Evaluación de la Efectividad de un Método de Análisis de Problemas (Caso de Estudio)

Evaluating the Effectiveness of a Problem Analysis Method (Case Study)

Ingrith Roselys Marcano Rojas*

Recibido: 09-03-2010 - Aprobado: 05-08-2010

Contenido

• Introducción
• Fundamento y Viabilidad de la Investigación
• Materiales y Métodos
• Configuraciones Metódicas en la Solución de Problemas
• Resultados y Discusión
• Referencias bibliográficas

Introducción

La investigación se refiere al estudio de la efectividad del método de análisis de problemas empleado en la asignatura Algoritmos y Estructuras de Datos I (230-1214), asignatura perteneciente al primer semestre de la carrera Licenciatura en Informática de la Universidad de Oriente, en la cual se imparte la fundamentación teórica para la creación de programas informáticos, lo cual constituye un proceso que se inicia con el análisis del problema y en pasos subsiguientes se construye un algoritmo, para finalmente proceder a la codificación, utilizando un lenguaje de programación.

El interés de la investigación se enfoca en el análisis de problemas, siendo éste un punto clave que garantiza el éxito del estudiante, asumiendo la postura de que si el estudiante no construye una idea centrada a partir del análisis, entonces no tendrá bases para desarrollar un algoritmo de forma oportuna y eficiente. En tal sentido, se abordaron aspectos inherentes al proceso de resolución de problemas algorítmicos, sobre todo en lo que respecta al análisis de problemas y el impacto que éste tiene sobre la solución que se logra aportar al respecto; dando especial atención a los aspectos que atañen a la representación conceptual que el estudiante o solucionador plasma o exterioriza en función del ejercicio de comprensión del problema planteado.

Fundamento y Viabilidad de la Investigación

En la praxis, el análisis de un problema debe generar una producción, donde se refleja el entendimiento o comprensión que el solucionador de problema tiene acerca del fenómeno o situación objeto de tratamiento; en medio de ese desempeño, y particularmente cuando se analiza un problema para dar solución algorítmica, se cubren varios aspectos, tales como: (a) identificación del problema; (b) identificación de los datos que se involucran en el problema; (c) identificación de las operaciones que se deben aplicar para dar solución al problema; y por último, (d) identificación del resultado del proceso. Estos pasos fueron puestos en la balanza, es decir, evaluados experimentalmente, a fin de establecer su efectividad, para ello se tomaron como referencia otros esquemas de trabajo consultados a partir de diversas fuentes, así como también, se consideró fuente principal de datos, las distintas manifestaciones que los estudiantes realizaron en torno al método de análisis que utilizaron en el periodo académico I-2009, particularmente se trató de una sección de estudiantes de nuevo ingreso a la carrera Licenciatura en Informática de la Universidad de Oriente, Núcleo Nueva Esparta (UDONE).

El abordaje de esta temática es impulsado en primer lugar, por un interés académico de la autora; en segundo lugar, por la inquietante evidencia de que existen altos índices de repitencia en asignaturas que centran su objetivo general en la resolución de problemas a través de medios informáticos, resultando válido hacer una revisión del componente teórico de la educación así como de su práctica derivada. En este sentido, vale decir que la pedagogía que se implemente en el aula de clases es trascendental para el resultado del proceso enseñanza aprendizaje, y por ende, la conducta pasiva del estudiante entorpece el proceso, puesto que en este tipo de asignaturas, debe prevalecer el pensamiento crítico, lateral y creativo, de forma que el estudiante pueda poner de manifiesto sus creencias, sus conocimientos y los comparta con los compañeros de clase, de forma tal que se logre crear un clima apropiado para la construcción de conocimientos sólidos y significativos, todo ello conlleva a reflejar en esta investigación, la importancia del pensamiento estratégico, cuyo desarrollo se ampara en la implementación de estrategias efectivas y oportunas en el salón de clases.

En este orden de ideas, se debe resaltar que las disciplinas o áreas de conocimiento disponen de estrategias específicas para resolver problemas de su ámbito; por ejemplo, resolver problemas matemáticos implica utilizar estrategias propias de las matemáticas. Sin embargo, algunos psicólogos opinan que es posible utilizar con éxito estrategias generales, útiles para resolver problemas en muchas áreas. En relación a esto, la humanidad ha utilizado diversas estrategias generales para resolver problemas, se dispone entonces de un abanico de alternativas metodológicas que con el devenir, se han puesto en práctica resultando beneficioso en algunos casos y no tan exitosos para otros. En este sentido, varios investigadores han analizado la actividad de resolución de problemas y señalan que tal actividad es un proceso que involucra una serie de etapas. En líneas sucesivas se presentará el resultado de la búsqueda del referente teórico-metodológico para la solución de problemas, y su respectivo análisis en cuanto a su aplicabilidad en el campo disciplinar que nos ocupa en esta investigación.

Materiales y Métodos

Materiales

Se contó con la dotación por parte del Consejo de Investigación de la Universidad de Oriente, Venezuela, de un computador de escritorio y una impresora, para apoyar las labores de consulta en Internet, realización de anotaciones y redacción del artículo e informe final portador de los resultados del trabajo realizado.

Métodos

Se implementaron las técnicas de recolección de datos: observación directa y entrevistas a profundidad; además, el hilo conductor del estudio se enfocó en una investigación acción participativa orientada al contexto del salón de clases, donde se concentraron esfuerzos para resolver problemas algorítmicos en las distintas sesiones. Este trabajo, condujo a la autora a desempeñar el rol de observador en el salón de clases, logrando intervenir someramente en momentos donde el grupo no lograba dilucidar el problema planteado, requiriendo de orientaciones que ampliasen sus posibilidades para abordar la situación evaluada; se trató de un trabajo en grupo que presentó cierto grado de incomodidad, en vista de las características que predominan actualmente en los grupos de estudiantes que ingresan a la universidad, vale decir, jóvenes súper espontáneos, a veces indisciplinados, y con poca paciencia para escuchar al otro, y respetar lo que los otros opinan o aportan para el tratamiento del problema de turno en la discusión cotidiana.

Este método es considerado como uno de los más integradores por cuanto implica el consenso y el trabajo grupal, donde los estudiantes y docentes conforman el equipo de investigación, rompiendo el paradigma que separa el sujeto y el objeto de estudio.

El diseño de esta investigación se ajustó a tres (3) etapas fundamentales, las cuales se enuncian a continuación:

1. Preparación del propósito de la investigación: en la cual se formuló el problema de investigación, su justificación, aclarando también el alcance del estudio y reflejándolo a su vez en los objetivos propuestos.
2. Preparación del material a utilizar durante la observación directa y participación del docente en el salón de clases: en este punto de la investigación se diseñaron guías de ejercicios acordes a los temas estudiados en la asignatura, es decir, planteamiento de problemas que fueron analizados por parte de los estudiantes. La selección de estos problemas permitió verificarlos a fin de presentar problemas bien estructurados y solución factible a través de un programa de computadora. Por otra parte, se prepararon cuestionarios y guías de preguntas que oportunamente se aplicaron a los estudiantes y docentes, durante el estudio, con estos instrumentos se logró recabar insumos que ayudaron a la deducción de los resultados emitidos a través de esta investigación.
3. Recogida de datos: se realizó una vez iniciado el periodo académico I-2009. Básicamente, se comenzaron las sesiones de clases y durante la primera semana, se informó al grupo de estudiantes inscritos en la sección asignada a la profesora, que formarían parte de una investigación, bajo un enfoque grupal y participativo, donde todos pasarían a ser investigadores. En esta etapa, se presentó a los estudiantes la idea principal de la investigación, enterándolos del propósito de ésta y solicitándoles su mayor incorporación, la cual no ameritó más que su desempeño natural como estudiante.
4. Análisis de los datos: los datos se analizaron en función de los insumos suministrados por los estudiantes, en reiteradas veces se les preguntó acerca de la importancia del análisis de problemas, así como del uso que le darían al resultado del análisis de un problema realizado por ellos mismos; se les preguntaba además por cuestiones referentes a la utilidad del proceso de análisis de problemas para hallar soluciones a los mismos. Es decir, la indagación a través de preguntas y por supuesto, de observación directa de la autora, pretendió en todo momento y sin menoscabo, explorar para describir fenómenos, y por ende, construir un aporte para la solución del mismo, contando con la intervención de todos sus actores principales. Por otra parte, la búsqueda de datos se concentró en explorar, para luego describir el impacto que tiene el método de análisis utilizado en la asignatura dentro del proceso de enseñanza aprendizaje.
5. Interpretación de los resultados: consistió en dar razón acerca de los datos obtenidos, contrastándolos a la luz de otros estudios y enriqueciendo las concreciones, todo ello, sin perder el norte de la investigación, es decir, aportar un cuerpo teórico referencial que refleje la temática sobre evaluación de métodos de análisis de problemas, ubicándolo en el contexto de la enseñanza de la programación estructurada.
6. Difusión de los resultados: una investigación que no llega al resto de la comunidad involucrada o vinculada con el contexto del estudio, tiene escasa utilidad; por ende, el resultado de esta investigación aportó una satisfacción personal a la autora, por haberla llevado a cabo; además de la satisfacción obtenida por los estudiantes participantes, al ser pioneros en este tipo de prácticas; adicionalmente, es meritorio compartir esta experiencia con el resto de los docentes de la asignatura, y de este modo proponer la realización de nuevos estudios para así indagar sobre otros métodos de resolución de problemas que puedan facilitar el proceso de enseñanza y aprendizaje de las herramientas fundamentales de la programación estructurada, temática sobre la cual se orienta la asignatura en cuestión.

Configuraciones Metódicas en la Solución de Problemas

Wallas (1926), citado en Poggioli (2001), señala que las etapas para solucionar un problema consisten en las siguientes: (a) la preparación, es la fase en la cual el solucionador analiza el problema, intenta definirlo en forma clara y recoge hechos e información relevante al problema; (b) la incubación, es la fase en la cual el solucionador analiza el problema de manera inconsciente; (c) la inspiración, es la fase en la cual la solución al problema surge de manera inesperada; y (d) la verificación, que es la fase que involucra la revisión de la solución.

De forma empírica, cualquier problema alcanzable por el entendimiento de su solucionador, pudiera resolverse aplicando este método, dado que plantea una estrategia bastante general, poco rigurosa, falta de detalles, la cual puede considerarse inaplicable para efectos por ejemplo, de la enseñanza de algoritmos a estudiantes que se inician en esta tarea, puesto que precisamente no abunda en los detalles acerca de qué debe preguntarse el estudiante para resolver o al menos guiarse hacia la solución del problema objeto de estudio.

Otros autores (Andre, 1986; Hayes, 1981), citados por Poggioli (ob. cit.), señalan que las etapas en la resolución de problemas sirven para enfatizar el pensamiento consciente y para aproximarse analíticamente a la solución, así como también para ofrecer una descripción de las actividades mentales de la persona que resuelve el problema. En tal sentido, Andre (1986) propone que las etapas en la resolución de problemas son las especificadas de la siguiente manera:

1. Darse cuenta del problema, de que existe una discrepancia entre lo que se desea y lo que se tiene.
2. Especificación del problema, se trabaja una descripción más precisa del problema.
3. Análisis del problema, se analizan las partes del problema y se aísla la información relevante.
4. Generación de la solución, se consideran varias alternativas posibles.
5. Revisión de la solución, se evalúan las posibles soluciones.
6. Selección de la solución, se escoge aquella que tenga mayor probabilidad de éxito.
7. Instrumentación de la solución, se implementa la solución.
8. Nueva revisión de la solución, de ser necesario (ob. cit.).

Es preciso resaltar que las etapas se aplican usualmente a problemas aritméticos y algebraicos, pero también pueden aplicarse a muchos otros tipos de problemas no necesariamente relacionados con disciplinas científicas.

Por su parte, Polya (1965), quien escribió acerca de la solución de problemas en su obra “cómo plantear y resolver problemas”, traducción del inglés, sugiere estrategias favorables al desarrollo de habilidades cognitivas. Además, señala que un problema puede resolverse correctamente si se siguen los siguientes pasos:

1. Comprender el problema.
2. Concebir un plan para llegar a la solución.
3. Ejecutar el plan.
4. Verificar el procedimiento.
5. Comprobar los resultados.

Además, Polya propuso el empleo de métodos heurísticos como: descomponer el problema en subproblemas más simples; usar diagramas o gráficas; y trabajar el problema hacia atrás, es decir desde el resultado, hacia los datos o estados iniciales.

Pese a los años que han pasado desde la creación del método propuesto por Polya, hoy día aún se considera como referente de alto interés acerca de la resolución de problemas, tal es el caso del estudio realizado por López (2010, p. 6), donde contextualiza el método Polya a la solución informática de un problema, sintetizando que las cuatro (4) fases que componen el ciclo de programación, concuerdan con las operaciones mentales descritas por Polya para resolver problemas matemáticos: entender el problema (analizar el problema); trazar un plan (diseñar un algoritmo); ejecutar el plan (traducir el algoritmo a un lenguaje de programación); y revisar (depurar el programa). Vale destacar que el mencionado autor hace énfasis en la importancia de la primera fase, entender el problema, esto es, analizar el problema hasta lograr la mejor comprensión posible de éste; para ello, se debe formular claramente, especificar los resultados que se desean obtener, identificar la información disponible (datos), determinar las restricciones y definir los procesos necesarios para convertir los datos disponibles (materia prima) en la información requerida (resultados solicitados). Además, hace la siguiente afirmación “los textos universitarios consultados, aunque reconocen la importancia del análisis de problemas, omiten explicar la forma de trabajarlo en el aula y a esto le dedican únicamente pocas páginas” (López, 2010, p. 6), con lo cual estoy en total acuerdo, se habla, se define el análisis, en qué consiste, pero prevalecen fallas en cuanto a su práctica, su representación, lo cual puede incidir directamente en el resultado de tal práctica.

Por su parte, Schoenfeld (1985), citado por Poggioli (ob. cit.), a partir de los planteamientos de Polya (ob. cit.), se ha dedicado a proponer actividades de resolución de problemas que se pueden llevar a cabo en el aula, con el fin de propiciar situaciones semejantes a las condiciones que los matemáticos experimentan en el proceso de desarrollo de resolución de problemas. Su modelo de resolución abarca los siguientes pasos: (a) análisis, (b) exploración y (c) comprobación de la solución; el cual puede aplicarse a problemas matemáticos y algebraicos.

En la etapa de análisis, sugiere acciones como trazar un diagrama, si es posible; examinar casos particulares; probar a simplificar el problema. Mientras que en la etapa de exploración, sugiere examinar problemas esencialmente equivalentes, sustituyendo las condiciones por otras equivalentes, recombinando los elementos del problema de modo diferente y/o replanteando el problema; examinar problemas ligeramente modificados: estableciendo submetas, descomponiendo el problema en casos y analizar caso por caso; también, examinar problemas ampliamente modificados: construir problemas análogos con menos variables, mantener fijas todas las variables menos una para determinar qué efectos tiene esa variable, tratar de sacar partido de problemas afines que tengan parecido en su forma, en sus datos o en sus conclusiones.

En la etapa de comprobación de la solución obtenida, indica que se debe verificar la solución obtenida siguiendo criterios específicos: utilización de todos los datos pertinentes, uso de estimaciones o predicciones; y además, verificar la solución obtenida siguiendo criterios generales: examinar la posibilidad de obtener la solución por otro método, reducir la solución a resultados conocidos.

Por otra parte, Bañuelos (1995), citado por Poggioli (2001) propuso un resumen de los pasos para solucionar problemas y la intervención del solucionador, quien en el transcurso del proceso, realiza un trabajo metacognoscitivo, donde se hace una serie de preguntas, tales como las que se presentan en el Cuadro 1.

Cuadro 1 Etapas para Desarrollar Conocimiento Metacognitivo para la Resolución de Problemas

En función de la propuesta de Bañuelos, se puede afirmar que es sumamente razonable su planteamiento, esto, si se concibe que las preguntas apuntan a que el solucionador se centre en la esencia misma del problema, relacionándolo con otros que pudieran formar parte de su experiencia previa, lo cual condiciona el rendimiento que al respecto pudieran tener algunos estudiantes nuevos en el tema, es decir, en la solución de problemas algorítmicos, claro está si se implementase este método, en las asignaturas donde se realizan tales prácticas; por otra parte, también es válido señalar que se trata de un método poco estructurado y quizá tedioso a la hora de organizar el camino de razonamiento en función de las preguntas que se sugieren.

Vale la pena destacar entre los métodos hasta ahora consultados, el propuesto por (Tucker et. al. 1994), dado que representa una opción metodológica construida básicamente para el tema de estudio, se le conoce como Metodología para la Resolución de Problemas Algorítmicos, la cual consta de siete (7) etapas que conducen hacia la resolución de un problema algorítmico (Cuadro 2).

Cuadro 2 Metodología para la Resolución de Problemas Algorítmicos (MAPS)

El método MAPS, resulta de mucha utilidad referencial; sin embargo, es escasa en la descripción de las especificaciones de las notaciones que el estudiante, analista o solucionador del problema, debe utilizar para representar el resultado de cada una de sus etapas. Lo cual se traduce precisamente en una de las necesidades que se tiene en la actualidad, referente a proporcionar a las personas que incursionan en el mundo de la programación de computadoras (estudiantes), acerca de una herramienta que sea rica en detalle, de forma tal que éstos sólo tengan que hacer el trabajo fuerte de pensar, razonar, la solución, sin invertir tiempo ni esfuerzo en pensar y hallar la forma como plasmará su resultado, el cual será insumo en la etapa de diseño del algoritmo y programa de computadora.

En el caso particular de la asignatura referida en la investigación, se utiliza un proceso que también conduce al estudiante (solucionador) a hacerse una serie de preguntas (ver Cuadro 3); sin embargo, la experiencia de la autora ha sugerido evaluarlo en función de su efectividad y del impacto que éste tiene en el rendimiento de los estudiantes que cursan la asignatura, en vista de que una vez que éstos lo aplican, en su mayoría dejan huecos o vacíos que dan pie para afirmar que el método no se presta para que el solucionador esquematice el resultado de su labor de análisis y por ende, quedan lagunas en los estudiantes acerca de la esencia del problema a resolver, no obstante, han culminado un análisis que no les apoya mucho para proseguir en el proceso para la creación del programa.

Cuadro 3 Método de análisis de problemas, caso de estudio.

Aparte, es válido acotar que establecer un modelo para solucionar problemas es un paso fundamental pero no decisivo para obtener el éxito esperado. Según Clements y Meredith (1992) y Zemelman, Daniels y Hyde (1998), citados por García (2007), los docentes deben adoptar una serie de buenas prácticas con el fin de ayudar a los estudiantes a desarrollar habilidades para resolver problemas, entre los que resaltan:

1. Plantear verbalmente problemas con variedad de estructuras y de formas de solución.
2. Presentar diversas estrategias de solución de problemas.
3. Asignar problemas que tengan aplicación en la vida diaria.
4. Ofrecer experiencias que estimulen la curiosidad de los estudiantes y construyan confianza en la investigación, la solución de problemas y la comunicación.
5. Permitir a los estudiantes tomar la iniciativa en el planteamiento de preguntas e investigaciones que les interesen.
6. Hacer preguntas que involucren pensamiento de orden superior.
7. Verificar que los estudiantes son conscientes de las estrategias que deben utilizar y de los procesos que deben aprender.
8. Plantear problemas que proporcionen contextos en los que se aprendan conceptos y habilidades.
9. Proveer ejemplos de cómo los conceptos y habilidades utilizadas podrían aplicarse en otros contextos.
10. Promover, de manera creciente, la abstracción y la generalización mediante la reflexión y la experimentación.
11. Fomentar la utilización de representaciones visuales que favorezcan la comprensión de conceptos (diagramas de flujo, mapas conceptuales, entre otros).
12. Dar retroalimentación personalizada en consideración al esfuerzo hecho por los estudiantes para solucionar problemas.
13. Verificar que una cantidad importante de la instrucción ocurra en grupos pequeños o en situaciones de uno a uno.
14. Ventilar los errores y malentendidos más comunes.
15. Promover la interacción tanto estudiante-docente, como estudiante-estudiante.
16. Ofrecer actividades que den oportunidad a los estudiantes de discutir, hacer conjeturas, sacar conclusiones, defender ideas y escribir conceptualizaciones.
17. Proporcionar oportunidades para realizar trabajo reflexivo y colaborativo entre estudiantes.

Es imperante que en función de las sugerencias descritas en los ítems anteriores, se haga una reflexión que llegue a todos los docentes que actúan en los diferentes niveles educativos, llevando un significado muy reparador sobre todo a quienes se ajustan a los contenidos de las asignaturas, el mensaje es que vale la pena revisar con frecuencia cómo se están desarrollando las clases, qué oportunidades se le dan a los estudiantes para que éstos puedan desenvolverse plenamente aportando sus ideas y conocimientos en el salón de clase; es decir, el docente en medio de la búsqueda de estrategias que le ayuden a canalizar eficientemente sus acciones en el salón de clases, debe considerar no sólo los cambios externos, las propuestas curriculares, sino, que debe hacer una introspección de su desempeño, dado que, como ser humano al fin de cuentas, se corre con el riesgo de caer en lo monótono, en lo repetitivo, en viejos esquemas educativos, por lo cual va la señal de alerta, los tiempos han cambiado, día a día llegan a las aulas de clases jóvenes de distintas generaciones con necesidades particulares, muchas veces con ritmos más acelerados que pueden superar la dinámica del docente, viéndose éste en la necesidad de mantenerse actualizado en todos los aspectos del acontecer educativo, social, cultural y científico.

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