Qué ocurre en la cabeza de un alumno cuando resuelve una tarea PISA

Tener la información delante no basta
Para comprender y razonar necesitamos algo más
La memoria también forma parte de nuestras competencias.

En el artículo anterior abrimos algunas preguntas reales de PISA para intentar resolver una discusión habitual en educación: ¿PISA evalúa conocimientos o competencias?

Los propios ítems mostraban que la pregunta está probablemente mal planteada.

Hay tareas en las que el alumno necesita aportar conocimientos que no aparecen desarrollados en el enunciado. Otras proporcionan gran parte de la información necesaria, pero obligan a interpretarla, relacionarla, evaluarla o utilizarla para resolver un problema. Y muchas combinan ambas cosas.

Pero aquello dejaba abierta una pregunta bastante más interesante.

¿Qué ocurre en la cabeza del alumno mientras intenta hacer todo eso?

Una de las preguntas liberadas de PISA 2015 resulta especialmente útil para investigarlo.

En Sustainable Fish Farming, el alumno tiene delante un sistema de piscifactoría formado por varios tanques. PISA le proporciona información sobre los organismos, sus relaciones y el funcionamiento del sistema. No tiene que recordar de memoria cómo es aquella piscifactoría concreta.

Y, sin embargo, la pregunta alcanza 740 puntos y el nivel 6 de dificultad.

La información está delante.

¿Por qué no basta con leerla?

Para responder necesitamos salir durante un momento del debate educativo habitual y entrar en otro terreno: la ciencia cognitiva.

Memoria de trabajo, memoria a largo plazo, conocimiento previo, comprensión, recuperación y transferencia permiten entender mucho mejor qué puede estar ocurriendo cuando un estudiante se enfrenta a una tarea compleja.

Y también permiten precisar qué significa realmente aprender algo.

Porque memorizar no consiste simplemente en acumular datos.

Construimos en la memoria los conocimientos, relaciones y esquemas con los que después comprendemos, razonamos y resolvemos problemas.

¿Qué ocurre cuando un alumno intenta resolver una tarea PISA?

Volvamos a la piscifactoría.

El alumno tiene delante textos, un diagrama, distintos organismos y varias relaciones entre ellos.

Tiene que comprender qué representa cada elemento, identificar información relevante, relacionar unas partes del sistema con otras y construir una respuesta compatible con las condiciones que presenta el problema.

Naturalmente, PISA no puede observar directamente todo lo que está ocurriendo en la mente de cada estudiante. Este esquema tampoco pretende describir una secuencia universal que se produzca exactamente de esta forma ante cualquier pregunta.

Es un modelo explicativo.

Pero nos permite detectar algo importante.

La información que aparece en una pantalla no pasa directamente desde nuestros ojos hasta una respuesta correcta.

Tiene que ser procesada.

Y para hacerlo disponemos de un sistema cognitivo con posibilidades extraordinarias, pero también con limitaciones.

La primera aparece muy pronto.

La memoria de trabajo: el cuello de botella

Imaginemos que estamos resolviendo la piscifactoría.

Leemos qué hace uno de los organismos.

Miramos el diagrama.

Intentamos recordar qué ocurría en otro tanque.

Volvemos al texto.

Comparamos dos posibilidades.

Descartamos una.

Mantenemos temporalmente una relación mientras buscamos otra información.

Todo eso exige mantener y manipular información mientras pensamos.

Ahí interviene lo que habitualmente denominamos memoria de trabajo.

Y su capacidad es limitada.

Eso significa que no podemos mantener y manipular simultáneamente una cantidad ilimitada de elementos nuevos.

Por eso una tarea puede convertirse en cognitivamente exigente aunque la respuesta no dependa de recordar una larga lista de contenidos.

El problema puede estar en cuántas relaciones tenemos que coordinar al mismo tiempo.

La piscifactoría resulta especialmente interesante por ese motivo. PISA proporciona abundante información específica sobre el sistema, pero el alumno tiene que integrar diferentes relaciones y restricciones hasta construir una representación coherente.

De ahí surge una distinción importante.

Un estudiante puede fracasar porque no dispone de un conocimiento necesario.

Pero también puede fracasar teniendo delante gran parte de la información porque no consigue organizarla, relacionarla o manipularla adecuadamente.

Son problemas diferentes.

Y conviene introducir aquí una cautela.

No podemos afirmar que la pregunta de la piscifactoría alcance 740 puntos porque sobrecargue la memoria de trabajo. PISA no está midiendo directamente la memoria de trabajo del estudiante y esa relación causal no puede deducirse de la dificultad del ítem.

Lo que sí podemos decir es que resolver una tarea de este tipo exige procesar simultáneamente múltiples elementos en un sistema cognitivo cuya capacidad para manejar información nueva es limitada.

Y aquí aparece la otra gran pieza del puzle.

La memoria a largo plazo: pensar con lo que ya sabemos

Si nuestra capacidad para procesar información nueva es limitada, ¿cómo conseguimos entonces realizar tareas extraordinariamente complejas?

En buena medida, gracias a todo aquello que ya sabemos.

La memoria a largo plazo no es simplemente un almacén en el que guardamos fechas, definiciones o datos que después repetimos en un examen.

También contiene conceptos, vocabulario, relaciones causales, procedimientos, esquemas y patrones que hemos aprendido a reconocer.

Cuando esos conocimientos están suficientemente organizados, no tenemos que procesar cada elemento como si fuera completamente nuevo.

Pensemos en algo cotidiano.

Para una persona que nunca ha aprendido ajedrez, una posición con veinte piezas puede ser una enorme colección de objetos distribuidos sobre un tablero.

Para un jugador experimentado, muchas de esas piezas forman configuraciones conocidas, amenazas, estructuras y patrones.

No está viendo necesariamente menos información.

Está pudiendo organizarla de otra manera porque sabe más sobre aquello que está viendo.

Ese principio resulta muy relevante cuando pensamos en una tarea científica.

Un estudiante que dispone de conceptos y relaciones bien organizados sobre ecosistemas, energía, evaporación, variables experimentales o causalidad no procesa un problema científico exactamente igual que otro estudiante para quien muchos de esos conceptos son todavía elementos aislados.

Y esto conduce a una idea fundamental:

pensar no ocurre al margen de la memoria. Pensamos, en buena medida, con aquello que hemos conseguido aprender y organizar en ella.

¿Por qué el conocimiento previo cambia la forma en que resolvemos un problema?

Volvamos una vez más a la piscifactoría.

Dos alumnos pueden tener exactamente el mismo texto y exactamente el mismo diagrama delante.

Pero eso no significa que ambos estén construyendo la misma representación mental del problema.

Un estudiante con conocimientos relevantes puede reconocer más rápidamente determinadas relaciones, interpretar vocabulario con mayor precisión o integrar varias informaciones dentro de un esquema que ya posee.

Para otro estudiante, esas mismas frases pueden constituir piezas mucho más independientes que debe mantener y relacionar una a una.

La investigación sobre comprensión lectora ayuda a entender este fenómeno.

Comprender un texto no depende únicamente de ser capaz de decodificar correctamente las palabras. El conocimiento que el lector posee sobre aquello que está leyendo influye en la representación que puede construir.

Esto significa que un alumno puede leer correctamente todas las palabras de un texto sobre aerogeneradores y, sin embargo, comprender de manera muy limitada determinadas relaciones si carece de conceptos relevantes sobre energía, emisiones, ecosistemas o causalidad.

En ese sentido, la comprensión es parcialmente dependiente del dominio sobre el que estamos leyendo.

Pero debemos evitar inmediatamente una simplificación en sentido contrario.

No podemos convertir esta idea en:

«cuantos más conocimientos tenga un alumno, mejor aprenderá cualquier cosa».

La investigación no permite una conclusión tan sencilla.

Una amplia revisión de la evidencia sobre conocimiento previo encontró una asociación fuerte entre lo que un estudiante sabe inicialmente y lo que sabe posteriormente, pero una relación media mucho menor con la ganancia de aprendizaje una vez tenido en cuenta el punto de partida. En otras palabras: el conocimiento previo importa, pero no funciona como una garantía automática de nuevo aprendizaje. Su efecto depende, entre otras cosas, de su pertinencia, organización y corrección.

Por eso resulta más preciso decir:

el conocimiento previo modifica las condiciones bajo las que procesamos y comprendemos la información nueva.

Y esto permite entender mejor lo que ocurre en la piscifactoría.

PISA puede proporcionar al alumno mucha de la información específica necesaria para resolver el problema.

Pero proporcionar información no significa proporcionar automáticamente comprensión.

El estudiante todavía tiene que interpretarla, organizarla, relacionarla y construir con ella una representación útil.

Por eso:

dar al alumno la información necesaria no convierte una tarea en independiente del conocimiento previo.

¿Qué significa realmente tener algo aprendido en la memoria?

Llegados a este punto aparece una dificultad con la propia palabra memoria.

En educación solemos asociarla inmediatamente con un alumno repitiendo datos hasta poder reproducirlos en un examen.

Pero la memoria a largo plazo relevante para aprender y razonar contiene mucho más:

Por eso memoria no significa simplemente acumulación de hechos aislados.

Una pregunta liberada de PISA 2015 sobre una persona que corre en condiciones de calor ofrece un buen ejemplo.

En una de las tareas, el alumno debe explicar por qué sudar contribuye a reducir la temperatura corporal.

Reconocer la palabra evaporación no es necesariamente suficiente. Necesita disponer de conocimiento que le permita construir una explicación y relacionar distintos fenómenos.

Eso es bastante diferente de reproducir una definición aprendida literalmente.

La cuestión relevante deja entonces de ser únicamente:

¿cuántas cosas recuerda un alumno?

Y pasa a ser:

¿qué conocimiento tiene disponible y cómo está organizado?

Aprender no basta: el conocimiento tiene que seguir siendo recuperable

Hay además otro problema.

Podemos comprender perfectamente algo hoy y no ser capaces de utilizarlo dentro de seis meses.

Cualquier docente ha experimentado esta situación.

Explicamos un contenido. Los alumnos parecen comprenderlo. Realizan correctamente las actividades. Llegamos incluso a evaluarlo.

Y tiempo después descubrimos que una parte considerable de aquello ya no está disponible cuando vuelve a ser necesario.

Por eso haber comprendido algo una vez no equivale necesariamente a haber construido un conocimiento suficientemente duradero y recuperable.

Aquí resultan especialmente interesantes dos líneas de investigación: la práctica de recuperación y el espaciamiento.

La práctica de recuperación consiste, de forma simplificada, en intentar recuperar de la memoria algo aprendido en lugar de limitarse a volver a leerlo. Distintos trabajos y metaanálisis han encontrado ventajas de esta práctica para el aprendizaje posterior frente a condiciones como el mero reestudio, aunque la magnitud de los efectos varía según las características de las tareas y los estudios.

También existe una amplia base experimental sobre el aprendizaje distribuido. El metaanálisis clásico de Cepeda y colaboradores reunió 317 experimentos y 839 comparaciones y encontró ventajas del espaciamiento, mostrando además que la separación óptima entre sesiones depende del tiempo durante el que pretendemos conservar la información.

Y ahí aparece el siguiente problema.

Porque tener un conocimiento disponible tampoco garantiza que sepamos utilizarlo.

Saber algo no significa todavía saber utilizarlo: transferencia

Un alumno puede conocer perfectamente un principio científico y no reconocer que debe utilizarlo cuando el problema se presenta de una forma diferente.

Puede resolver un ejercicio después de haber practicado diez ejemplos casi idénticos y fracasar cuando cambia el contexto.

Puede recordar una definición y no saber qué hacer con ella.

Eso nos lleva a la transferencia.

Una parte importante de las tareas de PISA coloca al estudiante ante situaciones que no reproducen necesariamente los ejercicios concretos con los que aprendió un contenido.

El problema puede hablar de una piscifactoría.

De un parque eólico.

De una persona corriendo bajo determinadas condiciones ambientales.

El estudiante tiene que reconocer qué conocimientos son relevantes, combinarlos con la información que proporciona el problema y utilizarlos para construir una explicación, interpretar evidencia o tomar una decisión.

Por eso tampoco deberíamos sustituir una simplificación por otra.

No sería correcto pasar de:

«las competencias importan y los conocimientos no»

a:

«si un alumno sabe muchos contenidos, ya es competente».

El conocimiento puede ser una condición necesaria para muchas tareas complejas sin ser suficiente para resolverlas.

El estudiante necesita disponer de él.

Pero también necesita reconocer cuándo es pertinente, recuperarlo, relacionarlo con la información nueva y utilizarlo en un contexto que puede ser diferente de aquel en el que lo aprendió.

Ahí es donde conocimiento y competencia dejan de parecer dos extremos de una balanza.

La cuestión pasa a ser cómo conseguimos que lo aprendido pueda viajar de una situación a otra.

¿Significa esto que deberíamos volver a memorizar?

No es esa la conclusión.

Nada de lo anterior demuestra que la solución educativa consista simplemente en aumentar la cantidad de contenidos que los alumnos deben memorizar.

Tampoco demuestra que cualquier explicación directa del profesor sea automáticamente superior a otras formas de enseñanza.

Y mucho menos que debamos sustituir el desarrollo de competencias por una vuelta a ejercicios puramente reproductivos.

Lo que sí podemos preguntarnos es qué combinación de enseñanza permite construir conocimientos suficientemente sólidos y, al mismo tiempo, aprender a utilizarlos.

Una hipótesis pedagógica coherente con estas evidencias sería combinar:

construcción explícita y sistemática de conocimiento + práctica guiada + recuperación y consolidación + progresiva resolución independiente de problemas complejos.

Es importante llamarlo hipótesis pedagógica y no presentarlo como una consecuencia automática de un único conjunto de estudios. La evidencia favorable a programas estructurados de instrucción, por ejemplo, no demuestra que cualquier explicación directa o cualquier clase magistral sea automáticamente superior.

No se trata de elegir entre explicar o razonar.

Entre recordar o comprender.

Entre conocimiento o competencia.

Se trata de entender qué condiciones cognitivas hacen posible que un estudiante termine utilizando de forma autónoma aquello que ha aprendido.

Del currículo enseñado a lo que realmente puede utilizar el alumno

Todo esto conduce finalmente a una distinción sencilla.

Podemos prescribir conocimientos y competencias en un currículo.

Después importa cómo se enseñan.

Y finalmente importa qué ha quedado realmente disponible para el alumno.

currículo prescrito → currículo implementado → currículo aprendido

PISA observa el desempeño que el alumno consigue mostrar ante determinadas tareas, no el contenido escrito en el currículo.

Pero debemos detenernos exactamente aquí.

Nada de lo explicado en este artículo demuestra que España haya empeorado en PISA porque los alumnos memoricen menos.

Tampoco demuestra que una determinada reforma educativa haya reducido el conocimiento disponible en su memoria, que los docentes hayan abandonado la enseñanza explícita o que el enfoque competencial sea intrínsecamente contrario al conocimiento.

Esas serían afirmaciones causales diferentes y necesitarían evidencias que aquí no tenemos.

Lo que sí podemos formular es una pregunta mucho más precisa:

¿Nuestros alumnos están construyendo, consolidando y recuperando suficiente conocimiento disciplinar como para poder realizar las operaciones de comprensión, inferencia, evaluación y transferencia que exigen las tareas competenciales?

Esa pregunta nos obliga a mirar bastante más allá de la falsa elección entre memoria y razonamiento.

Porque quizá memorizar no sea aquello que tantas veces hemos caricaturizado.

No consiste simplemente en llenar la cabeza de datos.

Aprender supone construir progresivamente conocimientos, conceptos, relaciones, procedimientos y esquemas que puedan permanecer disponibles y ser utilizados cuando los necesitemos.

Y precisamente por eso memoria y pensamiento no son enemigos.

La memoria proporciona parte de los recursos con los que pensamos.

Quizá llevemos demasiado tiempo discutiendo si la escuela debe enseñar conocimientos o competencias.

La ciencia cognitiva plantea una pregunta anterior:

cuando tener la información delante no basta, ¿qué recursos tiene el alumno en su memoria para comprenderla y pensar con ella?