El presente trabajo de investigación tiene como objetivo diseñar e implementar
material didáctico basado en la teoría de la carga cognitiva, particularmente usando
el efecto de ejemplos resueltos, en combinación con la identificación de planes de
programación, para la materia de estructura de datos con el objetivo de medir la
efectividad de dicho material en el aprendizaje de los alumnos que estudian
materias afines a las ciencias computacionales de la Universidad Autónoma de
Aguascalientes.
Las bases teóricas de la investigación son: Teoría de la Carga Cognitiva, Efecto de
ejemplo resuelto, Efecto de atención dividida y Planes de programación.
La teoría de la carga cognitiva (Sweller et al., 2019) fue desarrollada como una
teoría de diseño instruccional basada en aspectos de la arquitectura cognitiva
humana. Teniendo como componentes básicos, la memoria de trabajo, la memoria
a largo plazo y su relación entre ellas. La capacidad y duración se vuelve limitadas
en la memoria de trabajo cuando tiene que procesar información nueva, pero estas
limitaciones desaparecen cuando la memoria de trabajo procesa información que
previamente fue almacenada en la memoria de largo plazo. La memoria de largo
plazo es virtualmente ilimitada en capacidad, almacenando la información en forma
de esquemas.
Los ejemplos resueltos se centran en los diferentes estados de un problema y en
los pasos de la solución, lo que permite a los alumnos inducir soluciones o
esquemas generalizados (Sweller et al., 1998). Por lo que estudiar utilizando
ejemplos resueltos puede facilitar la construcción de esquemas y transferir el
13
proceso de resolver el problema más que realmente resolver los problemas
equivalentes.
(Van Merriënboer, 1990) define los planes de programación como:
“Secuencias estereotípicas de instrucciones de computadora o plantillas de
lenguaje de programación. Esas plantillas pueden estar relacionados con una línea
de programa (por ejemplo., PRINT “text”; variable), varias líneas de programa (por
ejemplo., una estructura de bucle con inicializaciones adecuadas sobre el bucle y
contadores o totales acumulados colocados correctamente dentro del bucle) o
programas completos (por ejemplo., una plantilla general de entrada-procesosalida).
Por lo tanto, mientras que las plantillas de bajo nivel proporcionan
declaraciones para usar en una situación particular, las plantillas de alto nivel son
aplicables en una variedad cada vez más amplia de situaciones.”
Los planes de programación son plantillas de código, las cuales pueden ser una
línea de código (la declaración de una variable, o la operación entre dos variables),
varias líneas de código (una estructura de bucle, una estructura condicional) o
programas completos (una plantilla de entrada-proceso-salida). Teniendo plantillas
con niveles de complejidad variados.
Para la medición de la efectividad de la solución desarrollada, se llevó a cabo un
cuasiexperimento con dos grupos (Control n = 35, Experimental n = 36) alumnos de
3° semestre de la carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales de la
Universidad Autónoma de Aguascalientes. El análisis de diferencias de medias de
muestras relacionadas (pre-post) del grupo experimental, mostró que existieron
ganancias significativas en el aprendizaje de listas simplemente ligadas, sugiriendo
que la herramienta desarrollada a partir de la teoría de la carga cognitiva tuvo un
efecto positivo en el aprendizaje de los estudiantes.
This research aims to design and implement teaching material using the Worked
Example, and Split Attention effects of Cognitive Load Theory, combining the
identification of programming plans, all within the subject of data structures. Included
in the objectives is the empirical measurement of the effectiveness of the material
with subjects related to computer science at the Autonomous University of
Aguascalientes.
Cognitive Load Theory was developed as an instructional design theory based on
aspects of human cognitive architecture. It identifies as its basic components,
working memory, long-term memory, and the relationship between them. Working
Memory has limited capacity and duration but it´s the place where new information
is processed. These limitations are reduced when Working memory retrieves
information that was previously stored in the long-term memory. Long-term memory
is said to be virtually unlimited in capacity, storing information in the form of schemas.
Worked examples focus on showing the different states and steps of a problem and
its solution, allowing students to identify and store generalized solutions or schemas
(Sweller et al., 1998). And so, it is theorized that using worked examples can make
it easier to build Schemas and transfer the process of solving to long term memory
rather than solving the equivalent problems with general problem-solving strategies.
Other theoretical aspect of this research where focused on what Van Merriënboer,
(1990) defines as programming plans: Stereotypical sequences of computer
instructions or programming language templates. Those templates can be related to
one program line (e.g., PRINT "text"; variable), multiple program lines (e.g., a loop
15
structure with proper initializations to the loop, and counters or totals correctly placed
inside of the loop) or complete programs (e.g., a general input-process-output
template). Therefore, while low-level templates provide statements for use in a
situation, high-level templates are applicable in an increasingly wide variety of
situations. And so, programming plans are code templates, which can be one line of
code (the declaration of a variable, or the operation between two variables), several
lines of code (a loop structure, a conditional structure) or complete programs ( an
input-process-output template). Having templates with varying levels of complexity.
To measure the effectiveness of the developed software solution, a quasiexperiment
was carried out with two groups (Control n = 35, Experimental n = 36) of
3rd semester students of the Computer Systems Engineering degree at the
Autonomous University of Aguascalientes. The corresponding t test of related
samples (pre-post) of the experimental group, showed that there were significant
gains in learning simple linked lists, suggesting that the tool developed from the
theory had a positive effect on student learning.
