Hernán Cofré Mardones - Enseñar evolución y genética para la alfabetización científica

Figura 2.3 Supuestos constructivistas de las concepciones de los estudiantes.

Para finalizar este apartado, quisiéramos presentar un ejemplo sobre las concepciones alternativas de los estudiantes sobre el Sistema Nervioso (SN).

Existe consenso sobre la dificultad de aplicar los conocimientos sobre este sistema a la explicación de fenómenos cotidianos tales como pensar, sentir (sensorialmente), emocionarse o respirar, pues generalmente la función del SN humano se asocia principalmente al movimiento o al sistema motor, sin considerar las otras numerosas estructuras y funciones que modulan y emergen en este sistema. Por ejemplo, hemos apreciado que, al finalizar el primer ciclo de la enseñanza básica, los estudiantes tienden a entender el SN exclusivamente como el cerebro y el cráneo que lo protege. Este error conceptual excluye al SN periférico, compuesto por los nervios, e incluye al cráneo estructura que no es parte del sistema nervioso. Asimismo, para los estudiantes es difícil razonar que el SN está presente alrededor de todo nuestro cuerpo y que está en estrecha asociación con el funcionamiento de otros sistemas como el digestivo o el circulatorio. Más tarde, alrededor de los 13 o 14 años, los resultados de Alvarado, Rivas y Ochoa (2014) sostienen que los estudiantes visualizan como sinónimos el cerebro y el SN. Además, señalan que el cerebro es un organismo y lo definen como una máquina creada por la naturaleza. Por otra parte, un estudio realizado por Ranaweera y Montplaisir (2010) en estudiantes universitarios que se encontraban cursando la asignatura de Anatomía Humana y Fisiología en una Universidad de EE.UU., revela que las principales preconcepciones de los estudiantes sobre el SN incluyen: (i) el corazón como un componente principal del SN periférico, (ii) al arco reflejo ilustrado por la acción en lugar de la estructura, y (iii) a los tipos de neuronas (unipolar, bipolar o multipolar) diferenciadas por aspectos erróneos en lugar de su disposición estructural. Adicionalmente, las autoras destacan que la enseñanza constructivista en el aula junto con la participación simultánea en actividades de laboratorio, proporcionó experiencias para que los estudiantes superaran algunas de sus concepciones alternativas. El hallazgo de esta investigación sugiere que los profesores deben conocer las preconcepciones de sus estudiantes antes de la enseñanza y que, el uso de dibujos como herramienta de evaluación formativa, es una excelente manera de recopilar dicha información.

A continuación, desarrollaremos una explicación teórica y algunas de las aproximaciones neurobiológicas al cambio conceptual, considerando los factores que pueden promoverlo, desde las neurociencias.

2.4 Cambio conceptual, explicación teórica y aproximaciones neurobiológicas

Además del diagnóstico y la comprensión de las concepciones alternativas o preconcepciones (denominación utilizada por la mayoría de los profesores de ciencias), surge la importante interrogante sobre ¿cómo ocurre el cambio en las concepciones alternativas?

Para responder a esta pregunta ha sido de gran ayuda revisar la teoría del cambio conceptual (Posner et al., 1982; Strike y Posner, 1992), la que considera aspectos psicológicos de la enseñanza y establece pautas para ella. Esta teoría explica en qué condiciones se puede lograr un cambio desde las ideas cotidianas a ideas fundamentadas por la ciencia. Esta base teórica ha determinado que quien aprende debería renunciar a toda idea “incorrecta”. En su primera versión, el cambio conceptual se refiere al cambio de paradigma, que Kuhn (1976) describe como la ganancia de conocimiento en la ciencia que va de la mano con un cambio repentino, radical y general. Sin embargo, aunque la acomodación es un cambio radical de mentalidad, no sucede de manera abrupta, sino que este proceso se lleva a cabo gradualmente (Vosniadou y Brewer, 1987).

Actualmente, existen otras explicaciones del cambio conceptual, tales como: i) la asignación de un concepto a otra categoría ontológica (Chi, 2008), ii) una reinterpretación del conocimiento previo (Vosniadou, 2008), o iii) la construcción y la creación de redes de esquemas cognitivos a estructuras más interconectadas y complejas (diSessa, 2002).

Dentro de los aspectos neurobiológicos del aprendizaje que podrían estar relacionados con el cambio conceptual encontramos la evidencia que sostiene que un factor favorecedor para que el cerebro aprenda es poner a prueba hipótesis, a través de la experimentación y exploración, puesto que se encuentra descrito que existen mecanismos cerebrales que aprenden sobre la base de “poner a prueba” las concepciones previas (Cozolino, 2013). En concordancia con lo anterior, Stanislas Dehaene (2019), un reconocido experto en las bases cerebrales de las principales operaciones intelectuales humanas, plantea las siguientes interrogantes: ¿Cómo selecciona el cerebro la mejor hipótesis? ¿Con base en qué criterio acepta o rechaza un modelo del mundo exterior?, argumentando que existe una consideración ideal para hacerlo: “el cerebro se comporta como un científico en ciernes”. Este enfoque supone que aprender es razonar como un científico y como un estadístico, que elige entre muchas hipótesis aquella con mayor probabilidad de ser correcta, teniendo en cuenta la evidencia y los datos disponibles.

En un nivel de análisis microscópico, y sobre la base de los cambios neuroestructurales que revisamos anteriormente, el cambio conceptual implica cambios estructurales en el cerebro de quienes están aprendiendo. Estas transformaciones suceden en las áreas cerebrales donde se produce el aprendizaje (ver Figura 2.1) y, más profundamente, en las redes neurales de estas áreas cerebrales, en las dendritas de las neuronas de las redes neurales y, adentrándonos aún más, en las estructuras microscópicas presentes en las dendritas, en donde ocurren las sinapsis, es decir, en las espinas dendríticas. De este modo, nosotros planteamos que las preconcepciones están almacenadas, al igual que la información considerada “correcta”, en las espinas dendríticas, las que, luego de una experiencia de enseñanza, es posible que cambien, se eliminen o resistan el cambio (Figura 2.4); sin duda, esto dependerá de cuan significativo sea el aprendizaje, de cuántas veces se reciba el impulso o enseñanza y, por supuesto, de varios otros factores, de los cuales revisaremos los que a nuestro parecer son más relevantes.

Figura 2.4 Esquema representativo de las modificaciones estructurales que sufren las espinas dendríticas en el proceso de aprendizaje. En la imagen 1 las espinas dendríticas están indicadas por flechas. En la imagen 2, las espinas dendríticas encerradas en un círculo representan las concepciones alternativas. La imagen 3 representa la posibilidad de que, a partir de una experiencia de aprendizaje, estas concepciones alternativas sean eliminadas (espacios dentro de los círculos). Mientras que el cambio conceptual está representado por esta misma eliminación y por la aparición y reorganización de espinas dendríticas (dentro del rectángulo). Finalmente, las concepciones alternativas que se resisten al cambio a pesar de la enseñanza están representadas por las espinas dendríticas encerradas en círculos fuera de los rectángulos.

Un factor importante por considerar dentro del proceso de aprendizaje, y que podría favorecer el cambio conceptual, es que dicho aprendizaje se incrementa mediante el restablecimiento constante del proceso de atención. En palabras simples, un cerebro que se encuentra alerta tiene mayores posibilidades de aprender. Por consiguiente, el aprendizaje se vuelve más efectivo cuando la información es recibida en intervalos que consideren la fluctuación natural de la atención, porque como ya sabemos un cerebro no puede estar en atención plena durante muchas horas seguidas. Es por esto por lo que —como también es sabido— la variación del uso de materiales e insumos, la implementación de diversos tipos de actividades, los tiempos de descanso entre las estrategias de enseñanza, facilitan el aprendizaje (Bodizs et al., 2002; Mednick et al., 2002).