Ciencia cognitiva y enseñanza de la física

Hoy un artículo que ha sido escrito por el premio Nobel de Física Carl Wieman, y que trata sobre Ciencia Cognitiva. En concreto sobre las tendencias pedagógicas en la enseñanza de la física. Así que sin más, os dejo con el artículo. Espero que os guste...

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

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.

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

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Referencias:

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

Traducción gracias a Kanijo en Ciencia Kanija.

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