Una aproximación científica a la educación científica – Reducir la carga cognitiva

Tercera parte de la saga sobre educación científica. Artículo anterior Una aproximación científica a la educación científica – Investigar sobre el aprendizaje

Los científicos cognitivos han pasado una gran cantidad de tiempo estudiando lo que constituye la competencia experta en una disciplina, y han llegado a unos componentes básicos.

Lo primero es que los expertos tienen una gran cantidad de conocimientos factuales sobre su materia, pero esto no es una sorpresa. Pero además, los expertos tienen una estructura de organización mental que facilita la recuperación y aplicación efectiva de su conocimiento. Tercero, los expertos tienen una capacidad para monitorizar su propio pensamiento (“metacognición”), al menos en la disciplina de la que son expertos. Son capaces de preguntarse a sí mismos, “¿Comprendo esto? ¿Cómo puedo comprobar mi conocimiento?”

Un profesor de ciencia tradicional se concentra en enseñar los conocimientos factuales, con la suposición implícita de que las formas de pensamiento similares a las del experto sobre el tema llegarán libremente o ya están presentes. Pero esto no es lo que nos dice la ciencia cognitiva. En lugar de esto nos dice que los estudiantes tienen que desarrollar estas formas distintas de pensamiento a través de un esfuerzo mental extendido y focalizado. Además, las nuevas formas de pensamiento siempre se construyen sobre el pensamiento anterior del individuo, por lo que si el proceso educativo quiere tener éxito, es esencial tener en cuenta este pensamiento previo.

Esto es biología básica. Todo lo que constituye “comprender” la ciencia y “pensar científicamente” reside en la memoria a largo plazo, la cual se desarrolla a través de la construcción y ensamblaje de las proteínas componentes. Por lo que una persona que no pasa por este proceso de construcción mental extendido simplemente no puede lograr el dominio de un tema.

Cuando comprendes lo que conforma la competencia experta y cómo se desarrolla, puedes ver cómo cuenta la ciencia cognitiva para los resultados de clase que presenté anteriormente. Los estudiantes no están aprendiendo los conceptos científicos que permiten a los expertos organizar y aplicar la información a la disciplina, ni se les está ayudando a que desarrollen las estructuras organizativas mentales para recuperar y aplicar tal conocimiento ni la capacidad de metacognición. Por lo que tiene mucho sentido que no estén aprendiendo a pensar como expertos, incluso aunque estén aprobando los cursos de ciencia memorizando hechos y recetas de resolución de problemas.

Enseñanza y aprendizaje mejorados

Si ahora volvemos al misterio de mis estudiantes graduados — por qué sus primeros 17 años de enseñanza parecía tan poco efectivos, mientras que unos pocos años haciendo investigación convertía estudiantes graduados en físicos expertos — vemos que la primera parte del misterio está resuelta: Esos cursos de ciencia tradicionales hacía poco por desarrollar un pensamiento experto sobre la física.

Pero, ¿por qué es tan diferente trabajar en un laboratorio?

Una gran cantidad de investigación cognitiva y educativa puede reducirse a este principio básico: La gente aprende creando su propia comprensión. Pero eso no significa que deban, o incluso puedan, hacerlo sin ayuda. Una enseñanza efectiva facilita tal creación logrando que los estudiantes se sumerjan en una profunda reflexión sobre el tema en un nivel apropiado y luego monitorizar esa reflexión y guiarlo para que sea más similar a la del experto.

Cuando lo pones en estos términos, te das cuenta de que esto es exactamente lo que todos mis estudiantes graduados están haciendo 18 o 20 horas al día, siete días a la semana. (O al menos eso es lo que afirman — la realidad es que es un poco menos). Se centran atentamente el resolver problemas reales de física, y regularmente estudio cómo piensan y les doy guía para que se hagan más expertos. Tras unos pocos años en ese entorno, se convierten en expertos, no debido a que haya algo mágico en el aire del laboratorio, sino porque están implicados en el proceso cognitivo exacto que se requiere para desarrollar una competencia experta.

Una vez me di cuenta de esto, empecé a pensar cómo podrían usarse estas ideas para mejorar la enseñanza de ciencia a los no graduados. Por supuesto sería muy efectivo poner a todos los estudiantes en un laboratorio de investigación a trabajar mano a mano con un miembro del profesorado en lugar de asistir a clases. Aunque probablemente esto funcionaría perfectamente y no es muy diferente de mi propia educación, obviamente no es una solución práctica que se pueda implantar a nivel global.

Entonces, si la realidad económica dicta que tenemos que usas cursos y clases, ¿cómo podemos usar estas ideas para mejorar la enseñanza en clase?

La clave es lograr las actividades cognitivas deseadas, tal y como se revela en la investigación, en actividades normales del curso.

No estoy sólo en esta conclusión. Existe una significativa comunidad de investigadores de la educación científica, particularmente en física, que están tomando esta aproximación para la prueba y desarrollo de nuevas aproximaciones pedagógicas. Esto está dando resultados en una clara demostración de un aprendizaje mejorado. Es más, algunas nuevas estrategias pedagógicas innovadoras están lo bastante maduras para haberse aplicado de forma rutinaria por parte de otros profesores con resultados similares.

Entonces, ¿cuáles son algunos ejemplos de estas estrategias, y cómo reflejan nuestra incrementada comprensión de la cognición?

Reducir la carga cognitiva

La primera forma que podemos usar la investigación en la enseñanza para crear mejores prácticas de clase aborda la capacidad limitada de la memoria a corto plazo. Todo lo que se debe hacer es reducir la carga cognitiva para mejorar el aprendizaje. El profesor efectivo reconoce que dar a los estudiantes material para aprender es el equivalente mental a darles paquetes para transportar.

Con sólo un paquete, pueden hacer un gran progreso rápidamente. Si se les carga con muchos, irán tambaleándose, tendrán más problemas y no llegarán tan lejos. Y cuando experimentan el equivalente mental de tener muchos paquetes sobre ellos ala vez, quedan abrumados y no pueden aprender nada.

Por lo que lo que debe hacer cualquier profesor es reducir la carga cognitiva mientras presenta el material que les ayudará. Hay algunas formas obvias de hacer esto, tales como hacerlo más lento. Otros incluyen tener una organización clara, lógica y explícita de la clase (incluyendo hacer conexiones entre las distintas ideas presentadas y conexiones con cosas que los estudiantes ya conocen), usar figuras cuando se apropiado en lugar de depender exclusivamente de descripciones verbales y minimizar el uso de jerga técnica. Todas estas cosas reducen la demanda cognitiva innecesaria y dan como resultado un mayor aprendizaje.

En la Parte 4 abordaremos las creencias, el pensamiento guiado y la tecnología.


Referencias:

W. Adams et al. (2005), Proceedings of the 2004 Physics Education Research Conference, J. Marx, P, Heron, S. Franklin, eds., American Institute of Physics, Melville, NY, p. 45.
R. Hake (1998), The American Journal of Physics. 66, 64.
D. Hammer (1997), Cognition and Instruction. 15, 485.
D. Hestenes, M. Wells, G. Swackhammer (1992), The Physics Teacher. 30, 141.
Z. Hrepic, D. Zollman, N. Rebello. “Comparing students’and experts’ understanding of the content of a lecture,” to be published in Journal of Science Education and Technology. A pre-print is available at http://web.phys.ksu.edu/papers/2006/Hrepic_comparing.pdf
E. Mazur (1997), Peer Instructions: A User’s Manual, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ.
G. Novak, E. Patterson, A.Gavrin, and W. Christian (1999), Just-in-Time Teaching: Blending Active Learning with Web Technology, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ.
K. Perkins et al. (2005), Proceedings of the 2004 Physics Education Research Conference, J. Marx, P. Heron, S. Franklin, eds., American Institute of Physics, Melville, NY, p. 61.
E. Redish (2003), Teaching Physics with the Physics Suite, Wiley, Hoboken, NJ.

Autor: Carl Wieman
Fecha Original: 23 de marzo de 2009
Enlace Original

Comparte:
  • Print
  • Digg
  • StumbleUpon
  • del.icio.us
  • Facebook
  • Twitter
  • Google Bookmarks
  • Bitacoras.com
  • Identi.ca
  • LinkedIn
  • Meneame
  • Netvibes
  • Orkut
  • PDF
  • Reddit
  • Tumblr
  • Wikio

Like This Post? Share It

Comments (6)

  1. Me gusta el artículo. ¿Puedo subirlo a psicoteca poniendo los correspondientes enlaces? Seguro que gusta por allí.

    Un saludo

  2. Turok

    Creo que Carl Wieman está en el buen camino.Especialmente respaldo la idea de “Reducir la carga cognitiva.”.El estudiante de física debe aprender a establecer relaciones entre los hechos y las distintas teorías que producen esos hechos.El problema es que llegan a la Universidad sin capacidad para captar cosas tan abstractas como “punto adimensional”, la “nada” transportando energía,o la sorprendente idea de más de un infinito, o sea, infinitos de diferentes tamaños…por no seguir.Si no se tiene capacidad de abstracción y se carece de imaginación, la física puede resultar difícil de entender.

  3. Alberto de Francisco

    Estoy amocionado al leer estos artículos. Al fin algo con sentido sobre el aprendizaje.
    Voy a recomendarlos.

  4. Por favor, que alguien haga llegar este artículo a todos los profesores de Derecho de España; seguro que todo iría mucho mejor. La didáctica nos es justamente su fuerte… por no decir que una gran cantidad de ellos son unos auténticos ignorantes (exceptuando sus materias), pero no sería políticamente correcto.

    Saludos.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *