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Revista Electrónica Iberoamericana de Educación en Ciencias y Tecnología — Volumen 4, Número 1, Abril 2013. Página 32 —
Facultad de Tecnología y Ciencias Aplicadas – U.N.Ca. - Maximio Victoria Nº 55
Catamarca - Argentina
RESUMEN
El presente trabajo consiste en poner en práctica una metodología que complementará la formación presencial que reciben los alumnos y demostrar que el uso de las nuevas tecnologías educativas, como elemento adicional de la enseñanza presencial, puede mejorar el nivel de aprendizaje y la motivación de los alumnos, a través de las actividades a realizar mediante el uso del aula virtual (foros, cuestionarios, encuesta, consultas, lecciones, archivos) y la herramienta informática interactiva Vedya para la visualización y animación de las estructuras de datos. Se analizará su efecto práctico en la mejora de la docencia de la asignatura Estructura de Datos correspondiente al segundo año de la carrera de Ingeniería en Informática, y los beneficios pedagógicos de su virtualización para resolver algunos de sus problemas asociados.
En este trabajo se evaluará el uso de la herramienta a través de ejemplos proporcionados a los alumnos con trabajos prácticos propuestos y se realizarán cuestionarios que permitirán evaluar el conocimiento adquirido por los mismos. Se espera obtener los resultados a partir de una experiencia en la que se proporcione acceso libre a la herramienta y al aula virtual para todos los alumnos que cursan la asignatura.
Palabras Claves: Tecnologías educativas, aula virtual, herramienta informática.
Bustos Aguiar, María Soledad; Del Prado, Ana; Lamas, Nancy. Tecnología educativa para el proceso de enseñanza-aprendizaje de la asignatura Estructura de Datos
Revista Electrónica Iberoamericana de Educación en Ciencias y Tecnología — Volumen 4, Número 1, Abril 2013. Página 33 —
ABSTRACT
The present work consists in putting into practice a methodology that will complement the actual formation that students receives and to demonstrate that the use of the new educative technologies, like additional element of actual education, can improve the learner’s motivation and apprenticeship. Through the use of the virtual classroom they will carry out some activities like (forums, questionnaires, survey, consultations, lessons, archives) and the computer interactive tool, Vedya for the visualization and animation of the structures of data. Moreover its practical effect in improving the teaching of the subject “Structure of Data” for the second year in Computer Engineering, and the pedagogical benefits of its virtualizacion to solve some of its associate problems. In this work this tool will be use by practical works as example and students learning will be analized by evaluations and questionnaires provided by the cathedra. Results are expected to be obtained from de experience in which free access to the tool is provided and to the virtual classroom for all the students who attend the subject.
Key Words: Educative technologies, virtual classroom, computer science tool.
Introducción
En la actualidad, las nuevas tecnologías están produciendo un
cambio importante en nuestra sociedad. La educación no puede mantenerse al
margen de este desarrollo y los avances tecnológicos deberían generar un cambio
sustancial en nuestros sistemas de enseñanza.
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Por otra parte, la cantidad de estímulos que el alumno está
recibiendo de su entorno hacen que, por contraste, la clase y el estudio
tradicionales resulten menos motivadores.
En este contexto, se impone la necesidad de introducir nuevos
alicientes en el proceso de enseñanza–aprendizaje y las nuevas tecnologías
proporcionan el instrumento idóneo para generar el tipo de estímulo que nuestros
estudiantes necesitan para involucrarse de lleno en dicho proceso.
El uso de los tutoriales, software educativos y cursos en la Web,
permiten fortalecer el proceso de enseñanza aprendizaje en sistemas de clases
presenciales.
El material instruccional para la Web debe ser desarrollado
específicamente para ser usado en forma interactiva y para proveer diferentes
tipos de información visual. El diseño, desarrollo e implementación de cursos sobre
Internet, ofrece tanto a facilitadores/docentes como a estudiantes, retos y
posibilidades jamás presentes en la modalidad de las tradicionales clases
presenciales.
El profesor es un facilitador del aprendizaje, el alumno tiene una
autonomía creciente y las tecnologías de la información y la comunicación tienen
un papel relevante, por cuanto que la enseñanza presencial abre cada vez más
paso a la virtual, a la investigación del alumno y a la construcción de su propio
aprendizaje.
Las tecnologías de la información obligan a modificar la
organización de la educación, porque crean entornos educativos que amplían
considerablemente las posibilidades del sistema, no sólo de tipo organizativo, sino
también de transmisión de conocimientos y desarrollo de destrezas, habilidades y
actitudes. La clave está en transformar la información en conocimiento y éste, en
educación y aprendizaje significativo (Ruiz et al, 1996).
En las universidades presenciales, el uso del Aula Virtual (AV) se ha
convertido en la herramienta más eficaz para motivar a los alumnos a la
participación activa en la marcha del curso. Esto se debe al aumento exponencial
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de la comunicación entre el profesor y los alumnos y de éstos entre sí, la facilidad
de acceso a los materiales ofrecidos por el profesor y a la inmediatez en el envío,
corrección y calificación de los trabajos, que permiten al alumno aparecer como
protagonista en la elaboración de dichos contenidos.
En el proceso de enseñanza-aprendizaje de las estructuras de
datos estas herramientas constituyen, a la vez, objeto de estudio e instrumento
pedagógico.
Los algoritmos de grafos, estudiados en la asignatura Estructura
de Datos de la carrera Ingeniería en Informática, son, probablemente, los primeros
algoritmos de cierta complejidad a los que el alumno va a enfrentarse en el curso
de sus estudios. Esto los hace particularmente importantes, ya que la manera en
que el estudiante los afronte va a influir, positiva o negativamente, en su formación
posterior.
Los algoritmos de grafos son eminentemente visuales, por lo que,
para su comprensión y aprendizaje, es de gran ayuda un entorno gráfico que
complemente las explicaciones teóricas. Aún así, los visualizadores gráficos,
independientemente de lo bien que estén presentados, tienen poco valor si no
consiguen involucrar al estudiante en su propio proceso de aprendizaje. Por esta
razón, es esencial que el alumno no permanezca como mero espectador del
desarrollo del algoritmo, por ello, el usuario introducirá su propio grafo mientras
el programa comprueba su desarrollo.
Para facilitar el aprendizaje interactivo, se pondrá a disposición de
los alumnos un conjunto de recursos educativos Web basados en una metodología
de aprendizaje interactiva, a través de las oportunidades que ofrece el Aula Virtual
de la Facultad de Tecnología y Ciencias Aplicadas, mediante baterías de tests de
conocimientos sobre las principales Estructuras de Datos, activación de foros de
noticias y de discusión, e integración de la herramienta interactiva Vedya, para la
visualización y animación de las Estructuras de Datos.
La idea de introducir este tipo de herramientas en las materias no
es nueva y suelen estar soportadas en la utilización de animaciones para ilustrar el
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comportamiento dinámico de los algoritmos. Cientos de animaciones han sido
desarrolladas y se encuentran dispersas en la red, en muchos casos como software
de libre distribución. La mayoría de ellas han sido diseñadas bajo la suposición de
que las animaciones servirían a los estudiantes como una ayuda efectiva en el
proceso de aprendizaje.
Este trabajo intenta verificar que la utilización del aula virtual y de
la herramienta Vedya, resultan muy adecuados, tanto para complementar la
exposición del profesor, como para facilitar el aprendizaje del alumno.
Marco Teórico
Las tecnologías de información y comunicación
Según Rosario Jimmy (2006), se denomina TIC´s al conjunto de
tecnologías que permiten la adquisición, producción, almacenamiento,
tratamiento, comunicación, registro y presentación de informaciones, en forma de
voz, imágenes y datos contenidos en señales de naturaleza acústica, óptica y
electromagnética. Las TIC´s incluyen la electrónica como tecnología base que
soporta el desarrollo de las telecomunicaciones, la informática y el audiovisual.
Tecnología Educativa
La tecnología educativa es el resultado de las aplicaciones de
diferentes concepciones y teorías educativas para la resolución de un amplio
espectro de problemas y situaciones referidos a la enseñanza y el aprendizaje. La
tecnología educativa, implantada de esta forma, es un elemento muy valioso para
que el docente realice sus funciones específicas de planeación, conducción,
desarrollo y evaluación, así como la tecnología, que busca mejorar el proceso de
enseñanza-aprendizaje a través del logro de los objetivos educativos y buscando
la efectividad del aprendizaje.
La evolución de la tecnología educativa, que como disciplina nació
en Estados Unidos de América en la década de los 50 del siglo pasado, ha dado
lugar a diferentes enfoques o tendencias que hemos conocido como enseñanza
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audiovisual, enseñanza programada, tecnología instruccional, diseño curricular o
tecnología crítica de la enseñanza.1
Material Instruccional basado en la Web. Impacto en ambientes educativos.
Un aspecto que lo hace tangible son las diversas piezas
informáticas denominadas plataformas didácticas tecnológicas. Las plataformas
tienen diferentes objetivos, como lo es gestionar los contenidos, además de la
creación de los mismos. Al utilizarlas se busca encontrar métodos para volver
factible el conocimiento mediado actualmente por los medios tecnológicos, desde
una perspectiva del método heurístico.
Una instrucción basada en la Web (IBW), es un ambiente creado
sobre el World Wide Web (WWW) en la cual estudiantes y facilitadores pueden
realizar tareas y actividades relacionadas con el proceso de enseñanza aprendizaje.
La IBW no es solo un mecanismo para distribuir información en el WWW para los
estudiantes, el también se relaciona con actividades de comunicación, evaluación,
asignación de tareas, administración, planificación y control de las actividades
propias de un curso.
El WWW se ha convertido en una de las poderosas herramientas
de Internet que permite entre otras cosas distribuir programas educacionales,
para satisfacer a un volumen de participantes en sistemas de educación a distancia.
Por ello, con el uso de esta herramienta, estudiantes y educadores/facilitadores no
necesitaran estar cara a cara como en un salón de clases tradicional durante el
dictado de un curso normal. Honmy et al (2001)
Aprendizaje
El aprendizaje es una actividad consustancial al ser humano; hace
falta entender y aplicar teorías de aprendizaje humano que den sustento al diseño
de ambientes de aprendizajes efectivos. Quienes intentan desarrollar ambientes
de enseñanza-aprendizaje basados en el computador sin tener un buen sustento
teórico respecto al aprendizaje humano y a las características del computador
como medio de enseñanza puede entrar a replicar, indiscriminadamente.
1 http://es.wikipedia.org/wiki/Tecnología_educativa
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Educación y Web
Antigüamente en el proceso de la educación se observaban
claramente tres entidades interrelacionadas entre sí: Instituto, Estudiante,
Educador. El objetivo de este proceso se centraba en la transmisión de
conocimiento y el desarrollo de destrezas, habilidades y actitudes por parte de un
educador, quien a través de un programa curricular, conjuntamente con la
aplicación de una metodología y estrategias de enseñanza, tratan de alguna forma
que un grupo de estudiantes, adquieran esos conocimientos impartidos por el
educador para usarlos en el mundo real fuera de la escuela (Rivera, 1993).
Este proceso tradicional se caracteriza básicamente por tener al
Instituto como un ente mediador a donde acuden educadores y estudiantes en
forma presencial a transmitir y recibir conocimientos respectivamente.
Hoy día, nos encontramos en la época de la informática, el reto se
presenta en desarrollar una cultura educativa compartida a través de Internet. En
estas condiciones, el espacio, el tiempo y la información requieren un
procedimiento diferente que afecta a las condiciones de estructura y organización
de los sistemas educativos tradicionales.
No obstante el uso de las computadoras y la tecnología de la
informática en ambientes educativos tienen sus inicios hace aproximadamente 30
años. Este proceso ha recibido muchos nombres, entre los cuales podemos
mencionar:
Comunicación basada en la computadora (CMC), aprendizaje en
línea, aprendizaje basado en Internet y telemática.
La web como una de las herramientas de Internet, que por su
forma de interfaz gráfica, está despertando un enorme interés dentro del sector
educativo. Su desarrollo permite el aprovechamiento de las características de
multimedia para lograr captar la atención de las distintas formas de información y
ubica al usuario en un proceso de descubrimiento.
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La web provee un nuevo e interesante ambiente para apoyar el
uso de las nuevas tecnologías de la información y comunicación (NTIC) en el
proceso de enseñanza aprendizaje.
La implementación de las tecnologías de la información y
comunicación obligan a atender nuevas posibilidades de impartir docencia en las
escuelas y universidades, en lo que respecta a nuevos roles de la Institución como
tal y de los educadores.
Metodología
El presente trabajo intenta reflejar la utilización de las TIC´s como
herramienta de apoyo en el proceso de enseñanza-aprendizaje mediante el uso del
aula virtual, como así también, un software educativo para la enseñanza de la
asignatura Estructura de Datos; uso de foros de discusión y noticias, cuestionarios,
encuestas, consultas, lecciones, archivos, autoevaluaciones y la herramienta Vedya
para la simulación de las Estructuras de Datos. La variable fue definir el uso de las
tecnologías de información y comunicación en el proceso de enseñanza-
aprendizaje y los indicadores que mayor utilización tendrán durante la impartición
de la materia.
Para viabilizar el desarrollo de estas tareas, se recurrirá a
los siguientes métodos y técnicas:
a. Método teórico de investigación:
Esto incluye el análisis y la síntesis, la inducción y la deducción en el estudio
de la literatura.
b. Encuestas y entrevistas:
Para aplicar a estudiantes y profesores de cátedra para la obtención de
opiniones sobre el aprendizaje de la asignatura Estructura de datos.
c. Métodos estadísticos:
La información obtenida se tabulará, ordenará y graficará según los
objetivos a cumplimentar.
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Aula Virtual El Aula Virtual resulta de gran importancia en el ámbito educativo,
porque le permite al alumno obtener una pronta respuesta a sus consultas, ya que
las mismas son atendidas tanto por profesores como así también por los
compañeros de curso, permitiendo una interacción que se estima motivará el
estudio e interés en la materia. Las actividades que podrán llevar a cabo los
alumnos son: adjuntar el fichero con los prácticos resueltos, el profesor los corrige
y comenta los errores y/o posibles alternativas de solución. Adicionalmente, cada
alumno realizará una autoevaluación del tema dado en clase y obtendrá una
valoración correspondiente a la misma.
Además se podrá utilizar herramientas, como el foro de noticias,
utilizados frecuentemente por el profesor para indicar a los alumnos novedades y
hechos relevantes de la asignatura, como la publicación de prácticas, test,
transparencias y ejercicios correspondientes a cada una de las Estructuras de
Datos estudiadas, o las calificaciones obtenidas, dejando el correo para asuntos
más personalizados.
Se prevé que lo más interesante será la utilización de un foro de
«dudas, preguntas y sugerencias», pues permite asesorar y tutorizar «on-line» a los
estudiantes en la aplicación de los contenidos teórico-prácticos impartidos
durante las clases. Además, facilitará al profesor una vía de retroalimentación
inmediata, ya que los alumnos podrán expresar sus opiniones sobre las prácticas y
los tests que realizarán. Esto permite al profesor llevar un control sobre la
dificultad de las prácticas o la existencia de ambigüedades en las preguntas de los
tests.
Test
Se propone la realización de cinco test sobre cada uno de los
temas estudiados: Estructuras de Datos lineales (pilas, colas y secuencias) y
Estructuras de Datos arborescentes (árboles binarios de búsqueda, árboles
equilibrados AVL).
Cada test se realizará de forma tal que, una vez concluido éste, los
alumnos puedan recibir directamente su calificación, pero no las respuestas
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correctas. De esta manera, disponen de un segundo intento adicional con el que
pueden mejorar la calificación obtenida. La calificación final del test es la obtenida
en este último intento realizado. Los alumnos dispondrán aproximadamente de 7
días para resolver cada uno de los tests propuestos. Una vez finalizado este
período, las soluciones se discuten en clase.
Las preguntas se estructurarán en bloques, tratando de cubrir los
aspectos fundamentales de cada una de las Estructuras de Datos estudiadas: el
comportamiento de la estructura, sus posibles implementaciones y el uso de la
Estructura de Datos en alguna aplicación. El número de posibles respuestas a cada
pregunta variará según la naturaleza de ésta, pero en todos los casos sólo una de
las posibles respuestas será la correcta.
Cabe destacar las facilidades que ofrece el AV para realizar los
tests, en base a estos requisitos, ya que no impone ninguna restricción en el
número de posibles respuestas. Después de cada uno de los bloques de preguntas
se solicita a los alumnos información adicional sobre el material que han
necesitado consultar para responderlas. De esta forma obtenemos información
útil sobre el uso que los alumnos hacen de las herramientas que se les ha
proporcionado.
Por último, se incorpora un apartado de observaciones donde los
alumnos indican aquellas preguntas que les han parecido ambiguas y el motivo.
Este apartado resulta especialmente útil para mejorar la redacción de las
preguntas en los cursos sucesivos.
Las prácticas se podrán realizar de forma individual o por parejas,
a preferencia de los alumnos. Una vez finalizada la práctica, ésta se envía a través
del AV al profesor para su corrección. Esta proporciona un entorno adecuado de
trabajo, al permitir definir con comodidad la fecha de envío de las prácticas y
gestionar automáticamente la recepción de las mismas. Es también posible
corregir las prácticas y enviar comentarios sobre su corrección a los alumnos a
través del AV.
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El AV es también una herramienta para el profesor, ya que
proporciona información sobre el número de alumnos que contestan de forma
correcta a cada pregunta del test. Esta información ayuda al profesor a ver los
aspectos de la asignatura que requieren más explicaciones.
Herramienta Vedya Vedya es un entorno interactivo para el aprendizaje de Estructuras
de Datos, cubre las Estructuras de Datos y esquemas más comunes: pilas, colas,
árboles binarios de búsqueda, árboles AVL. Permite trabajar sobre distintas
Estructuras de Datos y con varias secuencias de operaciones sobre la misma
estructura mediante un sistema de multipestañas y multiventanas.
Existen varias opciones del uso de la herramienta. La principal es
la ejecución interactiva pero también es posible crear simulaciones que se ejecutan
automáticamente y visualizar tutoriales.
En el caso de árboles se ofrecen facilidades gráficas para expandir
o contraer el árbol, o para moverse en la pantalla de forma que se puedan ver en
forma completa, los árboles que son muy grandes. También podemos visualizar el
listado de acciones llevadas a cabo, permitiendo visualizar estados anteriores,
incluso podemos simular mediante los botones de ejecutar, parar, avanzar y
retroceder y definir la velocidad de la simulación.
Existen dos tipos de vistas: la del comportamiento de la estructura
para comprender el funcionamiento y la de implementación estática o dinámica.
Vedya contiene tutoriales referidos a los tipos de datos (pilas,
colas, árboles binarios de búsqueda, arboles bn-m) y una herramienta de test que
se puede ejecutar independientemente y permite a los docentes crear, modificar y
eliminar preguntas de una Base de Datos y definir los test. Los estudiantes
visualizan el test, lo resuelven y pueden consultar las soluciones.
Resultados
El Aula Virtual ofrece la posibilidad de administrar cursos en línea
y abre las puertas a un auto aprendizaje, a una interacción independiente del
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tiempo y del espacio y a experimentar el desarrollo de habilidades de aprendizaje
que no se conocen o que todavía no se ponen en práctica. El ambiente de
integración académica en línea entre profesor y estudiante, es muy reconocido por
el diseño basado en el principio de facilidad de uso; rápida adopción; flexibilidad
pedagógica y diseño que propicia experiencias de uso intuitivo. Los profesores
tienen un ambiente de enseñanza-aprendizaje en línea constituido por cuatro
áreas primarias:
1. Administración de contenidos: publicación de información relevante del
curso, elementos y documentos de apoyo, publicación de materiales
digitales e información personal.
2. Comunicación: herramientas de colaboración y comunicación sincrónica y
asincrónica como herramientas de transferencia digital, correo electrónico,
chat.
3. Evaluación: herramienta muy completa para el diseño de exámenes,
evaluaciones, sondeos, auto-exámenes y publicación de calificaciones.
4. Control: utilidades de administración para el profesor.
La Herramienta informática Vedya para la visualización y
animación interactiva de Estructuras de Datos estará disponible en el Aula Virtual
para los alumnos inscriptos en la asignatura Estructura de Datos de la Ingeniería
en Informática correspondiente al próximo año y serán beneficiados, además, de
un material complementario a las explicaciones ofrecidas en las clases a través de
transparencias y ejercicios, facilitándoles la comprensión intuitiva y visualización
de algunas de las operaciones más usuales sobre las Estructuras de Datos, sin
restricciones de tiempo o de material. Su integración en el Aula Virtual
proporcionará un entorno ideal en el que los alumnos podrán acceder
simultáneamente al material de la asignatura y a la herramienta informática.
Con ello, se espera obtener un mayor interés en los contenidos de
la asignatura, mejorar los resultados obtenidos en los parciales y alcanzar uno de
los objetivos pedagógicos más útiles e interesantes, como es, fomentar el trabajo
continuado y personal de los alumnos a través del Aula Virtual, con lo cual el
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alumno podrá asimilar los contenidos de la asignatura, dentro de un entorno
motivador.
Conclusiones
La combinación de elementos de las tendencias pedagógicas
contemporáneas y la enseñanza asistida por computadoras aporta medios de
enseñanza apoyados en las nuevas tecnologías de la información y las
comunicaciones que contribuyen a elevar la calidad del proceso docente educativo
de la asignatura de Estructura de Datos en la carrera de Ingeniería Informática.
Los alumnos podrán acceder regularmente al Aula Virtual para
seguir las actividades de la asignatura y poder llevarla al día, siendo el foro y el
correo los dos mecanismos esenciales para la resolución de dudas y la realización
de tutorías «on-line». Como consecuencia de ello, el Aula Virtual se considera que
será un instrumento de enorme utilidad pedagógica al favorecer la cercanía del
profesor con los alumnos y de los propios alumnos entre sí.
La disponibilidad del material docente a través del Aula Virtual en
cualquier instante de tiempo será de gran utilidad para los alumnos. Esto permitirá
ajustar de una manera más adecuada y equilibrada el tiempo de dedicación de la
asignatura a las necesidades y limitaciones particulares de cada alumno.
La utilización de la herramienta Vedya y su integración en el aula
virtual de la asignatura, motivará la participación de los alumnos en la realización
de las prácticas y de los tests.
En conclusión, el uso del Aula virtual proporcionará un entorno
integrado en el que los alumnos accedan a la información relativa a la asignatura y
a la herramienta informática Vedya, lo que contribuirá a satisfacer los requisitos
planteados para mejorar el nivel de aprendizaje, la motivación de los alumnos y la
actividad docente de la asignatura de Estructura de Datos. Esto contribuye a
aplicar la metodología desarrollada en este trabajo con los alumnos del próximo
año, con lo cual podremos corroborar si los resultados esperados se comprueban.
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