Escuela de Verano Latino Americana de Robotica (LACORO)

KhipuX support grant for organizing the Third Latin American Summer School on Cognitive Robotics (LACORO) https://www.lacoro.org/

La literatura muestra que diferencias en las habilidades matemáticas tempranas son fuertes predictores de desempeño matemático posterior e incluso afectan la selección de carreras universitarias. Además, aquellos niños que ingresan a la etapa escolar con habilidades matemáticas deficientes, mantienen bajos desempeños académicos durante toda su trayectoria escolar. De hecho, las condiciones iniciales de aprendizaje matemático determinan las trayectorias futuras de aprendizaje. En este contexto, un proyecto FONDEF (2019 – 2021) de la Universidad de O’Higgins nos permitió desarrollar el Test de Pensamiento Matemático (TPM, ver https://jugarmate.org/tpm/) para evaluar aprendizajes matemáticos en niveles de pre-kínder, kínder y 1ro básico. El TPM es un test basado en siete juegos digitales cuya aplicación en grupos grandes de estudiantes es rápida y sencilla por lo que permite recolectar una gran cantidad de datos de aprendizaje con poco esfuerzo. En congruencia con avances recientes en el desarrollo de habilidades matemáticas tempranas, este instrumento logra capturar dos dimensiones del pensamiento matemático infantil que son el pensamiento numérico y el razonamiento espacial. Estos desarrollos previos presentan una gran oportunidad para investigar las condiciones iniciales de los aprendizajes matemáticos y las posibles trayectorias de aprendizajes posteriores. La hipótesis que sustenta este proyecto es que existen perfiles de pensamiento matemático temprano que son capturados en los puntajes TPM y que las primeras trayectorias de aprendizaje se pueden modelar como un tránsito por estos perfiles. En este contexto, el presente proyecto propone la aplicación de algoritmos de inteligencia artificial para el procesamiento y visualización de datos TPM para primero identificar distintos perfiles de pensamiento matemático temprano para luego encontrar patrones de tránsito entre éstos perfiles y así identificar trayectorias iniciales de aprendizaje matemático. La metodología propone analizar conjuntos de datos TPM obtenidos en una muestra de más de 700 estudiantes de prekinder, kinder y 1ro básico aplicando métodos de reducción de dimensionalidad (p.ej., análisis de componentes principales) y algoritmos de agrupamiento (p.ej., clustering). Los resultados de los algoritmos de agrupamiento se interpretan como perfiles de pensamiento matemático, mientras que análisis de evolución de perfiles se interpretan como las trayectorias iniciales de aprendizaje de las matemáticas tempranas. Se espera que los resultados de esta investigación se utilicen para el diseño de intervenciones remediales personalizadas que permitan potenciar el desarrollo de habilidades matemáticas tempranas.

Esta propuesta se construye a partir de un proyecto previo (FONDEF ID19I10030) donde desarrollamos y validamos un modelo de enseñanza matemática con base en juegos de mesa y evaluaciones digitales para estudiantes en el nivel de transición de la educación parvularia. Por un lado, elaboramos 12 juegos de mesa cuyos efectos positivos en el aprendizaje matemático se validaron a través de una intervención escolar controlada. Por otro lado, desarrollamos el test de pensamiento matemático (TPM) para evaluar objetivos curriculares matemáticos del nivel de transición. El TPM utiliza tabletas para automatizar la mediación, lo cual permite que su formato de aplicación sea grupal, recolectando grandes cantidades de datos con poco esfuerzo y de manera inmediata (p.ej., evalúa aulas completas en una hora). Datos de una muestra de 750 niños, permitió verificar su validez de contenido, criterio y constructo, para asegurar que puede ser utilizado como instrumento de evaluación de los logros de aprendizaje declarados en el currículo chileno. En consecuencia, la prueba de concepto de nuestro modelo de enseñanza fue exitoso.
Estudios recientes demuestran que en Chile los procesos de capacitación docente no producen mejoras en los aprendizajes estudiantiles, indicando que la superación del problema de bajos desempeños exige la creación de estrategias curriculares más intensivas e integrales. En este contexto, el presente proyecto busca desarrollar un sistema de apoyo docente, cuyo núcleo pedagógico sea el modelo de enseñanza descrito arriba, y que pueda ser llevado con éxito a aulas reales del sistema educativo chileno. El primer resultado de este proyecto fortalece el TPM dotándole de la capacidad para entregar retroalimentación personalizada de manera automatizada en formato de recomendaciones de actividades para mejorar los aprendizajes. Para esto, crearemos algoritmos de inteligencia artificial que serán entrenados a partir de un etiquetado de datos (elaborado por educadoras expertas) que asignen actividades de aprendizaje adecuadas a los resultados TPM. El segundo resultado es un sistema de apoyo docente integral e intensivo que facilita la adopción de nuestro modelo de enseñanza en aulas reales. Dicho sistema permite que una institución pública (p.ej., un SLEP) brinde servicios educativos dirigidos a fortalecer la calidad de los aprendizajes matemáticos tempranos en todas las aulas de su red educativa. En más detalle, el “sistema de gestión pedagógica del aula matemática” coordina el uso de materiales educativos, profesionales expertos y plataformas tecnológicas para mejorar la calidad de los procesos de enseñanza-aprendizaje. La validación de este sistema involucra realizar una intervención escolar de tipo longitudinal, con grupo de control y cuatro medidas repetidas que permitan estimar su efecto en los aprendizajes matemáticos de 400 estudiantes. También se evalúa el nivel de aceptación del sistema por parte del cuerpo docente involucrado. El plan de implementación y masificación contempla que la Fundación Mustakis (mandante) masifique al uso del TPM y el acceso a los programas de capacitación on-line, el DAEM Requinoa (asociada) realice un pilotaje del sistema de gestión pedagógica del aula matemática y que la UOH (beneficiaria) genere alianzas con instituciones públicas (p.ej., DAEM, SLEP) para que adopten este sistema y puedan brindar servicios educativos que mejoren los aprendizajes matemáticos en las aulas de sus redes educativas.