Enhancing the learning of programming using Scratch: a recommender-systems-based approach in non WEIRD communities

• Autores: Jessenia del Pilar Cárdenas Cobo
• Directores de la Tesis: David Benavides (dir. tes.) , José Galindo Gómez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2020
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 199
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Miguel Toro Bonilla (presid.) , María Teresa Gómez López (secret.) , Jesús Moreno León (voc.) , Gregorio Robles Martínez (voc.) , Roberto Ruiz (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen
  • español

    En el mundo actual, existe cada vez mayor necesidad de profesionales con conocimientos de computación en general, y programación en particular. Esto es así, tanto en contextos WEIRD como en contextos que no lo son. WEIRD es un acrónimo procedente del inglés (Western, Educated, Industri alized, Rich and Democratic Societies) y es utilizado para referirse a ciertos sectores de sociedades que son “occidentales, educadas, industrializadas, ricas y democráticas. El Estado ecuatoriano realiza una alta inversión en la formación de profesionales de carreras de ingeniería ofertadas por las universidades públicas. En el Ecuador estas carreras son altamente demandadas. Sin embargo, se verifica una alta deserción estudiantil a causa de cursos básicos como Fundamentos de programación en los primeros niveles, con las consecuentes deficiencias en el desempeño de las carreras. Adicionalmente, la baja calificación de los estudiantes en competencias de computación indica que no tengan desarrollo-ladas sus habilidades de pensamiento computacional. En términos generales, esta situación contribuye a la perdida de la competitividad de los países non WEIRD. Por esta razón se introdujo en la enseñanza una herramienta pedagógica que permitió motivar el aprendizaje de programación, disminuir la deserción´ y mejorar el rendimiento académico en los cursos introductorios de programación a nivel universitario. Presentamos evidencia empírica del impacto positivo de Catch en los cursos de Fundamentos de Programación. El uso de esta herramienta pedagógica permitió desarrollar en los estudiantes los conceptos de lógica de programación y el uso de estructuras básicas de control. Los estudiantes que es-aron Catch obtuvieron mejores notas, redujeron la cantidad de suspensos y de deserciones, y se alentaron a los estudiantes a disfrutar de la asignatura. Por otro lado, al desarrollar los ejercicios con Catch en combinación con el sistema de recomendaciones CARAMBA los estudiantes se vieron motivados al aprendizaje autónomo. El uso de CARAMBA mostro una correlación positiva con las posibilidades de éxito en el curso. Concretamente, ¿52% de éxito, cuyo resultado 8% superior al uso solo de Catch (sin recomendaciones) y 21% superior a la enseñanza tradicional (sin Catch). Las herramientas Scratch+CARAMBA fueron escaladas a un ambiente escolar en contextos non WEIR para el aprendizaje de programación. La evaluación posterior a la aplicación del instrumento indico incrementos en las notas de los exámenes en todos los grados analizados. Vale destacar, que hubo un incremento del promedio de las notas del 32% en las secciones de la tarde respecto a las secciones matutinas. Este trabajo abre una línea de investigación futura al llevar una herramienta pedagógica a diferentes entornos educativos. Se pretende plantear mejoras en las recomendaciones de CARAMBA, en especial respecto a las variables de usabilidad, interactividad, lenguaje y de aspectos pedagógicos. En la funcionalidad de CARAMBA se deben incorporar herramientas de minería de datos educacionales que permitan modelos de aprendizaje basados en el perfil de los estudiantes. Otro aspecto que pretendemos abordar es la escalabilidad del sistema a fin de adaptarlo a otros escenarios de estudio con mas usuarios cantidad de ejercicios.

  • English

    In today’s world, there is a growing need for professionals with computer skills in general, and programming in particular. This is so, both in WEIRD contexts and in contexts that are not. WEIRD is an acronym from English (Western, Educated, Industrialized, Rich and Democratic Societies) and is used to refer to certain sectors of societies that are ”Western, educated, industrialized, rich and democratic. The Ecuadorian State makes a high investment in the training of engineering career professionals offered by public universities. In Ecuador, these careers are highly demanded. However, a high student dropout is verified because of basic courses such as Fundamentals of programming in the first levels, with the consequent deficiencies in the performance of the careers. Additionally, the low qualification of students in computer skills indicates that they have not developed their computational thinking skills. In general terms, this situation contributes to the loss of competitiveness of non-WEIRD countries. For this reason, a pedagogical tool was introduced in teaching that allowed motivating programming learning, reducing dropout and improving academic performance in introductory programming courses at the university level. We present empirical evidence of the positive impact of Scratch on the Fundamentals of Programming courses. The use of this pedagogical tool allowed students to develop the concepts of programming logic and the use of basic control structures. Students who used Scratch scored better, reduced the number of suspensions and dropouts, and students were encouraged to enjoy the subject. On the other hand, when developing the exercises with Scratch in combination with the CARAMBA recommendation system, students were motivated to autonomous learning. The use of CARAMBA showed a positive correlation with the chances of success in the course. Specifically, > 52% success, whose result is 8% higher than the use of Scratch alone (without recommendations) and 21% higher than traditional education (without Scratch). The Scratch + CARAMBA tools were scaled to a school environment in non-WEIR contexts for programming learning. The post-application evaluation of the instrument indicated increases in exam scores in all grades analyzed. It should be noted that there was an average increase of 32% in the afternoon sections compared to the morning sections. This work opens a line of future research by bringing a pedagogical tool to different educational environments. The results allow us to propose improvements in CARAMBA’s recommendations, especially regarding the variables of usability, interactivity, language and pedagogical aspects. CARAMBA functionality should incorporate educational data mining tools that allow learning models based on the profile of the students. Another aspect that we intend to address is the scalability of the system in order to adapt it to other study scenarios with more users and number of exercises.