Resumen
En la actualidad está claro que la emoción y la cognición son inseparables, sin embargo la mediación del sentimiento de logro, base del desarrollo cognitivo, ha sido poco considerada en educación superior. El objetivo del presente trabajo fue diseñar neuroclases para el aprendizaje del Cálculo Integral en estudiantes de Ingeniería, basadas en una ciencia naciente, resultado de la fusión de la investigación cerebral y las ciencias educativas: la Neurodidáctica, la cual da cuenta de las substancias cerebrales que participan durante el aprendizaje.
Uno de los aspectos más relevantes que se han encontrado en la relación emoción-cerebro-aprendizaje es que por medio de estímulos intelectuales es posible desarrollar capacidades cognitivas que faciliten el aprendizaje, ya que, al aprender, los circuitos neuronales sufren cambios y segregan neurotransmisores, concretamente, dopamina y acetil-colina, los que promueven cambios en la temperatura, presión arterial y frecuencia cardiaca. Es así que una característica de las actividades de aprendizaje, consiste en involucrar a los estudiantes en el proceso de desarrollo de las definiciones de los conceptos y el establecimiento de teoremas, a través de procesos de inducción cuya característica principal es activar la sensación de logro y el sentimiento de ser capaz, apuntando a la generación de motivación intrínseca y mediación de significados.
Se registraron las respuestas emocionales de los estudiantes, a través de cambios en su presión sanguínea y ritmo cardiaco, así como a través de una encuesta de opinión y de su desempeño académico. Las neuroclases, resultaron ser adecuadas para favorecer la actividad mental y predisponer a los estudiantes a aprender más, al integrar aspectos cognitivos con emocionales, probando así que las actividades promovieron el aprendizaje.
Palabras clave: Cálculo Integral, Enseñanza, Neurodidáctica.
Introducción
Conocer los procesos neurológicos que intervienen en el aprendizaje forma parte de una disciplina naciente: la Neurodidáctica (Jiménez, 2007; Pizarro, 2007; Díaz, 2010) la cual conjunta las Ciencias Neurológicas con aspectos educativos, al dar cuenta de los mecanismos y las substancias cerebrales que participan al adquirir conocimientos. Esto es, al aprender, los circuitos del cerebro sufren cambios y segregan neurotransmisores, concretamente, Dopamina y Acetil Colina. (Campos, 2010; Cuesta, 2009; Iglesias, 2008).
Stefan Brené (2013), descubrió que dicha liberación de dopamina en el cerebro es lo que produce la sensación de bienestar; que las neuronas que contienen dopamina se encuentran en varias zonas del cerebro: el hipotálamo, la sustancia negra, la corteza cerebral y el sistema límbico; que se concentra en áreas del cerebro contiguas a los lugares de mayor secreción de endorfina; que promueve el incremento de la frecuencia cardiaca y la presión arterial; y concluye, que si el desarrollo de las capacidades cognitivas y el del cerebro están inseparablemente ligados uno con otro, lo están también la didáctica y la neurología.
Entonces, cuando se resuelve bien una tarea, aumentan los niveles de dopamina y acetilcolina, cuyo incremento produce un sentimiento de felicidad con el cual el individuo, en cierta medida, se premia a sí mismo (Bryan, 2006; Buchard, 2013; Ruiz, 2013), elevando su autoconfianza y motivación, y mejorando el aprendizaje y la toma de decisiones. La investigación cerebral y las ciencias educativas ahora están trabajando en estrecha colaboración; así, la neurodidáctica implica desarrollar métodos de aprendizaje que tengan en cuenta la neurobiología del cerebro.
Con base en esto, Ortiz (2009) propone un nuevo modelo pedagógico, el currículo basado en el funcionamiento del cerebro humano y en el rol de las neuronas en el aprendizaje y en la creación de nuevas redes y circuitos básicos de comunicación neuronal: la Teoría del Aprendizaje Neuroconfigurador, e introduce los términos Neurocurrículo, Neuroevaluación, Neuroclase y propone un nuevo paradigma educativo-formativo, un nuevo modelo pedagógico alternativo: la Pedagogía Configuracional, basada en la Teoría del Aprendizaje Neuroconfigurador.
Así, el nuevo modelo didáctico, neuroconfigurador, concibe a la clase no como una unidad horaria, sino como una unidad neuropsicológica, en la cual se cumple una actividad de aprendizaje autónomo, auténtico y neuroconfigurador cuyas etapas son: afectiva, instrumental y cognitiva, es decir, siguiendo una ruta neuroconfiguradora: del sentimiento a la acción y de ahí al intelecto.
La configuración afectiva determina la configuración cognitiva. A su vez, las configuraciones afectivas y cognitivas determinan la configuración instrumental, integrada por el conjunto de operaciones, acciones, habilidades, destrezas y actos que el ser humano muestra en el desarrollo de su actividad. Según Ortiz, es la cultura de la pregunta, no de la respuesta, la que estimula el aprendizaje autónomo, auténtico y neuroconfigurador. Se aprende, preguntando; las preguntas, y sus respuestas, son las que estimulan la creación o modificación de redes y circuitos neuronales. Por lo tanto, apunta Ortiz, el docente no debe ofrecer respuestas ni soluciones a los estudiantes sino que debe hacer preguntas y sugerir alternativas. Las respuestas de los docentes deben ofrecerse en forma de interrogantes que movilicen el cerebro de sus estudiantes; así, interpreta al aprendizaje como un proceso de formación y configuración de nuevas redes y circuitos neuronales (Ortiz, 2009).
El presente trabajo corresponde a la tercera etapa del diseño y puesta a prueba, de Neuroclases para la enseñanza de las matemáticas. En la primera etapa se diseñaron las Neuroclases para la Asignatura de Ecuaciones Diferenciales; durante la segunda etapa se diseñaron para la asignatura de Cálculo Diferencial; y en esta etapa se diseñan para la asignatura de Cálculo Integral; las tres son asignaturas que se imparten en las diferentes carreras de Ingeniería de Tecnológico Nacional de México.
Objetivo
El objetivo de la investigación consiste en detectar cambios en constantes físicas de los estudiantes, que den cuenta de la presencia de los neurotransmisores Dopamina y Acetil-Colina durante las Neuroclases de Cálculo Integral.
Descripción del Método
En las tres etapas de la investigación, las Neuroclases se centraron en desarrollar actividades para el salón de clases, que activaran, en los estudiantes, la secreción de Dopamina y Acetil-Colina, y por lo tanto, sensación de logro; consistieron en partir de realidades, relevantes en la vida del estudiante; paulatinamente se fue elevando el nivel de abstracción y complejidad de las actividades; se establecían relaciones entre situaciones problémicas, las cuales incluían una sola novedad en cada situación. Cada actividad se dirigía de tal manera que apuntaba hacia la zona de desarrollo próximo del estudiante, para que se sintiera constantemente desafiado, sin llegar a sentirse abrumado.
La Neuroclase, de acuerdo a Ortiz (2009), incluyó las tres configuraciones: además de la configuración instrumental y la cognitiva, una configuración afectiva, que consistía en premiar el desempeño, mediar el contenido abordado, interceptar las respuestas y mediarlas solicitando al estudiante una nueva respuesta más refinada, y considerando sus valores, actitudes, sentimientos, emociones y afectos, incluyendo el componente “sentimiento de logro”, con el fin de mediar continuamente en el estudiante, el sentimiento de ser capaz; fue así que la Neuroclase siempre fue en sí misma, una sesión de evaluación.
El papel del docente fue de mediador de las actividades, quien evitaba darles respuestas acabadas a los estudiantes, sino que los guiaba haciéndoles preguntas y sugiriéndoles alternativas.
En la primera etapa se desarrollaron Neuroclases para la asignatura de Ecuaciones Diferenciales para estudiantes de Ingeniería Electromecánica, que consistieron de actividades que partían de un problema relacionado con la Electromecánica, que en grupos de cuatro integrantes, planteaban los mismos estudiantes. Posteriormente trabajaban en el laboratorio de Física, donde diseñaron el sistema electrónico referente al problema; hicieron mediciones de las variables involucradas; plantearon el modelo matemático; lo resolvieron; y finalmente compararon el resultado con las mediciones que habían obtenido y al final se les aplicó una encuesta de opinión. Para evaluar el método se midieron las experiencias emocionales de los estudiantes usando pruebas de diferencial semántico y Likert.
La segunda aproximación a la aplicación de la Neurodidáctica, consistió en una de investigación en la que se puso a prueba la hipótesis: “Las actividades desarrolladas con el enfoque de la neurodidáctica incidirán en emociones positivas, generando experiencias significativas y placenteras,” a través de un diseño pre y post-test, con un solo grupo de 27 estudiantes. La variable independiente fueron las Neuroclases, y la variable dependiente se midió a través de los indicadores desempeño académico y cambio de temperatura de los sujetos durante las neuroclases y se compararon con los mismos indicadores, durante la ejecución de una tarea tradicional y una tarea que genera motivación intrínseca; el equipo usado para medir la temperatura fue el Sensor de temperatura Lab Quest de Vernier. Para evaluar el método se compararon los signos de activación del Sistema Nervioso Autónomo de los estudiantes, a través de la medición de la alteración de su temperatura, con la estrategia, sin la estrategia y con el material de Rey: Organización de puntos, cuya característica es el generar motivación intrínseca.
La figura 1 muestra a una estudiante, durante la segunda fase del experimento, en la que se encuentra desarrollando las actividades correspondientes a la neuroclases.
Figura 1. Foto de estudiante durante una neuroclase durante la segunda etapa.
En la tercera etapa, el diseño experimental fue análogo al de la segunda etapa: se siguió un diseño pre y post-test, con un solo grupo.
Variable independiente: Neuroclases.
Variable dependiente: Configuración afectiva. Los indicadores fueron: el promedio del puntaje en el Neuroexamen y el del examen tradicional, la presión y el ritmo cardiaco de los sujetos durante las actividades de las Neuroclases y de las actividades tradicionales; así como las actitudes de estudiantes.
Tomando como base los criterios de la configuración afectiva, se realizó un estudio experimental, correlacional, de un solo grupo, multivariado, mixto, de la forma que se muestra en la figura 2.
X |
☼ |
O1 |
O2 |
O3 |
Figura 2.Diseño de la investigación de la tercera etapa.
Donde:
X representa al grupo que cursaba Cálculo Integral.
☼ representa la neuroclase, elaborada con base en las sugerencias de Ortiz y los criterios de mediación de Vigotsky (Vigotzky, 1981).
O1 representa a la hoja Organización de Puntos, de André Rey.
O2 representa al Neuroexamen.
O3 representa al examen tradicional.
Sujetos:
El experimento se realizó con una población formada por el total de los estudiantes que se encontraban cursando la asignatura de Cálculo Integral que se imparte en el Instituto Tecnológico de Apizaco. La muestra estuvo conformada por uno de dichos grupos, con 36 estudiantes, que oscilaban entre los 17 y 20 años de edad, de los cuales 34 fueron del sexo masculino y 2 del sexo femenino, a los que se les aplicaron las Neuroclases, la hoja OP, el Neuroexamen y el examen tradicional.
Instrumentos:
Los instrumentos usados fueron:
Procedimiento
Las Neuroclases de Cálculo Integral consistieron en partir de realidades, relevantes en la vida del estudiante; paulatinamente se fue elevando el nivel de abstracción y complejidad de las actividades; se establecían relaciones entre situaciones problémicas, las cuales incluían una sola novedad en cada actividad. Cada actividad se dirigía de tal manera que apuntaba hacia la zona de desarrollo próximo del estudiante, para que se sintiera constantemente desafiado, sin llegar a sentirse abrumado.
De acuerdo a Ortiz (2009), la matriz didáctica incluye, tres configuraciones, así que la Neuroclase incluyó, además de la configuración instrumental y la cognitiva, una configuración afectiva, que consistía en mediar interceptando el estímulo; solicitar respuesta; mediar interceptando la respuesta; y finalmente, volver a solicitar respuesta, apuntando siempre hacia sus emociones y afectos, incluyendo el componente “sentimiento de logro” y de “ser capaz”.
En esta tercera etapa se replica el experimento de la tercera etapa, ahora midiendo las experiencias emocionales de los estudiantes comparando los signos de activación de su Sistema Nervioso Autónomo, a través de la medición de la alteración de su presión arterial y su frecuencia cardíaca, con el material de Rey, Organización de puntos, con el Neuroexamen y con el examen tradicional. La figura 3 muestra a estudiantes desarrollando las actividades correspondientes a la hoja OP y el Neuroexamen, respectivamente.
Fig 3. Estudiantes resolviendo hoja OP y Neuroexamen, respectivamente
Resultados
Los resultados de la primera fase indicaron que las Neuroclases fueron bien aceptadas por los estudiantes.
En la segunda etapa se observó que al realizar una tarea agradable, la temperatura, tomada en la mano, desciende hasta en 5° C; de la misma manera, existe un decremento de la temperatura de 2° C durante las actividades de la Neuroclase; sin embargo, al realizar una tarea tradicional, dicha temperatura asciende hasta en 3° C. Con lo que se concluyó que sí existe diferencia en el estado emocional del estudiante entre una Neuroclase y una clase tradicional (ver gráficas 1, 2, y 3).
Gráfica 1. Variación de temperatura durante las actividades de la hoja OP.
Gráfica 2. Variación de temperatura durante las actividades de la neuroclase.
Gráfica 3. Variación de la temperatura durante las actividades tradicionales.
Por otro lado, los resultados obtenidos en la encuesta de opinión mostraron que los estudiantes tuvieron preferencia por las Neuroclases sobre las actividades tradicionales, más aun, el promedio de calificaciones de los estudiantes que resolvieron el Neuroexamen fue superior al de los estudiantes que resolvieron el examen tradicional.
De estos resultados se dedujo que sí existió diferencia en el estado emocional del estudiante entre una neuroclase y una clase tradicional. Por otro lado, los puntajes obtenidos en las pruebas de diferencial semántico y Likert, que midieron el estado emocional, mostraron diferencias estadísticamente significativas (p < 0.05) en cuanto a una alta actitud positiva a la estrategia propuesta, comparada con la respuesta a la forma tradicionalista, concluyendo finalmente, que las Neuroclases promovieron el aprendizaje.
Los resultados de la tercera etapa son análogos a los de la segunda etapa en el sentido de que el efecto de los instrumentos: hoja OP y Neuroexamen son similares tanto en la temperatura como en la presión arterial y el ritmo cardiaco, y opuestos al efecto del examen tradicional, como se muestra en las siguientes gráficas 4a y 4b). La gráfica 4a) es un ejemplo que muestra el cambio en la presión arterial; la gráfica 4b) muestra el cambio en la frecuencia cardiaca, ambas durante la ejecución de la hoja Organización de Puntos.
Gráfica 4a). Cambio en la presión arterial con OP
Gráfica 4b). Cambio en la frecuencia cardiaca con OP
Como puede observarse en la gráfica 4a) los ejercicios de la hoja Organización de Puntos provocaron un aumento de presión arterial correspondiente a 6 mmHg y 4 mmHg en sístole y diástole respectivamente; así mismo la gráfica 4b) muestra que dicha hoja provocó un cambio en la frecuencia cardiaca, de 2 pusaciones/min.
La gráfica 5a) es un ejemplo que muestra el cambio en la presión arterial; la gráfica 5b) muestra el cambio en la frecuencia cardiaca, ambas durante la ejecución del examen tradicional.
Gráfica 5a). Cambio en la presión arterial con examen tradicional
Gráfica 5b). Cambio en la frecuencia cardiaca con examen tradicional
Como puede observarse en la gráfica 5a) el examen tradicional provocó una disminución en la presión arterial correspondiente a 30 mmHg, tanto en sístole como en diástole; así mismo la gráfica 5b) muestra que dicho examen provocó un decremento de 34 pusaciones/min.
La gráfica 6a) es un ejemplo que muestra el cambio en la presión arterial; la gráfica 6b) muestra el cambio en la frecuencia cardiaca, ambas durante la ejecución del Neuroexamen.
Gráfica 6a). Cambio en la presión arterial con Neuroexamen
Gráfica 6b). Cambio en la frecuencia cardiaca con neuroexamen
Como puede observarse en la gráfica 6a) el Neuroexamen provocó un aumento de presión arterial correspondiente a 6 mmHg y 4 mmHg en sístole y diástole respectivamente; así mismo la gráfica 6b) muestra que dicha hoja provocó un aumento en la frecuencia cardiaca, de 2 pusaciones/min, esto es, el Neuroexamen provocó el mismo efecto en presión arterial y ritmo cardiaco, que la hoja OP; sin embargo el examen tradicional provocó el efecto contrario.
Conclusiones
Se realizaron actividades para la enseñanza del Cálculo Integral, basadas en los conceptos de la Neurodidáctica, es decir, se consideraron los procesos neurológicos que intervienen en el aprendizaje al tomar en cuenta las substancias neurotransmisoras que se segregan durante el aprendizaje.
Los resultados de esta etapa cobran importancia al compararlos con los resultados de la segunda etapa, pues las actividades de la hoja OP de André Rey y el Neuroexamen provocaron similar comportamiento, tanto en el cambio de temperatura, como en el cambio de presión arterial y ritmo cardiaco, que en ambos casos fue opuesto al comportamiento que provocó el examen tradicional.
Y al obtener resultados congruentes con las teorías neurológicas en cuanto a que la presencia de Dopamina promueve el incremento de la frecuencia cardiaca y la presión arterial, puede concluirse que las Neuroclases estimularon, en los estudiantes, la producción de dicho neurotransmisor.
Referencias
Arleco. (2008). Neurociencia y educación: El placer de aprender relacionando experiencias. En: http://www.eliceo.com/destacados/neurociencia-y-educacion-el-placer-de-aprender-relacionando-experiencias.html
Brené, Stefan. Recuperado el 12 de enero de 2013, de: http://www.researchgate.net/profile/Stefan_Brene
Bryan, C. (2006). Developing group learning through assessment. En C. Bryan y K. Clegg.
Buchard C, y col. (1998). The genetics of human obesity. en: Bray GA, Bouchard C, James WPT. Handbook of obesity. New York: Marcel Dekker.
Campos, A. (2010). Neuroeducación: Uniendo las neurociencias y la educación en la búsqueda del desarrollo humano. La educ@ción, revista digital, no. 143, junio de 2010.
Cuesta, J. (2009). Neurodidáctica y estimulación del potencial innovador para la competitividad en el tercer milenio. Revista Educación y Desarrollo Social, Vol 3 no.2, pg 28-35. Recuperado el 21 de Octubre de 2010 de http://www.umng.edu.co/www/resources/RevistaEDUCACION2009-28_Neurodidactica.pdf.
Díaz, H. (2010). Palabras en la Ceremonia de graduación del Diplomado de Neuropedagogía. Recuperado el 10 de Noviembre de 2010 de http://www.asociacioneducativa.net/files/discudiplomado.pdf.
Iglesias, A. (2008). Neuropedagogía. Salamanca, España: Universa Terra Ediciones.
Jiménez, C. (2007). Neuropedagogía. Bogotá Colombia: Cooperativa Edtorial Magisterio.
Ortiz, A. (2009). Cerebro, currículo y mente humana. Ediciones Litoral: Málaga.
Ortiz, A. (2009). Aprendizaje y Comportamiento basados en el funcionamiento del cerebro humano: Emociones, Procesos Cognitivos, Pensamiento e Inteligencia. Ediciones Litoral. Barranquilla. Colombia.
Ortiz, A. (2009). Currículo y Evaluación. Fundamentación científica de la línea de investigación del Doctorado en Ciencias de la Educación. Universidad del Magdalena. Santa Marta. Colombia.
Ortiz, A. (2009). Didáctica problematizadora y aprendizaje basado en problemas. Ediciones Litoral. Barranquilla. Colombia.
Ortiz, A. (2009). Manual para elaborar el modelo pedagógico de la institución educativa. ¿Cuáles son las teorías del aprendizaje y los modelos pedagógicos que han proliferado en la historia de la educación? Editorial Antillas. Barranquilla. Colombia.
Ortiz, A. (2009). Psicología Configurante y Pedagogía Configuracional: Cerebro y Currículo.
Pizarro, B. (2007). Neuropedagogía. Recuperado el 25 de Julio de 2010 de http://neuropedagogia.blogspot.com/
Ruiz Bolivar, C. Neurociencia y Educación. Disponible en http://www.revistaparadigma.org.ve/doc/paradigma96/doc4.htm
Vigotsky, L. S. (1981). Pensamiento y Lenguaje: Teorías del desarrollo cultural de las funciones psíquicas. Edición Revolucionaria. La Habana. Cuba.