Cómo los métodos de enseñanza innovadores pueden recablear el cerebro y mejorar el aprendizaje

El educación El sistema de enseñanza en todo el mundo ha dado varios pasos en los que los estudiantes y las escuelas intentan alejarse del sistema anterior de memorizar los hechos y engullirlos durante los exámenes. Esto ha dado lugar a nuevos métodos interactivos de enseñanza, como los "métodos de aprendizaje basados en el cerebro", el uso de vídeos, las pruebas interactivas, la resolución de problemas y las técnicas de aprendizaje basadas en actividades. Miles de estudios se han centrado en las vías neuronales del aprendizaje y la memoria, pero en este artículo trataremos de entender cómo estos innovadores métodos de enseñanza pueden mejorar el aprendizaje.

Anita estaba desempacando su mochila escolar. Hoy le han enseñado a clasificar las plantas y los animales. Sus deberes consisten en observar los animales de su entorno y clasificarlos como vertebrados e invertebrados. También tiene que ir al jardín botánico del colegio y recoger plantas en función de su hábitat (tierra, agua o agua escasa). A continuación, tiene que enumerar qué características son visiblemente diferentes en su aspecto. 

La neurogénesis o el nacimiento de nuevas neuronas contribuye a sólo ~ 0,004% de la población total de neuronas. Así, la mayor parte de los "cambios cerebrales" durante el aprendizaje se han atribuido a cambios en el número y la fuerza de estas conexiones o sinapsis entre las neuronas. Las neuronas tienen largas y delgadas proyecciones llamadas axones y dendritas a través de las cuales hablan con otras neuronas. Los axones liberan sustancias químicas o neurotransmisores que se unen a los receptores de la superficie de la dendrita receptora. En cuanto el neurotransmisor se une a los receptores de la dendrita receptora de otra neurona, crea directa o indirectamente una señal eléctrica que la hace "disparar". Estas conexiones entre las neuronas son "plástico", Es decir, cuanto más se activa una conexión, más fuerte se hace. Por ejemplo, la neurona que recibe la señal puede volverse más receptiva a la misma (la neurona que envía la señal puede añadir más neurotransmisores a la dendrita receptora). Esto también se conoce como plasticidad sináptica. Si dos neuronas se activan juntas durante largos periodos de tiempo, se forma la base de memoria a largo plazo. Esto ha llevado a acuñar el famoso adagio de Carla Shatz, "Las neuronas que se disparan juntas, se conectan". Los estudios han demostrado que el bloqueo de la plasticidad sináptica puede dificultar el aprendizaje del comportamiento, lo que indica su papel crucial.

Volviendo a nuestro punto de debate inicial, ¿cómo mejoran las diferentes estrategias de enseñanza este proceso de aprendizaje y memoria? Tomaremos tres ejemplos de métodos de enseñanza innovadores: los deberes con participación activa, los mapas conceptuales y el aprendizaje basado en problemas para comprender sus posibles efectos en el cerebro.

Deberes frecuentes y activos

Normalmente se piensa que la fase de aprendizaje es cuando estamos estudiando, mientras que los exámenes y los deberes son simplemente una regurgitación pasiva de los hechos ya aprendidos. Sin embargo, varios estudios han demostrado que el proceso de recuperación de la información (como se hace durante los exámenes o los deberes) es fundamental para el aprendizaje. Los estudiantes que recuperaron la información varias veces obtuvieron un rendimiento significativamente mejor que los que sólo recuperaron la información una vez en la prueba final realizada una semana después. El estudio repetido sin recuperación no tuvo una mejora significativa en el rendimiento del alumno. Además, los intervalos de tiempo entre las recuperaciones también tienen una influencia significativa. Si el intervalo de tiempo es demasiado pequeño (~ 1min), no hay beneficios significativos, mientras que los intervalos de tiempo más largos (~ 6 min) tuvieron un mayor efecto en la retención.

Esto plantea otra cuestión: ¿la repetición de pruebas se limita a mejorar la memoria cuando los alumnos se limitan a dar una respuesta fija a una determinada pregunta, de modo que realmente mejora el aprendizaje o la "transferencia de conocimientos"? Esto también se puso a prueba, ya que después de haber estudiado o probado repetidamente, los niños fueron sometidos a una prueba final en la que se planteaban preguntas que sólo podían responderse aplicando los conceptos de los pasajes estudiados. Incluso en este caso, los alumnos con pruebas repetidas obtuvieron mejores resultados, lo que indica una mejor retención y aprendizaje.

¿Qué efecto pueden tener los deberes frecuentes y activos en nuestro cerebro? Uno de los factores clave para el aprendizaje y la memoria son la atención y la motivación. Situaciones de recompensa y la novedad se asocian a la liberación de neurotransmisores, dopamina y acetilcolina. Una posibilidad es que la recuperación frecuente de información y la tarea activa impliquen una mayor atención que conduzca a la liberación de dopamina y acetilcolina, lo que puede mejorar la plasticidad sináptica, formando la base de un mejor aprendizaje.

Mapas conceptuales

Anita ha estudiado hoy el sistema inmunitario y el sistema digestivo de los seres humanos. Su siguiente tarea consistió en establecer conexiones entre los componentes del sistema digestivo que podrían influir en el sistema inmunitario y viceversa.

One of the critical problems which many children face is that they view each subject and concept in isolation. This is a math problem, this is a física problem…They have no idea how trigonometry they study in classrooms can deal with real-life situations.

Los mapas conceptuales consisten en estudiar y codificar las relaciones entre los distintos conceptos que los alumnos estudian en la escuela. Los estudios realizados en niños desde el cuarto grado hasta el nivel secundario han demostrado una mayor retención de conocimientos en las pruebas realizadas después de utilizar los mapas conceptuales.

¿Cómo pueden los mapas conceptuales mejorar la retención de conocimientos? Para ello, tendríamos que remontarnos a cómo recuperamos los recuerdos. Los recuerdos y la información se almacenan como redes sinápticas. Cuando se activan algunos nodos de una red, se activa toda la red y se recupera la información. Así, una red que tiene muchos nodos que abarcan diferentes conceptos y recuerdos tiene más posibilidades de ser recuperada más rápida y fácilmente. Este principio podría explicar por qué un estudiante que ha dedicado tiempo a conectar diferentes conceptos puede recuperarlos significativamente mejor en un examen.

Aprendizaje basado en problemas

Hoy en la escuela, Sneha ha aprendido la fotosíntesis, el proceso por el que la clorofila, el pigmento verde de las hojas, absorbe la energía de la luz. Le han hecho leer el proceso en el libro y escribir las ecuaciones de la fotosíntesis varias veces.

Anita, que estaba en otra escuela, también aprendió sobre el proceso de fotosíntesis. Como tarea, su profesor le pidió que fuera al jardín botánico, observara y registrara las plantas con hojas de colores distintos al verde. A continuación, tenía que escribir un informe sobre cómo sobrevivían las plantas con otros colores. ¿Era posible que esas plantas produjeran su propio alimento si no tenían el pigmento verde clorofila? 

Hay una clara diferencia en la forma en que se enseñó la fotosíntesis a Sneha y a Anita. Varios estudios han demostrado que el aprendizaje basado en problemas conduce a una mejor retención y comprensión conceptual del texto. Una de las posibilidades es que el aprendizaje basado en problemas pueda mejorar la atención y la motivación, factores que se ha demostrado que aumentan la secreción de dopamina, en los niños. La secreción de estos neurotransmisores puede forjar nuevas conexiones sinápticas y, por tanto, mejorar la retención y el aprendizaje del niño.

Así pues, los métodos de enseñanza innovadores pueden mejorar la composición neurobiológica de los niños, lo que conduce a una mejor comprensión de los conceptos y a una mayor retención en comparación con la simple lectura y escritura de los pasajes de los libros, que son modos de enseñanza pasivos.

However, a pitfall is several educational systems are employing ‘brain-based’ teaching methods which have no scientific basis and thus, are ineffective teaching tools apart from promoting pseudoscience. In the end, let us look at few of the myths associated with neurociencia and education.

Neurociencia y educación: mitos y verdades

Uno de los más populares 'mito del cerebro' es el 'teoría cerebro izquierdo-cerebro derecho".que sugiere que en cada individuo predomina el lado derecho o el izquierdo del cerebro. Algunos pedagogos incluso animan a determinar si un alumno es del lado derecho o del izquierdo del cerebro e intentar diferentes estrategias de enseñanza en función de los resultados. Aunque ciertas funciones del cuerpo pueden atribuirse al lado izquierdo o derecho del cerebro, hasta ahora no ha habido pruebas que sugieran que puedan dominar diferentes lados en diferentes individuos. El mito continúa sugiriendo que las personas de cerebro izquierdo son más lógicas y analíticas, mientras que las de cerebro derecho son intuitivas y objetivas. Así, un niño al que se etiquete como zurdo o diestro puede sentir que es innatamente incapaz de tener habilidades creativas o lógicas. La separación entre lógica y creatividad tampoco es científica, ya que los problemas lógicos a menudo implican soluciones creativas.

Los estudios han demostrado que casi 50% de los educadores de diferentes países, como el Reino Unido, los Países Bajos, Grecia, China y Turquía, creen en el neuromito de que sólo utilizamos 10% de nuestro cerebro. Los neuromitos en la educación suelen extenderse cuando los educadores y los neurocientíficos no se comunican. Muchas de las explicaciones o argumentos en contra de estos mitos están presentes en revistas de difícil acceso o en un lenguaje difícil de entender para los no especialistas. Por lo tanto, es necesario abrir vías de comunicación entre profesores y científicos para despejar estos conceptos erróneos.

¿Qué nos depara el futuro?

Aunque varios estudios han comprobado cómo el cerebro almacena y recupera los recuerdos durante el aprendizaje, todavía hay muchas cosas que desconocemos. ¿Cuál es la naturaleza exacta del vínculo entre el aprendizaje y las firmas moleculares y celulares en el cerebro? ¿Cómo organizamos el conocimiento o la información en nuestro cerebro, y cuál es la base de la metacognición, el proceso de comprensión de nuestro propio proceso de pensamiento?

En lugar de emplear estrategias que promuevan la pseudociencia y los neuromitos, la comprensión de las teorías y los mitos actuales y una mejor comunicación entre científicos y educadores pueden ayudar a desarrollar estrategias de enseñanza más eficaces y convertir los apuntes de laboratorio en enseñanza en el aula.
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