, 100199. https://doi.org/10.1016/j.ijcci.2020.100199

World Economic Forum. (2020). The Future of Jobs Report 2020. http://www3.weforum.org/docs/WEF_Future_of_Jobs_2020.pdf