Introducción
Dos meta-análisis recientes han encontrado que para el conocimiento conceptual (no el conocimiento procedimental) la resolución de problemas antes de la enseñanza es más beneficiosa que lo contrario (Chen y Kalyuga 2019; Sinha y Kapur 2021). Para los conocimientos procedimentales, parece que la mejor apuesta es enseñarlos primero, pero la mayor parte de lo que enseñamos en biología es conceptual.
También lo predice la teoría de la variación: Ference Marton (2014) lo describe como dar a los estudiantes la oportunidad de jugar mental o físicamente con un problema para ver lo que es relevante y lo que es sólo una característica superficial. Entonces, cuando comienza la instrucción (la explicación del profesor), tienen una mejor comprensión de en qué centrarse. De hecho, Chen y Kalyuga en su meta-análisis mencionan la misma idea, sugiriendo que la carga cognitiva se reduce durante la fase de instrucción al tener primero la oportunidad de jugar con una idea.
Veamos un ejemplo de mi aula.
Homeostasis de la glucosa: ¿qué ocurrirá?
En la superficie tenemos el aprendizaje de las partes componentes del cuerpo humano que funcionan como un sistema para controlar los niveles de glucosa en sangre. Los alumnos deben aprender las estructuras y sus funciones. Pero a un nivel más profundo encontramos el concepto de los flujos de energía y materia, y cómo los organismos se autorregulan (utilizando la retroalimentación) para mantenerlos.
Un enfoque puramente centrado en la instrucción, se limitaría a explicar tanto el concepto profundo como las características superficiales. Pero, como ocurre con muchas cosas en biología, tanto vocabulario nuevo puede centrar la atención de los alumnos en la memorización, dejándoles cognitivamente sobrecargados, lo que inhibe ver el concepto más profundo.
Por otro lado, en este ejemplo, empezar con la resolución de un problema conceptual puede ayudar a los alumnos ver la estructura profunda del concepto y a construir significado. Pueden ver el sistema antes que las partes.
Empiezo animando a los alumnos (en este ejemplo, de edades comprendidas entre los 14 y los 16 años) a encontrar el significado de cómo los niveles de glucosa en sangre se relacionan con el flujo de energía a los tejidos corporales. Para ello, elaboro un sencillo diagrama de acciones y flujos:
Diagrama de stock y flujo que modela el sistema de glucosa en sangre. Se trata de un tipo de diagrama denominado «existencias y flujo». Los pequeños triángulos representan «grifos» que pueden regular la velocidad de flujo a través de un tubo.
Es mucho lo que se puede sacar de este sencillo modelo, y al principio pido a los alumnos que me digan lo que pueden entender del diagrama. No lo explico, empiezo estableciendo bucles de retroalimentación a través del diálogo para adaptarme a la clase.
Es importante que disciernan entre flujos y acumulaciones, y por qué no hay salida de glucosa de los tejidos. Por lo tanto, es probable que les pregunte sobre estos aspectos. Esto también ayuda a preparar sus conocimientos previos y a recuperarlos en este contexto.
El aspecto más importante que quiero que vean mis alumnos es cómo este modelo podría conducir a la variabilidad de la velocidad de flujo a los tejidos corporales, un problema para un organismo vivo. Los flujos serían altos durante y después de las comidas, pero muy bajos entre ellas. Para que los alumnos se den cuenta de esto, a menudo hay que hacerles preguntas orientativas. Y aquí es donde dirijo su atención, pidiéndoles que disciernan la diferencia de funcionamiento de este sistema en un organismo que se alimenta a menudo y otro que lo hace de forma intermitente.
Tome nota. Ésta es la clave de la pedagogía de la resolución de problemas antes de la instrucción. Debes presentar dos situaciones que difieran en un solo aspecto (o en los menos posibles). El contraste—la diferencia—debe estar en el aspecto que quieres que los alumnos vean. Y, a continuación, plantear preguntas del tipo: ¿Qué ocurre aquí? ¿Cuál es la diferencia? ¿Cuáles son las implicaciones? ¿Cuál es la solución?
En este ejemplo he pedido a los alumnos que jueguen mentalmente con el modelo para ver cómo la variedad de condiciones provoca una variedad en el rendimiento. Este tipo de resolución de problemas —antes de que les enseñe las respuestas— permite a los alumnos hacerse una idea del problema y prestar mejor atención a lo que les voy a enseñar. Consiguen «ver el sistema antes que las partes».
Ference Marton (2014) llamaría a esto «construir una estructura de relevancia». En términos sencillos, conseguir una idea de lo que es relevante y lo que no—lo que forma parte del concepto profundo, y lo que es superficial.
Mediante el debate y las preguntas, los alumnos pueden darse cuenta por sí mismos de que se necesita un depósito adicional para amortiguar la variabilidad y estabilizar los niveles de glucosa en sangre. Aquí disciernen el problema y predicen una solución antes de que yo les enseñe lo que ha evolucionado realmente en los organismos. Y los que no llegan a primero a la idea de añadir otro depósito, benefician de tener tiempo para pensárselo y debatirlo.
No dura mucho tiempo de clase, y a partir de aquí, la explicación del profesor empieza. Y discuto el mecanismo por el que la variación de la glucosa en sangre puede amortiguarse mediante circuitos de retroalimentación. Puedo añadir algunos detalles más al diagrama –las hormonas insulina y glucógeno– que nunca podrían haber aprendido si no se les hubiera proporcionado la información.
Diagrama de stock y flujo que modela el sistema de glucosa en sangre. Se trata de un tipo de diagrama denominado «existencias y flujo». Los pequeños triángulos representan «grifos» que pueden regular la velocidad de flujo a través de un tubo. La flecha de la insulina señala el "grifo" que controla el flujo hacia el hígado. Cuanta más insulina, mayor será el flujo.
Una vez que se ha visto el concepto más profundo del sistema, debería ser más fácil para los alumnos añadir las partes concretas, el mecanismo general y los detalles que vemos en el cuerpo humano.
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Christian Moore-Anderson
References
Chen, O., and Kalyuga, S. 2019. “Exploring factors influencing the effectiveness of explicit instruction first and problem-solving first approaches.” European Journal of Psychology Education 35: 607–624.
Kapur, M., & Roll, I. (2023). Productive failure. In C. E. Overson, C. M. Hakala, L. L. Kordonowy, & V. A. Benassi (Eds.), In their own words: What scholars and teachers want you to know about why and how to apply the science of learning in your academic setting (pp. 190-199). Society for the Teaching of Psychology. https://teachpsych.org/ebooks/itow
Marton, F. 2014. Necessary Conditions of Learning. London: Routledge.
Sinha, T., and Kapur, M. 2021. “When Problem Solving Followed by Instruction Works: Evidence for Productive Failure.” Review of Educational Research 91 (5): 761–798.