Diseño incorporado

"Lo que hace pensar a mi Pensador es que no sólo piensa con el cerebro, con el entrecejo fruncido, las fosas nasales dilatadas y los labios comprimidos, sino con todos los músculos de los brazos, la espalda y las piernas, con los puños cerrados y los dedos de los pies". - Auguste Rodin, escultor de The Thinker ^{[ cita requerida ]}

El diseño incorporado surge de la idea de la cognición incorporada : que las acciones del cuerpo pueden desempeñar un papel en el desarrollo del pensamiento y las ideas. ^{[1] [2]} El diseño incorporado da vida a las matemáticas; Al estudiar los efectos del cuerpo en la mente, los investigadores aprenden a diseñar objetos y actividades para el aprendizaje. ^{[3] La} encarnación es un aspecto del reconocimiento de patrones en todos los campos del esfuerzo humano.

El diseño incorporado tiene un papel cada vez más importante en la educación matemática. Los diseñadores pueden utilizar la cognición incorporada como herramienta para estudiar el comportamiento humano y crear diseños centrados en el usuario . El diseño incorporado examina el significado de las abstracciones, analiza el razonamiento de los estudiantes y conecta las matemáticas con otras materias; por ejemplo, los estudiantes pueden observar las relaciones proporcionales en una obra de arte.

Las estrategias de aprendizaje basadas en el diseño incorporado se basan en el movimiento y la visualización; La actividad física es útil para aprender un concepto matemático. Cuando los estudiantes participan física y mentalmente en el aprendizaje, retienen mejor el contenido. Se han sugerido avances teóricos recientes, como la teoría de la carga cognitiva incorporada, para aprovechar las ventajas potenciales de los modos de interacción incorporados para el aprendizaje sin llenar los recursos cognitivos. ^[4] El diseño incorporado con frecuencia incluye el aprendizaje de prueba y error.

La cognición incorporada es una herramienta que los diseñadores pueden utilizar para estudiar "el comportamiento humano normalmente inobservable con el fin de crear diseños centrados en el ser humano". ^[5] Para los maestros, el diseño incorporado consiste en planificar experiencias para los estudiantes con planes de lecciones, planes de estudio, actividades y lecciones. ^[6]

Manipulativos matemáticos

Un aspecto del diseño incorporado es el uso de manipuladores en el aprendizaje. Los manipuladores permiten a los estudiantes explorar conceptos matemáticos trabajando con objetos físicos, vinculando sus descubrimientos con abstracciones. Aunque los manipuladores se usan principalmente para ilustrar las matemáticas elementales modernas , los educadores usan objetos para representar temas abstractos que se enseñan en la escuela secundaria, la universidad y más allá. ^[7] Una función del diseño incorporado es ampliar el uso de manipuladores para fomentar la comprensión de las matemáticas abstractas de los estudiantes.

Una desventaja de los manipulables es que a los estudiantes les cuesta conectar la actividad física con los símbolos matemáticos y la notación. Aunque los manipulables permiten a los estudiantes desarrollar una comprensión más profunda de un concepto, necesitan apoyo para transferir ese conocimiento a representaciones algebraicas. ^[8]

Aunque una teoría influyente en el campo del diseño instruccional, la teoría de la carga cognitiva , recomienda diseños que involucran niveles más bajos de interactividad con el fin de ahorrar recursos cognitivos para el aprendizaje, los beneficios de las interacciones incorporadas son evidentes. Como resultado, se ha propuesto una síntesis, la teoría de la carga cognitiva incorporada, para ayudar en el diseño incorporado. En este modelo, las interacciones incorporadas conducen al aprendizaje si los costos cognitivos (como la coordinación motora) son superados por sus beneficios (como el procesamiento multimodal). ^[4]

Resolución de problemas

Otra aplicación del diseño incorporado en la educación matemática es su efecto sobre la resolución de problemas y el desarrollo de habilidades de pensamiento crítico. A lo largo del proceso de resolución de problemas, los estudiantes utilizan objetos para desarrollar la comprensión, transmitiendo comprensión y significado a través de gestos. ^{[9] Los} solucionadores de problemas usan gestos para conectar sus pensamientos con los manipulativos con los que están familiarizados, y cambiar la forma de un manipulador afecta la forma en que un estudiante se conecta con él y lo usa para resolver un problema. En un estudio de van Gog, Post, ten Napel y Deijkers, los estudiantes obtuvieron mejores resultados cuando usaron objetos más simples (como discos de colores) que cuando usaron objetos más complicados (como figuras de animales). ^[10]Aunque los problemas pueden ser tan simples como qué ponerse o comer, sus soluciones siguen siendo un proceso cognitivo. ^[11]

Con manipuladores

Con el diseño incorporado, las matemáticas no se tratan solo de respuestas correctas, sino del proceso de encontrarlas. Se pide a los estudiantes que comuniquen el proceso ("hoja de ruta") que siguieron para llegar a una respuesta. Preguntas típicas para la resolución de problemas, como "¿Qué necesidades tiene? ¿Cuál es el problema que se le plantea? ¿Cómo recopiló información? ¿Cómo llegó a su conclusión? ¿Cómo podría haber optimizado sus pasos para llegar a esa conclusión? " se puede responder con manipulativos. Uno de los objetivos de la resolución de problemas en el diseño incorporado es inspirar la creatividad y la curiosidad de los estudiantes, permitiendo conexiones personales con los problemas. ^[12]

Si a los estudiantes se les presenta un problema que involucra manipulación táctil, el proceso de aprendizaje puede ser más significativo. Por ejemplo, los estudiantes pueden aprender a resolver un rompecabezas del cubo de Rubik mediante el uso de una serie de algoritmos y pasos. El proceso implica orientación, seguimiento de direcciones y cognición espacial. ^[13]

Artes y oficios matemáticos

Un enfoque del diseño incorporado en las matemáticas es el uso de tareas creativas, como las artes y la artesanía. Cuando un estudiante tiene en mente las matemáticas mientras crea una pieza única, se involucra en el aprendizaje mental y físico. El concepto de área se puede enseñar con una actividad de manualidades, donde los estudiantes encuentran hojas y las trazan en papel; luego se les pide que determinen la cantidad de frijoles (o guisantes) necesarios para cubrir toda el área foliar. A continuación, se puede preguntar a la clase qué alumno tiene la hoja más grande (o la más pequeña) y se pueden comparar las áreas. ^[14]

Programación de computadoras

Con consolas de juegos como Wii y PlayStation Move , los estudiantes pueden comprender cómo mover una varita de juego puede cambiar los efectos en la pantalla. Los investigadores que desarrollan programas de matemáticas utilizan el diseño incorporado y los principios del juego para ayudar a los estudiantes a crear y manipular modelos matemáticos. En el Embodied Design Research Laboratory, los investigadores crearon un juego en el que los estudiantes de quinto grado aprenden las proporciones sosteniendo pelotas de tenis en el aire. Cuando las pelotas de tenis se sostienen en una proporción de 1: 2, la pantalla se vuelve verde. ^[15]

Otra área de diseño incorporado relacionada con la programación son los manipuladores digitales. Algunos estudiantes se sienten débiles en matemáticas porque no están conectados con el mundo físico, y se están creando manipuladores digitales para fortalecer la conexión entre las matemáticas y el mundo físico. ^[dieciséis]

Cuando los estudiantes usan una pantalla táctil con los dedos, usan gestos para crear (o usar) objetos virtuales en el programa. Las computadoras pueden modelar entornos en los que los estudiantes imaginan que están sus cuerpos y la mente se comporta como lo haría en un patio de recreo. Los teléfonos móviles, los pads electrónicos y las computadoras proporcionan modelos mejorados matemáticamente en todas partes, explorando las experiencias cotidianas y el plan de estudios de formas más abstractas. ^{[17] [18]}

Referencias

1. Sam McNerney "Cognición y diseño encarnados: un nuevo enfoque y vocabulario" (2013)
2. Dor Abrahamson y Robb Lindgren "Encarnación y diseño encarnado". Consultado el 7 de mayo de 2014. http://ccl.northwestern.edu/papers/2014/AbrahamsonLindgren-embodiment-and-embodied-design-in-press_.pdf (en prensa)
3. Martha W. Alibali & Mitchell J. Nathan "Encarnación en la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas: evidencia de los gestos de estudiantes y profesores (2011)
4. Skulmowski, Alexander; Pradel, Simon; Kühnert, Tom; Brunnett, Guido; Rey, Günter Daniel (2016). "Aprendizaje incorporado mediante una interfaz de usuario tangible: los efectos de la percepción háptica y el señalamiento selectivo en una tarea de aprendizaje espacial". Informática y educación . 92–93: 64–75. doi : 10.1016 / j.compedu.2015.10.011 .
5. Sam McNerney. "Cognición y diseño incorporados: un nuevo enfoque y vocabulario" . Piensa en grande .
6. "Blog de investigación de educación matemática" . mathedresearch.blogspot.com .
7. Michael Eisenberg "Encarnación como estrategia para la educación matemática" (2009)
8. April Alexander & Larissa Co "Manipulantes digitales tangibles para el aprendizaje de las matemáticas" (2009)
9. Dor Abrahamson "Manejo de problemas: razonamiento incorporado en matemáticas situadas" (2007)
10. Tamara van Gog, Lysanne S. Post, Robin J. ten Napel y Lian Deijkers "Efecto de la 'encarnación' del objeto en la adquisición de habilidades para resolver problemas a través de la práctica o el estudio de ejemplo de modelado basado en video" (2013)
11. "Resolución de problemas y toma de decisiones (resolución de problemas y toma de decisiones)" . managementhelp.org .
12. "Procesos de diseño de ingeniería" . fie-conference.org . Archivado desde el original el 25 de marzo de 2014.
13. Omar Arizpe, Jerry Dwyer, Tara Stevens "Autoeficacia matemática de estudiantes de secundaria que resuelven el cubo de Rubik" (2009)
14. Robert E. Reys "Matemáticas, encarnación múltiple y profesores de primaria" (1972)
15. "Hacia un marco de diseño de interacción incorporada para conceptos matemáticos. - Laboratorio de investigación de diseño incorporado" . berkeley.edu .
16. http://www.antle.iat.sfu.ca/CEIWorkshop/Papers/MathManipulatives_WorkshopPaper_IDC09_Eisenberg.pdf
17. "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 23 de septiembre de 2015 . Consultado el 30 de marzo de 2014 .
18. Cameron Fadjo (30 de junio de 2008). "Cognición encarnada y programación de videojuegos" . editlib.org .