La digitalización y el cambio de el paradigma educativo

Hace bastantes años, podríamos hablar de miles de ellos, se originó con los primeros seres humanos una práctica que hoy en día es totalmente vigente, contar.  La forma que decidieron hacerlo fue con los dedos y, a partir de ahí, surgieron los números. La mayoría de los expertos en antropología y arqueología creen que los humanos comenzaron a contar con las manos mucho antes de desarrollar sistemas de escritura o números formales, pues los dedos son una herramienta natural para hacer un seguimiento de cantidades pequeñas y cotidianas.

Al principio eran diez los números y estaban, y están, vinculados al sistema decimal (base 10), ya que era diez los dedos de las manos. Supongo que no pensaron que en los pies también teníamos dedos, seguro que, si lo hubieran hecho, nuestro sistema numérico hubiera sido diferente. De hecho, sí que hubo culturas antiguas que usaron el sistema basado en otros números, como el vigesimal (base20) de los mayas, que sí que se cree que surgió por contar con los dedos de las manos y los pies.

Posteriormente, fue otra cultura, la de la antigua India, la que desarrollo el concepto del número 0, aunque otras culturas antiguas, como la de los babilonios, tenían símbolos para representar la ausencia de un número en ciertos contextos, estas culturas no usaban el 0 como un número en sí mismo.  Como he comentado fue la India, alrededor del siglo V o VI d.C., donde el matemático y astrónomo Brahmagupta desarrolló las primeras reglas y operaciones matemáticas que incluían el 0 como un número propio.

A partir de esas bases matemática, en el año 1679, Gottfried Wilhelm Leibniz que fue un filósofo, matemático y científico alemán del siglo XVII (1646-1716), conocido por sus grandes contribuciones a las matemáticas, la lógica y la filosofía, se intereso en simplificar las matemáticas y se propuso crear un sistema de numeración en el que los números se pudieran expresar usando solo dos símbolos: el 1 y el 0.

Esta idea se basaba en el “Sistema Binario” o base 2, en el cual cada número es representado por una combinación de 1s y 0s. Aunque otras culturas habían trabajado con sistemas numéricos diferentes, Leibniz fue el primero en demostrar matemáticamente que el sistema binario podía usarse para representar cualquier número.

Para ilustrarlo, Leibniz mostró cómo, en lugar de utilizar diez dígitos (como en el sistema decimal), los números podían expresarse usando potencias de 2.

Para demostrar que cualquier número en el sistema decimal se puede expresar en el sistema binario (usando solo los dígitos 0 y 1), podemos usar el concepto de potencias de 2. El sistema binario se basa en representar los números como una suma de potencias de 2, lo que permite escribir cualquier número usando solo 1s y 0s.

Aquí está el proceso de conversión de decimal a binario:

1. Dividir el número entre 2: Comenzamos dividiendo el número decimal por 2 y registrando el cociente y el residuo. El residuo será siempre 0 o 1.
2. Continuar dividiendo: Repetimos el proceso con el cociente, dividiéndolo sucesivamente entre 2 y registrando cada residuo.
3. Leer los restos al revés: Una vez que el cociente sea 0, los restos que hemos obtenido (de abajo hacia arriba) representan el número en binario.

Ejemplo: Convertir el número decimal 13 a binario

1. 13 ÷ 2 = 6, residuo = 1
2. 6 ÷ 2 = 3, residuo = 0
3. 3 ÷ 2 = 1, residuo = 1
4. 1 ÷ 2 = 0, residuo = 1

Al leer los restos de abajo hacia arriba, obtenemos 1101, que es el número 13 en binario.

Explicación como suma de potencias de 2

Cada dígito en el sistema binario representa una potencia de 2, de derecha a izquierda, comenzando desde 2⁰:

• 1101 en binario es:
  • 1 x 2³ + 1 x 2² + 0 x 2¹ + 1×2⁰ = 8 + 4 + 0 + 1 = 13

Así, cualquier número decimal se puede descomponer como una suma de potencias de 2 y representarse con los dígitos 0 y 1, cumpliendo con la lógica del sistema binario. Esto demuestra que el sistema binario es tan completo como el sistema decimal para representar números.

Este sistema simplificado fue una innovación importante porque, al reducir la cantidad de símbolos necesarios, permitió una representación más simple y eficiente de los números, un concepto que luego resultó clave en el desarrollo de lo que hoy en día conocemos como computación. Las máquinas digitales funcionan con esta lógica, usando circuitos eléctricos para representar los 1s y 0s en los cálculos y en el procesamiento de información.

Luego, podemos afirmar que en el siglo XVII, nació la “era binaria”. Se descubrió así, que usar solo estos dos símbolos facilitaba los cálculos automáticos.

Durante los siglos XVII y XVIII, se empezó a estudiar también, algo que, como los dedos humanos, siempre había existido, pero no se había desarrollado estudios científicos para comprenderlo, este algo fue llamado Electricidad.

Durante lo largo de los años, varios científicos realizaron descubrimientos claves que sentaron las bases para su uso practico.

1. Siglo XVII: William Gilbert, físico inglés, fue uno de los primeros en estudiar la electricidad y el magnetismo de manera científica. Acuñó el término “electricidad” a partir de la palabra griega “elektron”, que significa ámbar, ya que observó que al frotar el ámbar, este atraía objetos ligeros.
2. Siglo XVIII: Benjamin Franklin, con su famoso experimento de la cometa en 1752, demostró que el rayo es una forma de electricidad. Este experimento ayudó a entender que la electricidad se encuentra en la naturaleza.
3. Siglo XIX: Michael Faraday y André-Marie Ampère hicieron importantes contribuciones al estudio del electromagnetismo, lo que permitió entender mejor el funcionamiento de los circuitos eléctricos. Faraday descubrió cómo generar electricidad mediante el movimiento de un imán en una bobina, sentando las bases para los generadores eléctricos.
4. 1879: Thomas Edison desarrolló la bombilla incandescente, lo que permitió llevar la electricidad a hogares y empresas de manera más práctica y segura. Aunque no inventó la electricidad, su bombilla y el sistema de distribución de corriente continua popularizaron su uso.
5. Nikola Tesla y la corriente alterna: En los años posteriores, Tesla desarrolló la corriente alterna (CA), una tecnología que permitió transmitir electricidad a grandes distancias de manera eficiente. Junto con George Westinghouse, Tesla ayudó a establecer la red de suministro eléctrico basada en CA, que es la que usamos en la actualidad.

En resumen, la electricidad no se inventó como tal, pero a través de siglos de estudio y experimentación, fue finalmente comprendida y controlada para el uso cotidiano y la tecnología.

Gracias a los estudios previos de la electricidad y las matemáticas, durante la primera mitad del siglo XX, con la unión de las matemáticas y la electricidad se pudieron crear las primeras computadoras, los avances en ambas disciplinas dieron paso a los primeros dispositivos capaces de realizar cálculos automáticos mediante circuitos eléctricos.

Aquí están algunos de los hitos que marcaron esta unión:

1. Década de 1930 – Alan Turing y la “Máquina Universal”: En 1936, el matemático británico Alan Turing propuso un modelo teórico llamado “máquina de Turing”, una abstracción matemática que describía cómo una máquina podía realizar cálculos usando una serie de reglas y símbolos. Aunque no era una computadora real, esta teoría fue fundamental para el desarrollo de la computación y mostraba que, en teoría, cualquier cálculo podía ser realizado mediante un dispositivo mecánico o eléctrico programado.
2. Década de 1940 – Computadoras electromecánicas y electrónicas: Durante la Segunda Guerra Mundial, científicos de varios países comenzaron a construir máquinas que usaban electricidad y circuitos para realizar cálculos complejos rápidamente. La Colossus (1943), en el Reino Unido, y la ENIAC (1945), en Estados Unidos, fueron de las primeras computadoras electrónicas que se crearon para calcular con rapidez y precisión, usando circuitos eléctricos y tubos de vacío.
3. Lógica Booleana: La lógica booleana, desarrollada por George Boole en el siglo XIX, fue fundamental para el diseño de circuitos electrónicos. En la década de 1930, el ingeniero Claude Shannon demostró que los circuitos eléctricos podían representar operaciones lógicas binarias (como AND, OR y NOT), creando así una conexión directa entre la lógica matemática y los circuitos eléctricos. Esto fue esencial para el funcionamiento de las computadoras, pues permitió que estas realizaran cálculos matemáticos usando señales eléctricas.
4. Teoría de la Información: En 1948, Claude Shannon publicó su obra sobre la teoría de la información, donde mostró cómo los datos podían codificarse en bits (1s y 0s) y transmitirse mediante circuitos eléctricos. Esta teoría sentó las bases para el almacenamiento y procesamiento de datos en sistemas digitales.

Estos avances combinados dieron lugar a la primera generación de computadoras en los años 40 y 50. La combinación de los conocimientos en matemáticas y electricidad permitió crear máquinas programables que utilizaban circuitos eléctricos para representar y procesar información, lo cual es el fundamento de las computadoras modernas.

A estas máquinas se les llamó en inglés digital computers, en español ordenadores o  computadoras digitales. A los números binarios 1 y 0 se les dio el nombre de “bits” (binary digits), que se convirtieron en los “componentes” de la información. Así entonces en el siglo XX comenzó la “era digital”.

Las máquinas digitales se han vuelto “universales”, capaces de hacer no solo cálculos enormes rápidamente, sino también de usar esos mismos dígitos binarios para representar y transmitir información, procesar textos, imágenes y sonidos.

Esta sorprendente capacidad de la tecnología digital ha cambiado profundamente la sociedad actual y, como veremos, ha iniciado una revolución en la educación. Especialmente, ha transformado el modelo educativo tradicional, que se centraba en la escuela como el lugar principal del aprendizaje.

La educación digital ha llevado el conocimiento fuera de la escuela y las bibliotecas, hacia el hogar y el trabajo, gracias al crecimiento de la informática y las telecomunicaciones.

La educación digital se centra en distribuir el conocimiento en lugar de concentrarlo en un solo lugar. El bit, como un gen, se puede transmitir intacto de generación en generación. Puede combinarse infinitamente con otros bits y moverse por las redes digitales a la velocidad de la luz. Con el 1 y el 0 podemos representar todas las formas de nuestro mundo continuo y cambiante, un mundo “analógico” en el que vivimos.

Ese proceso se llama “digitalización,” y con el, nada ha quedado ni quedará igual, aunque aún nos cueste entender todo el impacto de este cambio en nuestra forma de comunicarnos e informarnos, especialmente en la educación de las nuevas generaciones.

La digitalización está transformando la educación al facilitar el acceso al conocimiento, personalizar el aprendizaje, y conectar a estudiantes y profesores de todo el mundo. Aquí algunos de los principales cambios que está impulsando:

Nos permite un acceso a contenido ilimitado y gratuito: Con la digitalización, los estudiantes pueden acceder a una enorme variedad de materiales educativos en línea, como libros electrónicos, videos, tutoriales y cursos gratuitos. Plataformas como Khan Academy, YouTube y Wikipedia permiten a los estudiantes aprender desde cualquier lugar, en cualquier momento, y en diferentes formatos.

Asimismo, podemos ejercer y recibir una educación a distancia y aprendizaje en línea. La digitalización ha hecho posible la educación a distancia y el aprendizaje en línea, lo cual ha cobrado especial importancia tras la pandemia de COVID-19. Las plataformas de aprendizaje como Coursera, edX, y Google Classroom permiten a los estudiantes acceder a cursos de universidades de todo el mundo sin necesidad de asistir físicamente. Esto facilita la inclusión de personas de distintas edades, ubicaciones y realidades económicas.

Tenemos acceso a una personalización del aprendizaje. Las herramientas digitales permiten adaptar el contenido y la velocidad del aprendizaje a las necesidades de cada estudiante. Aplicaciones y plataformas de inteligencia artificial, como Duolingo en el aprendizaje de idiomas, ajustan automáticamente las lecciones según el progreso del alumno, brindando una experiencia educativa personalizada y efectiva.

Nos permite las evaluaciones y retroalimentación inmediatas: Las plataformas digitales permiten realizar evaluaciones automáticas y recibir retroalimentación en tiempo real, lo cual ayuda a los estudiantes a identificar rápidamente sus áreas de mejora. Además, los profesores pueden monitorear el avance de cada alumno y ajustar sus enfoques de enseñanza de manera ágil.

Asimismo, la digitalización educativa nos permite desarrollar habilidades digitales. La digitalización está preparando a los estudiantes para el futuro laboral al familiarizarlos con el uso de herramientas digitales y el aprendizaje autónomo. Las competencias digitales, que incluyen el uso de software, búsqueda en línea, y análisis de datos, son cada vez más esenciales en un mundo laboral impulsado por la tecnología.

Y no por último y no menos importante, democratiza la educación y nos permite una colaboración global y aprendizaje en comunidad. La digitalización permite a los estudiantes y profesores conectarse y colaborar con personas de diferentes partes del mundo, ampliando su perspectiva y fomentando la colaboración. Las plataformas de videoconferencia, como Zoom, Google Meet o Microsoft Teams, así como las redes de aprendizaje en línea, hacen posible crear comunidades educativas globales.

En resumen, la digitalización está cambiando el paradigma educativo al hacer el conocimiento más accesible, adaptado y relevante, promoviendo una educación más flexible y orientada a las habilidades del siglo XXI.

Sergi Marcén i López. Experto en innovación y transformación digital.