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).
En relación con lo anterior, el cerebro humano posee un sistema especializado para establecer relaciones entre el pensamiento abstracto y la imaginación, lo cual se conjuga con el hecho de que un individuo se encuentra inmerso en una cultura colmada de historias y mitos, y en donde actualmente los medios de comunicación y las redes sociales también tributan a la aparición y perpetuación de las concepciones en los cerebros de los estudiantes. Asimismo, sabemos que, cuando en el aula se narran/escuchan/leen historias, se promueve la consolidación del aprendizaje, porque su uso favorece la atención de los estudiantes a través del uso del lenguaje y de la creación de estructuras narrativas (Cozolino, 2013). En relación a lo anterior, el cerebro humano posee un sistema especializado para establecer relaciones entre el pensamiento abstracto y la imaginación, lo cual se conjuga con el hecho de que un individuo se encuentra inmerso en una cultura colmada de historias y mitos y en donde, actualmente los medios de comunicación y las redes sociales también tributan a la aparición y perpetuación de las concepciones en los cerebros de las y los estudiantes.
Además, se ha descubierto que los estados de atención en los estudiantes generan niveles moderados de excitación que propician, aumentan, la plasticidad neural, mediante el incremento de la producción de neurotransmisores y hormonas que regulan el crecimiento y conectividad neuronal (Cowan y Kandel, 2001). A partir de lo anterior, es posible señalar que el aprendizaje requiere que exista una “pequeña cuota” de estrés, siempre y cuando este no exceda un determinado nivel (o umbral), puesto que, muy por el contrario, también se encuentra descrito que los altos niveles de tensión, ansiedad y estrés crónico pueden llegar a inhibir el proceso de plasticidad. Según Tsoory et al. (2008), “mantener a los estudiantes en un punto de excitación neuroplástico (solo el necesario para activar la plasticidad) es un elemento clave a considerar en el proceso de enseñanza”.
En estrecha relación con lo anterior, se encuentra descrito que la amígdala (Figura 2.1), estructura perteneciente al sistema límbico que tiene un rol central en la regulación emocional, percibe los distintos estímulos del ambiente, mediando la atención y, en conjunto con el hipocampo, regula la motivación para aprender de la información que proveen los estímulos emocionales, lo cual propicia el aprendizaje (Hardingham y Bading, 2003; Parson, 2007). En este escenario, también se encuentra descrito que el humor disminuye la ansiedad y los altos niveles de estrés (Garner, 2006). Según Wanzer (2010), es apropiado usarlo como herramienta para el aprendizaje, siempre y cuando se encuentre relacionado con un objetivo de aprendizaje (Figura 2.5). En este contexto, ya desde hace varias décadas Pintrich, Marx y Boyle (1993) criticaban la perspectiva de la enseñanza que no contemplaba los factores emocionales (cognición fría) y destacaban la importancia de factores afectivos, tales como el interés, las intenciones o las expectativas, que por cierto pueden ser diferentes en cada uno de nuestros estudiantes.
Figura 2.5 Regulación emocional del aprendizaje. La imagen muestra cómo influyen el clima positivo y el negativo sobre