Juego serio para desarrollo de habilidades cognitivas de programación de estructuras de datos - Mariscal Gaytán, Janeth Patricia (Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, 2017)
El presente proyecto propone la elaboración de un juego serio para reforzar las habilidades cognitivas involucradas en la programación de computadoras de los estudiantes de ingeniería. En particular de la asignatura de Estructura de Datos del programa de Ingeniería en Sistemas Computacionales. La habilidad de desarrollar soluciones algorítmicas en un lenguaje de programación es una habilidad fundamental en la formación de un ingeniero en las áreas de eléctrica y computación. Sin embargo, aprender a programar no es una tarea trivial, ya que, además de aprender a codificar en un lenguaje de programación, se requiere de habilidades cognitivas de orden superior como habilidades de planeación y heurísticas para solución de problemas [1]. Durante años se han observado ciertas debilidades en grupos de estudiantes universitarios del Instituto de Ingeniería y Tecnología de la UACJ cursantes de las asignaturas relacionadas con la programación de computadoras. En particular en la asignatura de Estructura de Datos, en la cual los estudiantes implementan programas para la resolución de problemas empleando diversas representaciones de datos y sus operaciones asociadas. Este proceso de implementación requiere de habilidades cognitivas de orden superior. Como consecuencia existe un alto índice de reprobación en estas asignaturas. Algunas posibles causas consisten en la dificultad para relacionar aspectos teóricos con el planteamiento de la solución del algoritmo, la dificultad para la estructuración secuencial de los pasos que dan solución al problema planteado y la dificultad de validar los resultados del algoritmo. Por lo tanto, la formación debería empezar con una orientación a la lógica y a elementos esenciales como la capacidad de análisis y el desarrollo de metodologías de resolución de problemas. Por otra parte, el avance de las Tecnologías de Información y Comunicación (TIC) ha impactado en el área de la educación expandiendo las posibilidades de enseñanza y aprendizaje, al permitir el desarrollo de aplicaciones que faciliten este proceso, siendo de gran apoyo tanto para los docentes como para los alumnos. Un ejemplo de esto es el llamado software educativo, que según Marquès [2], son los programas educativos y didácticos creados para computadoras con fines específicos de ser utilizados como medio didáctico para facilitar los procesos de enseñanza y de aprendizaje. Una modalidad del software educativo son los juegos serios. En este tipo de juegos el entretenimiento no es el objetivo principal. El entretenimiento es utilizado como una motivación para que el jugador se interese por aprender algo dentro de un contexto ficticio. Tomando como base lo anterior surge este trabajo, a partir del cual se pretende el desarrollo de un juego serio para fomentar el desarrollo de habilidades cognitivas de programación de los alumnos con el objetivo de mejorar su rendimiento académico, aumentar además, su motivación, permitiéndoles que exploren las características de las diversas estructuras de datos como arreglos, matrices, colas y pilas, interactuando con el juego serio, para que logren aprendizajes significativos [3]. El juego serio se basa en la programación gráfica basada en bloques, la cual es un paradigma que permite a los usuarios conectar objetos parecidos a piezas de rompecabezas para construir sus programas. Las piezas representan elementos comunes a la mayoría de los lenguajes como variables y condiciones. La forma de las piezas dicta la sintaxis del lenguaje y solo los bloques complementarios se pueden conectar produciendo los errores. Algunos ejemplos de aplicaciones que utilizan este paradigma son Scratch [4] y Blockly [5]. Diferentes estudios [6], [7] y [8] indican que la programación grafica basada en bloques puede mejorar las habilidades de resolución de problemas, razonamiento lógico, y el saber cómo dividir los problemas complejos en partes más simples. En el capítulo uno del presente documento, se describen los antecedentes más relevantes al proyecto. También se detalla el problema a solucionar, los objetivos de la investigación, las preguntas, justificación, las limitaciones y delimitaciones. En el capítulo dos se indican las consideraciones teóricas sobre las cuales hubo de desarrollarse el proyecto, tomando en cuenta temas clave como las creencias existentes sobre el aprendizaje de programación, y sus beneficios cognitivos y educacionales. Se explican además qué son las habilidades cognitivas, qué son las estructuras de datos y ejemplos, qué es un el software educativo y sus clasificaciones, qué es la programación gráfica basada en bloques, y las diferentes herramientas de software utilizadas para el aprendizaje y enseñanza de la programación. En el capítulo tres se describen los materiales, tanto de hardware como de software, y los métodos que fueron utilizados a lo largo del proceso de desarrollo, así como las metodologías y procedimientos que se siguieron y realizaron. En el capítulo cuatro, se centra en la presentación de los resultados obtenidos. Se exponen los resultados finales de la investigación y su correspondiente análisis. En el quinto capítulo se presentan las conclusiones que se obtuvieron mediante el desarrollo del proyecto, y el análisis de lo que se esperaba y se obtuvo del mismo. Por último, se muestra la bibliografía utilizada y los anexos, en el cual se presenta material que fue parte del desarrollo e investigación del proyecto.