Explorando el estado de la educación en ciencias de la computación en medio de una rápida expansión de políticas Explorando el estado de la educación en ciencias de la computación en medio de una rápida expansión de políticas

El papel de las computadoras en la vida diaria y la economía crece cada año, y se espera que esa tendencia continúe en el futuro previsible. Se espera que aquellos que aprenden y dominan las habilidades informáticas (CS) disfruten de mayores oportunidades de empleo y más flexibilidad en su futuro, aunque EE. UU. produce actualmente muy pocos especialistas para satisfacer las futuras demandas de empleo. Por lo tanto, se cree que brindar exposición a la informática durante los años de escolaridad obligatoria es clave para mantener el crecimiento económico, aumentar los resultados laborales de las personas y reducir las brechas históricas en la participación en los campos tecnológicos por género y raza. En consecuencia, proporcionar a los jóvenes acceso a una educación en informática de calidad se considera cada vez más como una prioridad urgente para los sistemas escolares públicos en los EE. UU. y en todo el mundo.

Objetivos principales de la educación en informática, como se describe en el El "Marco de Ciencias de la Computación K-12", un documento guía elaborado por varios grupos de educación de CS y STEM en colaboración con los líderes escolares de todo el país, tiene como objetivo ayudar a los estudiantes a "desarrollarse como aprendices, usuarios y creadores de conocimientos y artefactos de las ciencias de la computación" ( p. 10) y comprender el papel general de la informática en la sociedad. Las habilidades de CS permiten a las personas comprender cómo funciona la tecnología y cuál es la mejor manera de aprovechar su potencial en su vida personal y profesional. La educación en informática es distinta de la alfabetización digital, ya que se relaciona principalmente con el diseño y las operaciones de la computadora, en lugar del simple uso de software de computadora. Las ocupaciones comunes que utilizan en gran medida las habilidades de CS incluyen ingenieros de software, científicos de datos y administradores de redes informáticas; sin embargo, como se describe a continuación, las habilidades de informática se están volviendo más integrales para muchas ocupaciones en la economía más allá de los campos tecnológicos.

La última década ha sido un período activo de expansión de políticas en la educación de informática en todos los estados y una creciente participación de los estudiantes en los cursos de informática. Sin embargo, se sabe poco sobre cómo las políticas pueden haber influido en los resultados de los estudiantes. Este informe ofrece un primer vistazo a la relación entre los cambios de política recientes y la participación, así como las tasas de aprobación en los exámenes de Ciencias de la Computación de Colocación Avanzada (AP CS).

Según nuestro análisis de la última década, presentamos cinco hallazgos clave:

Proporcionar acceso universal a la educación en informática

La educación en informática está experimentando una transformación importante en las escuelas. Durante mucho tiempo se han ofrecido clases de computación y informática en las escuelas públicas K-12, aunque no han sido uniformemente requeridas ni universalmente disponibles. Por lo tanto, el acceso a la informática ha sido desigual entre las poblaciones de estudiantes. Sin embargo, la creciente importancia de las habilidades tecnológicas y de computación en la sociedad moderna ha obligado a muchos sistemas escolares a adoptar políticas para brindar acceso universal a la educación en informática. Varias razones suelen motivar este acceso ampliado.

Primero, se espera que la expansión de la educación en informática beneficie directamente a los estudiantes. Las personas que desarrollan experiencia en los campos de la informática y la tecnología disfrutan de salarios y empleos más altos. Incluso aquellos que no persiguen ocupaciones técnicas obtienen estos beneficios, ya que las habilidades informáticas y de análisis de datos se han integrado ampliamente en muchas industrias y ocupaciones. Finalmente, la educación en informática también beneficia a los estudiantes que no usan computadoras en sus futuras carreras. Estudios anteriores han documentado las habilidades cognitivas e interpersonales que la educación en informática proporciona de manera única a los estudiantes, que se transfieren fuera de los dominios informáticos. Además, la comprensión de los fundamentos de la informática aporta valiosas habilidades para la vida que preparan y protegen a los estudiantes para un futuro en el que muchos aspectos de la vida diaria se llevan a cabo en contextos digitales.

“La creciente importancia de las habilidades tecnológicas y de computación en la sociedad moderna ha obligado a muchos sistemas escolares a adoptar políticas para brindar acceso universal a la educación en ciencias de la computación”.

A continuación, a las economías en general les va mejor cuando las personas son tecnológicamente más competentes. Los estudios muestran una relación positiva entre el crecimiento económico, la tecnología y las inversiones en capital humano en habilidades relacionadas. Muchos estados y países ven los trabajos de informática y tecnología como motores del crecimiento económico; por lo tanto, proporcionar a los estudiantes de escuelas públicas una educación en informática de calidad permite un crecimiento sostenible. Los políticos federales y locales a menudo apelan a esta justificación económica para justificar las inversiones en educación en informática para las partes interesadas del público: Arkansas, uno de los primeros en adoptar políticas en materia de informática, es un excelente ejemplo.

Y tercero, el acceso universal a la educación en informática de alta calidad es necesario para cerrar las brechas históricas en los campos tecnológicos. Las poblaciones negras, latinas e indígenas y las mujeres han estado subrepresentadas durante mucho tiempo en las ocupaciones STEM que dependen en gran medida de las habilidades informáticas y de computación. Dados los salarios más altos y las perspectivas laborales asociadas con estos campos, esta subrepresentación de poblaciones diversas en STEM contribuye implícitamente a las brechas basadas en la raza y el género a lo largo de las líneas económicas. El desarrollo de habilidades técnicas proporciona un camino hacia la movilidad social ascendente, como se ha demostrado a través de la experiencia de asimilación de algunos grupos de inmigrantes: aquellos con habilidades informáticas y otras habilidades STEM alcanzan la paridad de ingresos con los trabajadores nativos mucho más rápido que aquellos sin estas habilidades.

Investigaciones anteriores indican que el bajo acceso a oportunidades y recursos educativos de informática es un factor crítico de las brechas de participación en STEM, que tienden a reflejar desigualdades socioeconómicas más grandes basadas en la raza, los ingresos o el lugar. Por ejemplo, cuando la única oferta de informática en una escuela es un club de robótica extracurricular, solo aquellos con motivación intrínseca y los recursos para participar tendrán acceso a esta oportunidad de aprendizaje. Un menor acceso a la informática podría manifestarse de varias maneras, desde exposiciones poco frecuentes a aplicaciones de aprendizaje basadas en computadora en el aula hasta menos cursos que se ofrecen en las escuelas secundarias. El acceso desigual no explica las brechas de participación basadas en el género, aunque es probable que estén impulsadas por otras normas de género socializadas que disuaden a las niñas de la informática y otros campos STEM. Sin embargo, se espera que el acceso universal proporcione habilidades de informática a todos los estudiantes y estimule una mayor participación entre los grupos subrepresentados, aumentando la diversidad en las ocupaciones STEM.

“El acceso de los estudiantes a la educación en ciencias de la computación es muy variable en los EE. UU.”

El acceso de los estudiantes a la educación informática es muy variable en los EE. UU. Aunque muchas escuelas han proporcionado laboratorios de computación y clases de alfabetización informática (p. ej., mecanografía, uso de Internet, procesamiento de textos), los cursos de informática van más allá de lo básico para brindar instrucción sobre pensamiento computacional y otras operaciones digitales, y requieren maestros con estas habilidades. En muchos lugares de los EE. UU., las ciencias de la computación solo se ofrecen a los estudiantes como cursos electivos o actividades extracurriculares, si es que se ofrecen. Dejar la provisión de educación en SC a estos contextos voluntarios deja la calidad de la experiencia en SC muy variable y depende de la disponibilidad de recursos locales. Sin embargo, se espera que el acceso universal a la educación en informática estandarice los estándares de aprendizaje, aumente las limitaciones de recursos locales y garantice la igualdad de acceso a la instrucción de calidad.

Promulgación de leyes sobre políticas de educación en informática

Los llamados a la educación universal en informática han existido durante años, desde esfuerzos corporativos y defensa sin fines de lucro hasta eventos federales de concientización, aunque el progreso ha sido lento hasta hace muy poco. Solo desde 2015, estos esfuerzos generaron la masa crítica para impulsar a muchos estados a adoptar cambios radicales en apoyo de la educación en informática.

Para ilustrar esta transformación, considere los cambios de política documentados a través de los informes anuales "Estado de la educación en ciencias de la computación" (Estado de la informática), en coautoría con Code.org Advocacy Coalition, Computer Science Teachers Association y Expanding Computing Education Pathways . Desde 2017, los informes del estado de la informática han promovido y rastreado nueve políticas diferentes destinadas a promover la educación en informática en las escuelas.¹ Las nueve políticas son:

En solo cinco años, los estados mostraron una notable transformación política; La Figura 1 combina y anima esta evolución.² En el informe de 2017, Arkansas fue el único estado que adoptó al menos siete de las nueve políticas rastreadas. Mientras tanto, 36 estados habían adoptado tres o menos políticas, incluidos nueve estados que no habían adoptado ninguna política de CS a nivel estatal. Pero en el informe de 2021, 24 estados tenían al menos siete políticas en los libros, un cambio notable observado en todas las regiones geográficas. Solo 10 estados permanecen en la categoría de adopción más baja y todos los estados han adoptado al menos una política.

La Figura 1 también identifica qué políticas se adoptan. La política más comúnmente adoptada es que un curso de informática satisfaga un requisito básico de graduación de la escuela secundaria, y los 50 estados más Washington, D.C., lo adoptarán para 2021. Otras políticas populares incluyen tener un plan estatal de informática, financiar iniciativas de informática, crear un estado- oficial de CS de nivel, adoptando estándares de CS K-12 y reconociendo una certificación de CS para maestros; cada una de estas categorías de políticas cuenta con más de 30 estados que toman medidas en el área para 2021.

La provisión de acceso universal a la educación en informática en muchos lugares generalmente ha seguido la provisión de acceso (casi) universal a dispositivos informáticos personales y banda ancha. Aunque algunos elementos de los fundamentos de la informática se pueden enseñar sin la ayuda de computadoras y una conexión a Internet, estos son insumos necesarios para un plan de estudios de informática completo. Históricamente, las escuelas y los hogares ubicados en comunidades rurales o de bajos ingresos han tenido un menor acceso a la infraestructura digital, un fenómeno ampliamente conocido como la brecha digital. Aparte de una serie de otras consecuencias negativas, las implicaciones de esta división en la educación en informática es que los estudiantes en estos contextos tienen menos oportunidades de interactuar regularmente con dispositivos informáticos en contextos de aprendizaje y tendrán menos acceso a instrucción en informática de alta calidad.

Más recientemente, sin embargo, la pandemia de COVID-19 ha actuado como un catalizador para lograr un progreso real en el cierre de la brecha digital. Brindar acceso generalizado a los recursos informáticos necesarios ha sido una prioridad urgente para muchos sistemas escolares, ya que han trabajado para mantenerse conectados con los estudiantes mientras las escuelas permanecieron cerradas durante períodos prolongados. Con nuevos dispositivos y fácil acceso a Internet, los estudiantes que antes estaban desconectados están comenzando a interactuar regularmente con las computadoras para facilitar su aprendizaje. Por lo tanto, donde algunas comunidades pueden haber sido menos capaces de ofrecer CS por estos motivos en el pasado, anticipamos que las barreras de hardware e infraestructura deberían ser menos formidables en el futuro.

Más estudiantes toman exámenes AP CS

En esta era activa de adopción de políticas de CS, exploramos si estas acciones corresponden a cambios en los resultados de los estudiantes en CS. ¿Es más probable que los estudiantes participen y tengan éxito en el aprendizaje de las ciencias de la computación? ¿Se reducen las brechas basadas en la raza y el sexo con un acceso más universal?

Para investigar estas preguntas, utilizamos los resultados a nivel estatal en los exámenes AP de College Board en informática. Los exámenes AP son medidas de resultados útiles para esta investigación porque están estandarizados, se administran a nivel nacional y representan competencias significativas en el campo ampliamente reconocidas. Esta sección proporciona detalles de fondo sobre los exámenes AP CS.

Situado en el punto de transición entre la escuela secundaria y la universidad, los cursos AP en múltiples materias se ofrecen en la mayoría de las escuelas secundarias para estudiantes avanzados, generalmente en su último año de escuela secundaria. Los estudiantes pueden optar por tomar el examen AP al final del año escolar para demostrar su dominio del material del curso. Cuando los estudiantes se matriculan en la universidad, muchas instituciones premiarán a quienes aprobaron un examen AP con créditos universitarios correspondientes a un curso introductorio en el campo. Por lo tanto, participar y aprobar un examen AP CS probablemente debería considerarse como un resultado final para el estudiante; es decir, uno que se realiza después de varios años de oportunidades de aprendizaje de CS.

La participación de los estudiantes en los cursos y exámenes AP se percibe ampliamente como una señal importante de preparación para la universidad, y muchas escuelas secundarias han ampliado sus ofertas de cursos AP para señalar el rigor a los padres y motivar a los estudiantes. Algunos académicos cuestionan hasta qué punto la participación en clases de AP aumenta genuinamente la probabilidad de éxito universitario de los estudiantes (dado que son principalmente los estudiantes avanzados los que se inscriben en estos cursos), y el control de muchas características de los antecedentes de los estudiantes disminuye drásticamente la ventaja aparente de la participación de AP. Otra evidencia de las expansiones impulsadas por incentivos de los cursos AP en entornos desfavorecidos apunta a que la participación AP tiene un impacto causal y positivo en los puntajes de SAT/ACT y la inscripción universitaria. A pesar de analizar muchos estudios del programa AP, los beneficios académicos se acumulan casi exclusivamente para aquellos que aprueban el examen AP (participar en el curso sin aprobar el examen proporciona un beneficio académico pequeño o nulo).

“Los grupos socioeconómicamente desfavorecidos carecen de igualdad de acceso a la programación AP en sus escuelas”.

Incluso si solo se benefician aquellos que aprueban con éxito el examen AP, los grupos socioeconómicamente desfavorecidos carecen de igualdad de acceso a la programación AP en sus escuelas. En 2014, la Oficina de Derechos Civiles del Departamento de Educación llevó a cabo una recopilación de datos especial sobre el acceso de los estudiantes a cursos avanzados. Los informes muestran que los estudiantes negros y latinos representan el 27 % de los inscritos en al menos un curso AP y el 18 % de los que aprueban al menos un examen AP, a pesar de que estos grupos representan el 37 % de todos los estudiantes. Además, estas brechas no se limitan a los cursos AP, sino que también son evidentes en los cursos STEM avanzados (como álgebra II y física).

Durante los años de nuestra investigación, el College Board administró dos exámenes AP que cubrían el contenido de CS: Ciencias de la Computación A (AP CS A) y Principios de Ciencias de la Computación (AP CS P). AP CS A está destinado a cubrir el material que se espera de un curso de primer año de informática en la universidad (con un gran énfasis en la codificación), mientras que se espera que AP CS P cubra un curso de informática de primer año (que incluye más contenido fundamental, como los impactos de la tecnología en la sociedad y entender cómo funcionan los algoritmos y las redes). Los estudiantes en ambos cursos aprenderán a diseñar un programa de computadora, pero solo los estudiantes que toman AP CS A desarrollarán los algoritmos y el código necesarios para la implementación. Esto no significa necesariamente que AP CS A sea más efectivo, aunque es más riguroso y vendría después de AP CS P en una secuencia de cursos. Un informe reciente del College Board concluye que los estudiantes que toman AP CS P (en comparación con aquellos que no tuvieron la oportunidad) tienen más probabilidades de tomar AP CS A en años posteriores de la escuela secundaria o declarar una especialización universitaria en CS. Aunque no son causales, estos hallazgos subrayan la importancia de AP CS P en el desarrollo del interés de los estudiantes en el campo, particularmente entre los grupos de estudiantes subrepresentados.

De los dos exámenes, AP CS A tiene una historia más larga, sus orígenes se remontan a 1984. Durante gran parte de su historia, unos modestos 20 000 o menos estudiantes tomarían el examen anualmente, aunque estos números han comenzado a expandirse en el la última década. Sin embargo, el examen AP CS P se introdujo en el año escolar 2016-17 y su popularidad ha aumentado rápidamente. Para la primavera de 2018, su segundo año de administración, la demanda de estudiantes para el examen AP CS P (62,868 estudiantes de escuelas públicas) ya había superado la demanda de AP CS A (51,645 estudiantes).

La figura 2 presenta la cantidad de exámenes realizados entre 2012 y 2020 (el año más reciente con datos disponibles). La primera mitad de la serie, AP CS A, fue el único examen AP CS que se ofreció y la demanda de los estudiantes creció modestamente año tras año. El examen AP CS P dominó rápidamente una vez que se presentó. En 2020, más de 150 000 estudiantes tomaron uno de estos exámenes AP CS, y casi dos tercios de esa demanda provino de AP CS P. Como referencia, la participación en los exámenes AP en general aumentó de más de 950 000 estudiantes en 2012 a 1,21 millones en 2020 ( 27% de crecimiento). El creciente interés en los exámenes AP CS ha superado significativamente los aumentos generales en las otras materias AP.

Un estudio comparativo reciente de los dos exámenes AP CS encuentra diferencias importantes entre los estudiantes, el dominio de habilidades y los campos ocupacionales previstos. Los estudiantes que toman el examen AP CS A con frecuencia toman varios otros exámenes AP y tienen la intención de obtener una especialización en CS u otros campos STEM una vez que estén en la universidad. Por el contrario, los estudiantes que tomaron el examen AP CS P solo informaron menos interés en seguir carreras y especializaciones en CS o STEM, y expresaron una menor confianza informática (como se esperaba, dado el material más básico).

Además, los estudiantes que tomaron solo AP CS P fueron más diversos que los que tomaron AP CS A, aunque la subrepresentación de estudiantes afroamericanos, latinos y mujeres sigue siendo evidente en ambos exámenes.³ Figura 3 ilustra las diferencias en diversidad entre los dos exámenes AP CS. Al igual que la figura anterior, muestra la serie de tiempo reciente de los examinados AP, aunque en lugar de recuentos numéricos, estamos viendo la proporción de negros y latinos (líneas azul claro) o mujeres (líneas azul oscuro) que tomaron el examen en el año. -eje. Los estudiantes afroamericanos y latinos constituyen entre el 13 y el 18 % de los examinados de AP CS A para toda la serie, pero representan el 28 y el 30 % de los examinados de AP CS P. Del mismo modo, las alumnas aumentaron del 18 % de las personas que tomaron el examen AP CS A en 2012 al 25 % en 2020; constituyeron una proporción aún mayor de los examinados AP CS P durante los años en que se administró (aumentando del 30 % en 2017 al 34 % en 2020).

A lo largo del resto del informe, combinamos los resultados de los estudiantes en los exámenes AP CS y reportamos estadísticas agrupadas. Hacemos esto principalmente para simplificar los informes, ya que la mayoría de los resultados muestran patrones redundantes cuando se analizan por separado por examen; las excepciones a esto se anotarán en el texto.

Explorando los resultados de AP CS por raza y sexo de los estudiantes

Los resultados del examen AP CS brindan dos resultados discretos que usamos en el análisis restante: tomar el examen y aprobar. El College Board informa estadísticas a nivel estatal por año y raza y sexo de los estudiantes para ambos resultados, y estas estarán vinculadas a los cambios de política estatal que describimos anteriormente. Esta sección primero investiga cómo evolucionó la expansión de las pruebas en AP CS a través de la lente de la representación de raza y sexo.

Antes de continuar, debemos tener en cuenta una limitación importante con respecto a los datos de aprobación del examen AP CS: cuando hay un pequeño número de estudiantes presentes en una celda informada, el College Board censura la celda para proteger la privacidad de los estudiantes. La censura de celdas es común en los estados con poblaciones pequeñas cuando los informes se desglosan por combinación de estado, año, examen y raza o género. En consecuencia, estamos limitados en nuestra capacidad para investigar las políticas estatales y su asociación con los resultados de aprobación por raza y sexo. Informaremos algunas tasas de aprobación según corresponda a continuación, aunque gran parte del análisis que sigue utiliza la realización de exámenes como el resultado principal de AP CS.

Como se discutió anteriormente, aumentar la diversidad racial y de género en la informática y los campos STEM relacionados es un factor de motivación importante para adoptar políticas educativas universales de la informática. ¿Ha coincidido la reducción de las brechas en la toma y aprobación de exámenes AP CS con la expansión de las políticas educativas de CS a nivel estatal?

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La Figura 4 ilustra cómo han evolucionado las diferencias en la representación en los exámenes AP en los últimos años. La figura se compone de dos diagramas de dispersión animados que trazan las diferencias de representación entre los grupos sobrerrepresentados en el eje x (hombres a la izquierda, estudiantes blancos y asiáticos a la derecha) y grupos subrepresentados en el eje y (mujeres a la izquierda, Estudiantes negros y latinos a la derecha). En ambos ejes se encuentra la proporción del estado de cada grupo de estudiantes representado entre los examinados (en comparación con la población estatal de estudiantes de 12.° grado).⁴ Ambos paneles tienen un 45 línea de referencia de grado, que marca la paridad en la toma de exámenes AP CS entre grupos sobrerrepresentados y subrepresentados. Los puntos que caen por debajo de esta línea de referencia representan las brechas en las pruebas donde los blancos, los asiáticos y los hombres continúan estando sobrerrepresentados. También se ajusta una línea a través de las observaciones estatales: los puntos que se encuentran en esta línea comparten las mismas proporciones relativas en la población que toma el examen entre los grupos subrepresentados y sobrerrepresentados.

En 2012, el primer año de la animación, todos los estados se agrupan en la esquina inferior izquierda de los diagramas de dispersión. La posición de estos puntos muestra una baja participación en general, y la participación es especialmente baja entre los estudiantes negros, latinos y mujeres. Cuando se presiona reproducir en la animación, los puntos se alejan de los orígenes, aunque casi exclusivamente dentro de las mismas mitades de las áreas de la trama al sureste de las líneas de referencia. La línea ajustada entre las observaciones estatales muestra que las brechas de representación en la realización de exámenes se han reducido ligeramente con el tiempo (a medida que la línea ajustada adquiere una pendiente más pronunciada, acercándose a la paridad), aunque persisten grandes brechas en la mayoría de los estados.

La tabla 1 a continuación proporciona dos métricas clave que ayudan a describir cómo han evolucionado con el tiempo estos patrones de realización de exámenes por subgrupos de estudiantes. La primera métrica es la proporción de brechas de participación (grupos subrepresentados/grupos sobrerrepresentados), que es esencialmente lo que ilustran las líneas ajustadas en la Figura 4. Un valor de 1 representa paridad entre grupos (al igual que la línea de 45 grados anterior tiene una pendiente de 1). Las tasas de participación fueron más de cuatro veces más altas entre los varones de 12^th grado en comparación con las mujeres en 2012, lo que resultó en una tasa de participación de 0,24. El aumento de la participación femenina en los últimos años las ha acercado a la paridad con un valor de 0,46 en 2020. La Tabla 1 también informa la diferencia en la proporción de examinados de grupos sobrerrepresentados menos grupos subrepresentados, donde un valor de 0 representa una división de 50-50 en la demografía de los examinados. En 2012, las personas que tomaron el examen AP CS eran un poco menos del 20 % de mujeres y un poco más del 80 % de hombres, lo que dio como resultado una brecha en el porcentaje de personas que tomaron el examen de más de 62 puntos porcentuales. Esta brecha se ha reducido a menos de 40 puntos porcentuales a partir de 2020. Se muestran patrones de progreso similares en las métricas basadas en la raza.

La tabla 1 muestra tanto los índices de participación como las brechas de porcentaje de toma de exámenes calculadas por sexo y raza para tres años seleccionados: el primer año de datos (2012), el año en que se introdujo AP CS P (2017) y el último año (2020). Es instructivo examinar cómo han cambiado estas métricas a lo largo de la serie: gran parte de las mejoras generales en las métricas se realizaron en 2017 con la introducción del examen AP CS P. El progreso logrado en los años posteriores ha sido más modesto en comparación, y las ganancias han sido mayores en las brechas de sexo que en las brechas raciales.

Encontramos otros patrones alentadores de reducción de brechas cuando nos enfocamos en las tasas de aprobación de AP CS. Al expandir rápidamente el grupo de tomadores de exámenes, uno podría estar preocupado de que los estudiantes que son inducidos a tomar los exámenes AP CS no estarán tan preparados para los exámenes como aquellos estudiantes que ya se habían preparado para AP CS antes de la expansión. Esta preocupación resuena especialmente para el examen AP CS P, que se ha expandido dramáticamente a más de 100,000 exámenes realizados anualmente en solo unos pocos años. Sin embargo, por el contrario, nuestro análisis de los datos sugiere que las tasas de aprobación entre los grupos subrepresentados aumentaron durante este período de expansión de AP CS y aumentaron más rápido que las de los grupos sobrerrepresentados.

La figura 5 presenta las tasas de aprobación de los exámenes AP CS por sexo (a la izquierda) y raza (a la derecha) en los últimos años. Los ejes x representan años y los ejes y representan las tasas de aprobación para cada grupo de estudiantes; las tasas de aprobación se agrupan en ambos exámenes AP CS. En ambos paneles, los grupos sobrerrepresentados están aprobando los exámenes a tasas más altas, y es evidente un margen especialmente grande entre los grupos raciales. Sin embargo, durante estos años de crecimiento de la participación, las tasas de aprobación entre los grupos subrepresentados aumentaron simultáneamente. Mientras tanto, las tasas de aprobación de los grupos sobrerrepresentados (hombres a la izquierda, blancos y asiáticos a la derecha) aumentaron poco a poco durante este período de expansión. En general, las brechas entre estos grupos se redujeron y las tasas de aprobación de las mujeres superaron a las de los hombres en 2020.

Para confirmar que las brechas cada vez más estrechas que se muestran en la Figura 5 no se deben simplemente a la creciente popularidad del examen AP CS P, investigamos por separado las tasas de aprobación en cada uno de los exámenes AP CS. Las brechas de estrechamiento observadas en la Figura 5 también se observan en cada prueba. Por ejemplo, las tasas de aprobación de las mujeres en el examen AP CS A aumentaron del 56 % (2012) al 68 % (2020), y aumentaron en el examen AP CS P del 70 % (2017) al 75 % (2020). Se observaron aumentos de 5 o más puntos porcentuales de manera similar entre los examinados negros y latinos en ambas pruebas durante este período. Mientras tanto, las tasas de aprobación entre los grupos sobrerrepresentados aumentaron levemente en el examen AP CS A durante el período, mientras que cayeron levemente en el examen AP CS P. Nuevamente, los resultados netos mostraron brechas cada vez más estrechas para los grupos subrepresentados tanto por raza como por sexo en ambos exámenes.

Asociar los cambios en la política educativa de CS con la realización de exámenes AP

Por último, exploramos si los estados que están progresando más en sus políticas educativas de CS muestran resultados más favorables en los exámenes AP CS. Por ejemplo, es posible que aquellos estados que toman más medidas políticas para mejorar el acceso universal a la educación en informática hayan visto una mayor aceptación de la participación en AP CS o reducciones más pronunciadas en las brechas subrepresentadas en comparación con los estados que hacen poco.

Sin embargo, antes de discutir nuestros resultados, debemos reconocer que las métricas de adopción de políticas son indicadores imperfectos de la práctica. Los informes sobre el estado de la sociedad civil tienen cuidado de señalar que las políticas estatales varían ampliamente, incluso dentro de las mismas categorías de políticas. Además, un estado puede decidir adoptar una determinada política de educación en informática, pero la implementación puede verse obstaculizada por barreras que restringen su impacto práctico. Otros estados pueden implementar prácticas de mejora de la CS incluso en ausencia de una política estatal formalizada. Esta dificultad se puede ver en la Figura 6, que representa las diferencias en las prácticas observadas bajo tres categorías diferentes de estatus de política. La Figura 6 se enfoca en el porcentaje de escuelas secundarias en un estado que ofrecen cursos básicos de informática (eje y), una práctica que proporciona un acceso más universal a la informática para todos los estudiantes. La política del Estado de CS correspondiente a esta acción es si los estados tienen una política que requiera que todas las escuelas secundarias ofrezcan CS (Requerir HS). El eje x separa los estados que no tienen una política, los que han adoptado una política con una meta de implementación prevista en el futuro (en proceso) y los que ya tienen la política en vigor (sí).

Los diagramas de caja y bigotes representan las medias y distribuciones de estados observados dentro de cada una de las tres categorías de estado de política. Aquellos estados con una política estatal vigente tienen el porcentaje medio más alto de escuelas secundarias que ofrecen CS, y aquellos con la política en curso tienen porcentajes más altos que los estados sin política. Sin embargo, las diferencias observadas en la práctica entre los estados son mucho menores de lo que indicarían las variables del estado de las políticas por sí solas. El punto clave aquí es que estamos obligados a mirar los datos disponibles sobre el estado de las políticas, no las prácticas reales; en consecuencia, es posible que estemos fallando en capturar diferencias importantes en la práctica en nuestros análisis.

Para llevar a cabo el análisis, fusionamos los datos de adopción de políticas del Estado de CS con los datos del examen AP CS por estado y año.⁵ Ejecutamos una serie de modelos de efectos fijos de dos vías, que están destinados a eliminar otros cambios correlacionados en el comportamiento de tomar exámenes observados dentro del estado a lo largo del tiempo y en otros estados simultáneamente. Ejecutamos un modelo separado en cada una de las nueve políticas de CS rastreadas y realizamos un bucle de esta operación en diferentes métricas de realización de pruebas como variables dependientes. Los resultados de este ejercicio se presentan en la Tabla 2 a continuación.

Las columnas de la Tabla 2 corresponden a diferentes modelos analíticos en los que los resultados de interés son la tasa general de exámenes (columna 1), así como el porcentaje de examinados que son mujeres (columna 2) y negros o latinos (columna 3). Las nueve políticas de CS están representadas en los encabezados de las filas. La celda correspondiente a una combinación fila-columna representa la estimación puntual y el error estándar de un modelo bidireccional de efectos fijos con la política en el encabezado de la fila que se usa como variable explicativa y el grupo de estudiantes en el encabezado de la columna como el resultado de interés. Las celdas están codificadas por colores para facilitar la interpretación y resaltar dónde las estimaciones son más grandes.

El resumen de alto nivel de los resultados de la Tabla 2 es que varias de estas políticas educativas de CS están asociadas positivamente con el comportamiento de los estudiantes en general para tomar exámenes de AP CS. La primera columna muestra las estimaciones más grandes y estadísticamente significativas que corresponden a políticas que 1) asignan fondos estatales para iniciativas de educación en informática, 2) requieren que las universidades estatales reconozcan los cursos de informática como cursos STEM en las decisiones de admisión, y 3) requieren que todas las escuelas secundarias en el Estado para ofrecer cursos de CS. Por lo general, no nos sorprende este resultado, ya que estas tres políticas posiblemente tengan un impacto directo en los estudiantes de secundaria tardía, que son la población objetivo de los exámenes AP CS. Otras políticas, como ofrecer un programa de certificación de maestros en educación informática o tener un oficial a nivel estatal responsable de la educación informática, probablemente influirían en estos resultados finales de la escuela secundaria a través de medios más indirectos.

Otro hallazgo de la Tabla 2 es que ninguna de las políticas parece estar asociada con un aumento relativo en la proporción de examinados de grupos subrepresentados. Solo una estimación puntual es significativa en la columna 2 (si un curso de CS cuenta para un requisito de graduación de STEM), y está en la dirección de ampliar la brecha basada en el sexo. Este resultado debe tomarse con cautela porque esta política (Recuento) se adoptó principalmente en los primeros años de la última década, cuando las brechas eran mayores. Un factor crucial que impulsa estas estimaciones es la proporción (casi) constante de examinados subrepresentados entre 2018 y 2020, los años para los que tenemos una superposición de la implementación de políticas y los datos de los exámenes AP.

También debemos tener en cuenta que, dado que los altos niveles de actividad de las políticas estatales coinciden con una rápida expansión de los exámenes AP CS, no podemos afirmar que ninguna de las estimaciones puntuales informadas en la Tabla 2 represente una relación causal. Más bien, este es nuestro mejor intento de aislar las asociaciones que son exclusivas de ciertas combinaciones de políticas y resultados para explorar la relación; los resultados no pretenden ser evaluaciones definitivas de ninguna política dada.

Incluso si la expansión de estas políticas de CS tuviera poca relación aparente con las brechas en la realización de exámenes en general, esto no significa que esa fuera la experiencia de los estudiantes en todos los estados. Deseamos explorar si los aumentos repentinos en el desempeño de los grupos subrepresentados acompañaron las expansiones de la política de SC en cualquier estado, y lo hacemos en el mapa que se presenta en la Figura 7.

La Figura 7 presenta un mapa bivariado de los EE. UU., donde los estados están codificados por colores según los cambios observados en dos direcciones: crecimiento en la adopción de políticas educativas de CS a nivel estatal y crecimiento en las tasas de rendimiento de exámenes AP CS de negros y latinos. Los estados por encima de la mediana en ambas dimensiones están sombreados en azul oscuro y los estados por debajo de la mediana en ambas dimensiones están sombreados en gris claro. Los tonos azul claro y gris oscuro representan estados altos en una u otra dimensión, pero no en ambas.

Este análisis revela algunas diferencias geográficas sorprendentes. Utilizando el río Mississippi como línea divisoria, casi todos los estados con los mayores aumentos en la realización de exámenes entre los grupos de estudiantes negros y latinos están al este del río (Nevada y Montana son las únicas excepciones al oeste del Mississippi). Y entre los estados con los mayores aumentos en la realización de exámenes en el este, los estados se dividen de manera más o menos equitativa entre las categorías de adopción de políticas altas y bajas. Compare este patrón con los estados al oeste del Mississippi, donde casi todos los estados se encuentran en la categoría de bajo crecimiento para negros y latinos AP CS, con más de dos tercios de ellos en la categoría de políticas de bajo crecimiento.

Reflexionar en el mapa nos deja dos lecciones importantes. Primero, el mapa ilustra vívidamente que la adopción de políticas en sí misma no es un predictor preciso de mejores resultados para los grupos subrepresentados. Observamos muchos estados con un alto crecimiento de políticas que ven una mejora comparativamente pequeña en los resultados de las pruebas para estudiantes negros y latinos; mientras tanto, también vemos muchos ejemplos con un alto crecimiento entre los estudiantes negros y latinos que no mostraron los mismos niveles agresivos de adopción de políticas.

“La adopción de políticas en sí misma no es un predictor preciso de mejores resultados para los grupos subrepresentados”.

Y segundo, el mapa sugiere que los puntos en común geográficos pueden ser una palanca importante que respalde los resultados de los estudiantes de informática. No está claro a partir de este análisis cómo importarán esas relaciones geográficas, pero esto ofrece una dirección útil para el trabajo futuro. Una pista sugerente proviene del informe Estado de la informática de 2021 (p. 14), que muestra un mapa de políticas del porcentaje de escuelas que ofrecen informática fundamental, con una división evidente similar entre este y oeste. Confirmamos que el porcentaje de escuelas secundarias que ofrecen CS a nivel estatal también se correlaciona positivamente tanto con nuestra medida de crecimiento de políticas como con el aumento de la participación de negros y latinos. Aunque meramente sugerente, las ofertas de informática más universales de la escuela secundaria presentan un mecanismo claro a través del cual una mayor proporción de grupos subrepresentados estarán expuestos a la instrucción de informática y, por lo tanto, participarán en cursos significativos que conduzcan a los exámenes AP de informática.

Discusión final y recomendaciones

Investigamos la adopción de políticas educativas de CS y los resultados de los exámenes AP CS en los últimos años, los cuales experimentaron una rápida expansión durante este tiempo. Encontramos brechas que se redujeron modestamente para grupos de estudiantes históricamente subrepresentados en los campos de CS y STEM, aunque gran parte de la reducción se asoció con la introducción del examen AP CS P. Nuestras investigaciones posteriores dejaron en claro que las tasas generales de participación en los exámenes AP CS parecen estar asociadas con la adopción de políticas de CS, aunque ninguna de estas políticas muestra una relación clara con el aumento de la proporción de grupos históricamente subrepresentados entre los examinados.

Reconocemos que algunos de estos hallazgos van en contra de una narrativa dominante en los círculos de educación en informática, que establece que un mayor acceso a la educación en informática llevará a reducir las brechas de participación. Si bien encontramos brechas que se reducen en los últimos años, estas no parecen estar relacionadas con la adopción de políticas. Sin embargo, aclaramos que estos resultados se basan en un conjunto de datos limitado inmediatamente después de los cambios de política. Estos hallazgos no se observan durante largos períodos de implementación ni en un conjunto amplio de resultados, lo que podría contrarrestar estos patrones iniciales. Por ejemplo, recuerde de nuestra discusión anterior que los estudiantes blancos y asiáticos tienen más probabilidades de inscribirse en un conjunto más completo de cursos STEM y de nivel AP en general, y es más probable que participen en cursos de informática específicamente. Parece probable que, a medida que los estados pongan en marcha iniciativas de educación en informática, los grupos de estudiantes sobrerrepresentados que disfrutan de acceso preferencial pueden estar mejor posicionados para aprovechar las nuevas oportunidades disponibles. De manera similar, es más probable que los resultados más fundamentales como la exposición de los estudiantes a la codificación o las discusiones sobre nuevas tecnologías en clase (que contrastan con los resultados finales de AP CS en nuestros datos) tengan un impacto desproporcionado en los grupos subrepresentados, reduciendo las brechas de exposición formativa. En cualquier caso, parece plausible que la reducción de las brechas de participación en CS y STEM durante un período de varios años de implementación de políticas aún pueda resultar incluso si las brechas de AP CS parecen no estar correlacionadas con cambios de política a corto plazo.

“Aunque ha aumentado el número de exámenes avanzados de ciencias de la computación entre los grupos subrepresentados, la tasa de aprobación también ha aumentado, lo que ha dado como resultado que las brechas sean más estrechas con los estudiantes sobrerrepresentados”.

Nuestros resultados también brindan algunas noticias inequívocamente alentadoras. En primer lugar, a pesar de que las pruebas de AP CS han aumentado entre los grupos subrepresentados, la tasa de aprobación también ha aumentado, lo que ha resultado en brechas más estrechas con los estudiantes sobrerrepresentados. Además, incluso los estados que no han sido tan activos en la promoción de políticas educativas de CS aún han mostrado grandes aumentos en la participación de AP CS; por lo tanto, incluso en ausencia de una acción política, vemos motivos para ser optimistas sobre la trayectoria de la educación en informática en general.

Esperamos que estos hallazgos inviten a la reflexión y reevaluación de cómo los estados están abordando la expansión de la educación en informática. Al cerrar, ofrecemos las siguientes recomendaciones a las agencias de educación estatales y a los formuladores de políticas que trabajan para expandir la educación en informática:

La informática y la tecnología serán partes integrales del futuro económico y social que les espera a los niños de hoy. Proporcionar acceso a educación informática de alta calidad será clave para garantizar que todos los estudiantes puedan enfrentar ese futuro de frente.

Los autores agradecen a Logan Booker y Marguerite Franco por su excelente asistencia en la investigación, y a Nicol Turner Lee, Pat Yongpradit y Jon Valant por sus útiles comentarios.

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