Patrones de Pensamiento Computacional y corpus lingüísticos: el aprendizaje de lenguas con datos lingüísticos (y II)

 

Pascual Pérez-Paredes,  University of Cambridge

Miguel Zapata-Ros, Universidad de Alcalá

3. Elaboración de un patrón pedagógico para el uso de DDL (aplicación de la categoría de aprendizaje activo)

 

3.1. Componentes de los lenguajes de patrón

 

La expresión “lenguajes de patrón”, al igual que el término “patrón” son constructos acuñados por el arquitecto Christopher Alexander. Los defensores de este enfoque para los métodos de diseño suponen que esta forma de proceder ayuda a los no expertos (a los aprendices de lenguas en nuestro caso y en última instancia) a resolver con éxito problemas de diseño complejo en bastantes ocasiones. Al igual los lenguajes humanos, un lenguaje de patrones tiene un vocabulario, una sintaxis y una gramática. En los lenguajes de patrones utilizados para el diseño, las partes se descomponen de esta manera:

 

  1. El vocabulario. Es el contenido del lenguaje. Lo constituyen una colección de términos, que de forma especializada van a ayudar a describir soluciones a los problemas “en un campo de interés”.  Así, por ejemplo, en el lenguaje Arquitectura el lenguaje lo constituyen términos como: cimientos, edificios, salas, ventanas, cerraduras, etc. En nuestro caso el vocabulario necesario para la descripción del patrón pedgógico estará constituido por los seis conceptos abordados en el apartado 2.2, a saber, corpus, interfaz de búsqueda o concordanciero, nodo, líneas de concordancia, colocaciones y n-grams.
  2. “Sintaxis”. Cada solución a un problema incluye una descripción insertándola en una solución, o en un contexto, más amplio, de manera que cada solución se ajusta a un diseño más grande, más amplio o más abstractos y cada solución se vincula a otras soluciones en una red de soluciones necesarias. Por ejemplo, las habitaciones disponen de formas de obtener la luz, y las formas de acceder y de salir. La sintaxis tiene que ver con las reglas que rigen el lenguaje en tanto que estas reglas van referidas a los términos en sus relaciones con otros términos o con otros contextos más amplios que los contienen. En el caso del uso de DDL para el aprendizaje de lenguas adoptaremos el proceso lineal expuesto en la Figura 3, el cual se divide, a grandes rasgos, en cuatro etapas: inicio de la búsqueda (1), fase de interpretación de datos (2), fase de consolidación de la hipótesis (3) y fase de formulación final de los hallazgos realizados (4). En cada una de estas etapas los aprendices utilizarán alguno de los cinco bloques   (A,B,C,D,E) en los que hemos dividido
  3. “Gramática”. Cada patrón, cada solución, incluye la descripción del problema que resuelve y cómo lo hace, y el beneficio que se obtiene. Por lo tanto, si el beneficio no es necesario o no compensa, la solución no se utiliza. Incluso puede darse que una parte del diseño se puede omitir para ahorrar recursos. En el ejemplo de la arquitectura, en el diseño de edificios o viviendas podría darse el caso de que la gente no tenga que esperar para entrar en una habitación, y en lugar de una sala de espera, tal vez se pueda utilizar un sencillo vestíbulo.
  4. “Índice de relaciones entre términos”. La descripción del lenguaje debe de contemplar el índice que incluya aspectos gramaticales y sintácticos, con otros tipos de enlaces entre términos (patrones) de manera que el diseñador puede pensar rápidamente de una solución a soluciones relacionadas de una manera lógica.
  5. “Diseño”. La red de relaciones en el índice de la lengua permite muchas rutas diferentes a través del proceso de diseño. Esto simplifica el trabajo del diseñador, ya que el proceso puede comenzar desde cualquier parte del problema que el diseñador ya conoce, y caminar hacia lo que se quiere construir de nuevo en el diseño. No es preciso incluso que el diseñador comprenda de forma exhaustiva las razones que llevan a solucionar un problema para aceptar en un primer momento la estructura del patrón. Puede aceptarlo si el patrón ha funcionado bien y en un momento posterior comprenderlo, y el diseño resultante puede resultar utilizable. Por ejemplo, podríamos no comprender que el equipo de limpieza de los esquís se quedase fuera de la casa, y después comprender con el uso o incluso antes, que esto debe ser así porque los esquiadores se deshacen del equipo antes de entrar en casa. En este sentido el lenguaje de patrones no tiene porqué ser un instrumento de comunicación o de transmisión de información, o de procedimientos, sólo entre individuos de distintos niveles de experticia sino incluso de ámbitos de conocimiento diferentes. Puede ser un instrumento de comunicación y de trabajo interdisciplinar. La Figura 5 recoge nuestra propuesta de diseño. Las diferentes etapas están numeradas del 1 al 4, mientras que la sintaxis, la gramática y vocabulario aparecen clasificadas de la A a la E.

 

En el caso que nos planteamos, el del Pensamiento Computacional y de las actividades para el trabajo con DDL, los patrones pedagógicos pueden ser un instrumento de comunicación entre pedagogos (expertos en enseñanza), o psicólogos (expertos en aprendizaje), expertos en lingüística, expertos y educadores y diseñadores en didácticas específicas de todos los niveles educativos, etc. de una parte, e informáticos expertos en sistemas computacionales, desarrolladores, etc. De esta manera, y de igual forma que señalábamos en los ámbitos y con los ejemplos de arquitectura en los que no era preciso en un primer momento comprender enteramente la naturaleza de patrón, es decir no hace falta las razones que llevan a solucionar un problema, para aceptar la estructura del patrón, se pueden dar situaciones análogas en los patrones de Pensamiento Computacional. Así por ejemplo se pueden definir pautas (elementos de patrones no justificados) que tengan en cuenta los principios del aprendizaje significativo de Ausubel (Ausubel, 1963) o los principios de la secuenciación de contenidos de cualquiera de las teorías existentes, sin necesidad de comprender su esencia más profunda desde el primer momento.

Así pues, los lenguajes de patrón se utilizan para formalizar los valores de decisiones cuya efectividad resulta obvia a través de la experiencia, pero que es difícil de documentar y pasar a los aprendices. También son herramientas útiles a la hora de estructurar el conocimiento y comprender sistemas complejos sin caer en la simplificación extrema. Estos procesos incluyen la organización de personas o grupos que tienen que tomar decisiones complejas, y revelan cómo interactúan las diferentes funciones como parte del total.

Si los patrones están diseñados para acoger y tener en cuenta las mejores prácticas en un determinado dominio, los patrones de Pensamiento Computacional tratarán de alojar, para tener en cuenta el conocimiento de expertos en la práctica de la enseñanza de esta nueva alfabetización y en las características de aprendizaje e instruccional de los individuos y de los entornos donde se desarrolla el programa de formación. El objetivo es captar la esencia de la buena práctica en una forma resumida (abstrayendo los elementos más significativos) de manera que pueda ser fácilmente comunicada a los que la necesitan en un contexto de condiciones distinto. En su naturaleza el patrón puede ser igualmente la presentación de esta información (de las buenas prácticas, los conocimientos expertos, las soluciones a problemas,…) de una forma accesible y sistematizada, de manera que para cada nuevo diseñador pueda aprender o tener en cuenta lo que se conoce por expertos o por  profesores, o por otros especialistas, que hayan resuelto ya el problema en cuestión, y sea fácil la transferencia de conocimiento dentro de la comunidad.

 

3.2. Descripción de un patrón asociado a las actividades de DDL

Siguiendo lo establecido por Alexander, un patrón singular debe describirse en 3 partes:

  1. “Contexto” – ¿Bajo qué condiciones resolverá el problema la solución propuesta? Un aspecto importante de los patrones de diseño es identificar y documentar las ideas claves que hacen de un buen sistema un sistema diferente de un sistema normal (para construir una casa, un programa de ordenador, un objeto de uso cotidiano, o la secuencia de la iteración a un problema de embarque en aviones comerciales de pasajeros., o al diseño instruccional de una unidad de números en Primaria), y que ayude en el diseño de futuros sistemas. La idea que se expresa en un patrón debe ser lo suficientemente general para ser aplicadas en casos muy diferentes dentro de un contexto, pero aún lo suficientemente específico como para dar orientaciones constructivas. El contexto donde se aplica es pues el elemento definitorio del patrón. La gama pues de situaciones en las que los problemas y soluciones se resuelven desde un patrón se llama su contexto. De ahí se deriva que una parte importante de cada patrón es la descripción de su contexto. En el caso que nos ocupa, el contexto viene dado por la necesidad de entender y describir en comportamiento léxico-gramatical de una palabra (nodo) y de entender y describir la(s) cadena(s) sintagmática(s) en las que parece, los elementos léxicos que co-selecciona y los significados comunes a los que se asocia su uso. El Apartado 2.1 aborda este contexto específico en profundidad.

 

  1. “Sistema de fuerzas” – Se puede considerar como el problema o el objetivo. Frecuentemente estos problemas surgen en un conflicto de intereses encontrados o “fuerzas”. Un patrón emerge como un diálogo entre posturas contrapuestas o en tensión, de tal forma que la solución ayudará a equilibrar las fuerzas y finalmente a tomar una decisión. Por ejemplo, en un patrón cuya solución fuese utilizar un teléfono inalámbrico las fuerzas serían: por un lado la necesidad de comunicarse, y por otro la necesidad de hacer otras cosas al mismo tiempo (cocinar, limpiar el polvo, etc.). Un patrón muy concreto sería simplemente “utilizar teléfono inalámbrico”. Patrones más generales sería “dispositivo inalámbrico” o “actividad secundaria”, lo que sugiere que una actividad secundaria no debe interferir con otras actividades. En el caso que nos ocupa, el problema viene dado por la necesidad de describir el comportamiento de un elemento léxico o palabra (nodo) con datos reales de uso. En la Figura 5, A-D representan las tareas a realizar para la consecución de E.

 

  1. “Solución” – Es una configuración del sistema que pone las fuerzas en equilibrio o resuelve el problema presentado

 

Contexto → Sistema de fuerzas  → Solución

 

De esta forma un patrón siempre tendría: Una entrada, que es un nombre sencillo, una descripción concisa del problema, una solución definida, y suficiente información para ayudar al usuario a entender cuando debe aplicar esa solución. En la Figura 5, la solución vendría representada por E.

Figura 5. Patrón pedagógico propuesto para el trabajo con actividades DDL para el aprendizaje de lenguas.

Las tareas (A-D) utilizan elementos del pensamiento computacional aplicados, en este caso, a la resolución de un problema de índole lingüística (¿Cómo podemos describir el comportamiento de un nodo atendiendo a la distribución sintagmática y a la frecuencia del mismo en diferentes registros lingüísticos?). Algunos de los elementos de pensamiento computacional usados son   la metacognición, la sinéctica, la recursividad, la aproximación sucesiva, la heurística, la iteración, la creatividad, la resolución de problemas y los patrones. En el capítulo “Pensamiento computacional. Una tercera competencia clave” de esta misma obra se ofrece más información sobre estos y otros elementos del pensamiento computacional.

 

4. Conclusión

En este trabajo, el carácter pedagógico de los patrones y de sus lenguajes viene dado no sólo por su propia naturaleza y función en los procesos de aprendizaje, sino que se aplica a estructuras de información que permiten resumir y comunicar la experiencia acumulada y la resolución de problemas, tanto en la práctica como en el diseño, en programas de enseñanza y aprendizaje (Zapata-Ros, 2015). La utilización de patrones pedagógicos permite compartir buenas prácticas y sirve como referencia para nuevas aplicaciones y casos. El almacenamiento y proceso sistemático de estos patrones permite además construir no solo un corpus de información y una base de datos de referencias documentadas a las que los profesores, diseñadores instruccionales, profesionales o investigadores pueden dirigirse para sus trabajos específicos, sino también, por ser un instrumento de trabajo y de intercambio profesional (Zapata-Ros, 2015), posibilita un mejor entendimiento del papel del Pensamiento Computacional en un área educativa escasamente tratada: el aprendizaje de lenguas. De esta forma, nuestra contribución probablemente consiste en haber definido los elementos de lenguaje específicos del Pensamiento Computacional orientados al trabajo interdisciplinar: el de maestros, pedagogos, y expertos en computación o en diseño instruccional. Así, además de dar una propuesta general de los elementos que constituyen las componentes del lenguaje (Tabla 1), en ese mismo esquema ofrecemos una propuesta de desarrollo de futuras investigaciones que tendrán que determinar con mucho más nivel de detalle cuáles son los elementos de cada uno de esos apartados en relación con el Pensamiento Computacional y el aprendizaje de lenguas mediante datos (DDL).

El presente trabajo ofrece una taxonomía de conceptos y términos procedentes de Data-Driven-Learning (DDL) que rigen los criterios del tipo de análisis de datos necesarios en el aprendizaje inductivo del uso de la lengua mediante datos. Estos criterios se articulan no tanto como patrones de ubicación y colisión, contextos, frecuencias de palabras, etc., sino como patrones de uso y atribución de sentido. El patrón pedagógico propuesto para el trabajo con actividades DDL para el aprendizaje de lenguas (Figura 5) supone el reconocimiento del importante papel que el pensamiento computacional puede y debe jugar en DDL, en particular, y en el aprendizaje de lenguas, en general. DDL y el patrón pedagógico propuesto suponen la afirmación de la necesidad de profundizar en la alfabetización digital relacionada con el lenguaje propuesta por Pegrum (2016) y que, en parte, Dudney et al. (2013) concibieron como data literacy. Este subtipo de alfabetización reconoce el papel que el aprendiz juega en la toma de decisiones/aprendizaje por lo que es, precisamente, el individuo, el aprendiz, la pieza clave en el aprendizaje con datos.

La existencia de grandes bases de datos estructuradas de nada sirve si los aprendices no saben cómo gestionar la búsqueda, cribar los resultados, interpretar la importancia de los datos cuantitativos y cualitativos que se presentan y, en última instancia, formar conclusiones apoyadas en datos y su propia capacidad crítica. Es exactamente en este contexto en el que el uso de patrones pedagógicos puede ser de enrome utilidad al establecer un vínculo entre el conocimiento especialista propio de los lingüistas y la escasa motivación pedagógica de muchas de las aplicaciones DDL (Pérez-Paredes, 2010) en el aula de idiomas.


Tabla1.- Elementos de lenguaje de patrones del Pensamiento Computacional aplicados a las actividades DDL

 

 
Clase
Descripción
Elementos que lo componen
Ejemplos
Vocabulario Es el contenido del lenguaje. Lo constituyen una colección de términos, que de forma especializada van a ayudar a describir soluciones a los problemas “en un campo de interés”.  Términos obtenidos de la jerga de los programadores, pero con una formulación asequible al resto: relevantes para el ámbito semántico del PC, Corpus, nodo, concordanciero, líneas de concordancia, colocación, n-gram
Los propios elementos del Pensamiento computacional Metacognición, análisis ascendente, sinectica, recursividad,…
los procedentes de las ciencias conexas pero con relevancia para este dominio nuevo del lenguaje:

 

Heurístico, algoritmo, metacognición, elaboración, andamiaje cognitivos,…
Sintaxis Cada solución a un problema  incluye  una descripción insertándola en una solución, o en un contexto, más amplio, de manera que cada solución se ajusta a un diseño más grande, más amplio o más abstractos. De manera que cada solución se vincula a otras soluciones en una red de soluciones necesarias.

 

Reglas para organizar los elementos compuestos.

Un problema complejo normalmente necesita de varias formas de pensamiento computacional y sobre todo de un contexto amplio.

En la resolución de un problema de álgebra (de un sistema lineal) los elementos irán ensamblados por relaciones. En nuestro caso, el proceso de resolución es initiate > interpret > consolidate > report.
Gramática Está constituida por elementos que son la descripción del problema y de la solución. En la idea de que cada patrón, cada solución, incluye la descripción del problema que resuelve y cómo lo hace, y el beneficio que se obtiene.  En el caso del PC cada elemento está constituido por un problema descrito en un lenguaje comprensible por todos los que componen el equipo multidisciplinar que lo aborda y por los elementos teóricos y prácticos que fundamentan la solución así como la descripción del procedimiento para resolverlo así como las herramientas informáticas que se han desarrollado o pueden ser útiles. En el problema del viajante (TSP, Traveling Salesman Problem) (Zapata-Ros, 2015 pp 22,23) el elemento de Gramática está constituido por la descripción del problema y la solución, entendiendo que en ella se incluyen los elementos teóricos y procedimentales que son necesarios: la parte de Teoría de grafos que es necesaria para resolverlo, y el método específico opt y k-opt, o heurística Lin-Kernighan, así como las herramientas informáticas que se han desarrollado o pueden ser útiles.
Índice de relaciones entre términos La descripción del lenguaje debe de contemplar el índice que incluya aspectos gramaticales y sintácticos, con otros tipos de enlaces entre términos (patrones) de manera que el diseñador puede pensar rápidamente de una solución a soluciones relacionadas de una manera lógica.  En el caso del PC, las relaciones pueden ser la de secuenciación, qué orden seguirán los elementos para ser utilizados en un problema, y necesidad: Para resolver el problema A hace falta el elemento B, como relaciones más importantes, pero hay muchas más que pueden surgir fruto de un análisis que vaya más allá de los objetivos de este trabajo. Para resolver el problema del viajante (TSP, Traveling Salesman Problem) (Zapata-Ros, 2015 pp 22,23) es necesario el método opt y k-opt, o heurística Lin-Kernighan,
Diseño Las relaciones pueden integrarse en estructuras complejas y orientadas a la resolución de un problema. Entonces su elaboración y las técnicas para hacerla constituyen el diseño. La red de relaciones en el índice de la lengua permite muchas rutas diferentes a través del proceso de diseño. Esto simplifica el trabajo del diseñador, ya que el proceso puede comenzar desde cualquier parte del problema que el diseñador ya conoce, y caminar hacia lo que se quiere construir de nuevo en el diseño. No es preciso incluso que el diseñador comprenda de forma exhaustiva las razones que llevan a solucionar un problema para aceptar en un primer momento la estructura del patrón. Puede aceptarlo si el patrón ha funcionado bien y en un momento posterior comprenderlo, y el diseño resultante puede resultar utilizable. En el caso del PC el diseño de patrones precisaría definir cuales aspectos del patrón son indiferentes del problema que queramos resolver, e incluso qué elementos es preciso analizar entre problemas de naturaleza diferente para que se pueda utilizar el mismo patrón. Por ejemplo: qué tienen de común el problema del viajante y el problema del embarque de los pasajeros en un avión para que podamos utilizar el mismo algoritmo o un algoritmo de la misma naturaleza.

En un trabajo de elaboración de un lenguaje de patrones para el PC habría pues de delimitar y definir estos elementos de diseño.

 

 

 

 

 

 

 

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