Integración de los elementos básicos del pensamiento computacional para la formación inicial de maestros

Abstract

La presente tesis doctoral se centró en analizar el desarrollo del pensamiento computacional (PC) desenchufado en la formación inicial de maestros, empleando metodologías de aprendizaje basado en problemas. El objetivo principal fue explorar cómo las actividades desenchufadas pueden fomentar habilidades de PC sin la necesidad de utilizar tecnologías digitales, destacando su relevancia en contextos educativos diversos y accesibles. El marco teórico de la investigación abordó los antecedentes y la evolución del concepto de PC, así como las metodologías educativas que permiten su integración efectiva en los currículos. Se hizo hincapié en el valor del PC desenchufado para desarrollar habilidades cognitivas esenciales a través de actividades que no dependen directamente de computadoras, proporcionando así una alternativa inclusiva y accesible. La metodología de investigación adoptada fue mixta, combinando enfoques cuantitativos y cualitativos. Se llevaron a cabo cuatro estudios principales que sustentaron los objetivos de la investigación. En primer lugar, se realizó una revisión sistemática y un meta-análisis de la literatura científica sobre el desarrollo del PC desenchufado en diferentes etapas educativas. Esta revisión permitió identificar las metodologías más efectivas y los factores que influyen en el éxito de las actividades desenchufadas, proporcionando un marco teórico sólido para la investigación posterior. Posteriormente, se implementó un estudio de carácter cuasi-experimental con grupo control y experimental y medidas pretest y postest en estudiantes de Grado en Educación Primaria para evaluar la efectividad de metodologías de aprendizaje basado en problemas. Además, se realizó un análisis cualitativo de las percepciones y experiencias de los participantes a través de entrevistas semiestructuradas. Los resultados revelaron que los estudiantes que trabajaron con un enfoque teórico basado en el análisis de problemas resueltos, presentó mejoras significativas en sus habilidades de pensamiento computacional tras la intervención. Además los participantes que utilizaron la metodología de resolución de problemas con material manipulativo valoraron positivamente las actividades desenchufadas, destacando la claridad en la comprensión de conceptos complejos y la motivación que generaban las dinámicas colaborativas. Sin embargo, también se identificaron desafíos relacionados con la integración de estas actividades en el currículo y la necesidad de recursos didácticos adicionales. Para complementar el análisis de las actividades desenchufadas, se exploró el uso de la robótica como herramienta para el desarrollo del PC en la educación obligatoria a través de una revisión sistemática de la literatura. Los resultados indicaron que la robótica educativa facilita la comprensión de conceptos abstractos de forma tangible, aunque enfrenta desafíos como la necesidad de formación docente específica y la disponibilidad de recursos tecnológicos adecuados. Los hallazgos generales de la tesis resaltaron que el PC desenchufado puede ser una estrategia efectiva y accesible para desarrollar competencias computacionales en maestros en formación. Se observó que la efectividad de estas metodologías podría depender de factores como la duración de las intervenciones, la adaptación al perfil de los estudiantes y el diseño de las actividades educativas. Además, la investigación sugirió que la robótica educativa puede complementar las actividades desenchufadas, ampliando las posibilidades pedagógicas para el desarrollo del PC. Finalmente, se destacaron las limitaciones de la investigación, tales como el tamaño reducido de las muestras y la duración limitada de las intervenciones. También se propusieron futuras líneas de investigación, incluyendo la exploración de estudios longitudinales y el diseño de intervenciones educativas más variadas para evaluar la efectividad a largo plazo del PC desenchufado en diferentes contextos educativos.

This doctoral thesis focused on analyzing the development of unplugged computational thinking (CT) in the initial training of teachers, employing problembased learning methodologies. The main objective was to explore how unplugged activities can foster CT skills without the need for digital technologies, highlighting their relevance in diverse and accessible educational contexts. The theoretical framework of the research addressed the background and evolution of the CT concept, as well as the educational methodologies that enable its effective integration into curricula. Emphasis was placed on the value of unplugged CT for developing essential cognitive skills through activities that do not directly depend on computers, thus providing an inclusive and accessible alternative. A mixed-methods research approach was adopted, combining quantitative and qualitative techniques. Four main studies were conducted to support the research objectives. Firstly, a systematic review and meta-analysis of the scientific literature on the development of unplugged CT across different educational stages was carried out. This review identified the most effective methodologies and the factors influencing the success of unplugged activities, providing a solid theoretical foundation for subsequent research. Subsequently, a quasi-experimental study with control and experimental groups, along with pretest and posttest measures, was implemented with undergraduate students in Primary Education to evaluate the effectiveness of problembased learning methodologies. Additionally, a qualitative analysis of participants’ perceptions and experiences was conducted through semi-structured interviews. The results revealed that students who worked with a theoretical approach based on analyzing solved problems showed significant improvements in their computational thinking skills after the intervention. Participants who used the problem-solving methodology with manipulative materials positively valued the unplugged activities, highlighting the clarity in understanding complex concepts and the motivation generated by collaborative dynamics. However, challenges were also identified related to integrating these activities into the curriculum and the need for additional teaching resources. To complement the analysis of unplugged activities, the use of robotics as a tool for developing CT in compulsory education was explored through a systematic literature review. The findings indicated that educational robotics facilitates the tangible understanding of abstract concepts but faces challenges such as the need for specific teacher training and the availability of adequate technological resources. The overall findings of the thesis highlighted that unplugged CT can be an effective and accessible strategy for developing computational competencies in pre-service teachers. The effectiveness of these methodologies may depend on factors such as the duration of interventions, adaptation to student profiles, and the design of educational activities. Furthermore, the research suggested that educational robotics can complement unplugged activities, expanding pedagogical possibilities for CT development. Finally, the research limitations were noted, including small sample sizes and limited intervention durations. Future research directions were proposed, such as exploring longitudinal studies and designing more varied educational interventions to evaluate the long-term effectiveness of unplugged CT in different educational contexts.