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Cómo aprenden los alumnos Historia, Matemáticas y Ciencias Naturales

en el aula

Armando Sánchez Martínez 1

La División de Educación y de las Ciencias Sociales y del Comportamiento, del

Consejo de Investigación Nacional (NRC2) de las Academias Nacionales de los EE. UU.

publicó en 1999 su primer reporte sobre cómo aprende la gente, que extendió al año

siguiente (National Research Council, 1999 y 2000). Posteriormente se trabajaron

ejemplos para utilizar lo encontrado en dicho reporte para la enseñanza de temas

fundamentales de Historia, Matemáticas y Ciencias Naturales, en el nivel equivalente a

nuestra educación básica, lo cual dio origen al libro How Students Learn: History,

Mathematics, and Science in the Classroom (National Research Council, 2005).

En este escrito se presenta un resumen de la introducción de dicho libro, que

retoma los tres principios de aprendizaje del primer reporte, a saber:

1. Comprometer los conocimientos previos. Los estudiantes llegan al aula con

preconcepciones sobre cómo funciona el mundo. Si este conocimiento inicial o

previo no se compromete, o sea, se toma en cuenta y cuestiona, fallarán en la

comprensión de nuevos conceptos e información o sólo aprenderán para pasar el

examen, y, al terminarlo, retomarán sus preconcepciones.

2. Los conocimientos factual y conceptual son esenciales para la comprensión. Para

desarrollar competencias de investigación, los estudiantes deben tener

fundamentos profundos de conocimiento factual, entender los hechos y las ideas

como parte de un marco conceptual, así como organizar el conocimiento de tal

manera que favorezca la retroalimentación y la aplicación.

3. El autoseguimiento es fundamental. Una aproximación metacognitiva de la

enseñanza puede ayudar a los alumnos a tener control de sus propios

aprendizajes, lo cual requiere la definición de metas y el seguimiento de su

progreso para alcanzarlas.

A continuación se explican más ampliamente estos tres principios.

1 Resumen realizado a partir del texto original en inglés, con la revisión de Javier Suárez. Los interesados pueden leer en línea el libro en http://books.nap.edu/catalog.php?record_id=10126#toc 2 Por sus siglas en inglés.

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Principio 1. Comprometer los conocimientos previos

La historia del pez de Lionni (1970) ejemplifica muy bien cómo los nuevos

conocimientos se construyen sobre los fundamentos de los previos y de las

experiencias de cada individuo. Un joven pez tiene curiosidad por conocer el mundo

exterior y su buena amiga rana le platica de los pájaros con alas, dos patas y muy

coloridos, de las vacas con manchas, ubres y cuernos, y de los seres humanos que

caminan erguidos y usan ropa. El pez se imagina a los tres animales de la siguiente

manera:

Esta historia ilustra lo que se ha demostrado en diversos estudios: cómo los

humanos, desde los tres o cuatro meses, se esfuerzan por aprender, por lo que los

niños llegan a la escuela con un cúmulo de conocimientos informales o

preconcepciones y con ellos construyen el saber escolar, como el pez.

Ahora bien, aunque el conocimiento previo es un fundamento poderoso para el

posterior aprendizaje, puede ser también una barrera. Lo anterior sucede mucho en

las Ciencias Naturales, ya que los conceptos o explicaciones científicos son muy

estructurados y abstractos, lo que se contrapone con la naturaleza intuitiva de muchas

preconcepciones.

Por ejemplo, los niños suelen “adaptar” la redondez de la Tierra como si fuera

la de un panqué (con poca curvatura), para explicar por qué no se caen. Las

preconcepciones construidas de la experiencia diaria son difíciles de cambiar porque

funcionan bien en este contexto, por lo que suelen ser barreras para entender los

conceptos formales de las disciplinas. Si las preconcepciones no se redireccionan

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correctamente, los alumnos se aprenden de memoria los contenidos escolares y en la

vida real continúan con ellas.

Principio 2. El papel esencial del conocimiento factual y del marco conceptual en la

comprensión

La historia del pez también permite entender que para aprender con

comprensión se necesitan dos tipos de conocimiento: factual y conceptual. Si no se

tienen conceptos claves, como el de adaptación, no se comprende el porqué de las

alas, las ubres, los cuernos, la postura horizontal o el uso de la ropa. Conceptos como

adaptación no pueden ser intuitivos, ya que se manifiestan en mucho tiempo, o sea,

rebasan las evidencias de la vida cotidiana y requieren una capacidad de abstracción

de nivel cognitivo superior, lo cual implica la ayuda de “expertos” en el tema. Aprender

con comprensión afecta nuestra habilidad de aplicar lo que se aprende. Desde 1908

Judd demostró que al explicar a un grupo de alumnos la refracción mejoraba su

práctica de lanzar un dardo a un objetivo debajo del agua cambiando su ubicación,

mientras que con otro grupo sin dicha explicación no había mejora.

El vínculo esencial entre la base del conocimiento factual y el marco de

referencia conceptual puede ayudar a aclarar un debate clásico en educación: si se

necesita hacer más énfasis en las “grandes ideas” o conocimientos conceptuales y

menos en lo factual o si los primeros (conceptuales) se forman gradualmente a partir

del conocimiento factual. El conocimiento factual y las ideas importantes organizativas

son sinérgicos. Estudios con novatos y expertos demuestran que estos últimos

conocen más detalles relevantes de cierto dominio y tienen mejor memoria de esos

detalles que los novatos, pues éstos recuerdan los detalles de manera fragmentada

(no como un conjunto estructurado de ideas).

El uso de conceptos para organizar la información guardada en la memora

permite usarla de manera más eficiente. Por tanto, la memoria de conocimiento

factual se potencializa con el conocimiento conceptual y éste se clarifica si se usa para

organizar constelaciones de detalles importantes. Enseñar para comprender requiere

los conceptos clave de los expertos para organizar la instrucción. Lo anterior no

invalida el conocimiento factual que se enseña en la escuela, como las características

físicas de algunos seres vivos. El asunto central en este ejemplo es enseñarlas como

características adaptativas.

Principio 3. La importancia del autoseguimiento

Los esfuerzos de la mejor enseñanza sólo pueden ser efectivos si el estudiante

aprovecha la oportunidad de aprender, lo cual implica un enfoque metacognitivo o de

autoseguimiento para que así tenga control de su aprendizaje. La psicología entiende

la metacognición como el conocimiento personal acerca de sí mismo como procesador

de información. La metacognición reconoce la necesidad de preguntarse cómo el

nuevo conocimiento se relaciona con lo que ya se sabe, pregunta que estimula a

investigar más y ayuda a guiar futuros aprendizajes. Trabajar en grupos para mejorar la

comprensión lectora y reconocer la relectura como una estrategia eficiente es un

ejemplo de cómo usar la metacognición en la enseñanza; lo mismo, al involucrar a los

alumnos en la explicación al resolver problemas, aunque resuelvan menos.

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La metacognición está asociada con la autoevaluación. La retroalimentación es

importante para aprender mejor, pero lo es más cuando uno la hace, por eso es

importante apoyar al alumno para que sepa autoevaluarse. Lo anterior incluye que los

alumnos construyan algo y vean cómo funciona, que diseñen experimentos para

falsear una hipótesis o que discutan abiertamente para explorar argumentos con más

sentido y fundamentos. Cuestionamientos como los anteriores modelan el tipo de

diálogo que los aprendices efectivos internalizan. Decirles a los alumnos que dichas

actividades son para desarrollar su metacognición ayuda y es un componente

importante de las estrategias del docente.

Ambientes de aprendizaje y el diseño de la enseñanza

En el libro se presentan cuatro perspectivas para lograr ambientes de

aprendizaje efectivos:

1) Ambiente centrado en el alumno, lo que implica poner atención a las

preconcepciones y comenzar la enseñanza con lo que los alumnos piensan, tanto sus

ideas como conocimientos previos, así como con las habilidades desarrolladas, como

fundamentos para la construcción de los nuevos aprendizajes. En algunos casos, como

en la historia del pez de Lionni las ideas de los alumnos conducen a errores. Sin

embargo, estas concepciones pueden definir una ruta para lograr nuevas

comprensiones. El pez sabe qué es ser un pez, lo que puede ser punto de partida para

entender la adaptación.

Las diferencias de contextos, culturas e intereses de los alumnos afectan su

persistencia y compromiso con el aprendizaje. Por tanto, el maestro debe poner

atención en el punto de partida de cada estudiante, así como en sus progresos en el

aprendizaje.

Las actividades para los alumnos deben ser diseñadas para que las puedan

realizar, pero de tal manera que representen un reto suficiente para que mantengan

su compromiso con el aprendizaje y que no los decepcionen. También deben ayudar a

los alumnos a conectarse con los contenidos por enseñar. Si estas conexiones no se

explicitan, suelen permanecer inertes sin apoyar el aprendizaje que se persigue.

2) Centrado en el conocimiento, o sea, tener claridad del qué, por qué y cómo

enseñar, así como del nivel de maestría que se pretende que adquiera el alumno sobre

los contenidos enseñados. Lo anterior implica organizar el conocimiento de tal manera

que apoye el desarrollo del currículo y de las competencias asociadas con los

aprendizajes esperados.

Preguntas claves para generar este ambiente son:

� ¿Qué conocimientos y capacidad de hacer algo son importantes para los alumnos?

� ¿Cuáles son los conceptos fundamentales que organizan la comprensión de cada

asignatura y qué casos concretos y conocimientos específicos permiten al alumno

manejar estos conceptos con maestría y de manera efectiva?

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� ¿Cómo saben los maestros cuándo los alumnos logran ese manejo con maestría?

Esta pregunta se traslapa con el ambiente centrado en la evaluación, que se revisa

más adelante.

La literatura sobre expertos y aprendices evidencia la necesidad de conectar el

conocimiento por medio de ideas fundamentales, fundacionales o estructurantes. La

investigación demuestra cómo la organización del conocimiento desarrolla las

habilidades expertas para comprender y resolver problemas. Bruner (1960) planteó

que “El currículo debería estar determinado por los conocimientos alcanzables más

fundamentales que permitan darle estructura a los principios de una asignatura.

Enseñar temas o habilidades específicos sin tener claro su contexto dentro de una

estructura fundamental del campo de conocimiento no es económico… Comprender

algo como parte de un caso más general […] es aprender no sólo algo específico sino

un modelo para entender otras cosas como las que uno puede encontrar”.

Esta perspectiva y la anterior se intersectan cuando el educador se propone

desarrollar experiencia (destreza o habilidad) en los alumnos; pero no es suficiente

proporcionar modelos expertos y esperar que los estudiantes los aprendan. Por

ejemplo, la organización intencional de los contenidos de una asignatura en una ruta

de diferenciación progresiva (de la comprensión cualitativa a la cuantitativa cada vez

más precisa de un fenómeno), involucra un enfoque que debe considerar tanto la

estructura fundamental del conocimiento a comprender por parte del alumno como su

proceso de aprendizaje.

Identificar el conjunto de ideas conectadas duraderas o conocimientos

fundamentales para una asignatura es crucial para el diseño curricular y para los

maestros, pero también para los desarrolladores del currículo, los libros de texto y

otros materiales educativos. La Asociación Norteamericana para el Avance de la

Ciencia (AAAS3), en su revisión de libros de texto para bachillerato y educación

superior, encontró material muy detallado y complejo, pero con poca atención en los

conceptos que permiten la comprensión de la disciplina.

En los tres capítulos de este libro (How Students Learn, History, Mathematics,

and Science in the Classroom) se describen ideas fundamentales para temas de

Historia, Matemáticas y Ciencias Naturales, respectivamente, que favorecen la

comprensión conceptual y vinculan el tema particular de los diferentes capítulos con

los conceptos fundamentales de la disciplina en cuestión: evidencia histórica y

perspectiva en Historia; proporcionalidad y dependencia en Matemáticas; evidencia

científica y modelación en Ciencias Naturales.

Como los libros de texto suelen centrarse en hechos y detalles, dejando de lado

los principios organizacionales, generan un ambiente centrado sólo en el

conocimiento. Por lo mismo, para que el alumno entienda la estructura de la

disciplina, el profesor debe ir más allá de los libros de texto para introducir los

conceptos fundamentales. Los capítulos mencionados presentan ejemplos de cómo

hacer lo anterior.

3) Centrado en la evaluación, para que el alumno tenga oportunidades frecuentes de

visualizar su pensamiento y aprendizaje, y que al profesor le sirva como guía en el

3 American Association for the Advancement of Science: http://www.project2061.org/curriculum.html

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proceso de enseñanza. En este sentido, la evaluación formativa es esencial y una

característica del ambiente centrado en el conocimiento y en el alumno, ya que

permite aprovechar las preconcepciones de los alumnos como críticas para construir

nociones formales. Una vez que se define el conocimiento por aprender, el docente

requiere la evaluación para monitorear el progreso del estudiante, saber dónde se

encuentran en la ruta del pensamiento informal al formal y diseñar las mejores

estrategias para favorecer su progreso.

La mejor evaluación es la que ayuda al estudiante a revisar y mejorar sus

avances y puede ser informal. Por ejemplo, en una clase de Física la discusión de un

video que muestra un puente colapsado permite al profesor conocer las

preconcepciones de sus alumnos sobre estructura; por otro lado, sus diferentes

respuestas a la pregunta de por qué se colapsó pueden comprometerlos al

autocuestionamiento y en la medida que estudian el tema, pueden ellos mismos

comparar sus ideas iniciales con lo aprendido. De esta manera la evaluación sirvió más

como un punto de partida que como sumativa.

Finalmente, se trata de que los estudiantes desarrollen habilidades

metacognitivas que ayuden a mejorar los aprendizajes. Como parte de éstas es

importante que también autoevalúen el tipo de estrategias que usan para resolver

problemas. Por ejemplo, en Física es común sólo centrarse en las fórmulas para

resolver problemas, sin reflexionar sobre éstos y la forma como se relacionan con

ideas fundamentales de la disciplina. Cuando se les ayuda introduciendo las dos

últimas estrategias, su desempeño para resolver nuevos problemas mejora

sustancialmente.

4) Centrado en la comunidad, lo que requiere una cultura de cuestionamiento y se

asuman riesgos. Lo anterior implica normas para la escuela y conexiones con el mundo

exterior, pero que apoyen el aprendizaje de valores fundamentales. Cada escuela y

aula operan con una cultura, explícita o implícita, que influye en la interacción de los

individuos y que media el aprendizaje. Los principios descritos con anterioridad tienen

serias implicaciones en dicha cultura. Si se trata de partir y comprometer los

conocimientos previos y una norma en el aula es premiar la respuesta correcta, los

alumnos dudarán en expresar sus ideas.

Aplicación de los principios en el aula

Comprometer los conocimientos previos de los alumnos requiere, primero,

que el profesor los conozca y reconozca los erróneos, sobre todo esto último porque

dificultan la comprensión de los conceptos de la disciplina.

Aunque los maestros estén convencidos de que el conocimiento debe

organizarse a partir de conceptos fundamentales, no necesariamente tienen claro

cuáles son éstos, entre otras cosas porque no siempre son obvios, transparentes ni

incuestionables.

No es fácil introducir la metacognición en los diferentes contextos del aula.

Algunas aproximaciones la reducen a escribir los subtítulos de un texto y pedir a los

alumnos que digan lo que captaron o releerlos para entenderlos. Los retos mayores de

la metacognición no se pueden traducir en simples recetas. Estos retos consisten en

lograr que los alumnos desarrollen hábitos de la mente que reflejen espontáneamente

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su pensamiento y la forma de resolver problemas, para que activen conocimientos

básicos relevantes y monitoreen su comprensión, así como que los apoyen a entender

la visión del mundo de una disciplina en particular.

Referencias

Bruner, J. (1960). The process of education. Cambridge, MA: Harvard University Press.

Judd, C.H. (1908). The relation of special training to general intelligence. Educational

Review, 36, 28-42.

Lionni, L. (1970). Fish is Fish. N.Y.: Scholastic Press.

National Research Council. (2005). How Students Learn: History, Mathematics, and

Science in the Classroom. M.S. Donovan and J.D. Bransford (Eds.). Washington, DC:

The National Academies Press.

National Research Council. (2000). How People Learn: Brain, Mind, Experience, and

School. J.D. Bransford, A. Brown, and R.R. Cocking (Eds.). Washington, DC: The

National Academies Press.

National Research Council. (1999). How People Learn: Brain, Mind, Experience, and

School, Expanded edition. J.D. Bransford, A. Brown, and R.R. Cocking (Eds.).

Washington, DC: The National Academies Press.