Capítulo 13: APRENDIZAJE Y ENSEÑANZA EFECTIVOS

PRINCIPIOS DE APRENDIZAJE

ENSEÑANZA DE LA CIENCIA, LAS MATEMÁTICAS Y LA TECNOLOGÍA

Capítulo 13: APRENDIZAJE Y ENSEÑANZA EFECTIVOS

Aunque la obra Ciencia: Conocimiento para todos enfatiza lo que los estudiantes deben aprender, también reconoce que la forma en que se enseña la ciencia es importante. Al planear la enseñanza, los maestros eficientes trazan sobre un modelo creciente de conocimiento de investigación sobre la naturaleza del aprendizaje y el arte de la enseñanza que ha pasado la prueba del tiempo. Típicamente, consideran las características especiales del material que se va a aprender, los antecedentes de sus estudiantes y las condiciones bajo las cuales se llevan a cabo la enseñanza y el aprendizaje.

Este capítulo presenta de manera no sistemática y sin pretender abarcar la totalidad algunos principios de enseñanza y aprendizaje que caracteriza los enfoques de tales maestros. Muchos de esos principios se aplican al aprendizaje y a la enseñanza en general, pero claramente algunos son en especial importantes en educación en ciencia, matemáticas y tecnología. Por conveniencia, el aprendizaje y la enseñanza se presentan aquí en secciones separadas, aun cuando están íntimamente relacionados.

PRINCIPIOS DE APRENDIZAJE

Aprender no es necesariamente un resultado de enseñar

La investigación cognoscitiva revela que, incluso con lo que se considera una buena enseñanza, muchos estudiantes, incluidos aquéllos de talento académico, comprenden menos de lo que se piensa. Con determinación, los alumnos que presentan un examen son comúnmente capaces de identificar lo que se les ha dicho o lo que han leído; sin embargo, un sondeo cuidadoso con frecuencia muestra que su comprensión es limitada o distorsionada, si no del todo errónea. Este hallazgo sugiere que la parsimonia es esencial para establecer metas en educación: las escuelas deben recoger los conceptos y las habilidades más importantes que deben destacarse, a fin de que puedan concentrarse en la calidad de la comprensión más que en la cantidad de la información presentada.

Lo que los estudiantes aprenden recibe la influencia de sus ideas preexistentes

Las personas tienen que construir sus propios significados independientemente de la claridad con la que enseñen libros o profesores. Una persona lleva a cabo esta tarea sobre todo al conectar nueva información y conceptos con lo que ya conoce. Los conceptos las unidades esenciales del pensamiento humano que no tienen vínculos múltiples con lo que un estudiante piensa sobre el mundo no es probable que se recuerden o sean de utilidad. O, si permanecen en la memoria, se quedarán en un lugar etiquetado, por ejemplo, curso de biología, 1995", y no serán capaces de influir en los pensamientos acerca de ningún otro aspecto del mundo. Los conceptos se aprenden mejor cuando se encuentran en una variedad de contextos y se expresan en diversas formas, pues ello asegura que haya más oportunidades para que entren en el sistema de conocimiento del estudiante.

Pero el aprendizaje efectivo con frecuencia requiere más que sólo hacer múltiples conexiones de las ideas nuevas con las antiguas; a veces necesita que las personas reestructuren su pensamiento radicalmente. Esto es, para incorporar alguna idea nueva, los educandos deben cambiar las conexiones entre las cosas que ya saben o incluso descartar algunas creencias arraigadas sobre el mundo. Las alternativas a la reestructuración necesaria son distorsionar la nueva información para ajustarla con las viejas ideas o para rechazarla por completo. Los estudiantes llegan a la escuela con sus propias ideas, algunas correctas y otras incorrectas, sobre prácticamente cualquier tema. Si la intuición y las concepciones erróneas de los alumnos se pasan por alto o se descartan sin ninguna explicación, sus creencias originales tienden a prevalecer, aun cuando puedan dar las respuestas de la prueba que quieren sus maestros. La mera contradicción no es suficiente; se debe estimular a los estudiantes para que desarrollen nuevas perspectivas para lograr una mejor visión del mundo.

El avance en el aprendizaje va generalmente de lo concreto a lo abstracto

Las personas jóvenes pueden aprender con más facilidad acerca de cosas tangibles y directamente accesibles a sus sentidos visual, auditivo, táctil y cinestésico. Con la experiencia, incrementan su capacidad para comprender conceptos abstractos, manipular símbolos, razonar lógicamente y generalizar. Sin embargo, estas destrezas se desarrollan con lentitud, y la dependencia de la mayoría de las personas de ejemplos concretos de nuevas ideas persiste por toda la vida. Las experiencias concretas son más efectivas en el aprendizaje cuando ocurren en el contexto de alguna estructura conceptual pertinente. Las dificultades que muchos estudiantes tienen para comprender las abstracciones se enmascaran con frecuencia por su capacidad para recordar y repetir términos técnicos que no entienden. Como resultado, los profesores desde educación preescolar hasta preparatoriaalgunas veces sobrestiman la capacidad de los alumnos para manejar las abstracciones, y toman el uso apropiado de las palabras correctas por parte de los estudiantes como evidencia de comprensión.

Las personas aprenden a hacer bien solamente aquello que practican

Si se espera que los estudiantes apliquen ideas en situaciones novedosas, entonces deben practicar aplicándolas en situaciones de este tipo. Si practican solamente calculando respuestas para ejercicios predecibles o "problemas de palabras" no realistas, entonces eso es todo lo que probablemente aprenderán. De manera similar, los estudiantes no pueden aprender a pensar críticamente, analizar información, comunicar ideas científicas, formular argumentos lógicos, trabajar como parte de un grupo y adquirir otras destrezas deseables a menos que se les permita y anime a realizar dichas tareas una y otra vez en muchos contextos.

El aprendizaje efectivo de los alumnos requiere retroalímentación

La mera repetición de las tareas por parte de los estudiantes ya sean manuales o intelectuales es poco probable que conduzca a la excelencia. El aprendizaje con frecuencia se lleva a cabo mejor cuando los alumnos tienen oportunidades para expresar ideas y obtener retroalimentación de sus compañeros. Pero para que ésta sea más útil, debe consistir de algo más que una provisión de respuestas correctas. La retroalimentación debe ser analítica, sugestiva y llegar en el momento en que los estudiantes están interesados en ella. Y entonces, debe haber tiempo para que los estudiantes se reflejen en la retroalimentación que reciben, para hacer ajustes e intentar de nuevo un requerimiento que se niega, no significa nada en la mayor parte de los exámenes, especialmente en las pruebas finales.

Concentrarse en reunir y utilizar la evidencia.

Los estudiantes responden a sus propias expectativas de lo que pueden y no pueden aprender. Si creen que son capaces de aprender algo, ya sea resolver ecuaciones o montar en bicicleta, generalmente logran avances. Pero cuando no tienen confianza en si mismos, no consiguen aprender. Los alumnos desarrollan autoconfianza a medida que obtienen éxito en el aprendizaje, igual que la pierden si enfrentan fracasos repetidos. Así, los maestros necesitan dar a los estudiantes tareas de aprendizaje que entrañen un reto pero que sean asequibles y que los ayuden a alcanzar el éxito.

Es más, los estudiantes están prestos a recoger las expectativas de éxito o fracaso que los demás tienen de ellos. Las expectativas positivas y negativas que muestran los padres, consejeros, directores, compañeros y de manera más general algunos medios de comunicación, afectan las expectativas de los estudiantes y, por tanto, su conducta de aprendizaje. Por ejemplo, cuando un maestro expresa su falta de confianza en la capacidad de los alumnos para comprender ciertas materias, éstos pueden perder la confianza en su capacidad y tener un rendimiento menor del que tendrían de otra manera. Si este fracaso aparente refuerza el juicio original del maestro, puede resultar en una espiral desalentadora de confianza y rendimiento decrecientes.

ENSEÑANZA DE LA CIENCIA, LAS MATEMÁTICAS Y LA TECNOLOGÍA

La enseñanza debe ser compatible con la naturaleza de la investigación científica

La ciencia, las matemáticas y la tecnología se definen tanto por lo que hacen y cómo lo hacen como por los resultados que logran. Para comprenderlas como formas de pensamiento y acción, así como cuerpos de conocimiento, se requiere que los estudiantes tengan alguna experiencia con los tipos de pensamiento y acción que son típicos de esos campos. Los maestros, por tanto, deben hacer lo siguiente:

Comenzar con preguntas sobre la naturaleza.

La enseñanza verbalizada por lo general comienza con preguntas y fenómenos interesantes y familiares para los alumnos, no con abstracciones o fenómenos ajenos a su ámbito de percepción, comprensión o conocimiento. Los estudiantes necesitan familiarizarse con los objetos que los rodean incluidos instrumentos, organismos, materiales, formas y números y observarlos, reunirlos, manejarlos, describirlos, sentirse intrigados por ellos, hacer preguntas sobre ellos, argumentar acerca de ellos y entonces tratar de encontrar respuestas a sus preguntas.

Involucrar activamente a los estudiantes.

Los alumnos necesitan tener muchas y variadas oportunidades para reunir, clasificar y catalogar; observar, tomar notas y hacer bosquejos; entrevistar, votar y encuestar; lo mismo que usar lupas, microscopios, termómetros, cámaras y otros instrumentos comunes. Deben hacer disecciones; medir, contar, hacer gráficas y calcular; explorar las propiedades químicas de las sustancias comunes; plantar y cultivar; y observar de manera sistemática la conducta social de los seres humanos y otros animales. Entre estas actividades, ninguna es más importante que la medición, donde imaginarse qué medir, qué instrumentos usar, cómo verificar la exactitud de las mediciones y
cómo configurar y darle sentido a los resultados son en gran medida el corazón de la ciencia y la ingeniería.

Concentrarse en reunir y utlizar la evidencia

Los estudiantes deben encarar problemas en niveles apropiados a su madurez que requieran decisión sobre qué. evidencia es pertinente y ofrecer sus propias interpretaciones de lo que ésta significa. Esto representa una gran demanda, exactamente como lo hace la ciencia, en cuanto a observación cuidadosa y análisis concienzudo. Los estudiantes requieren guía, aliento y práctica para recoger, clasificar y analizar la evidencia, así como para formular argumentos con base en ella. Sin embargo, si tales actividades no son destructivamente aburridas, deben conducir a cierta satisfacción intelectual que buscarán los estudiantes.

Ofrecer perspectivas históricas.

Durante los años escolares, los estudiantes deben encontrar muchas ideas científicas presentadas en contexto histórico. Importa menos qué episodios particulares eligen los profesores (además de los pocos episodios clave que se presentan en el capítulo 10) que la selección represente el ámbito y la diversidad de la empresa científica. Los alumnos pueden desarrollar un sentido de cómo se construye realmente la ciencia aprendiendo algo acerca del crecimiento de las ideas científicas, de las vueltas y recovecos hasta el entendimiento actual de tales ideas, de los papeles que desempeñan los diferentes investigadores y comentaristas, y de la interacción entre evidencia y teoría al paso del tiempo.
La historia también es importante para la enseñanza efectiva de la ciencia, las matemáticas y la tecnología porque puede conducir a perspectivas sociales la influencia de la sociedad en el desarrollo de la ciencia y la tecnología, y la repercusión de la ciencia en la tecnología y la sociedad. Por ejemplo, es importante para los estudiantes adquirir conciencia de que las mujeres y las minorías han hecho aportaciones importantes a pesar de las barreras puestas en su camino por la sociedad; que las raíces de la ciencia, las matemáticas y la tecnología yacen en las antiguas culturas egipcia, griega, árabe y china, y que los científicos confieren a su trabajo los valores y prejuicios de la cultura en que viven.

Insistir en la expresión clara.

La comunicación eficaz oral y escrita es tan importante en cada etapa de la vida que los maestros de todas las materias y de cada grado deberían darle prioridad.

Además, los profesores que enseñan ciencia deben enfatizar la expresión clara debido a que el papel de la evidencia y la repetición de ésta sin ambigüedad no se puede entender sin cierto esfuerzo para expresar los propios procedimientos, hallazgos e ideas de manera rigurosa, y para descifrar los informes de los demás.

Utilizar un enfoque de grupo.

La naturaleza interdisciplinaria del trabajo debe ser reforzada por la actividad grupal frecuente en el salón de clases. Los científicos y los ingenieros trabajan principalmente en grupo y con menor frecuencia como investigadores aislados. De manera similar, los estudiantes deben ganar experiencia compartiendo responsabilidad para aprender entre sí. En el proceso de llegar a la comprensión común, los alumnos en un grupo deben informar a menudo a los demás sobre los procedimientos y significados, argumentar acerca de los descubrimientos y valorar los avances de las tareas. En el contexto de la responsabilidad del equipo, la retroalimentación y la comunicación se hacen más realistas y de un carácter muy diferente del enfoque individualista de libro de textotarearecitación

No separar el conocimiento del descubrimiento

En la ciencia, las conclusiones y los métodos que conducen a ella están unidos de manera estrecha. La naturaleza de la búsqueda depende de lo que se está investigando, y lo que se aprende depende del método que se emplee. La enseñanza de la ciencia que intenta sólo impartir a los estudiantes el conocimiento acumulado de un campo conduce a muy poca comprensión y ciertamente no al desarrollo de la independencia y la habilidad intelectuales. Pero enseñar el razonamiento científico como un conjunto de procedimientos separados de cualquier sustancia particular "el método científico", por ejemplo es igualmente vano. Los maestros que enseñan ciencia deben ayudar a los alumnos a adquirir el conocimiento científico del mundo y los hábitos científicos de la mente al mismo tiempo.

Desalentar la memorización del vocabulario técnico.

Comprender los términos más que memorizarlos debe ser el propósito principal de la enseñanza de la ciencia. Sin embargo, la terminología no ambigua también es importante en la comunicación científica y
por último para la comprensión. Algunos términos técnicos son, por tanto, útiles para todos, pero el número de los que son esenciales es realmente bajo. Silos maestros introducen términos técnicos sólo cuando se necesite para clarificar el pensamiento y promover la comunicación efectiva, entonces los estudiantes construirán gradualmente un vocabulario funcional que sobrevivirá después del siguiente examen. Sin embargo, si los maestros se concentran en el vocabulario disminuyen el valor de la ciencia como proceso, ponen en peligro la comprensión por el aprendizaje y pueden engañarse acerca de lo que los alumnos han aprendido.

La enseñanza de la ciencia debe reflejar los valores científicos

La ciencia es algo más que un cuerpo de conocimiento y una forma de acumular y validar dicho conocimiento. También es una actividad social que incorpora ciertos valores humanos. No sólo en la ciencia, las matemáticas y la ingeniería se tiene en alta estima la curiosidad, la creatividad, la imaginación y la belleza lo mismo sucede con el escepticismo y el disgusto por el dogmatismo. Sin embargo, todas ellas son altamente características del quehacer científico. Al aprender ciencia, los estudiantes deben encontrar tales valores como parte de su experiencia, no como exigencias vacías. Esto sugiere que los maestros deben esforzarse por hacer lo siguiente:

Dar la bienvenida a la curiosidad. La ciencia, las matemáticas y la tecnología no crean curiosidad. La aceptan, la fomentan, la incorporan, la recompensan y la disciplinan y así lo hace la buena enseñanza de la ciencia. Por consiguiente, los maestros que enseñan ciencia deben alentar a los estudiantes a hacer preguntas sobre el material que están estudiando, ayudarlos a aprender o formular sus preguntas claramente a fin de comenzar a buscar respuestas, sugerirles formas productivas para encontrar respuestas y recompensar a quienes planteen e investiguen cuestiones poco comunes pero pertinentes. En el salón de clases donde se enseña ciencia, hacer preguntas debe valorarse tanto como el conocimiento.

Recompensar la creatividad. Los científicos, matemáticos e ingenieros aprecian el uso creativo de la imaginación. El salón de clases debe ser un lugar donde se reconozcan y fomenten la creatividad y la inventiva como cualidades distintivas de la excelencia académica. De hecho, los maestros pueden expresar su propia creatividad ideando actividades en las cuales se despliegue la creatividad y la imaginación de los alumnos.

Favorecer un espíritu de sanos cuestionamientos. La ciencia, las matemáticas y la ingeniería prosperan debido al escepticismo institucionalizado de sus practicantes. Su principio central es que la evidencia, la lógica y las afirmaciones de cualquier individuo pueden cuestionarse, y los experimentos de cada quien estarán sujetos a repetición. En los salones de clase donde se enseña ciencia, la práctica normal debe ser que los maestros planteen preguntas, del siguiente tipo: ¿Cómo conocemos? ¿Cuál es la evidencia? ¿Cuál es el argumento que interpreta la evidencia? ¿Hay explicaciones alternativas u otras formas mejores de resolver el problema? El objetivo debe ser imbuir a los estudiantes el hábito de plantear preguntas y buscar respuestas.

Evitar el dogmatismo. Los estudiantes deben experimentar la ciencia como un proceso para ampliar la comprensión, no como verdad inalterable. Esto significa que los maestros deben tener cuidado de no dar la impresión de que ellos o los libros de texto son las autoridades absolutas cuyas conclusiones son siempre correctas. Al tratar acerca de la credibilidad de las aseveraciones científicas, el derrocamiento de las creencias científicas aceptadas, y qué hacer con los desacuerdos entre los científicos, los maestros que enseñan ciencia pueden ayudar a los estudiantes a equilibrar la necesidad de aceptar una gran cantidad de ciencia con base en la fe contra la importancia de mantener una mente abierta.

Promover respuestas estéticas. Muchas personas consideran a la ciencia como algo frío y sin interés. Sin embargo, una comprensión científica de, por ejemplo, la formación de las estrellas, el azul del cielo o la constitución del corazón humano no necesitan desplazar el significado romántico y espiritual de tales fenómenos. Además, el conocimiento científico da respuestas estéticas adicionales, como el patrón de difracción de las luces de la calle que se ven a través de una cortina, el pulso de la vida en un organismo microscópico, la extensión volada de un puente, la eficiencia de la combustión en las células vivas, la historia en una roca o un árbol, una refinada prueba matemática. Los maestros de ciencia, matemáticas y tecnología deben establecer un ambiente de aprendizaje en el cual los estudiantes sean capaces de ampliar y profundizar su respuesta a la belleza de ideas, métodos, herramientas, estructuras, objetos y organismos vivos.

La enseñanza de la ciencia debe proponerse contrarrestar las angustias del aprendizaje

Los maestros deben reconocer que para muchos estudiantes el aprendizaje de las matemáticas y la ciencia incluye sentimientos de angustia extrema y temor de fracaso. No hay duda de que esto resulta en parte de lo que se enseña y de la forma en que se hace y en parte de actitudes recogidas incidentalmente en las primeras etapas escolares a partir de los padres y maestros, pues ellos mismos se sienten incómodos con la ciencia y las matemáticas. No obstante, lejos de descartar la angustia por estas disciplinas como algo sin fundamento, los maestros deben asegurar a los alumnos que comprenden el problema y trabajarán con ellos para superarlo. Los profesores pueden tomar medidas como las siguientes:

Construir el éxito.

Los maestros deben asegurarse de que los estudiantes tienen cierto sentido de éxito en el aprendizaje de la ciencia y las matemáticas, y deben dejar de considerar como principal criterio de éxito obtener todas las respuestas correctas. Después de todo, la ciencia misma, como dijo Alfred North Whitehead, nunca es completamente correcta. Comprender algo nunca es absoluto y toma muchas formas. En consecuencia, los maestros deben esforzarse para hacer que todos los estudiantes particularmente los que tienen menos confianza se den cuenta de su progreso y alentarlos para que sigan estudiando.

Suministrar gran experiencia en el uso de herramientas.

Muchos estudiantes tienen miedo de utilizar los instrumentos de laboratorio y otras herramientas. Este temor puede provenir sobre todo de la falta de oportunidades para familiarizarse con los instrumentos en circunstancias seguras. Las niñas en particular tienen la idea equivocada de que los niños tienen mayor facilidad para usar herramientas. Al comenzar en fases muy tempranas, todos los estudiantes deberían familiarizarse gradualmente con los instrumentos y su uso apropiado. Al momento de terminar la escuela, todos los alumnos deben haber tenido experiencia supervisada con herramientas manuales comunes, electrodos de soldadura, medidores eléctricos, instrumentos de dibujo, equipo óptico y de sonido, calculadoras y computadoras.

Apoyar los papeles de las mujeres y las minorías en la ciencia.

Debido a que las profesiones en las áreas de la ciencia y la ingeniería han sido predominantemente para los hombres blancos, las mujeres y las minorías pueden tener fácilmente la impresión de que estos campos están más allá o son inadecuados para ellas. Esta percepción debilitante reforzada con demasiada frecuencia por el ambiente fuera de la escuela persistirá a menos que los maestros trabajen activamente para modificarla. Los profesores deben seleccionar material de aprendizaje que ilustre las contribuciones de las mujeres y las minorías, establecer modelos y dejar claro para las mujeres y los alumnos pertenecientes a minorías que se espera de ellos que estudien las mismas materias al mismo nivel como todos los demás y que tengan un rendimiento similar.

Enfatizar el aprendizaje en grupo.

Un enfoque grupal tiene valor de motivación además de la necesidad de recurrir al aprendizaje en equipo (como se observó antes) para promover la comprensión de cómo funcionan la ciencia y la ingeniería. Insistir en la competencia entre los estudiantes por lograr altos grados distorsiona lo que debe ser el primer motivo para estudiar ciencia: descubrir cosas. La competencia entre los alumnos en el salón de clases también puede dar por resultado que muchos de ellos desarrollen un desagrado por la ciencia y pierdan la confianza en su capacidad para aprenderla. El trabajo en grupo, norma en la ciencia, tiene muchas ventajas en la educación; por ejemplo, ayuda a que los jóvenes vean que todos pueden contribuir a lograr metas comunes y que el progreso no depende de que todos tengan las mismas capacidades.

La enseñanza de la ciencia debe extenderse más allá de la escuela

Los niños aprenden de sus familiares, compañeros, amistades y maestros. Aprenden del cine, la televisión, la radio, los discos, los libros y las revistas comerciales y las computadoras personales, y de visitas a museos y zoológicos; de asistir a fiestas, reuniones de club, conciertos de rock y encuentros deportivos, así como de la escuela y del ambiente escolar en general. Los maestros de ciencia deben explotar los ricos recursos de la comunidad más grande e involucrar a los padres y otros adultos interesados en formas útiles. También es importante que los profesores reconozcan que algo de lo que los estudiantes aprenden de manera informal está equivocado, incompleto, no comprendido a cabalidad o mal entendido, pero que la educación formal puede ayudarlos a reestructurar ese conocimiento y a adquirir conocimiento nuevo.

La enseñanza debe tomarse tiempo

En la ciencia del aprendizaje, los estudiantes necesitan tiempo para explorar, hacer observaciones, tomar caminos equivocados, probar ideas, repetir experiencias; tiempo para construir cosas, calibrar instrumentos, reunir objetos y construir modelos físicos y matemáticos para probar ideas; tiempo para aprender las matemáticas, la tecnología y las ciencias que pueden necesitar para abordar las cuestiones; tiempo para preguntar, leer y argumentar; tiempo para comprender las ideas no familiares y contraintuitivas y para ponderar la ventaja de pensar de diferente manera. Además, cualquier tema en la ciencia, las matemáticas o la tecnología que se enseña en una sola lección o unidad es poco probable que deje huella al finalizar la escuela. Para conservarse y madurar, los conceptos no deben presentarse a los estudiantes sólo de vez en cuando, sino que deben ofrecerse periódicamente en diferentes contextos y en niveles crecientes.