1. Educación

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.
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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
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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
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y abstractos, lo que se contrapone con la naturaleza contraintuitiva 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 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
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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.
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
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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?
 ¿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
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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
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American Association for the Advancement of Science: http://www.project2061.org/curriculum.html
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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 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
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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, trasparentes 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 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.
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