El aprendizaje no solo depende de qué se sabe, sino de cómo se organiza lo que se sabe. Las investigaciones demuestran que las organizaciones del conocimiento que incluyen conexiones más interrelacionadas y que se basan en características profundas y significativas tienden a ser más efectivas en el apoyo al aprendizaje y al rendimiento. Sin embargo, los estudiantes, especialmente aquellos que son nuevos en una disciplina, tienden a tener organizaciones del conocimiento más dispersas y que se fundamentan en características superficiales. Para estos estudiantes, es crucial proporcionarles estrategias que les ayuden a identificar relaciones importantes y construir más conexiones entre las piezas de conocimiento que están aprendiendo. De este modo, se les permite desarrollar organizaciones del conocimiento más flexibles y efectivas.

Uno de los métodos más útiles para ayudar a los estudiantes a organizar su conocimiento de manera más flexible es pedirles que clasifiquen un conjunto de elementos según diferentes esquemas organizativos. Por ejemplo, en lugar de clasificar plantas únicamente según su historia evolutiva, podríamos pedirles que lo hagan también en función de su hábitat nativo. Este tipo de tareas les permite comprender que diferentes organizaciones tienen distintos propósitos. Un esquema basado en la historia evolutiva podría ser útil para el análisis paleontológico, pero no para diseñar un techo verde. Practicar la organización del conocimiento de distintas formas permite a los estudiantes comprender cómo distintas jerarquías y clasificaciones sirven para distintos objetivos.

Un enfoque adicional para descubrir cómo los estudiantes organizan su conocimiento es pedirles que dibujen un mapa conceptual. Este tipo de actividad ofrece una ventana no solo a cuánto sabe un estudiante sobre un tema, sino también a cómo organiza y conecta ese conocimiento. Los mapas conceptuales son representaciones visuales de un dominio del conocimiento y pueden utilizarse al inicio de un curso para revelar la organización del conocimiento previo de los estudiantes, y luego de manera continua para observar cómo esa organización cambia con el tiempo y la experiencia. Estos mapas pueden ser útiles para detectar problemas, como la clasificación errónea de conceptos o la falta de conexiones entre ideas relacionadas.

Otra herramienta eficaz para explorar cómo los estudiantes organizan su conocimiento es el uso de tareas de clasificación. Se les puede pedir a los estudiantes que agrupen problemas o conceptos según ciertos criterios, sin que estos necesiten identificar explícitamente esos criterios. Esto revela cómo los estudiantes estructuran su conocimiento sin influir en su pensamiento mediante instrucciones directas. Por ejemplo, presentar a los estudiantes un conjunto de problemas con algunas similitudes superficiales y otras profundas, y pedirles que los clasifiquen según las similitudes que perciban, puede mostrar si agrupan los problemas en función de características superficiales o si son capaces de identificar patrones más profundos.

Una forma adicional de observar las organizaciones de conocimiento de los estudiantes es monitorear los patrones de errores que cometen en su trabajo. Si los estudiantes, por ejemplo, suelen mezclar dos categorías conceptuales, como teorías y metodologías, o aplican una fórmula de forma inapropiada, puede ser una señal de que están haciendo conexiones inadecuadas que dificultan su aprendizaje y desempeño. En este sentido, identificar y abordar estos problemas puede ser clave para mejorar la efectividad del aprendizaje.

En resumen, aunque lo que un estudiante sabe es importante, cómo organiza ese conocimiento es aún más crucial para el aprendizaje y el rendimiento. Las organizaciones del conocimiento que incluyen más interconexiones y que se basan en características profundas y significativas tienden a ser más efectivas para apoyar el aprendizaje. Para que los estudiantes, especialmente aquellos que son nuevos en una disciplina, mejoren sus organizaciones del conocimiento, es esencial enseñarles a ver relaciones importantes y a conectar mejor los conceptos. Así, desarrollarán organizaciones del conocimiento más flexibles y efectivas que les permitan afrontar de manera más efectiva los desafíos académicos que encuentren.

¿Cómo se desarrollan las habilidades complejas en los estudiantes?

El proceso de aprendizaje y la adquisición de habilidades complejas no es un fenómeno lineal. Involucra tres elementos esenciales que los estudiantes deben dominar para alcanzar un nivel de competencia: (1) la adquisición de habilidades clave, (2) la práctica de integrarlas de manera efectiva y (3) el conocimiento de cuándo aplicar lo aprendido.

Las habilidades componentes son fundamentales para la ejecución de tareas complejas. Como lo ilustran los ejemplos de conducción y cocina, tareas que parecen sencillas para los expertos pueden esconder una combinación compleja de habilidades componentes. Tomemos el análisis de un estudio de caso como ejemplo: requiere habilidades como identificar la pregunta o el dilema central, articular las perspectivas de los actores clave, enumerar las limitaciones, delinear posibles acciones y recomendar soluciones justificadas. En problemas matemáticos, se involucran habilidades como representar el problema, determinar una estrategia adecuada, hacer los cálculos necesarios y evaluar el resultado. Estas habilidades componentes, especialmente las cognitivas (como reconocer, planificar y formular), pueden ser difíciles de identificar porque no son visibles directamente.

Cuando los estudiantes carecen de habilidades componentes críticas, o su dominio de estas habilidades es débil, su rendimiento en la tarea general se ve afectado. Investigaciones como las de Lovett (2001), que analizó a estudiantes de estadísticas introductorias, demostraron que la falta de habilidades fundamentales, como reconocer variables relevantes y clasificarlas según su tipo, afecta negativamente el desempeño en tareas más complejas. Del mismo modo, el trabajo en equipo es otra habilidad clave: aunque los estudiantes puedan ser competentes en tareas individuales, su falta de habilidades para trabajar en grupo puede deteriorar su rendimiento global.

Es crucial que los docentes puedan descomponer tareas complejas para enseñar habilidades de manera sistemática. Aunque esto puede ser difícil debido a lo que se conoce como el "punto ciego del experto", los beneficios de descomponer las tareas y reforzar las habilidades componentes a través de ejercicios focalizados son evidentes. Investigaciones de Koedinger y Anderson (1990) demostraron que, cuando se enseña explícitamente a los estudiantes a planificar estrategias de resolución de problemas dentro del contexto de una tarea, su rendimiento mejora significativamente.

La práctica enfocada en habilidades componentes también ha mostrado ser efectiva en la mejora del desempeño global. Por ejemplo, en el caso de estudiantes que practicaron durante solo 45 minutos la identificación de tipos de problemas estadísticos, se observó una mejora comparable a la de estudiantes que habían tomado un curso completo sobre el tema. Esto sugiere que incluso una pequeña cantidad de práctica intensiva en habilidades clave puede tener un gran impacto en el rendimiento general.

El debate sobre si los estudiantes deben practicar las habilidades componentes de forma aislada o dentro del contexto de una tarea completa es complejo. La ventaja de la práctica aislada es que permite a los estudiantes concentrarse exclusivamente en una habilidad que necesita ser reforzada, tal como ocurre con los entrenamientos deportivos enfocados en aspectos específicos (como el dribbling en baloncesto). Sin embargo, la práctica de la tarea completa tiene la ventaja de mostrar cómo las partes encajan dentro de un todo, en un contexto auténtico y complejo. Por ejemplo, es mucho más difícil hacer un lanzamiento a canasta bajo presión en un partido que en un simple ejercicio.

La decisión sobre si practicar de forma aislada o en su contexto completo depende de la naturaleza de la tarea. Si la tarea es relativamente simple o si los componentes no pueden extraerse de forma realista del todo, es preferible practicarla en su conjunto. En cambio, si la tarea es compleja y puede descomponerse en partes, la práctica aislada de esas partes seguida de su recomposición progresiva suele ser más efectiva. Además, la habilidad del estudiante también juega un papel: para los principiantes, la práctica aislada de las componentes es beneficiosa, mientras que para los estudiantes avanzados, la práctica aislada podría ser contraproducente si ya han integrado las habilidades en un todo coherente.

En algunos casos, la práctica aislada puede ser más útil si el objetivo de aprendizaje está centrado en habilidades específicas, como ocurre en cursos donde el trabajo en equipo es clave. En tales casos, podría ser útil practicar habilidades específicas de forma aislada, como resolver conflictos dentro de un equipo, a través de simulaciones o ejercicios de roles.

Para enseñar habilidades complejas de manera eficaz, los docentes deben descomponer las tareas en sus componentes y diseñar prácticas que refuercen las habilidades clave que los estudiantes deben dominar. La manera en que se estructuren estas prácticas dependerá de los objetivos de aprendizaje y de la naturaleza de la tarea a enseñar. La integración de estas habilidades, una vez adquiridas, es lo que permite a los estudiantes desarrollar competencia en tareas complejas.

Es importante reconocer que la adquisición de habilidades componentes no es suficiente por sí sola. Los estudiantes también deben aprender a integrar estas habilidades de manera efectiva. Esto puede ser un desafío, ya que integrar componentes, especialmente cuando se trata de habilidades cognitivas complejas, puede ser una tarea exigente. Sin embargo, la posibilidad de practicar estas habilidades en conjunto, en un contexto auténtico y complejo, es lo que permite a los estudiantes alcanzar la maestría en tareas complejas.

¿Cómo gestionar la carga cognitiva al aprender tareas complejas?

La capacidad de integrar y utilizar en combinación las habilidades aprendidas por separado es fundamental para ejecutar tareas complejas. Sin embargo, los déficits de rendimiento que muestran los estudiantes del profesor Kozol al intentar combinar habilidades no son inusuales. Numerosos estudios han demostrado que el rendimiento de las personas tiende a disminuir cuando se les solicita realizar más de una tarea a la vez (Kahnemann, 1973; Navon & Gopher, 1979; Wickens, 1991). Esta degradación del rendimiento ocurre porque realizar múltiples tareas simultáneamente requiere prestar atención y procesar una gran cantidad de información, y las personas tienen un límite sobre cuánta información pueden atender y procesar de manera efectiva.

Cuando las demandas cognitivas impuestas por una tarea o conjunto de tareas — también conocidas como carga cognitiva — superan la capacidad del individuo, el resultado es una ejecución deficiente. Por ejemplo, Strayer y Johnston (2001) descubrieron que cuando pidieron a adultos realizar una tarea de conducción simulada, diversos indicadores de rendimiento (como la cantidad de señales de tránsito obedecidas o el tiempo de reacción para frenar ante luces rojas) empeoraron al agregarles una tarea secundaria, como hablar por teléfono móvil. Además, a medida que la complejidad de la tarea telefónica aumentaba, el rendimiento al conducir empeoraba. En otras palabras, aunque los participantes en este estudio probablemente tenían suficientes recursos cognitivos para realizar bien la tarea de conducir de forma aislada, la adición de una tarea secundaria (hablar por teléfono) redujo los recursos disponibles para conducir, lo que resultó en un peor desempeño.

El mismo fenómeno ocurre a menudo cuando las personas realizan una tarea compleja, ya que estas requieren que se combinen múltiples habilidades, lo que también puede sobrecargar los recursos cognitivos limitados. Recordando el caso de la clase de actuación del profesor Kozol, parece que sus estudiantes podían manejar la carga cognitiva de voz, habla o movimiento de manera individual, en clases dedicadas a cada una de esas áreas. Sin embargo, la carga cognitiva de ejecutar y coordinar estas habilidades simultáneamente — al mismo tiempo que incorporan nuevas habilidades de actuación — puede haber sido demasiado para ellos, como lo demuestra la cantidad de errores y fallos cometidos.

Curiosamente, los expertos no sufren tanto como los novatos cuando realizan tareas complejas o combinan varias tareas. Debido a que los expertos tienen una práctica extensa dentro de un dominio concreto, las habilidades clave dentro de su ámbito tienden a estar altamente practicadas y automatizadas. Cada una de estas habilidades demandan relativamente pocos recursos cognitivos, reduciendo eficazmente la carga cognitiva que los expertos experimentan. Así, los expertos pueden realizar tareas complejas y combinar múltiples tareas con relativa facilidad (Smith & Chamberlin, 1992; Lansdown, 2002; Beilock, Wierenga, & Carr, 2002). Esto no se debe necesariamente a que los expertos posean más recursos cognitivos que los novatos, sino a que gracias al nivel de fluidez alcanzado en la ejecución de habilidades clave, pueden hacer más con lo que tienen. Por el contrario, los novatos no han alcanzado el mismo nivel de fluidez y automatización en cada una de las habilidades componentes, por lo que les resulta más difícil combinar esas habilidades de manera eficiente.

Los instructores, al ser expertos, no experimentan la misma carga cognitiva que los novatos y pueden tener expectativas de rendimiento para los estudiantes que son irrealmente altas. Esto puede llevar a la sorpresa y frustración del profesor Kozol al ver cómo sus estudiantes luchan con una tarea que él considera fácil. Para él, combinar habla, voz, movimiento y otras habilidades de actuación no resulta tan cognitivamente demandante, por lo que los errores de sus estudiantes parecen inexplicables. Afortunadamente, a medida que los estudiantes adquieren maestría con el tiempo, el conocimiento y los procedimientos necesarios para realizar tareas complejas se automatizan, requiriendo menos recursos cognitivos. Así, con la práctica, los estudiantes ganan fluidez en la ejecución de subhabilidades individuales y estarán mejor preparados para enfrentar la complejidad de tareas múltiples.

¿Cómo podemos entonces ayudar a los estudiantes a gestionar la carga cognitiva mientras aprenden a realizar tareas complejas? Un método que ha demostrado ser efectivo en estudios de investigación es permitir que los estudiantes se concentren en una habilidad a la vez, reduciendo temporalmente su carga cognitiva y dándoles la oportunidad de desarrollar fluidez antes de que se les exija integrar múltiples habilidades. Por ejemplo, Clarke, Ayres y Sweller (2005) encontraron que los estudiantes de matemáticas que sabían poco sobre hojas de cálculo aprendían menos y obtenían peores resultados cuando se les enseñaban nuevos conceptos matemáticos en el contexto de hojas de cálculo. Esto ocurría porque tenían que aprender tanto las habilidades de hojas de cálculo como los conceptos matemáticos al mismo tiempo, lo que les resultaba abrumador. Sin embargo, cuando estos estudiantes primero aprendían las habilidades de hojas de cálculo y luego utilizaban esas habilidades para aprender matemáticas, el aprendizaje y el rendimiento mejoraban.

Otro método que ha surgido en la investigación es apoyar algunos aspectos de una tarea compleja mientras los estudiantes realizan toda la tarea (Sweller & Cooper, 1985; Cooper & Sweller, 1987; Paas & van Merrienboer, 1994). Por ejemplo, Sweller y Cooper (1985) demostraron esto con estudiantes que aprendían a resolver problemas en diversas áreas cuantitativas, desde estadísticas hasta física. Encontraron que cuando los estudiantes se enfrentaban a problemas típicos, era posible que los resolvieran sin aprender realmente mucho. Esto se debía a que los problemas en sí eran tan exigentes que los estudiantes no tenían recursos cognitivos disponibles para aprender de lo que hacían. Sin embargo, cuando se les proporcionaron "ejemplos resueltos" (como problemas ya resueltos), estudiar esos ejemplos liberaba recursos cognitivos que les permitían identificar las características clave del problema y analizar los pasos y razones detrás de los movimientos de resolución. Los investigadores encontraron que esto mejoraba el rendimiento de los estudiantes en la resolución de problemas posteriores.

Este resultado, conocido como el efecto de los "ejemplos resueltos", es un ejemplo de un proceso llamado andamiaje, en el cual los instructores alivian temporalmente parte de la carga cognitiva para que los estudiantes puedan concentrarse en dimensiones particulares del aprendizaje.

Un punto sutil pero importante a mencionar aquí es que algunas reducciones en la carga cognitiva favorecen el aprendizaje, mientras que otras no (Paas, Renkl, & Sweller, 2003, 2004). La clave para reducir la carga cognitiva de manera efectiva radica en identificar qué aspectos demandantes de una tarea están relacionados con las habilidades que los estudiantes necesitan aprender y cuáles pueden ser disruptivos o distraer de esos objetivos de aprendizaje. La investigación ha mostrado que eliminar la carga extrínseca — aquellos aspectos de una tarea que dificultan su realización pero que no están relacionados con lo que los estudiantes deben aprender — resulta beneficioso. En cambio, reducir la carga que está directamente relacionada con lo que los estudiantes necesitan aprender será contraproducente, ya que los estudiantes no tendrán oportunidad de practicar lo que necesitan dominar.

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¿Cómo afecta el conocimiento previo de los estudiantes a su aprendizaje?

Cuando los estudiantes ingresan a un nuevo curso, sus experiencias previas juegan un papel crucial en la forma en que procesan y comprenden los nuevos contenidos. Sin embargo, esta influencia no siempre se presenta de manera directa o esperada, lo que genera frustración tanto en estudiantes como en instructores. Los principios de la educación aplican a todos los niveles y situaciones pedagógicas, y aunque estos pueden variar dependiendo del contexto cultural, la esencia de estos principios es universal. El desafío radica en cómo aplicar estas estrategias de manera efectiva teniendo en cuenta las diferencias individuales y contextuales.

A menudo, los profesores confían en el conocimiento previo de los estudiantes para diseñar sus lecciones, pero este conocimiento previo puede ser más superficial o erróneo de lo que inicialmente se cree. Un ejemplo claro de esto puede verse en el relato de la profesora Soo Yon Won, quien, al enseñar métodos de investigación en ciencias de la decisión, se basó en lo que sus estudiantes afirmaron saber sobre pruebas estadísticas, solo para descubrir que la mayoría no tenía un dominio adecuado de esas habilidades. Los estudiantes, aunque capaces de identificar diferentes pruebas estadísticas como t-test, chi-cuadrado y ANOVA, no sabían cómo aplicar correctamente estos métodos o interpretar los resultados. La causa no radicaba en un desconocimiento total, sino en la desconexión entre lo que los estudiantes pensaban saber y lo que realmente necesitaban para realizar la tarea.

Este fenómeno es algo común en las aulas: los estudiantes pueden tener una comprensión parcial de un concepto, pero esta comprensión no es suficiente para abordar problemas más complejos o específicos. En este caso, la profesora Won había asumido que los estudiantes no solo conocían los nombres de las pruebas estadísticas, sino que también sabían cuándo y cómo aplicarlas. Esta suposición errónea resultó en una descoordinación entre el conocimiento previo de los estudiantes y las expectativas del curso.

De manera similar, en el caso del profesor Anatole Dione, los estudiantes, a pesar de recibir explicaciones detalladas y ejemplos concretos sobre la teoría del refuerzo, continúan confundiendo el concepto de "refuerzo negativo" con "castigo". Aquí, el conocimiento previo de los estudiantes sobre lo que es "positivo" y "negativo" (asociado generalmente con "bueno" y "malo") crea un obstáculo para la comprensión de los conceptos de refuerzo, lo que lleva a malinterpretaciones a pesar de las aclaraciones previas.

Lo que estos ejemplos ilustran es que el conocimiento previo no siempre se ajusta a las necesidades del nuevo aprendizaje. Los estudiantes no aprenden de manera lineal ni de una forma que se pueda predecir completamente. El conocimiento previo puede estar fragmentado, mal entendido o aplicado incorrectamente. Esta es la razón por la que los docentes deben tener una visión más profunda de las concepciones erróneas y las brechas de conocimiento que los estudiantes pueden tener, incluso si creen que dominan el contenido básico.

En cuanto a la pedagogía efectiva, no basta con asumir que los estudiantes ya tienen una base sólida en un tema antes de comenzar un curso. Los educadores deben estar preparados para identificar y abordar las falencias del conocimiento previo de los estudiantes. Esto no significa solo ofrecer más explicaciones, sino también diseñar actividades de diagnóstico que permitan detectar qué saben realmente los estudiantes y cómo aplican ese conocimiento en situaciones prácticas.

Además, el contexto cultural tiene una influencia importante sobre cómo los estudiantes procesan y entienden la información. Aunque las investigaciones sobre el aprendizaje se han realizado principalmente en el mundo occidental, estas teorías también tienen relevancia en otros entornos culturales. Sin embargo, es fundamental reconocer que la cultura puede influir en la manera en que se interpretan y aplican los principios pedagógicos. La enseñanza debe adaptarse no solo a las diferencias cognitivas, sino también a las diferencias culturales, lo que puede afectar desde la interpretación de un concepto hasta las estrategias de aprendizaje utilizadas por los estudiantes.

Los educadores deben ser conscientes de que, aunque las teorías del aprendizaje proporcionan una base sólida, la aplicación de estas teorías en la práctica debe ser flexible. Un principio que funciona bien en un contexto específico puede necesitar ajustes en otro, dependiendo de las características del grupo de estudiantes y de su contexto cultural. Además, los principios de aprendizaje no actúan de manera aislada; se interrelacionan y se influencian mutuamente, lo que significa que la enseñanza efectiva no depende de una sola estrategia, sino de un enfoque integral que considere diversos factores, como el conocimiento previo, las creencias culturales y las expectativas del curso.

Es importante que los educadores no solo se enfoquen en corregir los errores de los estudiantes, sino también en diseñar experiencias de aprendizaje que conecten con lo que los estudiantes ya saben, para construir sobre esas bases y no comenzar de cero cada vez. La enseñanza debe permitir que los estudiantes apliquen su conocimiento en contextos nuevos y más complejos, lo que les permite aprender de manera más profunda y significativa.

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