Eficacia de la Instrucción Guiada vs. Mínima: Arquitectura Cognitiva y Aprendizaje
Resumen: Instrucción Guiada vs. Mínima
¿Por qué la instrucción mínimamente guiada no funciona? Un estudio del fracaso de la enseñanza constructivista, el descubrimiento basado en problemas, el aprendizaje experiencial y basado en la indagación.
La evidencia de la superioridad de la instrucción guiada se explica en el contexto de nuestro conocimiento de:
- La arquitectura cognitiva humana
- Las diferencias experto-novato
- La carga cognitiva
Los enfoques sin guía o mínimamente guiados ignoran tanto las estructuras que constituyen la arquitectura humana como la evidencia de los estudios empíricos, que indican que la instrucción mínimamente guiada es menos eficaz y eficiente.
La ventaja de la guía comienza a ceder solo cuando los alumnos tienen un conocimiento previo y alto para proporcionar orientación interna.
Las disputas han sido continuas:
- Los que defienden la hipótesis de que las personas aprenden mejor en un ambiente no guiado o mínimamente guiado.
- Los que sugieren que los aprendices novatos deberían recibir instrucción directa. La instrucción directa proporciona información que explica plenamente los conceptos y procedimientos, requiriendo que los estudiantes aprendan con el apoyo de una estrategia de aprendizaje que es compatible con la arquitectura cognitiva humana. Aprender se define como un cambio en la memoria a largo plazo.
El enfoque mínimamente guiado se ha llamado de diversas maneras:
- Aprendizaje por descubrimiento
- Aprendizaje basado en problemas
- Aprendizaje de averiguación
- Aprendizaje experiencial
- Aprendizaje constructivista
Ejemplos de las aplicaciones de estos incluyen la enseñanza en ciencias, donde los estudiantes son colocados en un contexto de aprendizaje y se les pide que descubran principios de la ciencia fundamentales y bien conocidos, modelando las actividades de investigación de los investigadores profesionales.
Dos supuestos subyacentes a los programas de instrucción que utilizan la guía mínima:
- Desafían a los estudiantes a resolver problemas “auténticos” o adquirir conocimientos complejos en escenarios ricos en información, basándose en el supuesto de que hacer que los aprendices construyan sus propias soluciones lleva a un aprendizaje más efectivo.
- Se asume que el conocimiento puede ser mejor aprendido mediante la experiencia, basándose en los procedimientos de la disciplina. La guía mínima se ofrece en forma de información relevante a la tarea que esté disponible y si los alumnos quieren utilizarla.
Los que abogan por este enfoque de guía mínima insinúan que la guía instruccional interfiere con los procesos naturales, por los que los aprendices se apoyan en su experiencia y estilo de aprendizaje.
De acuerdo con Wickens, grandes cantidades de guía pueden producir muy buen rendimiento durante la práctica, pero en exceso puede dañar el rendimiento posterior. La investigación ha proporcionado pruebas inequívocas de que la guía mínima durante la instrucción es significativamente menos efectiva y eficiente que la guía diseñada para apoyar el procesamiento cognitivo necesario para el aprendizaje.
Las consecuencias de la arquitectura cognitiva humana para la guía mínima durante la instrucción.
La instrucción mínimamente guiada parece proceder sin referencia a las características de la memoria de trabajo, la memoria a largo plazo o las relaciones entre ellas. El resultado es una serie de recomendaciones que la mayoría de los educadores encuentran imposible implementar.
Arquitectura Cognitiva Humana
La arquitectura cognitiva humana se ocupa de la manera en que nuestras estructuras cognitivas se organizan.
Los modelos modernos utilizan el modelo de Atkinson y Shiffrin de: 1) memoria sensorial; 2) memoria de trabajo; 3) memoria a largo plazo.
Las relaciones entre la memoria de trabajo y la memoria a largo plazo, junto con los procesos cognitivos que apoyan el aprendizaje, son de vital importancia.
La comprensión de la función de la memoria a largo plazo ha cambiado drásticamente en los últimos años. La memoria a largo plazo es vista ahora como la estructura central dominante de la cognición humana.
Todo lo que vemos, oímos y pensamos es dependiente e influenciado por nuestra memoria a largo plazo. El descubrimiento de De Groot, de que los jugadores de ajedrez expertos son mejores que los novatos para reproducir configuraciones vistas brevemente en el tablero de juegos reales, ha sido replicado en otras áreas. Los resolvedores expertos derivan su habilidad de la experiencia acumulada en la memoria a largo plazo. Somos hábiles en un área porque nuestra memoria a largo plazo contiene enormes cantidades de información relevante al área. Esta información nos permite reconocer rápidamente las características de una situación y nos indica, a menudo inconscientemente, qué hacer y cuándo hacerlo. Nuestra memoria a largo plazo incorpora una base de conocimiento masivo que es central a todas nuestras actividades.
El objetivo de toda instrucción es alterar la memoria a largo plazo. Si nada ha sido cambiado en la memoria a largo plazo, nada se ha aprendido. Cualquier recomendación instruccional, que no especifique lo que ha sido cambiado en la memoria a largo plazo o que no incremente la eficiencia con la que dicha información relevante es almacenada o recuperada de la memoria a largo plazo, es probablemente ineficaz.
Características y Funciones de la Memoria de Trabajo
La memoria de trabajo es la estructura cognitiva en la que se produce el procesamiento consciente.
La memoria de trabajo tiene dos características:
- Al procesar información novedosa es muy limitada en duración y capacidad. La información no ensayada se pierde en 30 segundos y está limitada a un pequeño número de elementos (+ o – 7).
- Las limitaciones de la memoria de trabajo solo se aplican a la información nueva, no se ha aprendido la que no ha sido almacenada. La información nueva solo puede ser almacenada en periodos breves con severas limitaciones en la cantidad de dicha información que puede ser tratada. Cuando tratamos con información previamente almacenada en la memoria a largo plazo, estas limitaciones desaparecen.
La información puede ser traída desde la memoria a largo plazo a la memoria de trabajo en periodos indefinidos de tiempo. De forma similar, no hay límites a la cantidad de información que puede ser llevada de la memoria de trabajo a la memoria a largo plazo.
Erickson y Kintsch propusieron una estructura separada de la memoria a largo plazo para tratar con información bien aprendida y automatizada.
Las recomendaciones que abogan por la guía mínima, proceden como si la memoria de trabajo no existiese o como si no tuviese limitaciones.
La resolución de problemas pone una gran carga a la memoria de trabajo.
Implicaciones de la Arquitectura Cognitiva Humana para la Instrucción Constructivista
La instrucción basada en la investigación requiere que el aprendiz busque en un espacio de problema la información relevante al problema.
Toda la búsqueda basada en el problema hace grandes demandas a la memoria de trabajo. Aún más, esa carga no contribuye a la acumulación de conocimiento en la memoria a largo plazo, porque mientras la memoria de trabajo se está usando para buscar soluciones no está disponible y no puede ser usada para aprender.
El objetivo de la instrucción es dar a los aprendices una guía específica acerca de cómo manipular la información cognitivamente, en formas que son consistentes con un objetivo de aprendizaje y almacenarlo en la memoria a largo plazo.
Los Orígenes del Constructivismo y la Actual Visión de la Instrucción Guiada Mínimamente
La justificación de la instrucción con guía mínima proviene del constructivismo, de las observaciones de que el conocimiento se construye por los aprendices, por lo que:
- Necesitan tener la oportunidad de construir, siendo presentados con objetivos y un mínimo de información.
- El aprendizaje es idiosincrásico, por lo que, un formato o estrategias de instrucción común son ineficaces.
Los aprendices deben construir una representación mental o esquema independientemente de si se les da información parcial o completa.
La información completa resultará en una representación más certera. El constructivismo se basa pues en una observación que, aunque descriptivamente certera, no lleva a una teoría de diseño instruccional prescriptiva o a técnicas pedagógicas efectivas.
Otra consecuencia de los intentos de implementar la teoría constructivista, es un cambio de énfasis desde enseñar una disciplina como cuerpo de conocimiento, hacia un énfasis exclusivo por aprender una disciplina experimentando sus procesos y procedimientos. Puede ser un error asumir que el contenido pedagógico de la experiencia de aprendizaje es idéntico a los métodos y procesos de la disciplina a estudiar y un error asumir que la instrucción debe centrarse exclusivamente en métodos y procesos.
Shulman definió el conocimiento de contenido como, “la cantidad y organización del conocimiento en sí mismo en la mente del profesor”, y el conocimiento de contenido pedagógico como, “conocimiento que va más allá del conocimiento de la materia per se a la dimensión del conocimiento para la enseñanza”. Definió conocimiento curricular como, “el recetario desde el cual el profesor toma las herramientas de enseñanza que presentan o ejemplifican el contenido particular”.
Kirschner argumentó que la manera en que un experto trabaja en su dominio (epistemología), no es equivalente a la manera en que se aprende en ese área (pedagogía). Dehoney propuso que los modelos mentales y estrategias de los expertos han sido desarrollados a través del lento proceso de acumulación de experiencia en áreas de dominio.
Muchos educadores confunden la enseñanza de una disciplina como la investigación (énfasis curricular en los procesos de investigación dentro de una ciencia), con la enseñanza de la disciplina por la investigación (utilizando el proceso de investigación de la disciplina como pedagogía para el aprendizaje).
La base de esta confusión, puede yacer en lo que podríamos llamar la lógica del científico, que mantiene que un curso de instrucción en ciencia debe ser una imagen espejo de una disciplina científica. Este razonamiento, asume que la consecución de ciertas actitudes, el fomento del interés por la ciencia, la adquisición de conocimiento científico o el entendimiento de la naturaleza de la ciencia, deben ser alcanzadas a través de la metodología de la ciencia, vista en términos inductivos.
La mayor falacia de este razonamiento, es que no hace distinción entre los comportamientos y métodos de un investigador experto y novato.
De acuerdo con Kyle, la investigación científica es una habilidad práctica, sistemática y de investigación que incorpora capacidades de pensamiento libre de ataduras, después de que una persona ha adquirido un amplio conocimiento.
Investigación Comparando la Instrucción Guiada y No Guiada
Los experimentos indican que cuando se trata con información nueva, a los aprendices les debería ser mostrado qué hacer y cómo hacerlo.
Investigaciones Actuales Apoyando la Instrucción Directa
Auyeung informó que el profesor cuyos estudiantes alcanzaron sus objetivos, enseñó contenido y procedimientos relevantes de andamiaje por:
- Procedimientos de modelado para la identificación y la auto comprobación de información importante.
- Mostrar a los estudiantes cómo reducir esa información a paráfrasis.
- Mostrar a los estudiantes a usar notas al construir colaboraciones y rutinas.
- Promoviendo el diálogo colaborativo entre problemas.
Klar y Nigam no solo pusieron a prueba si los estudiantes de ciencia aprendían vía descubrimiento versus ruta instrucción directa, sino además, si una vez aprendido la calidad difería.
La instrucción directa involucrando una guía considerable incluyendo ejemplos resultó en un aprendizaje más amplio.
Carga Cognitiva
La teoría de la carga cognitiva, sugiere que la exploración libre en un ambiente altamente complejo puede generar una pesada carga de la memoria de trabajo perjudicial para el aprendizaje.
Tuovinen y Sweller mostraron que la práctica de exploración causaba una carga cognitiva mayor y llevaba a un aprendizaje más pobre que la práctica de ejemplos trabajados. Los aprendices con más conocimiento se beneficiaron por igual de ambos tratamientos.
En estudios la instrucción guiada, no solo produjo más recuerdo inmediato, sino también mejor transferencia a largo plazo y habilidades de resolución de problemas.
Ejemplos Resueltos
Un ejemplo resuelto constituye la personificación de la instrucción fuertemente guiada, descubrir la solución a un problema en un ambiente rico en información constituye, similarmente, el paradigma del aprendizaje de descubrimiento mínimamente guiado. El efecto del ejemplo trabajado ocurre cuando, los aprendices rinden peor en los problemas de las pruebas posteriores, que los que estudian ejemplos trabajados equivalentes.
Para los novatos, estudiar ejemplos resueltos parece ser invariablemente superior a descubrir la solución.
El efecto del ejemplo trabajado se explica por la teoría de la carga cognitiva. La búsqueda de la solución del problema puede funcionar sin aprendizaje alguno. En contraste, trabajar un ejemplo trabajado reduce la carga de la memoria de trabajo, porque la búsqueda se reduce o elimina y dirige la atención a aprender las relaciones esenciales entre movimientos de resolución de problemas.
Hay condiciones bajo las cuales el efecto del ejemplo resuelto no es alcanzado:
- Cuando los ejemplos resueltos están estructurados de una manera que impone una pesada carga cognitiva.
- El efecto del ejemplo resuelto primero, desaparece y luego, se revierte cuando la pericia del aprendiz se incrementa.
Este fenómeno es un ejemplo del efecto reverso de la pericia. Enfatiza la importancia de proveer a los novatos de una guía extensiva en un área, porque no tienen suficiente conocimiento en la memoria a largo plazo. Esta guía se puede relajar cuando la pericia incrementa y el conocimiento en la memoria a largo plazo puede sustituir a la guía externa.
Hojas de Trabajo de Proceso
Proveen de una descripción de las fases que uno debe atravesar al solucionar el problema, así como consejos o reglas prácticas que pueden ayudar a completar con éxito cada fase.
Los estudiantes, pueden consultar la hoja de procesos mientras están trabajando en las tareas de aprendizaje y pueden usarlas para apuntar resultados intermedios del proceso de solución del problema.
Investigaciones en Modelos Educacionales a Favor de la Guía Mínima Durante la Instrucción en Varios Ambientes
Aprendizaje Experiencial en el Trabajo
Kolb y Kolb y Fry argumentaron que, el proceso de aprendizaje a menudo empieza con una persona llevando a cabo una acción particular y entonces se descubre el efecto de la acción en esa situación.
El segundo paso, es entender estos efectos en el caso particular, de manera que, si la misma acción se lleva a cabo en las mismas circunstancias, sea posible anticipar lo que seguiría a la acción.
El tercer paso, sería entender el principio general bajo el cual el caso particular cae. También sugirieron una serie de estilos de aprendizaje que influirían en la manera en que los estudiantes se aprovechan de la experiencia de aprendizaje.
Iliff, realizó un meta-análisis y concluyó que los métodos experienciales no alcanzaban los estándares de validez predictiva.
Concluyeron que el Kolb Learn Inventory (KLSI) tenía baja fiabilidad test-retest, no había correlación entre factores que deberían correlacionar con la clasificación de estilos de aprendizaje y que no disfruta de aceptación general de su utilidad.
Diferencias Individuales al Aprender por Instrucción
Los estudios ATI (Interacción Aptitud-Tratamiento) examinan si los efectos de diferentes métodos instruccionales están influenciados por las aptitudes y rasgos de los estudiantes.
Uno de los descubrimientos de ATI, de acuerdo con Kyyoen y Lajoie, fue “que los tratamientos fuertes beneficiaron a los aprendices menos capaces y los tratamientos débiles beneficiaron a los aprendices más capaces”.
Saber Después de la Instrucción
Clark revisó 70 experimentos ATI y describió que los estudiantes de menor aptitud, asignados a tratamientos más débiles no guiados, recibieron puntuaciones significativamente menores en test posteriores que en otras medidas pre-test.
Cuando a los aprendices se les pedía que seleccionaran entre una versión más o menos guiada del mismo curso, los aprendices menos capaces, que eligen los enfoques menos guiados, tienden a disfrutarlos, pero rinden a menor nivel que con versiones menos estructuradas, pero no sabían menos después de la instrucción que antes.
Clark hipotetizó que los componentes más efectivos de los tratamientos ayudan a los aprendices menos experimentados al proveer de estrategias de aprendizaje específicas de la tarea. Estas estrategias requieren un esfuerzo explícito guiado por la atención, por lo que tienden a no gustar, a pesar de ser útiles para el aprendizaje.
Los estudiantes más capacitados han adquirido estrategias de aprendizaje implícitos específicos de la tarea. Los más capacitados que eligen las versiones más guiadas lo hacen porque creen que alcanzarán el aprendizaje requerido con un mínimo esfuerzo. El aprendiz puede beneficiarse de tratamientos más fuertes o débiles dependiendo del tipo de resultado de aprendizaje y transferencia deseado.
Evidencia Empírica del Aprendizaje Científico de la Instrucción No Guiada
El aprendizaje por descubrimiento, solo es exitoso cuando los estudiantes tienen conocimiento previo y pasan por algunas experiencias estructuradas previamente.
Investigación Médica de Aprendizaje Basado en el Problema
El aprendizaje basado en problemas (ABP) es una variante de la instrucción constructivista con guía mínima. Pide a los estudiantes de medicina que trabajen en grupos para diagnósticos y sugerir tratamiento para síntomas comunes de los pacientes. Los grupos de estudiantes son supervisados por un miembro de la facultad, que tiene orden de no resolver problemas, sino ofrecer alternativas y sugerir fuentes de información.
Un meta-análisis de Albanese y Mitchell sobre la efectividad del ABP produjo descubrimientos negativos: menos puntuaciones en exámenes de ciencia básica y más horas de estudio cada día. Aunque los estudiantes de ABP, recibían mejores puntuaciones por su rendimiento clínico, también demandaban significativamente más pruebas innecesarias, a un mucho mayor coste por paciente, con menor beneficio. El ABP no es más efectivo, pero sí más caro que la instrucción tradicional.
Dos componentes principales del ABP son:
- La enseñanza explícita de resolución de problemas, en la forma del método de razonamiento hipotético-deductivo.
- La enseñanza de contenido.
Se asume que, debido a que los estudiantes son expuestos a problemas desde el principio, tienen más oportunidad de practicar estas habilidades y que aplicando el método hipotético-deductivo aprenden a analizar problemas y buscar explicaciones, pero puede no ser la manera más eficiente de resolver problemas clínicos.
Aunque los estudiantes ABP, generaron explicaciones más elaboradas, eran menos coherentes y cometían más errores.
Aroxa y Patel, encontraron que, los participantes entrenados en ABP, retenían el razonamiento dirigido hacia atrás, pero no parecían adquirir el razonamiento dirigido hacia delante.
Para alcanzar la pericia en un dominio, deben adquirir los esquemas necesarios que les permitan interpretar de forma significativa y eficiente la información e identificar la estructura del problema.
Los resultados negativos pueden ser explicados por el efecto de dividir recursos atencionales durante la resolución de problemas. Aunque los problemas pueden ser resueltos con éxito usando el método hipotético-deductivo, la escasez de recursos atencionales y de memoria puede ocasionar que tengan dificultades al aprender esquemas de manera adecuada.