Pregúntele al científico cognitivo: conocimiento inflexible: el primer paso para la experiencia

Pregunta: Muy a menudo, incluso si presento inventivamente material nuevo o enfatizo la aplicación de los nuevos conocimientos en diversas situaciones, lo que obtengo de mi estudiante parece "memorístico". ¿Por qué es esto? ¿Qué puedo hacer al respecto?

Respuesta La ciencia cognitiva nos ha demostrado que cuando se aprende material nuevo por primera vez, la mente está predispuesta a recordar cosas en formas concretas que son difíciles de aplicar a situaciones nuevas. Este sesgo parece superado por la acumulación de una mayor reserva de conocimientos, hechos y ejemplos relacionados. Para comprender este sesgo, primero debemos distinguir entre lo que yo llamaría conocimiento genuinamente "de memoria" y el conocimiento "inflexible" mucho más común. En segundo lugar, veremos una serie de experimentos que sugieren fuertemente que la mente tiende a recordar nuevos conceptos en términos que son concretos y superficiales, no abstractos o profundos. Tercero, revisaremos los experimentos diseñados para iluminar la naturaleza de la experiencia, que puede considerarse como un conocimiento "flexible". Cuarto, consideraremos lo que esto significa para la enseñanza.

¿Qué es el conocimiento de memoria?

Gran parte de lo que comúnmente se considera conocimiento memorístico es, de hecho, no conocimiento de memoria. Por el contrario, lo que a menudo pensamos como de memoria es, en cambio, inflexible conocimiento, que es un producto normal del aprendizaje y una parte común del viaje hacia la experiencia.

En su libro Inglés angustiado, Richard Lederer informa que un estudiante proporcionó esta definición de "ecuador": "Un león de gestión que corre alrededor de la Tierra a través de África". ¿Cómo ha entendido tan mal el estudiante la definición? ¿Y qué tan fragmentado y desarticulado debe ser el resto del conocimiento del estudiante de la ciencia planetaria si no se da cuenta de que este "hecho" no parece encajar en el otro material aprendido?

Todos los maestros ocasionalmente ven este tipo de respuesta, y probablemente estén bastante seguros de saber lo que sucedió. La definición de "ecuador" se ha memorizado como conocimiento de memoria. Una definición informal de conocimiento de memoria podría ser "memorizar la forma en ausencia de significado". Este estudiante ni siquiera memorizó palabras: el estudiante llevó la memorización al nivel de los sonidos y, por lo tanto, la "línea imaginaria" se convirtió en "managerrie lion".

El "conocimiento de memoria" se ha convertido en un hombre del saco de la educación, y con razón. Con razón, queremos que los estudiantes entiendan; buscamos entrenar solucionadores de problemas creativos, no loros. En la medida en que podamos evitar que los estudiantes absorban el conocimiento de forma rutinaria, debemos hacerlo. Abordaré lo que sabemos sobre este problema y cómo evitarlo en una columna futura.

Pero un primo más benigno para memorizar conocimiento es lo que yo llamaría conocimiento "inflexible". En la superficie puede parecer de memoria, pero no lo es. Y es absolutamente vital para la educación de los estudiantes: el conocimiento inflexible parece ser la base inevitable de la experiencia, incluida la parte de experiencia que permite a las personas resolver problemas nuevos aplicando los conocimientos existentes a situaciones nuevas, a veces conocidas popularmente como "resolución de problemas" habilidades.

La diferencia entre conocimiento de memoria e inflexible

Consideremos otro ejemplo. En una de mis clases, enseño el concepto de condicionamiento clásico. Un estudiante podría memorizar esta definición: "El condicionamiento clásico ocurre cuando el emparejamiento repetido de un estímulo no condicionado (que conduce a una respuesta no condicionada) con un estímulo condicionado llega a provocar una respuesta condicionada tras la presentación de un estímulo condicionado". El estudiante con conocimiento de memoria podría ser capaz de producir la definición pero no la entendería. Este estudiante, que aprendió la forma sin el significado, no conectaría esta definición con el ejemplo familiar: el perro de Pavlov escucha repetidamente una campana (estímulo condicionado) antes de obtener comida (estímulo no condicionado), con lo cual la campana provoca salivación (respuesta condicionada).

Otro estudiante podría memorizar la definición de condicionamiento clásico y cómo cada término (por ejemplo, estímulo condicionado) se relaciona con el experimento de Pavlov (el estímulo condicionado es la campana). El alumno, por lo tanto, comprende la relación de los términos (el perro saliva cuando escucha el timbre porque espera la comida). Estaríamos más preparados para decir que esta estudiante había aprendido el significado del término "condicionamiento clásico" y que su conocimiento no era de memoria.

Ahora suponga que presenta algunos ejemplos nuevos al alumno:

1 Cada vez que se enciende una luz roja, pongo agua en el cuenco de un gato sediento. Con el tiempo, el gato aprende a acercarse al cuenco cuando se enciende la luz. ¿Es este condicionamiento clásico?

2 Cada vez que una rata presiona un botón, se alimenta. Con el tiempo, aprende a presionar el botón cuando tiene hambre. ¿Es este condicionamiento clásico?

3 Para curar la enuresis, puse una almohadilla debajo del colchón de un niño conectado a una alarma que está diseñada para sonar cuando la almohadilla se moja. Con el tiempo, el niño aprende a despertarse antes de que suene la alarma. ¿Es este condicionamiento clásico?

Lo más probable es que ella diga con confianza que el ejemplo uno es el condicionamiento clásico (es); dirá vacilante que el ejemplo dos es (no es*); y quedará perplejo con el ejemplo tres (es^†) La estudiante reconoce con éxito el ejemplo uno, que es nuevo para ella, como condicionamiento clásico. Eso parece indicar que su conocimiento no es de memoria. Por otro lado, ¿el hecho de no reconocer el ejemplo tres como condicionamiento clásico significa que el alumno realmente no lo entiende? ¿Ha adquirido este estudiante un mero conocimiento de memoria?

No, el aprendizaje es más profundo de lo que define el conocimiento memorístico. Pero al mismo tiempo, claramente el alumno no ha dominado completamente el concepto. La característica de preocupación aquí es flexibilidad. El conocimiento es flexible cuando se puede acceder fuera del contexto en el que se aprendió y se aplicó en nuevos contextos. Mi estudiante entiende el condicionamiento clásico, y ella entiende el sentido, pero esta comprensión está de alguna manera vinculada a las características superficiales del ejemplo aprendido: perros, comida y campanas. Cuando cambio a orinarse en la cama, su conocimiento no está disponible.

Tenga en cuenta que el conocimiento inflexible es muy diferente al conocimiento de memoria. Ni memorizar una definición como una cadena de palabras, ni memorizar "manada de león", tiene ningún significado que lo acompañe. En contraste, el conocimiento inflexible es significativo, pero limitado; es estrecho en el sentido de que está vinculado a la estructura de la superficie del concepto, y no se puede acceder fácilmente a la estructura profunda del concepto. "Estructura profunda" se refiere a un principio que trasciende ejemplos específicos; "estructura de superficie" se refiere a los detalles de un ejemplo destinado a ilustrar la estructura profunda. Por ejemplo, la estructura profunda de la conmutatividad además o multiplicación es que el orden es irrelevante en estas operaciones. Un ejemplo de estructura de superficie que captura este principio podría ser 3 + 4 = 7 y 4 + 3 = 7. Otra estructura de superficie sería 9 + 3 = 12 y 3 + 9 = 12. Uno podría imaginar fácilmente que un estudiante reconocería la conmutatividad cuando se le presentara una serie de problemas en esta forma, pero ese estudiante no reconocería, por ejemplo, que una caja registradora representa la conmutatividad porque el orden en que se realizan las compras es irrelevante para el total. Tal estudiante tiene un conocimiento limitado de la conmutatividad. Su conocimiento es inflexible porque está vinculado a un tipo particular de estructura de superficie.

Yo diría que la mayoría de las veces cuando nos preocupa que nuestros estudiantes hayan adquirido conocimientos de memoria, no lo han hecho. De hecho, han adquirido un conocimiento inflexible.

Todo bien. Puede aceptar mi argumento de que el conocimiento de los estudiantes generalmente no carece de significado como para ser clasificado adecuadamente como memorístico. ¿Pero no es el conocimiento inflexible casi tan malo? Un punto de educación, después de todo, es permitir a los estudiantes aplicar nuevos aprendizajes a situaciones fuera del aula, no simplemente recordar los ejemplos aprendidos en la escuela. ¿No debemos luchar contra el conocimiento inflexible tan duro como lo haríamos contra el conocimiento de memoria?

El conocimiento inflexible es la base normal para la experiencia

El conocimiento flexible es, por supuesto, un objetivo deseable, pero no es fácil de alcanzar. Cuando se encuentra con nuevo material, la mente humana parece estar sesgada hacia el aprendizaje de las características superficiales de los problemas, no hacia comprender la estructura profunda que es necesaria para lograr un conocimiento flexible.

Aquí hay un ejemplo de la inflexibilidad del conocimiento recién aprendido de un experimento de Mary Gick y Keith Holyoke (1983). Se pidió a los sujetos que resolvieran este problema:

Supongamos que usted es un médico que se enfrenta a un paciente que tiene un tumor maligno en el estómago. Es imposible operar al paciente, pero a menos que se destruya el tumor, el paciente morirá. Hay un tipo de rayo que puede usarse para destruir el tumor. Si los rayos alcanzan el tumor de una vez con una intensidad suficientemente alta, el tumor será destruido. Desafortunadamente, a esta intensidad, el tejido sano que atraviesan los rayos en el camino hacia el tumor también se destruirá. A intensidades más bajas, los rayos son inofensivos para el tejido sano, pero tampoco afectarán al tumor. ¿Qué tipo de procedimiento podría usarse para destruir el tumor con los rayos y al mismo tiempo evitar destruir el tejido sano?

Este problema es bastante difícil, y solo algo como 10 por ciento lo resolvió en los minutos 15 asignados. Al final de ese tiempo, los experimentadores les dijeron a todos los sujetos perplejos la solución. La solución es usar varios rayos más débiles que provienen de diferentes direcciones, pero todos enfocados en el tumor. Los rayos más débiles pueden atravesar el tejido sano, pero se combinan en el sitio del tumor para destruirlo. Luego, el experimentador les dio a los sujetos este problema:

Un dictador gobernaba un pequeño país desde una fortaleza. La fortaleza estaba situada en el centro del país y muchos caminos irradiaban hacia afuera, como rayos en una rueda. Un gran general prometió capturar la fortaleza y liberar al país del dictador. El general sabía que si todo su ejército podía atacar la fortaleza de una vez, podría ser capturado. Pero un espía informó que el dictador había plantado minas en cada una de las carreteras. Las minas se establecieron de modo que pequeños cuerpos de hombres pudieran pasar sobre ellas de manera segura, ya que el dictador necesitaba poder mover tropas y trabajadores; sin embargo, cualquier gran fuerza detonaría las minas. Esto no solo haría explotar el camino, sino que el dictador destruiría muchas aldeas en represalia. ¿Cómo podría el general atacar la fortaleza?

La estructura del segundo problema y su solución tiene lo que parece un obvio paralelo al primero: la solución requiere la dispersión de la fuerza con la reagrupación de la fuerza en el punto de ataque. Y sin embargo, solo el 30 por ciento de los sujetos resuelve el segundo problema. No es que los sujetos no puedan entender la analogía. Simplemente presentando el segundo problema con la instrucción de que el primer problema puede ayudar, la tasa de solución para el segundo problema se dispara a 90 por ciento. La dificultad que tienen los estudiantes no está en aplicar la analogía, sino en pensar en usar la analogía entre el primer y el segundo problema. ¿Por qué es este un problema?

La razón es que las personas almacenan el primer problema en la memoria en términos concretos. Los sujetos consideran que el primer problema tiene que ver con los rayos y los tumores, no con la dispersión y la concentración de la fuerza. El segundo problema es sobre ejércitos y fortalezas, y por lo tanto, el problema de los rayos y el tumor no viene a la mente como relevante. Tenga en cuenta que el problema aquí es ligeramente diferente que en el problema de condicionamiento clásico. En los problemas de rayos / fortaleza, el sujeto no piensa espontáneamente en dibujar una analogía entre los problemas, pero puede dibujar fácilmente la analogía si se le solicita. En el ejemplo de condicionamiento clásico, un nuevo problema con diferentes características de la superficie (bebé, alarma, vigilia) no se puede asignar a un problema antiguo (perro, campana, salivación) incluso cuando se le pide al alumno que haga la analogía. Por lo tanto, para aplicar el conocimiento antiguo a situaciones nuevas, uno debe reconocer que la analogía es apropiada y mapear con éxito el nuevo problema al problema familiar. El conocimiento a menudo es inflexible porque para ser ampliamente aplicable, debe almacenarse en términos de estructura profunda, pero las personas tienden a almacenarlo en términos de características de la superficie.

¿No podemos enseñar estructura profunda directamente?

El conocimiento inflexible puede ser normal, pero su utilidad es limitada. ¿No podemos evitar la tendencia de la mente a almacenar información en términos de características de la superficie y hacer que los estudiantes aprendan la estructura profunda? Como describí el problema, la solución parece bastante obvia. La dificultad es que las soluciones del problema se almacenan en términos de los detalles específicos del problema (rayos y tumor) en lugar de la estructura profunda (dispersión de fuerza y ​​reagrupación). Entonces, para combatir el conocimiento inflexible, parece que deberíamos alentar a los estudiantes a pensar sobre el material en términos más profundos y abstractos, que luego se generalizarán a otros contextos.

Esta es una idea maravillosa que los científicos cognitivos han intentado utilizar muchas veces. Pero, el problema con tal instrucción directa es que la mente prefiere que las nuevas ideas se enmarquen en términos concretos en lugar de abstractos. Considere este ejemplo clásico (Wason, 1968). Cada una de las cuatro figuras a continuación representa una carta. Siempre hay una letra en un lado de la tarjeta y un número en el otro lado. Su trabajo es verificar si la siguiente regla es verdadera o no: si hay una vocal en un lado de la tarjeta, entonces debe haber un número par en el otro lado. ¿Cuál es el número mínimo de cartas que debe entregar para probar la verdad de la regla?

A

2

X

3

 

La respuesta es que debe entregar la tarjeta A y la tarjeta 3. La mayoría de las personas elige la tarjeta A, pero la mayoría no puede seleccionar la 3. Debe elegir el 3 porque si hay una vocal en el otro lado, entonces la regla ha sido violada. Algo así como el 20 por ciento de los estudiantes universitarios resuelven este problema. El porcentaje sube muy poco, incluso cuando las asignaturas acaban de completar un curso de un semestre en lógica que incluye el aprendizaje de la forma lógica. Modus Tollens, en el que se basa este problema (Cheng et al., 1986).

Ahora considere otra versión. Eres un oficial en la frontera de un país. Cada una de las cuatro cartas que siguen representa a un viajero. Un lado de la tarjeta indica si la persona está ingresando al país o está en tránsito (simplemente de paso). El otro lado de la tarjeta muestra las vacunas que recibió la persona. Debe asegurarse de que toda persona que ingrese al país esté vacunada contra el cólera (Cheng y Holyoak, 1985).

ENTRANDO

TRÁNSITO

CÓLERA  PAPERAS TIFOIDEA

GRIPE      PAPERAS

 

¿Sobre qué viajeros necesita más información? Debe verificar a la persona "entrante" (para asegurarse de que tenga la vacuna contra el cólera), y debe verificar a la persona "paperas de gripe" (para asegurarse de que esté en tránsito).

Esta pregunta tiene exactamente la misma estructura formal (Modus Tollens) como el problema anterior, pero es mucho más probable que las personas lo hagan bien. ¿Por qué? Debido a que este problema tiene una estructura concreta que tiene sentido, no utiliza letras y números, y la regla sobre la enfermedad y la entrada es sensata, no arbitraria. La idea de que la mente humana prefiere considerar conceptos novedosos de manera concreta debería sonar cierta para todos los maestros. Cuando se les presenta una nueva idea o fórmula abstracta, los estudiantes claman por ejemplos.

Entonces, ¿cómo se vuelve flexible el conocimiento inflexible?

Probablemente pueda pensar en muchos casos en los que su propio conocimiento parece bastante flexible. Por ejemplo, si sabe cómo encontrar el área de un rectángulo, ese conocimiento es probablemente generalizable; puede aplicarlo a cualquier rectángulo, y la fórmula no está vinculada a los ejemplos específicos en los que lo aprendió. Piensa en usar la fórmula en situaciones novedosas, como determinar la cantidad total de metros cuadrados de un pasillo, cocina y comedor. ¿Por qué es flexible este conocimiento?

El conocimiento tiende a ser inflexible. cuando se aprende por primera vez. A medida que continúa trabajando con el conocimiento, gana experiencia; el conocimiento ya no se organiza alrededor de formas superficiales, sino que se organiza alrededor de una estructura profunda. Ese principio fue capturado muy bien en un experimento de Michelene Chi et al. (1981) Ella les dio a físicos expertos y novatos un conjunto de problemas de física y les pidió que los clasificaran en categorías de su propio diseño. Los novatos clasificaron los problemas en función de las características de la superficie de los problemas, es decir, formaron una categoría para problemas que involucran planos inclinados, otra para problemas que involucran resortes, y así sucesivamente. Sin embargo, los expertos crearon categorías basadas en principios físicos: una categoría para la conservación de la energía, otra para la primera ley del movimiento de Newton, y así sucesivamente. Experimentos similares, utilizando el conocimiento de los dinosaurios, también han demostrado que los recuerdos de los expertos están organizados de manera diferente que los novatos, ya sean niños o adultos.

Conocimiento inflexible en perspectiva

Los ejemplos anteriores deberían poner este problema de inflexibilidad en contexto. Comprender la estructura profunda de un gran dominio define la experiencia, y ese es un objetivo importante de la educación. Pero si los estudiantes no alcanzan esto, ciertamente no significa que hayan adquirido un mero conocimiento de memoria y que sean poco mejores que los loros. Existe un amplio punto medio de entendimiento entre el conocimiento de memoria y la experiencia. Es este término medio que la mayoría de los estudiantes alcanzarán inicialmente y lo alcanzarán en dominios de conocimiento cada vez más grandes (desde saber cómo usar las fórmulas de área con fluidez hasta dominar aspectos cada vez más difíciles de la geometría). Estas reservas cada vez más grandes de hechos y ejemplos son un paso importante hacia el dominio. Por ejemplo, su conocimiento de calcular el área de rectángulos puede haber sido una vez relativamente inflexible; conocía un número limitado de situaciones en las que la fórmula era aplicable, y su comprensión de por qué funcionaba la fórmula no era tan clara. Pero con una experiencia cada vez mayor, pudo aplicar este conocimiento de manera más flexible y entendió mejor lo que hay detrás. Del mismo modo, es probable que espere demasiado pensar que los estudiantes deben comprender de inmediato la estructura profunda debajo de lo que les enseñamos. A medida que los estudiantes trabajen con el conocimiento que enseñamos, su reserva de conocimiento se hará más grande y cada vez más flexible, aunque no de inmediato.

¿Qué sugiere esto para los maestros?

1 Usa ejemplos: El hecho de que los estudiantes parezcan quedarse estancados en los ejemplos no significa que los profesores deban abstenerse de dar ejemplos. Ciertamente, los ejemplos ayudan a los estudiantes a comprender los conceptos abstractos y algunos investigadores (p. Ej., Gick y Holyoak, 1983; Gentner et al., 1993) creen que al proporcionar múltiples ejemplos, uno alienta a los estudiantes a comparar los ejemplos y así considerar lo que tienen en común; lo que tienen en común, por supuesto, es la estructura profunda que nos gustaría que aprendieran los estudiantes. Por lo tanto, probablemente sea útil contarles no solo sobre el perro de Pavlov, sino también sobre una serie de ejemplos muy variados.

2 Haga una distinción entre conocimiento de memoria e inflexible: Este podría ser el punto más importante. El conocimiento de memoria no tiene sentido. Pero el conocimiento inflexible es una consecuencia natural del aprendizaje. No debemos desesperarnos cuando aparezca, ni tomar medidas drásticas para eliminarlo cuando su eliminación pueda causar daños colaterales a nuestros estudiantes (es decir, disminución de los conocimientos fácticos).

3 Aprecie la importancia del creciente conocimiento de los estudiantes, incluso si es inflexible: No sea reacio a construir la base de conocimiento fáctico de los estudiantes. Algunos hechos terminan en la memoria sin ningún significado, y otros hechos tienen significados que son bastante inflexibles, pero eso no significa que los maestros deben minimizar la enseñanza de los hechos en el plan de estudios. "Hecho" no es sinónimo de conocimiento de memoria o de conocimiento inflexible. Conocer más hechos hace que muchas funciones cognitivas (p. Ej., Comprensión, resolución de problemas) funcionen de manera más eficiente. Si minimizamos el aprendizaje de los hechos por temor a que sean absorbidos como conocimiento de memoria, realmente estamos tirando al bebé con el agua del baño.

4 Recuerde que el conocimiento inflexible es un paso natural en el camino hacia el conocimiento más profundo que queremos que nuestros estudiantes tengan: La frustración de que el conocimiento de los estudiantes es inflexible es un poco como la frustración que un niño puede agregar pero no puede hacer una división larga. No es que este niño no sepa nada; más bien, él no sabe todo lo que queremos que sepa todavía. Pero el conocimiento que tiene es el paso natural en el camino hacia un conocimiento más profundo. Lo que convierte el conocimiento inflexible de un estudiante principiante en el conocimiento flexible de un experto parece ser mucho más conocimiento, más ejemplos y más práctica.

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Daniel T. Willingham es profesor asociado de psicología cognitiva y neurociencia en la Universidad de Virginia y autor de Cognición: el animal pensante. Su investigación se centra en el papel de la conciencia en el aprendizaje.

Los lectores pueden plantear preguntas específicas para:
"Científico cognitivo", educador estadounidense
555 New Jersey Ave., NW
Washington, DC 20001
o envíe un correo electrónico a: amered@aft.org

* El ejemplo dos, más bien, representa el condicionamiento operante, en el cual el animal aprende que una acción en el ambiente (presionar la barra) tiene consecuencias (ser alimentado) que cambian la probabilidad de realizar la acción en el futuro. En el condicionamiento clásico, el animal aprende que dos estímulos (p. Ej., Campana y presentación de comida) están asociados.

† La sensación de una vejiga llena (estímulo condicionado) se asocia con la alarma (estímulo no condicionado), que causa la vigilia (respuesta no condicionada). Con la práctica, la vejiga llena (estímulo condicionado) provoca la vigilia (respuesta condicionada).

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Referencias

Cheng, PW y Holyoak, KJ (1985). Esquemas de razonamiento pragmático. Psicología cognitiva, 17 (4), 391-416.

Cheng, PW, Holyoak, KJ, Nisbett, RE y Oliver, LM (1986). Enfoques pragmáticos versus sintácticos para entrenar el razonamiento deductivo. Psicología cognitiva, 18 (3), 293-328.

Chi, M., Feltovich, P. y Glaser R. (1981). Categorización y representación de problemas de física por expertos y novatos. Ciencia cognitiva, 5, 121 152-.

Gentner, D., Rattermann, MJ y Forbus, KD (1993). Los roles de la similitud en la transferencia: separar la recuperabilidad de la solidez inferencial. Psicología cognitiva, 25 (4), 431-467.

Gick, ML y Holyoak, KJ (1983). la inducción de esquema y transferencia analógica. Psicología cognitiva, 15 (1), 1-38.

Lederer, R. (1989). Inglés angustiado. Nueva York: Doubleday.

Wason, PC (1968). Razonamiento sobre una regla. Revista trimestral de psicología experimental, 20 (3), 273-281.