El efecto de la teoría de carga cognitiva en el aprendizaje de la programación básica

Abstract

The learning of Programming is a difficult topic for university students who begin studies related to the computer sciences. This learning requires developing problem-solving skills through basic structures to design algorithms and programs. At the same time, students must learn the syntax of a programming language, an integrated development environment (IDE), and develop correct mental models. The combination of these requirements often lead to cognitive overload in the student. Cognitive Load Theory (CLT) proposes learning mechanisms to help reduce this overload. One is the “effect of the problem to be completed.” The objective of this study was to measure one of the effects predicted by CLT. Based on this, teaching materials were designed and used in a controlled quasiexperiment (applied during the second semester of 2017) with two groups of first semester students enrolled in the Computer Systems Engineering from the Universidad de Aguas Calientes (UAA, given its Spanish acronym). The pilot group (n = 42) used the teaching material designed with CBT, and the control group (n = 47) used traditional teaching material. The mean difference test showed a statistically significant difference (p = 0.002) between the final performance of both groups. The study concludes that the exercises to be completed had a positive effect on the learning process of the students in the experimental group, allowing for a better acquisition of programming schemes in the form of programming plans. Therefore, subsequent random replicates will allow to verify or discard the effect found.El aprendizaje de la programación es un tópico difícil para los estudiantes universitarios que inician estudios en carreras afines a las ciencias de la computación. Este aprendizaje exige desarrollar habilidades de resolución de problemas mediante estructuras básicas para diseñar algoritmos y programas. De manera simultánea, el alumno debe aprender la sintaxis de un lenguaje de programación, un entorno de desarrollo integrado (IDE) y desarrollar modelos mentales correctos. La combinación de estos requerimientos frecuentemente conlleva una sobrecarga cognitiva en el estudiante. La teoría de carga cognitiva (TCG) propone mecanismos de aprendizaje para ayudar a disminuir esta sobrecarga. Uno de ellos es el “efecto del problema por completar”. El presente estudio tuvo como objetivo medir uno de los efectos predichos por la TGC. Con base en esta, se diseñó material didáctico que se utilizó en un cuasi experimento controlado (aplicado durante el segundo semestre de 2017) con dos grupos de estudiantes de primer semestre de Ingeniería en Sistemas Computacionales de la Universidad Autónoma de Aguascalientes (UAA). El grupo experimental (n = 42) utilizó el material didáctico diseñado con la TCC, y el grupo de control (n = 47) utilizó material didáctico tradicional. La prueba de diferencia de medias mostró una diferencia estadísticamente significativa (p = 0.002) entre el rendimiento final de ambos grupos. El estudio concluye que los ejercicios por completar tuvieron un efecto positivo en el aprendizaje de los alumnos del grupo experimental, permitiendo una mejor adquisición de esquemas de programación en la forma de planes de programación. Posteriores réplicas aleatorizadas permitirán corroborar o descartar el efecto encontrado.