Educación informática

La educación en ciencias de la computación o educación en computación es el campo de la enseñanza y el aprendizaje de la disciplina de la ciencia de la computación , ^{[1] [2] [3] [4] [5] [6]} y el pensamiento computacional . ^{[7] [8] [9]} El campo de la educación en ciencias de la computación abarca una amplia gama de temas, desde habilidades básicas de programación hasta diseño avanzado de algoritmos y análisis de datos. Es un campo de rápido crecimiento que es esencial para preparar a los estudiantes para carreras en la industria de la tecnología y otros campos que requieren habilidades computacionales. ^[10]

La formación en informática es esencial para preparar a los estudiantes para la fuerza laboral del siglo XXI. A medida que la tecnología se integra cada vez más en todos los aspectos de la sociedad, aumenta la demanda de informáticos cualificados. Según la Oficina de Estadísticas Laborales, se prevé que el empleo en ocupaciones relacionadas con la informática y la tecnología de la información "crezca un 21 por ciento entre 2021 y 2031", mucho más rápido que el promedio de todas las ocupaciones. ^[11]

Además de preparar a los estudiantes para carreras en la industria tecnológica, la educación en ciencias de la computación también promueve habilidades de pensamiento computacional, que son valiosas en muchos campos, incluidos los negocios, la atención médica y la educación. Al aprender a pensar algorítmicamente y resolver problemas de manera sistemática, los estudiantes pueden convertirse en solucionadores de problemas más efectivos y pensadores críticos.

En los primeros tiempos de la programación informática, no era necesario establecer ningún tipo de sistema educativo, ya que las únicas personas que trabajaban con ordenadores en ese momento eran los primeros científicos y matemáticos. La programación informática no era lo suficientemente popular como para justificar su enseñanza, ni tampoco se había llegado a un punto en el que cualquiera que no fuera un experto pudiera sacar provecho de ella. Sin embargo, pronto se comprendió que los matemáticos no eran adecuados para el trabajo en informática y que se necesitarían personas totalmente centradas en el tema. ^[12] A medida que pasaba el tiempo, había una mayor necesidad de personas formadas específicamente en programación informática para satisfacer las demandas de un mundo cada vez más dependiente del uso de ordenadores. Inicialmente, solo los colegios y universidades ofrecían cursos de programación informática, pero con el tiempo, las escuelas secundarias e incluso las escuelas medias implementaron programas de informática. ^[12]

En comparación con la educación científica y la educación matemática , la educación en ciencias de la computación (CS) es un campo mucho más joven. ^[13] En la historia de la computación , las computadoras digitales recién se construyeron alrededor de la década de 1940, aunque la computación ha existido durante siglos desde la invención de las computadoras analógicas . ^[14]

Otro diferenciador de la educación en ciencias de la computación es que hasta hace poco se ha enseñado principalmente solo a nivel universitario, con algunas excepciones notables en Israel, Polonia y el Reino Unido con la BBC Micro en la década de 1980 como parte de la educación en ciencias de la computación en el Reino Unido . ^{[6] [15]} La informática ha sido parte de los planes de estudio escolares desde los 14 o 16 años en algunos países durante algunas décadas, pero típicamente como una materia optativa.

La educación primaria y secundaria en ciencias de la computación es relativamente nueva en los Estados Unidos y muchos profesores de informática de K-12 enfrentan obstáculos para integrar la instrucción de informática, como el aislamiento profesional, los recursos limitados de desarrollo profesional de informática y los bajos niveles de autoeficacia en la enseñanza de informática . ^{[16] [17] [18]} Según un informe de 2021, solo el 51% de las escuelas secundarias en los EE. UU. ofrecen informática. ^[19] Los profesores de informática de primaria, en particular, tienen una menor eficacia en la enseñanza de informática y tienen menos posibilidades de implementar informática en su instrucción que sus compañeros de secundaria y preparatoria. ^[16] Se ha demostrado que conectar a los profesores de informática con recursos y compañeros utilizando métodos como las comunidades virtuales de práctica ayuda a los profesores de informática y STEM a mejorar su autoeficacia docente e implementar temas de informática en la instrucción de los estudiantes. ^{[16] [17]}

Al igual que con la mayoría de las disciplinas, la informática se beneficia del uso de diferentes herramientas y estrategias en diferentes puntos del desarrollo de un estudiante para garantizar que aprovechen al máximo la enseñanza. Los lenguajes de programación visual como Scratch y MIT App Inventor son efectivos en las escuelas primarias y secundarias como una buena introducción a cómo funcionan los lenguajes de programación con una estructura de programación basada en bloques simple y fácil de entender. ^[20] Una vez que los estudiantes han comprendido los conceptos básicos de la programación a través de estos lenguajes, generalmente los maestros pasarán a un lenguaje de programación basado en texto fácil de usar, como Python , donde la sintaxis es mucho más simple en comparación con los lenguajes más complejos. Generalmente, a los estudiantes se les enseña con lenguajes que son populares entre las empresas profesionales y los programadores para que puedan familiarizarse con los lenguajes que realmente se usan en la fuerza laboral. Por lo tanto, en la escuela secundaria y la universidad, las clases tienden a centrarse en usos más complejos de Python, así como otros lenguajes como Java , C++ y HTML . ^[21] A pesar de esto, no es completamente necesario centrarse en los lenguajes de codificación más populares o utilizados, ya que gran parte de la ciencia informática se basa en el aprendizaje de buenas prácticas de codificación que se pueden aplicar a cualquier lenguaje de alguna forma.

Los métodos de enseñanza eficaces en informática suelen diferir de los de otras materias, ya que se ha comprobado que el formato estándar de presentación de diapositivas y libro de texto que se suele utilizar en las escuelas es menos eficaz en comparación con las materias académicas estándar. ^[22] Debido a la naturaleza de resolución de problemas de la informática, se ha comprobado que un tipo de plan de estudios centrado en problemas es el más eficaz, ya que ofrece a los estudiantes rompecabezas, juegos o pequeños programas con los que interactuar y crear. En lugar de aplicar técnicas o estrategias aprendidas a pruebas o cuestionarios, los estudiantes deben utilizar el material aprendido en clase para completar los programas y demostrar que están siguiendo la clase. ^[22] Además de esto, se ha comprobado que desarrollar métodos de enseñanza que busquen mejorar y guiar a los estudiantes en la resolución de problemas y las habilidades creativas tiende a ayudarlos a tener éxito en informática y otras clases. ^[20] El aspecto de resolución de problemas de la educación en informática es a menudo la parte más difícil de abordar, ya que muchos estudiantes pueden tener dificultades con el concepto, especialmente cuando es probable que no hayan tenido que aplicarlo de esa manera antes de este punto.

Otra cosa que se ha vuelto popular en los últimos tiempos son los cursos de programación en línea y los bootcamps de programación. Debido a la naturaleza de la informática como disciplina, hay muchas personas que se dan cuenta de su interés por ella recién más tarde en la vida, o tal vez no estaba ampliamente disponible cuando asistían a la escuela secundaria o la universidad. Estas oportunidades a menudo implican cursos rigurosos que están más orientados a preparar a las personas para la fuerza laboral en lugar de un enfoque más académico. ^[23] Los bootcamps de programación se han convertido en una excelente manera para que las personas ingresen al mercado de la informática sin tener que volver a la escuela.

La investigación en educación informática (CER) o investigación en educación en ciencias de la computación es un campo interdisciplinario que se centra en el estudio de la enseñanza y el aprendizaje de la informática. ^{[5] [24]} Es un subcampo tanto de la investigación en ciencias de la computación como de la educación, y se ocupa de comprender cómo se enseña, aprende y evalúa la informática en una variedad de entornos, como escuelas primarias y secundarias, colegios y universidades, y entornos de aprendizaje en línea. ^{[ cita requerida ]}

La investigación en el campo de la enseñanza de la informática surgió como campo de estudio en la década de 1970, cuando los investigadores comenzaron a explorar la eficacia de diferentes enfoques para enseñar programación informática. Desde entonces, el campo ha crecido hasta abarcar una amplia gama de temas relacionados con la enseñanza de la informática, incluidos el diseño curricular, la evaluación, la pedagogía y la diversidad e inclusión. ^{[ cita requerida ]}

Uno de los objetivos principales de la investigación en el ámbito de la enseñanza de la informática es mejorar la enseñanza y el aprendizaje de la informática. Para ello, los investigadores estudian diversos temas, entre ellos:

Los investigadores en el campo de la enseñanza de la informática buscan diseñar planes de estudio que sean eficaces y atractivos para los estudiantes. Esto puede implicar el estudio de la eficacia de diferentes lenguajes de programación o el desarrollo de nuevos enfoques pedagógicos que promuevan el aprendizaje activo. ^{[ cita requerida ]}

Los investigadores de la enseñanza de las ciencias de la computación están interesados ​​en desarrollar formas eficaces de evaluar los resultados del aprendizaje de los estudiantes. Esto puede implicar el desarrollo de nuevas medidas de los conocimientos o las habilidades de los estudiantes, o la evaluación de la eficacia de diferentes métodos de evaluación. ^{[ cita requerida ]}

Los investigadores en el campo de la enseñanza de la informática están interesados ​​en explorar diferentes métodos de enseñanza y estrategias de enseñanza. Esto puede implicar estudiar la eficacia de las clases magistrales, los tutoriales en línea o el aprendizaje entre pares. ^{[ cita requerida ]}

Los investigadores de la enseñanza de las ciencias de la computación están interesados ​​en promover la diversidad y la inclusión en la enseñanza de las ciencias de la computación. Esto puede implicar el estudio de los factores que contribuyen a la subrepresentación de ciertos grupos en las ciencias de la computación y el desarrollo de intervenciones para promover la inclusión y la equidad. ^{[ cita requerida ]}

La Asociación de Maquinaria Informática (ACM) dirige un Grupo de Interés Especial (SIG) sobre educación en ciencias de la computación conocido como SIGCSE , que celebró su 50.° aniversario en 2018, lo que lo convierte en uno de los Grupos de Interés Especial de la ACM más antiguos y de mayor duración. ^[26] Un resultado de la investigación sobre educación informática son los problemas de Parsons . ^{[ cita requerida ]}

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En muchos países, existe una brecha de género significativa en la educación en ciencias de la computación. En 2015, el 15,3% de los estudiantes de ciencias de la computación que se graduaron de instituciones que no otorgaban títulos de doctorado en los EE. UU. eran mujeres, mientras que en las instituciones que otorgaban títulos de doctorado, la cifra fue del 16,6%. ^[27] El número de mujeres que recibieron un doctorado en los EE. UU. fue del 19,3% en 2018. ^[28] En casi todas partes del mundo, menos del 20% de los graduados en ciencias de la computación son mujeres. ^[29]

Este problema surge principalmente debido a la falta de interés de las niñas por la informática desde el nivel primario. A pesar de los numerosos esfuerzos de los programas diseñados específicamente para aumentar la proporción de mujeres en este campo, no se ha observado ninguna mejora significativa. Además, se ha observado una tendencia a la baja en la participación de las mujeres en las últimas décadas. ^[30]

La principal razón del fracaso de estos programas es que casi todos ellos se centraban en las niñas de la escuela secundaria o de niveles superiores de educación. Los investigadores sostienen que para entonces las mujeres ya han tomado una decisión y empiezan a formarse estereotipos sobre las científicas informáticas. La informática se percibe como un campo dominado por los hombres, seguido por personas que son nerds y carecen de habilidades sociales. ^[30] Todas estas características parecen ser más perjudiciales para una mujer que para un hombre. Por lo tanto, para romper estos estereotipos e involucrar a más mujeres en la informática, es crucial que existan programas especiales de divulgación diseñados para desarrollar el interés en las niñas desde el nivel de la escuela secundaria y prepararlas para una trayectoria académica hacia las ciencias duras. ^[29]

Es evidente que hay algunos países en Asia y África donde no existen estos estereotipos y se alienta a las mujeres a seguir una carrera científica desde el nivel primario, lo que da como resultado una brecha de género que es prácticamente inexistente. En 2011, las mujeres obtuvieron la mitad de los títulos en informática en Malasia. ^[31] En 2001, el 55 por ciento de los graduados en informática en Guyana eran mujeres. ^[32]

Recientemente, la educación computacional ha tenido un mayor énfasis en la incorporación de conocimientos computacionales en la educación en todos los niveles. Esto se debe a que el mundo se está volviendo cada vez más impulsado por la tecnología. Organizaciones como Code.org e iniciativas como la Hora del Código y los cursos masivos abiertos en línea (MOOC) han desempeñado un papel importante en la promoción de la educación en ciencias de la computación y en hacer que la codificación sea accesible para estudiantes de todo el mundo; especialmente marcando una diferencia para las mujeres, las comunidades desfavorecidas y subrepresentadas. Estas plataformas de aprendizaje en línea también han hecho que la educación en computación sea más accesible, permitiendo que las personas aprendan a codificar de forma remota. Además, vemos que la tecnología se encuentra cada vez más en numerosos campos como la salud, los negocios y la tecnología. ^{[33] [34]}

A lo largo de los años, la enseñanza de la informática se ha enfrentado a muchos problemas diversos que, de una forma u otra, han contribuido a su impopularidad. Uno de los problemas más impactantes es el coste del equipo necesario para enseñar la disciplina de forma eficaz. ^[35] En el pasado, no había muchas opciones asequibles para proporcionar ordenadores a todos y cada uno de los estudiantes que querían aprender la disciplina. Debido a esto, la enseñanza de la informática se vio afectada en muchas áreas, con poco o ningún financiamiento restante para enseñar adecuadamente la materia. ^[36] Esta es la razón principal por la que la enseñanza de la informática es extremadamente mediocre o inexistente en muchas escuelas de Estados Unidos y el Reino Unido. La impopularidad de la materia durante muchos años se debe principalmente a que estaba reservada a quienes podían permitirse el equipo y el software necesarios para enseñarla de forma eficaz. ^[36]

También ha habido problemas a la hora de encontrar y formar buenos profesores para la materia. En el pasado, muchas escuelas no veían el valor de pagar la formación de los profesores para poder enseñar informática o conseguir las licencias necesarias. Esto ha llevado a que muchas escuelas de zonas desfavorecidas, o simplemente de zonas con poca población, tengan dificultades para contratar a los profesores necesarios para ofrecer un buen plan de estudios de informática. ^[35] Otro problema con el lado docente de la disciplina es la naturaleza de la propia informática, y que una estructura de enseñanza estándar que utilice diapositivas y libros de texto a menudo ha resultado ineficaz. La informática es una materia muy orientada a la resolución de problemas y a menudo se ha comprobado que la enseñanza puede ser más eficaz cuando se aborda desde esta perspectiva en lugar del formato de clase estándar. ^[22]

La informática también es conocida por ser una materia muy difícil en las escuelas, con altas tasas de fracaso y abandono a lo largo de los años que se ha enseñado. ^[22] Esto suele atribuirse al hecho de que la informática como materia es muy intensa en la resolución de problemas y muchos estudiantes pueden tener dificultades con este aspecto. Esto es especialmente cierto en el caso de la escuela secundaria, donde pocas otras materias exigen un calibre tan alto de capacidad de resolución de problemas como la informática. Esto se ve agravado por el hecho de que la informática es una disciplina muy diferente de la mayoría de las demás materias, lo que significa que muchos estudiantes que se enfrentan a ella por primera vez pueden tener muchas dificultades. ^[22]

A pesar de los desafíos que enfrenta la disciplina, la informática continúa creciendo en popularidad como materia a medida que la tecnología crece y las computadoras se vuelven cada vez más importantes en el aula y en la vida cotidiana.

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