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Relationship between mathematics, algorithmic thinking and computational thinking - Relaciones entre la matemática, el pensamiento algorítmico y el pensamiento computacional

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Abstract

Abstract: In a world increasingly influenced by the available computational tools, and the acceleration in their development, it is also necessary to increase epistemological research on the interactions between mathematics and computer science. Therefore, it is considered relevant to study the relationship between the ability to algorithmize, mathematical thinking, algorithmic thinking and computational thinking. However, multiple definitions of computational thinking do not explicitly incorporate algorithmic thinking or emphasize its mathematical dimension. The proposition raised in this scientific essay is that there are very important relationships, sometimes implicit, between the concepts of algorithmization, mathematical thinking, algorith-mic thinking and computational thinking. And the aim is to identify the relationship between these concepts, and thereby strengthen the scientific literature that seeks to address them in an integrated manner. It is concluded that algorithmic thinking is a fundamental part of computational thinking, but it is also a type of mathematical thinking; that the ability to algorithmize is basic in mathematics and is fundamental in algorithmic and computational thinking; and that computational thinking provides important aids in exploring and discovering mathematics. Resumen: En un mundo cada vez más influenciado por las herramientas computacionales disponibles y la aceleración en el desarrollo de estas, es necesario también incrementar la investigación epistemológica sobre las interacciones entre la matemática y las ciencias de la computación. Por ello se considera relevante estudiar las relaciones entre la habilidad de algoritmizar, el pensamiento matemático, el pensamiento algorítmico y el pen-samiento computacional. Sin embargo, múltiples definiciones de pensamiento computacional no incorporan explícitamente al pensamiento algorítmico ni enfatizan su dimensión matemá-tica. La proposición que se plantea en este ensayo científico es que existen relaciones, a veces implícitas, muy importantes entre los conceptos de algoritmización, pensamiento matemático, pensamiento algorítmico y pensamiento computacional. Y el objetivo es identificar las relaciones entre esos conceptos, y con ello fortalecer la literatura científica que busca abordarlos de forma integrada. Se concluye que el pensamiento algorítmico es una parte fundamental del pensamiento computacional, pero también es un tipo de pensamiento matemático; que la habili-dad de algoritmizar es básica en la matemática y es fundamental en el pensamiento algorítmico y en el computacional, y que el pensamiento computacional brinda importantes ayudas en la exploración y descubrimiento de la matemática. Palabras clave: Algoritmos, enseñanza de la matemática, estilos de pensamiento, habilidades específicas, pensamiento abstracto.
ie revista de investigación educativa de la Rediech
vol. 15 2024 e1929 ISSN: 2448-8550 1
Relaciones entre la matemática, el pensamiento
algorítmico y el pensamiento computacional
Relationship between mathematics, algorithmic thinking and computational thinking
Eduardo Adam Navas López
Resumen
En un mundo cada vez más inuenciado por las herramientas
computacionales disponibles y la aceleración en el desarrollo
de estas, es necesario también incrementar la investigación
epistemológica sobre las interacciones entre la matemática y
las ciencias de la computación. Por ello se considera relevante
estudiar las relaciones entre la habilidad de algoritmizar, el
pensamiento matemático, el pensamiento algorítmico y el pen-
samiento computacional. Sin embargo, múltiples deniciones
de pensamiento computacional no incorporan explícitamente
al pensamiento algorítmico ni enfatizan su dimensión matemá-
tica. La proposición que se plantea en este ensayo cientíco es
que existen relaciones, a veces implícitas, muy importantes entre
los conceptos de algoritmización, pensamiento matemático,
pensamiento algorítmico y pensamiento computacional. Y el
objetivo es identicar las relaciones entre esos conceptos, y con
ello fortalecer la literatura cientíca que busca abordarlos de
forma integrada. Se concluye que el pensamiento algorítmico
es una parte fundamental del pensamiento computacional, pero
también es un tipo de pensamiento matemático; que la habili-
dad de algoritmizar es básica en la matemática y es fundamental
en el pensamiento algorítmico y en el computacional, y que el
pensamiento computacional brinda importantes ayudas en la
exploración y descubrimiento de la matemática.
Palabras clave: Algoritmos, enseñanza de la matemática, estilos
de pensamiento, habilidades especícas, pensamiento abstracto.
AbstRAct
In a world increasingly inuenced by the available computa-
tional tools, and the acceleration in their development, it is also
necessary to increase epistemological research on the interac-
tions between mathematics and computer science. Therefore,
it is considered relevant to study the relationship between the
ability to algorithmize, mathematical thinking, algorithmic
thinking and computational thinking. However, multiple deni-
tions of computational thinking do not explicitly incorporate
algorithmic thinking or emphasize its mathematical dimension.
The proposition raised in this scientic essay is that there are
very important relationships, sometimes implicit, between the
concepts of algorithmization, mathematical thinking, algorith-
mic thinking and computational thinking. And the aim is to
identify the relationship between these concepts, and thereby
strengthen the scientic literature that seeks to address them in
an integrated manner. It is concluded that algorithmic thinking
is a fundamental part of computational thinking, but it is also a
type of mathematical thinking; that the ability to algorithmize
is basic in mathematics and is fundamental in algorithmic and
computational thinking; and that computational thinking pro-
vides important aids in exploring and discovering mathematics.
Keywords: Algorithms, mathematics teaching, thinking styles,
specic skills, abstract thinking.
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Recibido: 5 de agosto de 2023 | Aprobado: 12 de abril de 2024 | Publicado: 23 de abril de 2024
https://doi.org/10.33010/ie_rie_rediech.v15i0.1929
• Volumen 15 • 2024 • e1929 • ISSN: 2448-8550 •
ei revista de
investigación
educativa
de la Rediech
ie revista de investigación educativa de la Rediech
vol. 15 • 2024 • e1929 • ISSN: 2448-8550
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Eduardo Adam Navas López. Profesor universitario de la Facultad de Ciencias Naturales y Matemática de la Universidad
de El Salvador. Es Maestro en Didáctica de la Matemática por la Universidad de El Salvador y Licenciado en Ciencias de la
Computación por la Universidad Centroamericana “José Simeón Cañas”. Ha participado como ponente en diversos congresos
internacionales sobre didáctica de la matemática y ciencias de la computación. Sus áreas principales de interés incluyen el pen-
samiento algorítmico, el pensamiento computacional, el arte matemático generado por computadora, los modelos cognitivos de
comprensión de conceptos matemáticos, la etnomatemática y sus intersecciones. Correo electrónico: eduardo.navas@ues.edu.
sv. ID: https://orcid.org/0000-0003-3684-2966.
IntroduccIón
Según Pyzara (2012), la naturaleza de la matemática es dual, ya que comprende tanto
aspectos conceptuales como algorítmicos. Estas dos facetas están intrínsecamente
vinculadas y se complementan mutuamente, siendo igualmente esenciales, como
sostiene Sfard (1991). En la opinión de Davis y McGowen (2001), “si las deniciones
son la base de nuestra fundamentación matemática, entonces los algoritmos son los
ladrillos en el puente de nuestra ruta matemática” (p. 311). Rasmussen et al. (2005)
arman que las habilidades de simbolizar, algoritmizar y denir son las prácticas
centrales que abarcan todos los dominios matemáticos.
Se reconoce la presencia de un tipo particular de pensamiento denominado
pensamiento algorítmico, estrechamente ligado a las habilidades matemáticas, incluida la
habilidad de algoritmizar (Stephens y Kadijevich, 2020). Este tipo de pensamiento
se considera de gran relevancia tanto en el ámbito educativo (Doğan, 2020) como
en el ámbito laboral y económico (Hurlburt, 2018). Se arma que el pensamiento
algorítmico es una arista importante del pensamiento matemático (Modeste, 2012b;
Lockwood et al., 2016) y de la matemática en sí misma (Lovász, 1988; Sfard, 1991;
Pyzara, 2012). Después de todo, “la matemática es una ciencia de patrones y orden,
[y] su dominio no son moléculas o células, sino los números, el azar, la forma, los
algoritmos, y el cambio” (NRC, 1989, p. 31). El pensamiento algorítmico es de gran re-
levancia no solamente en el ámbito de la matemática sino también en diversos aspectos
de la vida cotidiana en la actualidad (Sadykova y Usolzev, 2018; Sadykova e Il’bahtin,
2019). Algunas publicaciones, como las de Kátai (2015), Sadykova e Il’bahtin (2019)
y Doğan (2020), arman que el pensamiento algorítmico es una habilidad importante
en una sociedad basada en la información, que todas las personas deberían poseer.
Este pensamiento algorítmico constituye un componente esencial de otro enfoque
cognitivo conocido como pensamiento computacional (Selby y Woollard, 2013; Kalelioğlu
et al., 2016; Korkmaz et al., 2017). Del mismo modo, Wing (2006) y Grover y Pea
(2018) destacan que el pensamiento computacional es una destreza crucial no solo
para los profesionales de las ciencias de la computación sino para todas las personas.
Según Wing (2006, 2008, 2017) y Barr et al. (2011), el pensamiento computacional
debería ser incluido como contenido esencial obligatorio desde la primaria para pre-
parar a la población ante las demandas del mundo tecnológico en el que ya vivimos.
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En esta línea de pensamiento, D’Ambrosio (1999) propone incluso un nuevo
trivium, un nuevo tipo de currículo universal para la educación de las nuevas genera-
ciones de un mundo que se mueve hacia una civilización planetaria. Este nuevo plan
de estudios propuesto se compone de las competencias literacy, matheracy y technoracy.
Por literacy, D’Ambrosio (1999) entiende la capacidad de comprender e interpretar la
información, grácos, tablas, códigos, etc.; por matheracy entiende la habilidad de llegar
a conclusiones a partir de datos y cálculos, realizar inferencias y plantear hipótesis,
y por technoracy entiende la capacidad de comprender las ideas básicas, posibilidades
y riesgos de los dispositivos tecnológicos, así como los aspectos morales inherentes
de su uso.
Schoenfeld (2013) arma que la presencia de las herramientas computacionales
tiene el potencial de cambiar radicalmente la forma del conocimiento matemático al
que el alumnado tiene acceso en las aulas de clase, y los modos en los que pueden
operar con ese conocimiento. Por ello, en la actualidad existe una clara tendencia en
la investigación de la enseñanza integrada del pensamiento computacional con la
matemática (Broley et al., 2017; Broley et al., 2018; Israel y Lash, 2019; Waterman
et al., 2018).
Por otro lado, la investigación de Lockwood et al. (2016) concluye que la noción
de pensamiento computacional no está clara en el lenguaje cotidiano de los mate-
máticos profesionales, pero la noción de pensamiento algorítmico sí tiene presencia
entre las habilidades que ellos valoran en la práctica de hacer matemática. En la
encuesta desarrollada por Buteau et al. (2014) en personal académico se descubrió
que mientras que el 43% del personal matemático encuestado reportó usar progra-
mación de computadoras en sus investigaciones, solo el 18% indicó que la usan en
su práctica docente. Esto indica que la construcción de algoritmos es una habilidad
profesional que forma parte del repertorio de casi la mitad del personal matemático.
Sin embargo, su inclusión en la formación de los estudiantes de matemática se limita
a menos de una quinta parte.
Además, las aprobaciones en cursos introductorios de programación de compu-
tadoras a nivel mundial son en general muy bajas (McCracken et al., 2001; Guzdial y
Soloway, 2002; Kurland et al., 2002; Gayo et al., 2003; Kinnunen y Malmi, 2006). Estos
malos resultados se deben a diferentes razones, como las altas demandas cognitivas
(Arévalo-Mercado et al., 2019; Kurland et al., 2002) y de abstracción (Dijkstra, 1974;
Ramadhan, 2000), la falta de contenidos curriculares apropiados en la matemática
escolar para desarrollar las habilidades necesarias (Dijkstra, 1974; Modeste, 2016),
problemas didácticos (Doğan, 2020) y obstáculos epistemológicos propios de la
interacción entre el álgebra escolar y la programación de computadoras (Kilhamn y
Bråting, 2019; Modeste, 2012b, 2016). Blanco-Hamad et al. (2016) identicaron que los
estudiantes no perciben la algoritmización como una parte fundamental del proceso
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de programación de computadoras. La mayoría de los estudiantes no realizan una
modelización previa utilizando algún pseudocódigo o diagramas de ujo; en cambio,
creen que la situación problémica debe resolverse directamente en un lenguaje de
programación. Esta falta de enfoque diculta notablemente el desarrollo del pensa-
miento algorítmico, ya que los estudiantes no le otorgan la importancia requerida.
En lo que se reere a la integración de estos conceptos en la literatura, no todos
los investigadores están explícitamente de acuerdo con la múltiple inclusión que
plantean Stephens y Kadijevich (2020) de algoritmización en pensamiento algorít-
mico y pensamiento algorítmico en pensamiento computacional. Por ejemplo las
descripciones de pensamiento computacional de Wing (2006), Grover y Pea (2013),
y Weintrop et al. (2016) no mencionan al pensamiento algorítmico. La habilidad de
algoritmizar tampoco está explícita en muchas de las deniciones de pensamiento
algorítmico, como en Futschek (2006) y en Sadykova y Usolzev (2018).
Modeste (2016) argumenta que la investigación epistemológica sobre las interac-
ciones entre la matemática y las ciencias de la computación es crucial para enriquecer
la investigación didáctica sobre la enseñanza y el aprendizaje de la matemática en la
actualidad, inuidas por el avance de las ciencias de la computación. De manera simi-
lar, la revisión bibliográca de Czerkawski y Lyman (2015) muestra que falta mucho
que investigar sobre la noción de pensamiento computacional en las dimensiones
curricular, meta-cognitiva y evaluativa, especialmente en su interacción con otras
disciplinas además de las ciencias de la computación. Por ello se considera relevante
estudiar las relaciones epistemológicas entre la habilidad de algoritmizar, el pensa-
miento matemático, el pensamiento algorítmico y el pensamiento computacional.
desarrollo
La proposición que se plantea en este ensayo cientíco es que existen relaciones muy
importantes entre los conceptos de algoritmización, pensamiento matemático (PM),
pensamiento algorítmico (PA) y pensamiento computacional (PC), así que el objetivo
del mismo es identicar las relaciones entre dichos conceptos –que a pesar de estar
fuertemente relacionados se suelen abordar de forma aislada– y con ello fortalecer
la literatura cientíca que busca abordarlos de forma integrada.
Esta sección está organizada de la siguiente manera:
1. Algunas deniciones de algoritmo y de la habilidad de algoritmizar.
2. Compendio de tipos de pensamiento asociados con la matemática.
3. El origen de la noción de PA.
4. Algunas deniciones conceptuales de PA.
5. Algunas deniciones conceptuales de PC.
6. El rol del PA en el PC.
7. La interacción entre el PC y el desarrollo del PM.
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8. Aclaraciones necesarias para evitar posibles confusiones entre estos conceptos.
9. Diferencias especícas entre el PA y el PC.
Algoritmo, algoritmizar y algoritmización
Lo primero que hay que mencionar es el hecho de que los algoritmos son objetos
matemáticos distinguibles de su implementación como programa de computadora
(Lovász, 1988). Para Pyzara (2012), un algoritmo es “un esquema o descripción precisa
de la solución a un problema expresado con operaciones que un ejecutante entiende y
es capaz de llevar a cabo” (p. 53). Por otra parte, Knuth (1974) dene algoritmo como
“una secuencia precisa y denida de reglas que dicen cómo producir información de
salida especicada a partir de información de entrada dada en un número nito de
pasos” (p. 323). Misfeldt y Ejsing-Duun (2015) denen un algoritmo como una des-
cripción sistemática de estrategias para la construcción y resolución de problemas, y
descripción de relaciones causa-efecto y eventos. De manera similar, Modeste (2012a)
arma que un algoritmo es “un procedimiento para resolver problemas, que puede
ser aplicado a una familia de instancias del problema y que produce, en un número
nito de etapas constructivas, no ambiguas y organizadas, la respuesta al problema
para toda instancia de la familia” (p. 246).
Algoritmizar, para Delgado (1998), es plantear una sucesión estricta de opera-
ciones matemáticas que describan un procedimiento conducente a la solución de
determinado problema. Y consecuentemente el sustantivo “algoritmización” se
entiende como la acción o efecto de algoritmizar.
Tipos de pensamiento matemático
Existen diferentes modos de pensamiento, estos son aspectos individuales de habi-
lidades cognitivas de las personas que aparecen en diferentes esferas de actividades
mentales y actividades basadas en objetos (Sadykova y Usolzev, 2018).
Knuth (1985) llega a la conclusión de que no existe un único tipo de PM, sino
que los matemáticos utilizan una variedad de enfoques mentales, algunos de los cuales
se superponen con los utilizados en las ciencias de la computación. Sin embargo, a
pesar de parecer un término muy común, no se encontró una denición conceptual u
operacional reciente de PM, sin embargo, los siguientes tipos de pensamiento pueden
considerarse modos de PM según la literatura cientíca, aunque no son exclusivos
de los matemáticos:
Pensamiento cuantitativo (Ruiz y Valdemoros, 2004).
Pensamiento numérico y aritmético (Gallardo y González, 2007; Congacha
et al., 2018).
Pensamiento crítico (Kalelioğlu y Gülbahar, 2014; y Doleck et al., 2017).
Pensamiento creativo (Doleck et al., 2017; Hidayat et al., 2018).
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Pensamiento lógico (Coscarelli et al., 1976).
Pensamiento algebraico (Kilhamn y Bråting, 2019).
Pensamiento geométrico (Thom y McGarvey, 2015).
Pensamiento combinatorio (Fernández, 2013).
Pensamiento estadístico (Batanero, 2013).
Pensamiento matemático avanzado (Tall, 2002; Rasmussen et al., 2005).
Pensamiento variacional (Martínez-López y Gualdrón-Pinto, 2018).
Pensamiento algorítmico (Lockwood et al., 2016; Sadykova y Usolzev, 2018).
Muchos de estos modos o tipos de pensamiento están interrelacionados en di-
ferentes áreas de la matemática y en otros contextos.
Orígenes del pensamiento algorítmico en la literatura cientíca
Dijkstra (1974) argumenta que la mayor parte del trabajo matemático comparte
características comunes con la programación de computadoras. En la misma línea,
Knuth (1974) reexiona sobre la relación entre la matemática y las –por entonces
todavía jóvenes– ciencias de la computación, y menciona algunos de los múltiples
aportes que se han hecho mutuamente entre cientícos de la computación haciendo
matemática y matemáticos haciendo ciencias de la computación, a veces sin darse
cuenta. Más adelante, Lovász (1988) escribió un ensayo en el que presenta su punto
de vista sobre la relación entre el lado algorítmico y el lado estructural de la matemá-
tica. Aquí aparece la misma dualidad algoritmo-concepto de la matemática que Sfard
(1991) y Pyzara (2012) describen.
Knuth (1985) también reexiona sobre la relación entre lo que él llama (sin de-
nirlo explícitamente) el pensamiento algorítmico y el pensamiento matemático, y sugiere que
se necesita una investigación más profunda para aclarar las diferencias entre estos
dos tipos de pensamiento. Modeste (2012b) está de acuerdo con Knuth (1974; 1985)
en que el PA puede verse como parte del PM y con que se ha demostrado cómo este
PA inuye en el PM.
Así que podemos convencernos de que existen modos de pensamiento (o razona-
miento) que son comunes entre los matemáticos y los cientícos de la computación.
Y es de esta intersección entre la matemática y las ciencias de la computación de
donde surge la noción moderna de PA.
Algunas deniciones conceptuales de pensamiento algorítmico
Una denición general y sencilla de PA es que se trata de “una forma lógica y orga-
nizada de pensar usada para descomponer un objetivo complicado en una serie de
pasos (ordenados) o etapas usando las herramientas disponibles” (Lockwood et al.,
2016, p. 1591).
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Existen otras deniciones más sencillas e informales de PA. Por ejemplo, Kátai
(2015) sostiene simplemente que el PA es el pensamiento que está vinculado al con-
cepto de crear y procesar algoritmos, mientras que Misfeldt y Ejsing-Duun (2015)
lo denen sucintamente como la habilidad de trabajar con algoritmos. Por otro lado,
la denición de Mingus y Grassl (1998) es más detallada y considerablemente más
exigente:
El pensamiento algorítmico es un método de pensar y guiar los procesos de pensamiento que
utiliza procedimientos paso a paso, requiere entradas y produce salidas, requiere decisiones sobre
la calidad y la idoneidad de la información que entra y de la que sale, y monitorea los procesos
de pensamiento como un medio para controlar y dirigir el proceso de pensamiento. En esencia,
el pensamiento algorítmico es al mismo tiempo un método de pensamiento y un medio para
pensar en el propio pensamiento [p. 34].
Con una exigencia similar, Modeste (2012b) coincide en que el PA “sería entonces
una forma de abordar un problema tratando de sistematizar su resolución, de cuestio-
nar la forma en que los algoritmos podrían o no resolverlo” (p. 472), y destaca que el
PA no se limita únicamente a aprender algoritmos e implementarlos, sino que también
involucra su producción, comprensión y estudio. Un poco menos exigente es la de-
nición de Ziatdinov y Musa (2012): “[El PA es] la habilidad de resolver problemas de
diversos orígenes, que requieren un plan de acción para lograr el resultado deseado”
(p. 1109). Estas dos deniciones enfatizan que se trata de resolución de problemas.
Grozdev y Terzieva (2011) arman que el PA es una forma de pensar, que pro-
porciona una solución para una tarea especíca a través de una sucesión de acciones
elementales. Según Hoyles y Noss (2015), el PA se reere a la tendencia a visualizar
las tareas en términos de pasos discretos conectados más pequeños. Estas dos deni-
ciones presentan el problema de referirse a acciones elementales y pasos discretos, los
cuales no son absolutos, sino que dependen de la tecnología (o lenguaje) subyacente
en el que se exprese el algoritmo.
En la publicación de Sadykova y Usolzev (2018), el PA se dene como “un siste-
ma de operaciones mentales y procedimientos con componentes reales y abstractos
basados en objetos que conducen al desarrollo de un algoritmo optimizado para la
solución de un problema dado” (p. 5). Más adelante, Sadykova e Il’bahtin (2019)
arman que “el pensamiento algorítmico es un sistema de métodos de pensamiento
que es necesario para construir una secuencia de resultados intermedios, planicando
la estructura de acciones y su implementación, conduciendo al logro de una meta”
(p. 421). Estas dos deniciones, como la de Mingus y Grassl (1998), indican que se
trata muy especícamente de una forma de pensar.
Más recientemente, Juškevičienė (2020) dene sucintamente al PA como la “habi-
lidad de formular problemas que transforman una entrada en la salida deseada usando
algoritmos” (p. 148). Aquí se enfatiza la idea de que se trata de formular problemas y
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no de resolverlos. Esto tiene sentido ya que al construir un algoritmo no se resuelve
el problema, sino que hay que ejecutar el algoritmo para resolver el problema, lo cual
se hace en un momento posterior.
La denición de Lockwood et al. (2016) no implica que la persona ejecutante
deba conocer y comprender el concepto de algoritmo previamente, es decir, es más
cercana a lo que se esperaría de estudiantes que todavía no saben programar o que
están comenzando a aprender a programar, a diferencia de la de Mingus y Grassl
(1998), que parece describir más bien a expertos en PA. La denición de Lockwood et
al. (2016) también aclara el tema de las acciones elementales de las que hablan Grozdev
y Terzieva (2011) y Hoyles y Noss (2015), reriéndose en su lugar a las herramientas
disponibles, lo cual es más apropiado ya que deja claro que los pasos dependen de la
tecnología concreta en la que se expresan esos pasos, y no que estos son absolutos.
Futschek (2006) arma que el PA es una habilidad que puede ser desarrollada
independientemente de aprender a programar computadoras. Esta hipótesis es ex-
plorada por Ziatdinov y Musa (2012) y por Kátai (2015). De hecho, para Ziatdinov y
Musa (2012), el desarrollo del PA puede ser iniciado en las clases de matemática de la
escuela primaria. Y según Douadi et al. (2012), puede ser desarrollado independien-
temente de las tecnologías, implementación o lenguajes de programación especícos.
Deniciones conceptuales de pensamiento computacional
Freiman et al. (2018) sostienen que el PC es un concepto relativamente reciente que
está ganando protagonismo en los debates educativos, y que el número de publica-
ciones relacionadas con este tema está en aumento. Investigadores como Grover y
Pea (2013), Voogt et al. (2015), Weintrop et al. (2016), Denning (2017), Broley et
al. (2017), Freiman et al. (2018), Israel y Lash (2019), etc., identican los inicios de
la noción de PC en el trabajo de Papert (1980), precisamente aplicado para enseñar
matemática a niños y niñas.
Para Aho (2012), el PC es “el proceso de pensamiento involucrado en la formula-
ción de problemas tal que su solución puede ser representada como pasos computacio-
nales y algoritmos” (p. 832), mientras que para Wing (2017), el PC “son los procesos
de pensamiento involucrados en la formulación de problemas y en la expresión de sus
soluciones de tal forma que una computadora –humana o mecánica– puede llevar a
cabo efectivamente” (p. 8). De forma similar, Waterman et al. (2018) consideran que
el PC “es una forma de pensar que involucra la formulación y descomposición de
problemas, y la estructuración y comunicación de las soluciones tal que pueden ser
entendidas por humanos y procesadas por máquinas” (p. 283).
Las tres deniciones conceptuales son en esencia equivalentes, pero la de Water-
man et al. (2018) es más explícita que la de Aho (2012), y más fácil de entender que la
de Wing (2017). Aho (2012) utiliza el término “paso computacional”, que es explicado
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en su artículo pero que no es de uso común. En ese sentido es menos explícita que la
de Waterman et al. (2018). Por otro lado, Wing (2017) habla de computadoras huma-
nas reriéndose a cuando una persona ejecuta un algoritmo concreto con precisión
y sin errores. Por ello, aunque tal idea es clara, no es tan fácil de entender como la de
Waterman et al. (2018). Claro que la denición de Waterman et al. (2018) no aclara
de qué clase de humanos y de qué clase de máquinas se trata, por lo que la denición
queda en función de los humanos disponibles y las máquinas disponibles.
Sin embargo, la denición de Wing (2017) indica, tal como ella misma lo explica,
tres cosas importantes: primero, que las personas pueden computar; segundo, que
las personas pueden aprender PC sin una máquina, y tercero, que el PC no trata so-
lamente de resolución de problemas, sino también de (re)formulación de problemas.
Aunque estas deniciones conceptuales son parecidas a las de PA, puede verse
que las deniciones de PC indican que las soluciones deben poder ser procesadas o
ejecutadas por máquinas, mientras que las deniciones de PA no.
Existen también unas pocas deniciones operacionales de PA, de Futschek
(2006), Grozdev y Terzieva (2015) y Sadykova y Usolzev (2018), sin embargo son
muy extensas para presentarlas aquí.
El pensamiento algorítmico en el pensamiento computacional
Aunque se ha hablado del PC desde la década de 1980, fue el ensayo de Wing (2006)
el que inició las discusiones cientícas recientes sobre este tema. En ese ensayo Wing
(2006) describe que el PC implica la resolución de problemas, el diseño de sistemas y
la comprensión del comportamiento humano, y abarca la amplitud del campo de las
ciencias de la computación; además indica que abarca una variedad de herramientas
mentales como, entre otras, las siguientes:
Transformar un problema aparentemente difícil en uno solucionable, posi-
blemente mediante simplicación, transformación o simulación.
Recurrir al pensamiento recursivo.
Emplear la abstracción y la descomposición al enfrentarse a tareas grandes y
complejas.
Seleccionar una representación adecuada para un problema o modelizar los
aspectos relevantes del problema para hacerlo más manejable.
Utilizar el razonamiento heurístico para descubrir posibles soluciones.
Gestionar tareas de manera concurrente.
Interpretar el código como datos y los datos como código.
Considerar estrategias para prevenir, protegerse y recuperarse de los peores
escenarios mediante la redundancia, la mitigación de daños y la corrección
de errores.
Reconocer tanto los benecios como los riesgos asociados con el uso de un
alias o la asignación de múltiples nombres a un individuo o entidad.
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Negociar y equilibrar consideraciones relacionadas con el tiempo y el espacio,
así como con la capacidad de procesamiento y la capacidad de almacenamiento.
Los primeros cinco elementos son análogos a algunos de los componentes
operacionales del PA identicados por Futschek (2006), Grozdev y Terzieva (2015)
y Sadykova y Usolzev (2018).
Más recientemente, la International Society for Technology in Education y la
Computer Science Teachers Association (ISTE y CSTA, 2011) han elaborado de
forma consensuada una denición operacional del PC:
Es un proceso de resolución de problemas que incluye (pero no se limita a) las siguientes ca-
racterísticas: (a) Formular problemas de una manera que permita usar una computadora y otras
herramientas para ayudar a resolverlos; (b) Organizar y analizar datos de forma lógica; (c) Repre-
sentar datos a través de abstracciones como modelos y simulaciones; (d) Automatizar soluciones a
través del pensamiento algorítmico; (e) Identicar, analizar e implementar posibles soluciones con
el objetivo de lograr la combinación más eciente y efectiva de pasos y recursos; (f) Generalizar
y transferir este proceso de resolución de problemas a una amplia variedad de problemas [p. 1].
De esta denición operacional del PC se destaca claramente que el PA es uno de
sus componentes fundamentales. Esta idea también se ve respaldada por la revisión
sistemática de literatura realizada por Selby y Woollard (2013), quienes consideran al
PC como una actividad enfocada en el producto, relacionada con –aunque no limitada
a– la resolución de problemas. Se trata de un proceso cognitivo o de pensamiento
que involucra:
la abstracción,
la descomposición de problemas en subproblemas,
el pensamiento algorítmico,
la evaluación de algoritmos y sistemas computacionales, y
reutilización de algoritmos en contextos diferentes a los originales.
Grover y Pea (2013) también realizaron una revisión de la denición de PC y
arman que el PC está compuesto por los siguientes elementos:
Flujo de ejecución.
Descomposición de problemas (o modularización).
Lógica condicional.
Depuración y detección sistemática de errores.
Abstracción y generalización.
Procesamiento sistemático de información.
Sistemas de símbolos.
Iteración, recursión y paralelización.
Consideraciones sobre desempeño y eciencia.
Similar a la lista de Wing (2006), los primeros cuatro elementos de esta lista son
análogos a algunos de los componentes identicados del PA por Futschek (2006),
Grozdev y Terzieva (2015) y Sadykova y Usolzev (2018).
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Weintrop et al. (2016) presentan una taxonomía de prácticas y habilidades que
componen el PC pensando en su incorporación en las aulas de clase de ciencias y
matemática de educación básica y secundaria:
1. Sobre los datos: recolección, creación, manipulación, análisis, visualización.
2. Modelización y simulación (es decir, crear modelos computacionales para en-
tender un concepto, crear modelos computacionales para encontrar y vericar
soluciones, evaluar diferentes modelos computacionales).
3. Resolución de problemas computacionales (reformular problemas para obte-
ner soluciones computacionales, programación de computadoras, selección
efectiva de herramientas computacionales, evaluar y valorar diferentes aproxi-
maciones o soluciones a un problema, desarrollar soluciones computacionales
modulares, crear abstracciones computacionales, solución de problemas y
depuración).
4. Pensamiento en sistemas (investigar un sistema complejo como un todo, en-
tender las relaciones dentro de un sistema, pensamiento en niveles, comunicar
información sobre un sistema, denir sistemas y administrar la complejidad)
Aunque esta taxonomía no incluye explícitamente el PA, hace énfasis en la
habilidad de resolución de problemas por medio de soluciones y abstracciones, tal
como indican Futschek (2006) y Grozdev y Terzieva (2015), y también hace énfasis
en la comprensión de sistemas complejos, como hacen Sadykova y Usolzev (2018).
Por ello se considera que implícitamente Weintrop et al. (2016) incorporan el PA en
su taxonomía de habilidades de PC.
En la revisión sistemática de literatura de Kalelioğlu et al. (2016) se identicó
que las características más comunes que forman el PC son: abstracción, resolución
de problemas, pensamiento algorítmico, reconocimiento de patrones, y pensamiento
basado en diseño.
Para Korkmaz et al. (2017) y Doleck et al. (2017), las habilidades del PC son:
pensamiento algorítmico, cooperatividad, creatividad, pensamiento crítico, resolución
de problemas.
En la investigación de Shute et al. (2017) el PC se compone de los siguientes
elementos: descomposición, abstracción, diseño de algoritmos (algoritmización),
depuración, iteración, generalización.
Para Stephens y Kadijevich (2020), las piedras angulares del PA son la descom-
posición, la abstracción y la algoritmización; mientras que las del PC son la descom-
posición, la abstracción, la algoritmización, y la automatización.
Tal como sucede con otros constructos psicológicos, no hay una única denición
operacional universalmente aceptada y las que han sido propuestas siguen en evo-
lución, como muestran las revisiones sistemáticas de literatura de Selby y Woollard
(2013), Voogt et al. (2015), Czerkawski y Lyman (2015), Shute et al. (2017), Freiman et
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al. (2018) y Tang et al. (2020), y los meta-análisis de Grover y Pea (2013) y Kalelioğlu
et al. (2016) sobre la literatura cientíca que trata sobre el PC en los años recientes.
Respecto a este aspecto, Denning (2017) señala que tanto la denición como
los métodos de evaluación y las armaciones sobre su benecio universal son áreas
problemáticas en la investigación del PC. Sin embargo, para efectos de este ensayo,
el PA es claramente una parte importante del PC. Esto está sustentado tanto en la
denición operacional de ISTE y CSTA (2011) como en las revisiones de literatura
que realizan Selby y Woollard (2013), Grover y Pea (2013), Kalelioğlu et al. (2016) y
Shute et al. (2017).
Pensamiento computacional y pensamiento matemático
En esta sección se presenta la relación entre el PC y el desarrollo del PM para nalizar
el ciclo de relaciones entre PM, PA y PC.
Ya a mediados de los años 70s Dijkstra (1974) reexionaba que la programación
de computadoras es una disciplina de naturaleza matemática, y “como una ciencia de
objetos abstractos, la matemática se basa en la lógica en lugar de la observación como
su medida de verdad, [pero] también emplea la observación, la simulación, e incluso
la experimentación como medio para descubrir la verdad” (NRC, 1989, p. 31). De ahí
que el PA y el PC sean recursos útiles para el desarrollo de diferentes tipos de PM.
Bubnó y Takács (2014) describen muchas analogías entre la resolución de pro-
blemas matemáticos de texto y de problemas de programación de computadoras.
En ambos casos hay que entender el problema, usar variables, modelizar, planicar,
ejecutar el plan, realizar pruebas, resolver el problema inicial, etc. También identican
dos diferencias importantes: la notación y las reglas sintácticas.
El estudio de Kilhamn y Bråting (2019) examina cómo las actividades de pro-
gramación de computadoras pueden inuir de diversas maneras en el desarrollo del
pensamiento algebraico en los estudiantes. Entre otras interacciones, revela que el
aprendizaje del álgebra puede enfrentar obstáculos cuando se realiza después de ac-
tividades introductorias a la programación, principalmente debido a las diferencias
en la simbología utilizada. Esto no implica que sea necesariamente desaconsejable
aprender a programar antes que aprender álgebra, ya que Modeste (2012b, 2016) señala
que lo contrario también puede ser cierto. Simplemente tienen diferentes notaciones
y reglas sintácticas, como describen Bubnó y Takács (2014), por lo que es natural
que puedan surgir interferencias entre el aprendizaje del álgebra y la programación
de computadoras.
Weintrop et al. (2016) enfrentan el desafío de denir el PC en el ámbito de la
educación en ciencias naturales y matemática, y proporcionan una base teórica so-
bre cómo debería manifestarse este tipo de pensamiento en las aulas. Abogan por
la idea de integrar el PC en lugar de simplemente añadirlo a los contextos del aula
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de matemática y ciencias, argumentando que esto es necesario debido a la creciente
naturaleza computacional de las matemáticas y las ciencias naturales modernas. Bro-
ley et al. (2017) muestran que se valida el modelo de Weintrop et al. (2016) con un
diverso conjunto de prácticas profesionales auténticas en el contexto de la matemática,
y aseguran que el poder de la computadora ha tenido un gran impacto en la forma
en la que los profesionales en CTIM –ciencia, tecnología, ingeniería y matemática–
pueden hacer y hacen su trabajo.
El análisis cualitativo de Broley et al. (2018) revela que los profesores e investiga-
dores matemáticos logran una variedad de tareas con la programación de computa-
doras, como modelar fenómenos complejos para resolver problemas del mundo real;
realizar cálculos y simulaciones imposibles de hacer a mano para realizar matemática
experimental; construir demostraciones; desarrollar herramientas tecnológicas, etc.
La forma en que el profesorado universitario utiliza la programación de compu-
tadoras para la enseñanza de la matemática es muy diversa, pero la investigación de
Broley et al. (2018) identicó seis tipos o niveles de interacción que el profesorado
ofrece a sus estudiantes:
1. Solo observación. El docente ejecuta.
2. Ejecución (ex-aula) de un programa existente.
3. Lectura (y tal vez análisis) del código fuente de un programa.
4. Modicación de un programa existente (es decir, editar su código fuente) para
lograr algo distinto.
5. Construcción de un programa, con base en especicaciones del docente
(incluso dado el algoritmo).
6. El estudiante desarrolla un programa (o varios), y esto puede incluir la vali-
dación o depuración.
Shute et al. (2017) examinan el campo del PC en la educación y comparan el PC
con el PM describiendo habilidades de cada uno, comunes y no comunes:
Las habilidades comunes entre el PC y el PM: resolución de problemas, mo-
delización, análisis e interpretación de datos, y estadística y probabilidad.
Las habilidades del PC que no pertenecen al PM: simulación, minería de datos,
redes, recolección automatizada de datos, juegos, razonamiento algorítmico,
robótica y programación.
Las habilidades del PM que no pertenecen al PC: conteo, aritmética, álgebra,
geometría, cálculo, teoría de conjuntos y topología.
Freiman et al. (2018) discutieron la pregunta sobre cómo se podría conceptualizar
el PC en la investigación sobre la enseñanza de la matemática. Este grupo llegó a la
conclusión de que hay una multiplicidad de perspectivas sobre lo que es el PC, y que
estas perspectivas pueden ser útiles dependiendo de los objetivos de los usuarios,
como los propósitos especícos de un equipo de investigación. También señalaron
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que estas diferentes perspectivas pueden corresponderse con diferentes tipos de tareas.
Ellos arman que incluso entre un grupo pequeño de investigadores especializados
en el tema, cada uno dene el PC de manera ligeramente diferente: para algunos se
trata de las prácticas de una persona (Broley et al., 2018), para otros es un artefacto
o herramienta (Buteau et al., 2016), mientras que para otros es una de las muchas
modalidades de aprendizaje (Shute et al., 2017).
Siguiendo el razonamiento de Freiman et al. (2018), se puede armar que los
contextos matemáticos pueden ser utilizados como medios para integrar el PC en la
enseñanza y el aprendizaje, lo que proporciona oportunidades fructíferas para llevar
a cabo investigaciones signicativas. Esto puede conducir a una mayor comprensión
de la matemática, así como a una comprensión más profunda del papel del PC y
las posibilidades que ofrecen las herramientas computacionales en la enseñanza y
aprendizaje de la matemática.
Aclaraciones sobre posibles confusiones
Existe una marcada tendencia por asociar el PC con programación de computadoras
(Wing, 2006; Voogt et al., 2015; Tang et al., 2020). Es cierto que ambas “constituyen
competencias clave que deben ser adquiridas por los jóvenes estudiantes, y cada vez
más por los trabajadores, en una amplia gama de actividades industriales y profe-
sionales” (Bordignon y García-Marín, 2018, p. 180), sin embargo, el PC comprende
otros componentes además de la programación de computadoras, como indican Wing
(2006), ISTE y CSTA (2011) y Weintrop et al. (2016).
También es cierto que encontrar e inventar algoritmos apropiados para un
problema dado es un requisito previo necesario para la programación de compu-
tadoras (Futschek y Moschitz, 2010; Juškevičienė, 2020), y que la programación de
computadoras es una herramienta importante para ayudar a desarrollar habilidades
de PC (Voogt et al., 2015). Por otro lado, “la programación [de computadoras] es un
tipo especíco de actividad humana y su realización exitosa requiere no solamente la
aplicación práctica de conocimientos y habilidades, sino también un tipo especíco
de pensamiento [el PA]” (Grozdev y Terzieva, 2015, p. 471).
Sadykova y Usolzev (2018) apoyan esta idea, ya que arman que “el pensamiento
algorítmico bien desarrollado es muy importante para el desarrollo de programas
informáticos. Si un estudiante no tiene las habilidades del pensamiento algorítmico,
incluso el conocimiento de uno o diferentes lenguajes de programación no será de
utilidad” (p. 2).
También es importante destacar que el pensamiento computacional (PC) no se
reere a pensar como una computadora, dado que las computadoras no piensan; en
realidad, el término se reere a pensar de manera similar a como lo hace alguien que
trabaja en ciencias de la computación (Grover y Pea, 2018).
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Algunas inuyentes organizaciones relacionadas a la enseñanza de las ciencias de
la computación aseguran que el PC puede tener lugar sin una computadora, y también
que el uso de una computadora en clase no necesariamente construye o promueve
PC (ACM et al., 2016). Esta idea es compartida por Wing (2017), que arma que
las personas pueden desarrollar PC sin una máquina. Voogt et al. (2015) van más
allá al armar que el PC no necesariamente requiere del uso de la programación de
computadoras, al igual que se arma sobre el PA (Futschek, 2006; Ziatdinov y Musa,
2012; Douadi et al., 2012; Kátai, 2015).
Diferencias entre pensamiento algorítmico y pensamiento computacional
Se debe tener cuidado de no confundir el PC con el PA a pesar de que sus deni-
ciones en la literatura sean similares. En la actualidad se considera que el PA es el
principal componente operacional del PC (Selby y Woollard, 2013; Grover y Pea,
2013; Kalelioğlu et al., 2016, Stephens y Kadijevich, 2020), a pesar de que muchas
deniciones operacionales de PC no lo incluyan explícitamente.
A partir de las deniciones ya descritas, podemos concluir que el PA se enfoca
en la creación, análisis, manipulación, ejecución y evaluación de algoritmos. Sin em-
bargo, de las descripciones y deniciones de PC se puede apreciar que este va más
allá de dichas actividades, por ejemplo, este incluye la habilidad de “interpretar el
código como datos y los datos como código”, la habilidad de “pensar en términos de
prevención, protección y recuperación […] a través de la redundancia, la contención
de daños y la corrección de errores” (Wing, 2006, pp. 33-34); también la habilidad de
“representar datos a través de abstracciones como modelos y simulaciones” (ISTE y
CSTA, 2011, p. 1), o la “selección efectiva de herramientas computacionales” (Wein-
trop et al., 2016, p. 139).
Los estándares educativos para la enseñanza de las ciencias de la computación
que plantea la CSTA (2017), además de algoritmos, programación, abstracción y
modelización, incluye muchos aspectos como la ciber-seguridad, los impactos de la
computación en la cultura, los impactos de la computación en las leyes y la ética; lo
cual es coincidente con la noción de technoracy que plantea D’Ambrosio (1999).
Por lo tanto, de manera concisa, se puede armar que el PC, a diferencia del
PA, no se limita únicamente a los algoritmos, sino que aborda las características y
limitaciones de la tecnología subyacente a estos algoritmos (paradigmas de progra-
mación, lenguajes, concurrencia, redes, capacidad de almacenamiento, etc.), así como
las implicaciones sociales del uso de esa tecnología (robo de identidad, respeto y
responsabilidad en el ciber-espacio, cambios culturales debido a la intrusión de las
tecnologías computacionales, licencias digitales, etc.).
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conclusIones
Con base en la gran cantidad de relaciones mutuas entre los conceptos estudiados, es
clara la necesidad de realizar más investigación sobre las interacciones del PA y el PC
en los diferentes tipos de PM. Esto es válido en todos los ámbitos, epistemológicos,
praxeológicos, psicológicos, cognitivos, fenomenológicos, etc.
Puesto que las deniciones conceptuales y operacionales de los constructos PA y
PC no son universalmente aceptadas, es importante seguir disertando sobre ellas. Sin
embargo, tal como sugieren Voogt et al. (2015), tal vez no deberíamos buscar unas
deniciones denitivas sino más bien encontrar similitudes y relaciones.
A pesar de que en la literatura cientíca aún no se ha delineado claramente cómo
incorporar y menos aún cómo integrar el PA y el PC en la enseñanza de la matemá-
tica, se reconoce que los métodos de enseñanza y aprendizaje de la matemática han
experimentado una profunda expansión en la actualidad gracias a las oportunidades
que ofrecen las herramientas computacionales; por lo tanto, es necesario promover
tanto el PC como el PA en toda la población para poder aprovechar esta expansión.
A manera de resumen esquemático se presenta en la Figura 1 un mapa de las
relaciones entre los principales conceptos de este ensayo.
Figura 1
Resumen de las relaciones entre los principales conceptos presentados en este ensayo
Fuente: Construcción personal.
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vol. 15 • 2024 • e1929 • ISSN: 2448-8550 21
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Navas López, E. A. (2024). Relaciones entre la matemática, el pensamiento algorítmico y el pensamiento computacional.
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... It has been observed that the integration of computational thinking into the teacher training curriculum can promote a more studentcentered and active approach in the classroom, where future teachers not only acquire technical skills, but also develop problem-solving skills, critical thinking, and creativity (Restrepo, 2024)Oh, yeah. Teaching computational concepts, such as programming and algorithmic problem solving, can enhance the ability of prospective teachers to design and facilitate authentic and relevant learning experiences for their students that foster critical thinking and 12 collaboration (Adam, 2024)Oh, yeah. In addition, the introduction of digital tools and technologies in the teaching and learning process can expand opportunities for student access and participation, as well as promote a greater diversity of pedagogical approaches and learning styles in the classroom (Coll Salvador et al., 2023)Oh, yeah. ...
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Objective: The objective of this study is to investigate the role of computational thinking in teacher training, in order to identify the main practices and trends in this field and examine their implications for technological education. Theoretical Framework: This study presents a review of the key concepts related to computational thinking in the educational field. Existing definitions and approaches are highlighted, as well as models and theories that support the integration of computational thinking in teacher training. Method: The methodology adopted included an exhaustive search in five academic databases to identify relevant studies published in the last five years. Inclusion and exclusion criteria were applied to select the relevant articles, and a systematic analysis was carried out to synthesize the findings. Results and Discussion: The results revealed a variety of experiences and practices related to computational thinking in teacher training. In the discussion section, these results were contextualized in the light of the theoretical framework, highlighting the implications for educational practice and identifying areas of future research. Implications of the research: The practical and theoretical implications of this study are discussed, providing information on how the results can influence the teaching and learning of computational thinking in the context of teacher training. These implications could include the design of professional development programs and the development of technology-focused educational curricula. Originality/Value: This study contributes to the literature by providing an updated view of the state of computational thinking in teacher training. Its relevance and value are evidenced in its ability to inform the design of effective educational interventions in the field of technological education.
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Algorithmic thinking is a key element for individuals to be aligned with the computer era. Its study is important not only in the context of computer science but also in mathematics education and all STEAM contexts. However, despite its importance, a lack of research treating it as an independent construct and validating its operational definitions or rubrics to assess its development in university students through confirmatory factor analysis has been discovered. The aim of this paper is to conduct a construct validation through confirmatory factor analysis of a rubric for the algorithmic thinking construct, specifically to measure its level of development in university students. Confirmatory factor analysis is performed on a series of models based on an operational definition and a rubric previously presented in the literature. The psychometric properties of these models are evaluated, with most of them being discarded. Further research is still needed to expand and consolidate a useful operational definition and the corresponding rubric to assess algorithmic thinking in university students. However, the confirmatory factor analysis confirms the construct validity of the rubric, as it exhibits very good psychometric properties and leads to an operational definition of algorithmic thinking composed of four components: Problem analysis, algorithm construction, input case identification, and algorithm representation.
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Este artículo se delimitó por tener un acercamiento objetivo a la integración del pensamiento computacional en los procesos de enseñanza-aprendizaje de las matemáticas de estudiantes con DAM; así, este trabajo se enmarca en la tesis doctoral: “Construcción del pensamiento computacional mediante la incorporación de la educación STEM en el currículo de secundaria”; para esto se contó con el paradigma cualitativo, de tipo descriptivo y de diseño documental. Así, se entiende que las dificultades persistentes en el aprendizaje de las matemáticas tienen un impacto negativo en el rendimiento académico general de los estudiantes. Factores como las barreras para el aprendizaje, contextos socioeconómicos desfavorables y la falta de estrategias pedagógicas efectivas contribuyen a esta problemática. Por tanto, se concluye que la integración del pensamiento computacional en la enseñanza de las matemáticas se presenta como una herramienta prometedora para mejorar los procesos de enseñanza-aprendizaje, que brinda habilidades para resolver problemas, fomentar el trabajo colaborativo y desarrollar el pensamiento lógico y creativo, mucho más con estudiantes con Dificultades de Aprendizaje en Matemáticas (DAM), en especial con en el uso de entornos digitales.
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Use of algorithmic thinking in education has received significant attention as it is grounded on thinking and performing the necessary action in line with a clearly defined purpose. The current study aimed to probe prospective classroom teachers’ views on algorithmic thinking skills and use of these skills in education. The research data were collected from 36 undergraduate students attending a state university in Turkey through an interview form developed by the researcher. Their responses to the interview questions were examined through content analysis and converted into themes and codes. The participants reported that teachers with well-developed algorithmic thinking skills tend to teach gradually, to follow a process that facilitates learning, to encourage students to be well-planned and neat and to help them develop/ improve their algorithmic thinking skills. They also suggested the use of such techniques as discovery learning, problem-solving, induction, brainstorming, concept mapping, games, discussion, fishbone and case study that require students’ active involvement in the learning process in order to improve their algorithmic thinking skills. The study discusses further findings in detail and concludes with practical implications developed in the light the findings reported here and the existing literature.
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Algorithmic thinking is a key ability in computer science education. This paper presents a novel approach in conceiving a hybrid learning environment that combines digital games characteristics, Micro World, and algorithm animation principles. AlgoGames supports learner"s first steps in algorithmic thinking by offering funny and challenging learning situations. Two main options are available to learners. The first one is a micro world, inspired by LOGO, where the student can write and visualize algorithms that create and act upon objects. The second option involves teacher"s reference algorithms; the student is faced with world objects' behavior and has to mime it. A primary evaluation was conducted showing real game-like motivation in using the system.
Conference Paper
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This paper calls attention to how the recent introduction of programming in schools interacts with the teaching and learning of algebra. The intersection between definitions of computational thinking and algebraic thinking is examined, and an example of a program activity suggested for school mathematics is discussed in detail. We argue that students who are taught computer programming with the aim of developing computational thinking will approach algebra with preconceptions about algebraic concepts and symbols that could both afford and constrain the learning of algebra.
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El aprendizaje de la programación es un tópico difícil para los estudiantes universitarios que inician estudios en carreras afines a las ciencias de la computación. Este aprendizaje exige desarrollar habilidades de resolución de problemas mediante estructuras básicas para diseñar algoritmos y programas. De manera simultánea, el alumno debe aprender la sintaxis de un lenguaje de programación, un entorno de desarrollo integrado (IDE) y desarrollar modelos mentales correctos. La combinación de estos requerimientos frecuentemente conlleva una sobrecarga cognitiva en el estudiante. La teoría de carga cognitiva (TCG) propone mecanismos de aprendizaje para ayudar a disminuir esta sobrecarga. Uno de ellos es el “efecto del problema por completar”. El presente estudio tuvo como objetivo medir uno de los efectos predichos por la TGC. Con base en esta, se diseñó material didáctico que se utilizó en un cuasi experimento controlado (aplicado durante el segundo semestre de 2017) con dos grupos de estudiantes de primer semestre de Ingeniería en Sistemas Computacionales de la Universidad Autónoma de Aguascalientes (UAA). El grupo experimental (n = 42) utilizó el material didáctico diseñado con la TCC, y el grupo de control (n = 47) utilizó material didáctico tradicional. La prueba de diferencia de medias mostró una diferencia estadísticamente significativa (p = 0.002) entre el rendimiento final de ambos grupos. El estudio concluye que los ejercicios por completar tuvieron un efecto positivo en el aprendizaje de los alumnos del grupo experimental, permitiendo una mejor adquisición de esquemas de programación en la forma de planes de programación. Posteriores réplicas aleatorizadas permitirán corroborar o descartar el efecto encontrado.
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En este artículo se presentan los resultados de una investigación cualitativa en el área de matemáticas, en la cual se trató el desarrollo del pensamiento variacional en estudiantes de noveno grado, 14 a 17 años, usando para tal fin secuencias didácticas diseñadas para el estudio y mediadas con TIC. El estudio contempló tres etapas: un diagnóstico inicial que permitió identificar el nivel de presaberes en aritmética y en pensamiento variacional, basado en los indicadores definidos en las pruebas saber; una intervención con las secuencias didácticas diseñadas, las cuales se ajustaron al plan de área institucional y orientando algunas actividades de aprendizaje al análisis de situaciones de variación y cambio; un diagnóstico final que evaluó el nivel alcanzado por el grupo de estudiantes participantes. El análisis de los resultados permite sugerir que la intervención generó cambios significativos en el grupo de estudiantes en lo relacionado al pensamiento variacional.
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The article deals with the concept of “algorithmic thinking.” Details show the distinctive features of algorithmic thinking and the problems that arise in teaching Computer Science. Such phenomenon is called the “mosaic thinking,” which is also discussed in the paper.
Chapter
Programming needs algorithmic thinking—the main component of computational thinking. Computational thinking is overlapping with many digital age skills necessary for digital learners. However, it is still a challenge for educators to teach CT in an attractive way for learners, also to find support to CT teaching content design and assessment. To address this problem, the literature review on CT in education was conducted and the main ideas of CT implementation and assessment were identified. The results show that modern technologies are widely used for learning enhancement and algorithmic thinking improvement. The implications of these results is that modern technologies can facilitate effective learning, CT skills gaining and learning motivation.
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This paper presents findings from a two-year qualitative study examining integration of computer science (CS) and computational thinking (CT) into elementary mathematics instruction. Integrated units were developed by elementary teachers and CS/CT coaches with support from university faculty with expertise in CS/CT and elementary mathematics. CS/CT instruction primarily relied on the Scratch environment, although some lessons made use of Code.org materials. This research primarily relied on two theories of integration (i.e. Kiray, 2012. A new model for the integration of science and mathematics: The balance model. Energy Education Science and Technology Part B: Social and Educational Studies, 4(3), 1181–1196) that provided insight into the level of interconnection between the disciplines and the relative amount of instructional time spent within each discipline. Findings revealed that cross-grade CS/CT concepts included sequencing, looping, and conditional logic. Within each category: (a) concepts were taught with increasing complexity across the grades, (b) the mathematics was dominant and CS/CT was important but secondary, and (c) three types of lessons emerged: No integration, partial integration, and full integration. Lastly, lessons generally included a transition from less integrated to more integrated activities with an initial focus on discipline-specific conceptual understanding prior to integrated activities.