Efecto de la Utilización de Lenguajes de Programación
de Computadores de tipo Declarativos en el Desarrollo del
Pensamiento Lógico, un enfoque experimental.

Astroza Hidalgo, Carlos
Universidad de Antofagasta, Antofagasta - Chile.
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Resumen

Sabido es que el aprendizaje de lenguajes de programación de computadores desarrollan en el aprendiz numerosos beneficios. Quizás, el más sorprendente de estos, es el hecho de que el tutor humano puede enseñar al computador algunas acciones a través de las estrechas capacidades lógicas que el mismo humano ha programado en él. El presente estudio se suscribe en el contexto del proceso de enseñanza que el tutor humano realiza hacia el computador, reconociendo a este proceso como una actividad netamente cognitiva, que en su evolución desarrolla y potencializa el pensamiento lógico del propio tutor. El estudio plantea a los lenguajes de programación de computadores de tipo declarativos como una de las estrategias educativas válidas para el desarrollo y potencializacion del pensamiento lógico en los aprendices y presenta una cuantificación de los logros alcanzados en una muestra sometida a experimentación.

Introducción

La Era Informática desde sus inicios en 1940 con el primer computador electrónico, hasta su consolidación como tal, con el primer microcomputador en 1975, nos ha permitido observar cómo algunas herramientas tecnológicas han ido ganando terreno en el quehacer del hombre.

El advenimiento de la computación y la informática han generado un ambiente "informático-computacional" que algunos autores han denominado "Era Informática". Esta era de gran desarrollo científico-tecnológico, la cual ha generado gran cantidad información, produciéndose la necesidad por un nivel básico de conocimientos, en informática y computación que todo habitante del presente debiera tener, lo que se ha denominado "Cultura Informática" (Sánchez,1987).

Desde 1940 son incontables los sectores que se han vistos afectados por esta era. Tal como el motor es el dispositivo el que desencadena la revolución industrial, el procesador digital desencadena una revolución en cuanto a la aplicación de técnicas digitales para el procesamiento de la información.

Hoy en día estamos viviendo en una sociedad que cada día se informatiza más, proceso que también lo está viviendo la industria en distintas formas. Quizás lo más representativo es el tener que tratar la información que proviene tanto del área productiva como administrativa, en forma simultánea y rápida. El hecho de que la industria haya sufrido una transformación en el procesamiento de la información y de sus formas productivas, hace que sea necesario que el profesional que se integre a ella, y en general cualquier profesional, sea un individuo con la capacidad de integrar los componentes modulares de un sistema o proceso, y entregar respuestas a procesos o problemas con una visión de conjunto y no soluciones particularizadas a componentes individuales de un sistema o proceso.

En lo que respecta al manejo de la información, hemos sido testigos de cómo en un principio, las herramientas que estaban destinadas al manejo de esta, estaban orientadas al cálculo numérico, el cual tiene un fuerte apoyo en la lógica clásica, esto excluía a cualquier tipo de información no numérica de un procesamiento o manejo, pero, hoy por hoy, podemos observar que cada día se incrementa más la cantidad de información con una concepción no numérica, ya sea en lo industrial como en lo social. Entonces, cabe preguntarse:¿ Cómo se está manejando y procesando este tipo de información?. La respuesta a ésta interrogante la encontramos en las arquitecturas de las herramientas que se están utilizando para la administración de la información, comúnmente conocidas como computadores.

Antiguamente(1940-1960), la base de la administración de la información, vía lenguajes de programación, tenía su soporte en la lógica clásica. Algunos de los productos más conocidos son los lenguajes:Pascal, Basic, Fortran y Cobol, también conocidos como lenguajes de tipo imperativo. Se basan en una secuencia de "instrucciones" detalladas y precisas de sobre cómo ejecutar un proceso, realizando secuencialmente las instrucciones que involucra el proceso.

Conscientes de la imposibilidad del manejo de otro tipo de información que no fuera numérica y la búsqueda de lenguajes más apropiados, flexibles y expresivos para el tratamiento de información no numérica(Cansado,1988), los especialistas del área repensaron dos hechos. El primero de ellos, fue la aplicación de la metodología matemática a la lógica clásica (Boole 1854) dando origen a la lógica simbólica. El segundo hecho de importancia, fue el principio de resolución (Robinson, 1965), el cual permite construir de una manera sistemática la demostración de un teorema con la ayuda de inferencias elementales, basadas en una regla única de deducción, a diferencia de los métodos clásicos que utilizan varias reglas entre las que habría que ir eligiendo una a una de acuerdo a las circunstancias. Estos dos hechos, se presentan como base de la concepción de los lenguajes de programación de computadores de tipo declarativos o descriptivos, destacándose los lenguajes: Lisp, Logo y Prolog. La creación de estos "nuevos" lenguajes de programación ha generado nuevas posibilidades para el tratamiento de información no numérica, ya sea en ámbitos industriales, sociales, educacionales, en resumen, en la aplicación de cualquier ciencia. Los declarativos con mayor proyección por su versatilidad en el manejo de información generalmente no numérica, se basan en un mecanismo para relacionar instrucciones con la ayuda de inferencias elementales, basadas en una única regla de deducción.

En el contexto de los lenguajes de programación, debemos observar que en estos momentos existen dos tipos: los imperativos y los declarativos. El aprendizaje de un lenguaje de programación desarrolla en el aprendiz, numerosos beneficios. Uno de estos, es el hecho de que el tutor humano tiene que enseñarle al computador a través de las estrechas capacidades lógicas que el computador posee. El tutor humano aprende algo acerca de cómo funcionan los computadores y cómo ocurre su propio pensamiento (Sánchez, 1986). Lo anteriormente citado está relacionado con la descripción de Piaget de cuatro factores que constituyen la inteligencia humana: experiencia, maduración, transmisión social y equilibrio. En lo que respecta al primer factor, experiencia, es de dos tipos: uno que se relaciona con experiencias del mundo físico y otro de tipo mental (experiencias lógico-matemáticas), en el cual, el individuo construye un resultado de las acciones sobre el ambiente físico. Por ejemplo, un individuo puede obtener sensorialmente información de un objeto, como es el caso de forma, color, tamaño y ancho. Si el individuo procesa mentalmente el objeto por clasificación, ordenamiento en series, lo sitúa en correspondencia con otro objeto o determina su relación con otro objeto, entonces el individuo se está ajustando a la derivación de una experiencia lógico-matemáticas. En virtud de lo anterior, podemos afirmar que aprender un lenguaje de programación proporciona experiencias de tipo lógico-matemáticas, estimulando el desarrollo del pensamiento lógico.

Analizando la componente educativa que afecta a la formación del ingeniero en la cuadrimensión: era informática, industria, control de procesos y lenguajes de programación de computadores, se torna fundamental enseñar cosas que no entren en tan rápida obsolescencia; que sean generales y abstractas, lo cual nos lleva a la meta central de la enseñanza académica mantenida por siglos, esto es, desarrollar en los estudiantes el pensamiento lógico.

En este proceso de formación, el aprendizaje de lenguajes de programación prepara al ingeniero para la utilización y la administración de la herramienta computacional, y a su vez, permite continuar con el desarrollo y estimulación del pensamiento lógico del aprendiz, tan necesario y la actividad que desarrollará el ingeniero en su vida profesional.

Preguntas Investigativas

A luz de lo anteriormente descrito y manteniendo la idea de que aprender a programar estimula el aumento del desarrollo del pensamiento lógico, entonces, es válido pensar que con los dos tipos de lenguajes descritos se desarrolla el pensamiento lógico, pero cabe plantearse lo siguiente: si estos dos tipos de lenguajes de programación tienen concepciones distintas, ¿cuál de estos dos tipos logra el mayor grado de desarrollo en lo que se refiere a pensamiento lógico?, ¿serán los lenguajes tipo imperativo favorables al desarrollo del pensamiento lógico, los cuales poseen un proceso jerarquizado de respuesta a las instrucciones, en contraposición con los declarativos basados en la idea de establecer relaciones bajo una única regla de deducción?.

La falta de claridad ante lo expuesto, es la incógnita que dará inicio al planteamiento de esta investigación. Esta duda inicial hizo surgir las siguientes preguntas:
 


Objetivos Generales y Específicos

Como objetivo general esta investigación se plantea:

o Detectar diferencias en la estimulación del pensamiento lógico, mediante la producción de conductas analíticas e integradoras a través del aprendizaje de un lenguaje de programación de computadores de tipo declarativo.

Como objetivos específicos esta investigación se plantea:


Metas, Actividades y Etapas

A continuación, se describe las etapas que considere el estudio con sus respectivas actividades y metas esperadas.

Meta

"Establecer con mayor claridad la relación entre los lenguajes de programación de tipo declarativos y el desarrollo del pensamiento lógico".

Etapa

1era. "Efecto".

Actividades

Para establecer la muestra que considere este estudio, el profesor a cargo de la investigación selección al azar un grupo de 12 alumnos de un total de 8 grupos disponibles con igual número de alumnos cada uno de ellos. Los alumnos seleccionados correspondieron a alumnos del primer a-o, segundo semestre 1991 del Programa CISPI de la Facultad de Ingeniería, de la Universidad de Antofagasta.
  Inicialmente se recolectó material con el fin de establecer el perfil de un posible instrumento a desarrollar y aplicar, el cual tendría la labor de reflejar el nivel del pensamiento lógico del aprendiz. Esta acción se vió imposibilitada ya que la realización de dos aspectos fundamentales de un test de este estilo, validez y confiabilidad sobrepasaban el período de dos meses considerado para esta etapa.

Para solucionar este problema se pensó en aplicar un test que ya hubiere sido validado y estandarizado para condiciones tales como: Estudiantes Universitarios, Nivel de Pensamiento Lógico y en lo posible que se ajustarán a la realidad nacional. La búsqueda propició instrumentos y pruebas que cumplían con algunas de las condiciones pero no con todas. Finalmente, se consideró como el más indicado según las condiciones ya explicitadas, el test proporcionado por la Unidad de Orientación de la Pontificia Universidad Católica del Norte. Este Test ha sido aplicado por varios años en esa Casa de Estudios con el objetivo de diagnosticar si el grado de desarrollo del pensamiento lógico del estudiante es acorde con la exigencia del área en que suscribe la carrera que cursa. El test de lógica consta de una batería de 20 preguntas, a medida que el encuestado va desarrollando el test se le van presentando preguntas en las cuales se requiere respuestas más precisas. Tiene una duración máxima de 20 minutos, lo cual hace del test una herramienta de fácil aplicación. El instrumento ha sido preparado por la unidad de Orientación del Departamento de Bienestar de la Dirección General Estudiantil de la misma Casa de Estudio, y la confección y actualización del mismo ha estado a cargo del profesor Sr. Eduardo Segovia Geraldo especializado en el área de Psicometría.
 

En lo que respecta a la validación del instrumento utilizado, no hubo necesidad de realizar este paso, ya que el instrumento había superado esta etapa por lo anteriormente expuesto.

o Experimentación Al inicio de esta etapa, se le explicó a los alumnos las características operativas de la interfaz usuario de la versión Turbo Prolog editada por la empresa Borland International Inc.. Se consideró aspectos como: manejo de ventanas y directorios, manejo de archivos (recuperación, grabado, copia, impresión, cambio de nombre, borrado, cambio de subdirectorios) y compilación de archivos.

Una vez que los alumnos manejaron estos aspectos generales de la interfaz, se procedió a iniciar el contenido que consideraba la experimentación. Este fue estructurado en cuatro módulos a desarrollar. A los alumnos una guía de apoyo con todo el contenido a considerar en los módulos.

La estrategia educativa implementada correspondió a la actualmente utilizada en el programa CISPI. En este aspecto, no se consideró pertinente innovar ya que los alumnos durante el primer semestre trabajaron en base a esta misma estrategia, y también, porque a juicio del investigador la estrategia ha permitido obtener resultados satisfactorios. El período que se consideró para esta etapa fue de cinco semanas. Cuando terminó con los módulos, se procedió a evaluar el contenido.

Seguidamente, se estableció el desarrollo y exposición de proyectos ejecutados individualmente por los alumnos. El objetivo de éstos proyectos fue evidenciar la forma en que los aprendices estructuraban la solución de un problema. Cabe destacar, que el desarrollo de dichos proyectos fueron supervisados y evaluados por el profesor a cargo de la experimentación. Esta etapa fue desarrollada en un período de dos semanas.
 

En esta etapa de la investigación, se consideró un diseño experimental de tipo pretest y postest sin grupo control. Para el análisis de los datos se utilizó la tabla de ponderación que el mismo test incluye.

En un primer análisis, se compararon las medias de los puntajes obtenidos en el pretest y postest, observándose una ganancia promedio en el postest de 3.5 puntos en cada caso observado. Posteriormente, para la interpretación de los datos se procedió a utilizar un test no paramétrico, pues la muestra no se ajusta a las exigencias de una distribución normal. La prueba seleccionada para esto fue el test de signo-rango de Wilcoxon para observaciones apareadas. La tabla presenta un resumen con el análisis del test.

Tabla 2

Resultados Test de Wilcoxon.

Número de diferencias positivas:9 con rango promedio :6.22

Número de diferencias negativas:2 con rango promedio :5.0

Test estadístico para muestra grande Z :2.00049

Probabilidad bilateral de igualar o exceder Z :0.045

De la Tabla N¼2 podemos observar que la probabilidad bilateral de igualar o exceder Z es de un 0.045 lo que representa que existe un error de estimación del test de un 4,5%. A su vez, el test muestra un incremento en el desempeño lógico en 9 de 11 casos con una ganancia promediada por todos los casos de 6.2 ptos. El siguiente gráfico muestra las variaciones evidenciadas entre las mediciones.
 
 


Lo anteriormente expuesto nos permite asegurar que la experimentación produjo un incremento en el desarrollo del pensamiento lógico de los aprendices, este incremento fue significativo en el 95,5% de los casos tratados. Es decir, el aprendizaje de un lenguaje de programación de computadores de tipo declarativo, produjo un desarrollo del pensamiento lógico del aprendiz.

También cabe destacar, que en lo que respecta a la interrogante "los estudiantes que conforman la muestra, poseen el nivel necesario y suficiente de pensamiento lógico requerido para el área de ingeniería", podemos mencionar que en 8 de 11 casos se testeó un nivel de suficiente a bueno de pensamiento lógico en los aprendices. Esto nos permite asegurar que la muestra mayoritariamente presentó el nivel de suficiente para las exigencias de una carrera universitaria o en el área de la ingeniería. Cabe destacar que la clasificación incluye los rangos de insuficiente, suficiente, bueno y excelente.

En lo que respecta a diagnosticar, "si se está a tiempo de estimular el pensamiento lógico en el ciclo universitario, mediante el aprendizaje y la utilización de lenguajes de programación de tipo declarativo", se pudo establecer que en 4 de los 11 casos hubo un incremento en el nivel del desarrollo del pensamiento lógico.

Por último, cabe señalar que los estudiantes sometidos a la experimentación se mostraron en todo momento motivados por el aprendizaje y aplicación del lenguaje de programación. Resalta la variedad y originalidad de aplicaciones mostradas en el desarrollo de los proyectos.

Conclusión y discusión final

El estudio propuesto, tuvo como objetivo principal detectar diferencias en la estimulación del pensamiento lógico mediante la producción de conductas analíticas e integradoras en el estudiante universitario a través del aprendizaje de un lenguaje de programación de computadores de tipo declarativo.

Los resultados obtenidos en la experimentación, permiten afirmar cuantitativamente el logro del objetivo propuesto. Se aprecia una evolución en el nivel del pensamiento lógico en los aprendices, a la hora de este análisis, hay que rescatar como dato evidenciador de esta evolución el valor de 6,2 puntos de promedio en el aumento del nivel de pensamiento lógico en 9 de 11 casos que consideró la muestra. El estudio a su vez deja en claro que es posible estimular el desarrollo del pensamiento lógico a nivel del ciclo universitario y que de hecho la enseñanza de lenguajes de programación de tipo declarativo, es una estrategia educativa recomendable para la estimulación del pensamiento lógico.

Lo anteriormente descrito, nos lleva a considerar y a plantear estrategias educativas que posibiliten y potencialicen el incremento de las características cognitivas de nuestros estudiantes, como también, es importante profundizar en aspectos más específicos que esta visión halla considerado.

Finalmente, este estudio sugiere dos nuevas acciones realizar. En primer lugar, profundizar en el contexto de los lenguajes de tipo declarativo como estrategias educativas y potencializadoras en el desarrollo del pensamiento lógico de los aprendices. Y a su vez, buscar la forma de generar un procedimiento el cual permita administrar en forma óptima dicha estrategia.

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