Un jardín de infancia de Jinniu, Chengdu, combinó programación tangible y ciencias. La propuesta avanza del juego autónomo a las tareas y los proyectos, con apoyo docente a la interacción y al diálogo.
Programación tangible en preescolar: su valor y sus aplicaciones en la enseñanza de ciencias
Jardín de Infancia Número 3 de los Órganos del Distrito de Jinniu, Chengdu
[Resumen] El programación con objetos reales en las escuelas infantiles tiene un valor único para el desarrollo de la alfabetización informática de los niños, su pensamiento computacional, su potencial de innovación y su capacidad de monitoreo metacognitivo. El diseño de las actividades de programación con objetos reales sigue tres principios: la base en la experiencia, el enfoque en los juegos y la importancia de la investigación. Además, presenta seis características clave: baja estructura, naturaleza problemática, apertura, integración y continuidad. Se utiliza un enfoque de enseñanza gradual que consiste en “juegos autónomos → tareas → actividades de proyecto”. Se enfoca en cuatro etapas de investigación basadas en problemas reales. Los maestros apoyan a los niños en su aprendizaje profundo a través de la creación de situaciones, la integración de recursos, la interacción entre maestros y niños y la organización de discusiones.
【Palabras clave】Programación con objetos reales; Programación con objetos reales en jardines de infancia; Educación científica
La inteligencia artificial está evolucionando rápidamente. En el futuro, las personas enfrentarán desafíos en una sociedad digital. Solo al centrarse en las nuevas necesidades de formación en esta nueva era y al considerar la informatización de la educación como un factor esencial para el cambio sistemático de la educación, se podrá impulsar el desarrollo moderno de la educación. Por lo tanto, debemos cambiar nuestra visión de la educación y renovar nuestra concepción de las tecnologías educativas. Las tecnologías educativas no deben limitarse únicamente al entorno de aprendizaje, sino que deben integrarse en el sistema de aprendizaje, promoviendo así la innovación en la informatización de la educación.
En la era en que la informática y la educación se fusionan profundamente, surgen cada vez más instituciones educativas para programación infantil fuera del entorno escolar. Sin embargo, falta la conciencia y la capacidad de centrarse en el desarrollo infantil y de planificar la educación en programación basada en el nivel cognitivo de los niños. Esto resulta en una separación entre la tecnología de programación y la educación. Por lo tanto, nos esforzamos por explorar prácticas de educación en programación con objetos reales para niños en la escuela de infancia, con el fin de resolver problemas como la falta de innovación en las ideas educativas para programación infantil fuera del entorno escolar, la falta de opciones y métodos estáticos. De esta manera, podemos utilizar la inteligencia artificial para potenciar la educación científica y promover cambios en las formas de aprendizaje de los niños.
I. Análisis del valor de la educación de programación con objetos reales en jardines de niños
La programación física es un método de programación en el que se combinan instrucciones relacionadas con objetos tangibles para controlar los robots que representan esos objetos y lograr resultados interactivos. Consiste en materializar los bloques de código en la pantalla en objetos reales, encapsulándolos en módulos físicos que poseen diferentes propiedades o funciones (incluyendo funciones, variables, lógica, sensores, etc.). Los niños utilizan diferentes formas de operación (como bloques de construcción, control remoto, botones y rompecabezas) para que los módulos físicos expresen la lógica del programa y respondan a las instrucciones.
(1) Características de la programación física
La programación con objetos físicos, como medio de enseñanza, presenta las siguientes características: el proceso de programación se representa de manera concreta, es decir, se crea una correspondencia física del proceso de programación. Los soportes físicos utilizados en la programación son módulos magnéticos, lo que cambia la forma en que se ingieren códigos a través de teclados y se arrastran íconos con el mouse. Los niños pueden percibirlo y manipularlo directamente. Los lenguajes de programación son más sencillos: los objetos físicos encapsulan las gramáticas complejas en módulos de programación, y se utilizan pocas instrucciones simples. De esta manera, los niños pueden llevar a cabo actividades de programación creativa, logrando así una transformación amigable para niños en el lenguaje de máquinas. La interacción entre el humano y la máquina es más diversa: los niños tienen más oportunidades de aprender en un entorno más natural, lo que fomenta la interacción entre los aprendices y el entorno real, los módulos de programación y sus compañeros.
(II) Características del aprendizaje de programación con objetos reales para niños pequeños
Las características mencionadas anteriormente del programación con objetos reales afectarán directamente la forma en que los niños aprenden. Esto hace que el aprendizaje de la programación con objetos reales en niños pequeños presente las siguientes características: primero, la interconexión entre el cuerpo, las herramientas y el entorno. Por ejemplo, a los niños les gusta relacionar los módulos de programación con otros materiales, y según las características de los módulos, buscan materiales de baja estructura que puedan combinarse con juegos. Segundo, la interacción: los niños interactúan y cooperan con sus compañeros, creando juegos conjuntos. A través de observación, escucha y comunicación, se promueve el aprendizaje y la interacción en el contexto del juego. Tercero, la naturaleza cotidiana: las actividades de programación de los niños reflejan las experiencias cotidianas. Los niños utilizan la programación con objetos reales para expresar y crear cosas relacionadas con la vida cotidiana. Cuarto, la lógica: el proceso de programación de los niños es una construcción concreta de la lógica causal. Los niños pueden analizar diferentes situaciones y ajustar continuamente el proceso y los resultados de la programación. Quinto, las etapas: los juegos de los niños muestran una evolución dinámica en cuanto a contenido, forma de juego y conciencia de tareas. El contenido del juego pasa de “imaginación” a “concreto”, la forma de juego pasa de “juegos simples y simples” a “juegos complejos y mixtos”, y el propósito del juego pasa de “aleatorio” a “generativo” y luego a “planificado”.
(III) Los múltiples valores de la educación en programación física
La educación en programación para niños pequeños es una educación integral que no tiene como objetivo final el dominio de la tecnología. Se enfoca en el desarrollo de las habilidades integrales de los niños, para que se adapten mejor a la vida futura. La educación en programación con objetos reales en las escuelas infantiles tiene los siguientes valores únicos:
En primer lugar, se trata de la formación en el uso eficaz de la información. Los niños pequeños pueden obtener y utilizar información a través de materiales de programación con objetos reales. Basándose en el análisis de la información, construyen y comparten conocimientos. El módulo de programación con objetos reales es, en sí mismo, un pequeño sistema de integración de información. Los módulos físicos contienen mucha información. Los niños pequeños, mediante diferentes formas de operación (como bloques, control remoto, botones y rompecabezas), permiten que los módulos de objetos reales expresen la lógica del programa y respondan a las instrucciones. En este proceso, los niños pequeños obtienen, analizan, procesan y utilizan la información contenida en los materiales. Utilizan la tecnología de la información para pensar y expresarse de manera creativa, y desarrollan así su capacidad para innovar y compartir información.
En segundo lugar, se trata de desarrollar la capacidad de pensar de manera visual. El programación ayuda a los niños a desarrollar los métodos de pensamiento que se utilizan en el diseño de programas. Esto les permite comprender las cosas de manera abstracta y resolver problemas de manera eficiente mediante el uso de modelos. La esencia del pensamiento computacional es una combinación de varias habilidades de pensamiento para resolver problemas. En la programación real, los niños desarrollan habilidades como la lógica, los algoritmos, la descomposición y los patrones. La lógica consiste en la inferencia y explicación de las relaciones causales; se puede entender como “si hago esto, entonces sucederá eso”. Los algoritmos son una serie de instrucciones o reglas que guían a los sistemas informáticos para completar una tarea. En la programación real, se puede entender como una descripción precisa y efectiva de cómo resolver un problema, o como una serie de instrucciones para resolverlo. La descomposición consiste en dividir una tarea compleja en subtareas simples y fáciles de resolver. Los patrones son métodos para encontrar soluciones generales para un tipo de problema, es decir, encontrar leyes y estructuras que se puedan aplicar a otros problemas similares. En la educación de programación real, los niños pueden analizar objetos o experiencias similares.
Tercero: se estima el potencial de innovación en la colaboración entre humanos y máquinas. La educación en programación con objetos reales en los jardines de niños es una actividad de aprendizaje que permite a los niños utilizar la tecnología de la información para resolver problemas de manera creativa. La programación con objetos reales permite a los niños utilizar sus conocimientos básicos de programación para encontrar soluciones adecuadas cuando se enfrentan a problemas de diferentes tipos y dificultades. Además, fomenta la capacidad de los niños para analizar, evaluar e innovar, permitiéndoles utilizar su imaginación y creatividad para diseñar programas simples a través de los módulos de programación, y así lograr los objetivos que desean.
Cuarto, está el apoyo digital en la supervisión metacognitiva. La esencia de la programación física es una actividad de pensamiento con objetos reales. La tarea principal en las operaciones de programación física es controlar el estado de funcionamiento de un objeto. El comportamiento de los niños en cuanto a predecir y verificar cada paso de la programación, así como el proceso de aprendizaje, constituye la metacognición. Los niños configuran los programas de los módulos basándose en sus predicciones. Si los resultados de la programación coinciden con sus predicciones, después de varios intentos, los niños logran dominar la forma de configurar esos programas. Por el contrario, si los resultados no coinciden con las predicciones, los niños deben reflexionar sobre las razones, lo que permite que las actividades de exploración continúen.
II. El paradigma práctico de la educación de programación con objetos en jardines de niños
(1) Lógica de diseño: Principios y características de las actividades de programación con objetos reales en jardines de niños
La educación en programación en los jardines de infancia debe pasar de un enfoque dirigido por los maestros a un enfoque centrado en los niños, con énfasis en respetar las características de edad y los procesos de desarrollo de los niños.
El diseño de las actividades de programación con objetos reales sigue tres principios: primero, la experiencia como fuente. La educación en programación con objetos reales en los jardines de infancia enfatiza la experiencia de los niños, promoviendo un enfoque centrado en esa experiencia para lograr la transformación de los eventos de la vida cotidiana en lógica de programación. Segundo, el enfoque en el juego. La programación con objetos reales en los jardines de infancia destaca la simplificación de las tareas y la externalización de las funciones de programación, utilizando métodos visuales e interactivos para fomentar la percepción directa, la operación práctica y la experiencia personal de los niños. Se debe dar importancia al aspecto lúdico, de modo que la experiencia de programación de los niños crezca naturalmente a través de actividades lúdicas. Tercero, la investigación como objetivo. La programación con objetos reales en los jardines de infancia es una actividad investigativa motivada por la resolución de problemas. Es importante valorar las experiencias, el desarrollo del pensamiento y las habilidades de los niños durante el proceso de programación, así como el desarrollo de sus cualidades de aprendizaje, y no solo el resultado final.
El diseño de las actividades de programación física debe reflejar seis características principales: primero, la naturaleza de bajo nivel estructural; esto permite que los niños exploren según sus propios intereses y ritmo, fomentando así su creatividad y autonomía. Segundo, la naturaleza problemática: las actividades se centran en la resolución de problemas, incluyendo los problemas que surgen en situaciones cotidianas de los niños, como su vida, aprendizaje, actividad física y juegos. Tercero, la apertura: los maestros tienen más flexibilidad para determinar la estructura, contenido, tiempo y lugar de las actividades de programación. Los niños, en un entorno abierto, interactúan plenamente con materiales, el entorno, compañeros, maestros y recursos. Cuarto, la complejidad: el aprendizaje de programación es un proceso complejo y multifacético, que involucra matemáticas, ciencias naturales, ciencias de los sistemas y arte. El contenido del aprendizaje está interconectado y integrado de manera orgánica. Quinto, la continuidad: la solución efectiva de los problemas de programación requiere que los niños continúen explorando y probando hasta resolverlos, lo que permite que sus experiencias se acumulen con el tiempo. Sexto, la generatividad: las tareas y elementos de programación cambian dinámicamente según las exploraciones de los niños. El contenido de las actividades se adapta según los intereses, preguntas y descubrimientos de los niños.
(II) Escala de experiencia: El enfoque gradual de la enseñanza en las actividades de programación con objetos en la guardería
El programación presencial en el jardín de infantes se basa en el nivel de desarrollo de las experiencias de los niños pequeños, siguiendo el proceso “juego autónomo → tareas orientadas → actividades por proyecto”.
Paso 1: Juegos autónomos – Se fomenta la exploración libre de los niños pequeños con materiales de programación. Durante este período de exploración libre, los maestros colocan materiales de programación en el área de juego. Los niños, a través de la observación y manipulación de los materiales, intentan adivinar para qué sirven y cómo se pueden utilizar. Continúan investigando cómo hacer que los módulos funcionen y cómo se pueden hacer que brillen. Así, los niños pueden relacionar los módulos de diferentes colores, descubriendo así las reacciones sorprendentes que se producen cuando se combinan los materiales.
Era 2: Tareas orientadas – guiar a los niños para que utilicen diversos materiales en su investigación. En esta fase orientada a objetivos, los niños ya están familiarizados con los materiales. El profesor puede aumentar las dificultades para estimular una exploración más profunda por parte de los niños. El profesor puede asignar una tarea a los niños y proporcionarles más materiales de bajo estructura, para que los niños utilicen estos materiales en su aprendizaje. Los niños deberían completar una tarea desafiante, como “diseñar un camión de bomberos”.
Etaje 3: Integración de proyectos – Mejora la capacidad de innovar y integrar las aplicaciones de programación. Durante el proceso de construcción del sistema, la experiencia en programación de los niños crece gradualmente. Estos proyectos permiten que los niños realicen un aprendizaje profundo. A través de proyectos orientados a problemas, se fomenta el pensamiento progresivo de los niños. Se logra así un desarrollo de habilidades integradas, centrado en la experiencia de programación con objetos reales, como por ejemplo, “organizar un concurso de coches programados”.
(III) Modelos de implementación: dos modelos de actividades de programación con objetos en guarderías infantiles
Los proyectos de actividades de programación suelen consistir en “crear resultados tangibles”. Los tipos de resultados tangibles pueden ser productos, espacios o escenarios, entre otros. Dependiendo del tipo de resultados obtenidos, los métodos de desarrollo de las actividades de programación se pueden dividir en dos categorías:
El primer tipo es el “iterativo”: se basa en la experiencia de los niños pequeños y se desarrolla de manera progresiva. Las actividades consisten en crear un “objeto” individual. Este tipo de actividades se expanden continuamente en torno al diseño, la creación y la optimización del producto. A través de la resolución de problemas, se acumulan las experiencias de los niños. Los niños mejoran sus habilidades al repetir constantemente una actividad, y desarrollan sus conocimientos al resolver problemas. Por ejemplo, cuando los niños diseñan un robot para limpiar la mesa, las funciones del robot se mejoran con el tiempo, y las versiones del robot se actualizan continuamente.
La segunda forma es la “combinada”: se basa en las necesidades del proyecto para expandirse horizontalmente. Este tipo de actividad consiste en crear una “escena”. En este caso, las tareas centrales se dividen en varias subtareas paralelas, y todas estas subtareas se combinan para lograr los objetivos del proyecto. Al mismo tiempo, cada subtarea puede desarrollarse de forma independiente, siguiendo un modelo de operación “iterativo”. Por ejemplo, los niños de la clase cuatro diseñaron un zoológico de programación: crearon animales como patos, elefantes, girafas y serpientes. El maestro y los niños también crearon una escena de bosque, donde los animales pueden jugar. Se les proporcionó comida que les gusta, como hongos, zanahorias, hierba y hojas de árboles. También se construyeron casas y vallas para que los animales puedan jugar en el área del bosque.
(IV) Proceso de investigación: Cuatro etapas de la investigación en actividades de programación con objetos en guarderías infantiles
Los niños no juegan al azar, sino que juegan de manera orientada a resolver problemas reales, y en ese proceso de investigación, adquieren el pensamiento y los métodos para resolverlos.
Creación de situaciones y definición de problemas: Se utiliza la creación de situaciones de juego, situaciones de la vida real y situaciones de desafío para estimular el interés de los niños en la investigación. La creación de situaciones también implica la presentación de problemas y la generación de tareas. Los maestros deben guiar a los niños para que identifiquen los problemas, analicenlos y comprendanlos. ¿Cómo es un camión de bomberos? ¿Qué elementos y características tiene? Los niños, a través de la recopilación de información y el intercambio de opiniones, logran comprender la estructura general del camión de bomberos. También analizan que el camión de bomberos necesita además sirenas y luces de alerta.
Reconocimiento de patrones, elaboración de planes: Primero, se realiza el “reconocimiento”. Los maestros, mediante preguntas progresivas, ayudan a los niños a reconocer los patrones en las tareas, y a comprender la lógica de programación detrás de cada tarea. Luego, se procede a la “división” de las tareas complejas en tareas más pequeñas, que pueden ser completadas individualmente, utilizando herramientas de programación reales. Los niños, basándose en el análisis del camión de bomberos, identifican los elementos necesarios para el programa: avance, luces, sonido, etc. Después, se dividen las tareas en partes más pequeñas. Por ejemplo, primero se configura el modo de avance con el módulo de control, luego se configuran las luces rojas con el módulo de colores, y finalmente se configura el sonido de la sirena con el módulo de sonido. De esta manera, se crea un plan de operación.
Operaciones prácticas y corrección de programas: los niños pequeños realizan una serie de acciones como “escribir el programa (ajustar y montar los módulos) – iniciar el programa (observar el proceso) – corregir errores (intentar repetidamente)”. De esta manera, experimentan y optimizan constantemente el programa. Dado que los problemas dentro de los módulos de programación son bastante complejos, es inevitable que los niños cometan algunos errores. Pero, al intentar, corregir y planificar de nuevo, logran que el programa funcione correctamente, y así encuentran la mejor solución para resolver los problemas.
Exposición y intercambio, evaluación y reflexión: Se realizan comparticiones, intercambios, evaluaciones y reflexiones sobre el desarrollo de la actividad, con el fin de sintetizar y analizar las experiencias relacionadas. Este proceso suele ir acompañado por la “presentación de resultados”.
III. Marco de apoyo para las actividades de programación con objetos en el jardín de infantes
(1) Entretenimiento basado en situaciones: las situaciones desafiantes y divertidas estimulan el interés en la investigación.
El desarrollo de actividades de programación para niños pequeños se basa en el interés de los niños; el aprendizaje basado en situaciones se ajusta mejor a las características del desarrollo cognitivo de los niños. Los maestros pueden crear escenarios como cuevas, túneles, pistas de carreras y toboganes, lo que fomenta el juego cooperativo entre los niños. Al mismo tiempo, esto ayuda a los niños a comprender y adaptarse mejor a las actividades de programación que se van a realizar, y les permite participar más activamente en el juego.
(II) Integración de recursos: Explorar métodos de investigación mediante la identificación de materiales y recursos ambientales
Los maestros guían a los niños para que aprovechen todas las fuentes disponibles, y así se fortalece la interacción entre los módulos de programación y otros herramientas, materiales y entornos, lo que permite la creación de actividades de programación variadas. **Combinación “módulos + Lego”:** Los módulos tienen la función de piezas de construcción; los niños pueden utilizarlos junto con Lego para crear formas simples. **Combinación “módulos + Lego + materiales de baja estructura”:** La combinación de materiales de baja estructura con los módulos de programación permite diversas formas de jugar. Los materiales de baja estructura pueden servir para enriquecer las funciones de los proyectos de programación, así como para actuar como elementos interactivos en los proyectos de programación. Con esta combinación, se pueden enriquecer los elementos y escenarios del juego, y los niños pueden realizar actividades de programación creativas según las necesidades del juego. **Combinación “módulos + Lego + materiales de baja estructura + entorno”:** Al aprovechar al máximo los factores ambientales, se pueden llevar a cabo actividades de programación más relacionadas con la vida real y con situaciones reales.
(III) Visualización de la experiencia: la materialización de las huellas de aprendizaje promueve el desarrollo de la experiencia en niños pequeños
Los maestros pueden utilizar diagramas, decoraciones en la pared y manuales de registro para hacer que los procesos y experiencias relacionadas con las actividades de programación de los niños sean visibles. Primero, se pueden utilizar “diagramas intuitivos y fáciles de entender”, como diagramas de funciones o pasos a seguir. De esta manera, los niños pueden observar y analizar esos diagramas para enriquecer sus experiencias y resolver problemas. Segundo, se pueden crear “decoraciones temáticas” que representen las experiencias de los niños. Estas decoraciones podrían tener temas como “Mis descubrimientos”, “Mis problemas” o “Mis métodos”. Los maestros y los niños colaboran en la decoración de estas paredes, lo que fomenta el aprendizaje mutuo. Tercero, se pueden utilizar “manuales de registro” para documentar las actividades de programación de los niños. Estos manuales permiten que los niños registren sus problemas y el proceso de resolución mediante dibujos, símbolos y texto. De esta forma, se puede analizar y organizar las experiencias de los niños.
(IV) Diálogo en estilo “soporte”: las preguntas significativas guían a los niños en la resolución de problemas
Los maestros pueden utilizar preguntas significativas para ayudar a los niños pequeños a seguir investigando y a descubrir sus propios problemas. Las preguntas efectivas deben dirigir la investigación de los niños y permitir que sus conocimientos se profundicen, lo cual facilita su reflexión.
Cuando se observan problemas que enfrentan los niños pequeños, se puede utilizar un lenguaje indirecto para ayudarlos a identificar los problemas y a entenderlos mejor. De esta manera, a través de preguntas orientadas, se puede ayudar a los niños a combinar sus conocimientos previos y a analizar las causas de los problemas. Por ejemplo: “¿Por qué ocurre este problema?”. Finalmente, se pueden utilizar preguntas abiertas y creativas para fomentar la capacidad de pensamiento divergente de los niños, y ayudarlos a encontrar soluciones. Por ejemplo: “¿Cómo planeas resolver este problema?”, “¿Qué más crees que se podría hacer?”. A través de estas preguntas, se puede guiar a los niños para que desarrollen nuevas ideas.
(5) Intercambio de experiencias: compartir e interactuar entre experiencias colectivas, grupales e individuales
Las actividades de los niños pequeños, los problemas que enfrentan y las experiencias de investigación que adquieren son diferentes. Para fomentar la compartición y interacción de las experiencias de los niños, los maestros pueden organizar juegos en los que los niños compartan el proceso de juego, y difundir las experiencias exitosas de individuos o grupos hacia el colectivo. Al mismo tiempo, cuando los niños enfrentan problemas comunes en su investigación, los maestros también pueden organizar discusiones en grupos o debates colectivos, para que todos investiguen soluciones y las prueben en la práctica.
IV. Conclusión
La educación en programación física proporciona a los niños una experiencia científica y un desarrollo completamente nuevos, lo que contribuye al desarrollo multidimensional de los niños pequeños. Por un lado, permite que los niños desarrollen, de forma preliminar, un “pensamiento de programación”. Esto no significa que los niños realmente dominen las técnicas de programación, sino que, a través de juegos de programación, aprendan métodos para resolver problemas de manera creativa. Por otro lado, se fomentan las buenas cualidades de aprendizaje en los niños: mayor concentración, perseverancia y curiosidad. Por ejemplo, el número de veces que los niños eligen juegos de programación y la duración de esos juegos tienden a aumentar.
La enseñanza tradicional, basada en la información, se centra más en la aplicación técnica, ignorando la interacción entre las tecnologías inteligentes y la enseñanza, así como la integración de los diferentes aspectos de la educación. Nuestro jardín de infancia se esfuerza por llevar a cabo la educación en programación para niños desde un enfoque “orientado a la tecnología” hacia uno “orientado al aprendizaje”. Se enfatiza el valor fundamental de la función educativa y los métodos de enseñanza, así como las características innegables del docente como persona. La educación en programación con objetos reales en el jardín de infancia se basa en las características cognitivas y el nivel de desarrollo de los niños. Se utilizan módulos de programación sencillos en lugar de código complejo. A través de materiales interactivos y visuales, se fomenta la participación de los niños con múltiples sentidos, logrando que las actividades de programación sean más accesibles para ellos. En este proceso, se rompe la pasividad del docente frente a las tecnologías inteligentes y se estimula su conciencia educativa. Se optimiza el diseño y la implementación de las actividades de programación según las características de edad de los niños, lo que permite apoyar mejor el aprendizaje de programación de los niños y promueve una integración efectiva entre la tecnología informática y la educación preescolar.
Enlace original: https://aiedchair.bnu.edu.cn/news-citlab-2247627301-2-es/
