Aprender es conectar

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Recomiendo leer:

Tomado del blog de Efrat Furst de febrero de 2022, versión original en: https://sites.google.com/view/efratfurst/learning-in-the-brain (a través de Inazio Retegi)

¿Cómo se almacenan los conocimientos en la memoria a largo plazo? El modelo de red

Está ampliamente aceptado que el conocimiento se almacena en patrones neuronales. Las neuronas son la unidad funcional básica del cerebro, se comunican enviando y recibiendo señales electroquímicas. Al activarse unas a otras, forman vías y redes de actividad sincrónica. Si se forman nuevas conexiones para crear nuevas redes, pueden reactivarse potencialmente en el futuro. Nuestro conocimiento se almacena en patrones específicos de actividad neuronal, como se representa en este modelo muy simplificado de nodos y conectores.

Los patrones específicos se crean inicialmente durante el aprendizaje, luego se estabilizan potencialmente y se almacenan en la memoria a largo plazo. En el futuro, pueden reactivarse al recordarlos o recuperarlos. Para ilustrarlo con el modelo: digamos que el concepto «Tigre» se representa como una pequeña red (rectángulo turquesa en la figura). Esta red se asocia a través de conexiones con otras redes (que representan, por ejemplo, «Zoológico», «Depredador», «Selva», «Mamífero», etc.) que en conjunto abarcan lo que sabemos sobre los tigres. Para ejecutar una respuesta eficaz, hay que acceder y recuperar los conocimientos pertinentes, combinarlos con los estímulos procedentes del entorno y, a continuación, manipularlos y conectarlos. La función mental que mantiene esta secuencia de acciones en «tiempo real» se llama memoria de trabajo.

Imágenes tomadas del original de Efrat Furst y adaptadas por Inazio Retegi

Memoria de trabajo

La memoria de trabajo es la función cognitiva que permite el procesamiento mental consciente o el pensamiento en tiempo real: combinar la información entrante con los conocimientos recuperados de la memoria a largo plazo, manipulándolos para crear una salida (que puede o no estar asociada a una respuesta).

La característica más notable de esta función es su capacidad limitada: sólo es posible manejar y manipular un pequeño número de elementos simultáneamente. Muchos están familiarizados con el límite de 7±2 ítems (es decir, el rango normal de ítems mantenidos en la memoria de trabajo es de 5 a 9 ítems), sin embargo, la capacidad puede ser aún menor y acercarse a sólo 4 ítems aislados y desconocidos. El número exacto no es tan importante, pero la noción de que esta función es muy limitada es un factor importante en la base de nuestras capacidades cognitivas.

Las características principales de la memoria de trabajo son:

  1. Es la función de pensamiento «vivo»: conectar la información nueva que llega con los conocimientos previos y manipularlos.
  2. Tiene una capacidad limitada.
  3. La sobrecarga conduce a la pérdida de información: o bien la información entrante no se procesa, o bien se abandona un elemento «en proceso» por otro nuevo (tienes una entrada al respecto pinchando aquí).
  4. El procesamiento en la memoria de trabajo es esencial para el almacenamiento a largo plazo: es el «billete de entrada» de la información al almacenamiento de la memoria a largo plazo.

Este último punto subraya una parte crucial en la interacción entre la memoria de trabajo y la memoria a largo plazo, Daniel Willingham (2021) lo describió en la famosa cita: «La memoria es el residuo del pensamiento » . En otras palabras, las representaciones a largo plazo del conocimiento (=memoria) sólo pueden formarse como consecuencia de la manipulación en la memoria de trabajo (=pensamiento).

Así pues, el procesamiento en la memoria de trabajo es esencial para el almacenamiento a largo plazo, pero ¿recordamos todo lo que se manipula en la memoria de trabajo? La respuesta es obviamente no, no a largo plazo. Entonces, ¿qué más hay que tener en cuenta?

Si «la memoria es el residuo del pensamiento», entonces el «pensamiento» debe procesar la información de forma que pueda ser «leída» por el almacén de la memoria.

De ello se deduce que sería útil comprender el principio de organización de la memoria a largo plazo para procesar la información de forma similar, así:

¿Cómo se organiza el conocimiento en la memoria a largo plazo?

Según el «Modelo de niveles de procesamiento de la memoria » (Craik & Lockhart, 1972), cuando la información se procesa en profundidad y con sentido, se recuerda mejor que si se procesa en función de sus características superficiales, como la forma, el color o el sonido.

El procesamiento profundo implica el significado (como ya dijimos aquí): la capacidad de entender un nuevo concepto en términos de conceptos ya conocidos y de conexiones ya conocidas entre ellos. Por lo tanto, el procesamiento profundo, relacionado con el contenido y con el significado en la memoria de trabajo en el momento del aprendizaje sería el primer paso necesario para que la nueva información se conecte con el conocimiento existente de manera que permita que sea accesible para su uso futuro.

En resumen, los recursos de procesamiento de la memoria de trabajo son muy limitados y, sin embargo, el procesamiento significativo es esencial para el almacenamiento en la memoria a largo plazo.  Por lo tanto, es importante utilizar estos recursos de forma eficaz cuando se aprende. Hay muchas estrategias de enseñanza probadas y de eficacia demostrada, pero una pregunta que surge a menudo es cuándo aplicar cada estrategia para obtener los mejores resultados.

Para ello, vamos a completar el cuadro describiendo un modelo de representación del conocimiento en la memoria a largo plazo a lo largo del tiempo.  Ninguna base de conocimientos se construye en un único encuentro con la información, sino que un elemento clave de nuestro sistema de aprendizaje es que se va configurando a lo largo del tiempo y en función de lo que hacemos con el conocimiento cada vez que lo recuperamos de la memoria a largo plazo y lo manipulamos en la memoria de trabajo.  

El modelo incluye cuatro etapas conceptuales: conocer, comprender, utilizar y practicar para lograr el dominio.

1. CONOCER

La primera etapa del aprendizaje de cualquier concepto es el encuentro inicial: cuando el alumno ve o escucha por primera vez un concepto completamente nuevo (palabra, objeto, etc.) con el que nunca se ha encontrado antes y que, por tanto, no está representado de ninguna manera (panel izquierdo). Tras el primer encuentro, el nuevo concepto puede ser representado (panel derecho): se forman conexiones (aristas en turquesa) entre los nodos activados para crear una pequeña red. Si esto ocurre, el alumno puede ser capaz de reconocer este concepto como familiar en un futuro próximo si se le vuelve a presentar explícitamente. Se puede decir que el alumno conoce este concepto, pero como el concepto aún no está conectado puede permitir un reconocimiento potencial pero no mucho más.

2. COMPRENDER

A continuación, se explica el concepto ahora reconocible y puede empezar a cobrar sentido. El significado se genera cuando el nuevo concepto (turquesa) se asocia con otros conceptos (palabras, objetos, procedimientos, etc.) con los que el alumno ya está familiarizado (gris oscuro), de forma que tenga sentido para él. El alumno entiende ahora el significado del nuevo concepto. Cuando lo entendemos, empezamos a tener una idea de cómo puede ser útil el concepto, pero esto no significa que el concepto sea realmente útil, para que esto ocurra tenemos que pasar por la siguiente etapa.

3. USO

A continuación, para que algo tenga sentido, tiene que ser funcional: es crucial comprobar si podemos acceder al nuevo concepto y utilizarlo. El objetivo es construir vías que permitan recordar el concepto cuando sea necesario, y tenemos que empezar a construir esas vías. La imagen de la derecha, comparada con la anterior, muestra la diferencia entre que un concepto «tenga sentido» (arriba) y sea funcional (derecha), o entre disponibilidad y accesibilidad (a la inversa). Pone de manifiesto un punto que a menudo se oculta a los alumnos: adquirir información asimilándola no es la misma acción que intentar sacarla, o recuperarla activamente. Tendemos a confiar demasiado en la funcionalidad cuando algo simplemente «tiene sentido». Sin embargo, sólo cuando se establecen esas vías de recuperación, es cuando podemos UTILIZAR el concepto aprendido.

4. PRACTICAR para lograr la MAESTRÍA

Cuando practicamos el uso del nuevo concepto repetidamente a lo largo del tiempo, en diversos contextos, con conexiones a una serie de pistas, construimos gradualmente más vías, y luego las establecemos y consolidamos, llegamos finalmente a un estado de MAESTRÍA (EXPERTICIA). Las imágenes de la derecha demuestran cómo se necesita un gran esfuerzo para allanar nuevas vías (izquierda), pero con las repeticiones, conseguimos que esas vías sean más eficientes (derecha): más fuertes y robustas (omitiendo lo necesario). Cuando se dominan, los conceptos, incluso los más complejos, pueden recuperarse fácil y rápidamente, incluso de forma automática. El concepto puede ahora describirse como parte de un «esquema» (una red de conceptos muy bien conectada y practicada).

Cuando un alumno conoce el concepto, la única manipulación posible es reconocerlo cuando se le presenta. Esto no es muy exigente (pero tampoco muy productivo), tampoco interfiere mucho con otros ítems.

Cuando se comprende un concepto (por ejemplo, cuando está conectado a los conocimientos previos), se puede intentar manipularlo y utilizarlo; sin embargo, como el concepto no está bien practicado en esta fase, esta acción aparentemente sencilla puede ser exigente. El intento de retenerlo en la memoria de trabajo, junto con su significado para realizar cualquier tipo de acción, puede dar lugar a una sobrecarga cognitiva. Por ejemplo, cuando intentamos comprender una frase compleja o un conjunto de instrucciones que incluyen un concepto 

Conclusiones

La profundidad del procesamiento en la memoria de trabajo influye en las futuras representaciones potenciales en la memoria a largo plazo y los niveles de representación en la memoria a largo plazo afectan a la capacidad de la memoria de trabajo para manejar información adicional. Cuando los alumnos se encuentran con un nuevo concepto, deben procesarlo de forma significativa en relación con los conceptos ya conocidos. Sin embargo, el nivel de representación de estos conceptos familiares determina en gran medida la cantidad de recursos que quedan para el procesamiento profundo. Cuanto más asentado esté el conocimiento, menos recursos de procesamiento se necesitan y más fácil es procesarlo en profundidad. Las investigaciones demuestran que el aprendizaje de nueva información basado en un esquema bien establecido es más rápido y fácil.

Estrategias prácticas

En la fase inicial de aprendizaje debemos centrarnos en los principales elementos o ideas nuevas y en crear conexiones significativas con los conocimientos previos: las explicaciones bien elaboradas, los ejemplos concretos, los modelos, las ilustraciones y las analogías son muchas formas de aprovechar los conocimientos concretos existentes y ayudar a los alumnos a establecer las conexiones previstas. En esta etapa, mantener la información recién aprendida en la mente puede requerir la mayor parte de los recursos de MT (WM) (ya que las conexiones aún no están hechas), por lo que es conveniente seguir las directrices de la Teoría de la Carga Cognitiva (Cognitive load theory: Research that teachers really need to understand (2017) by the Centre for Education Statistics and Evaluation, State of New South Wales (Department of Education) [PDF]. Lo tenéis traducido al castellano por Aptus.org pinchando aquí)y los principios de Mayer sobre el aprendizaje multimedia, que hacen hincapié en los métodos para reducir la carga no deseada, seleccionando y centrándose en la creación de conexiones y en la integración de los conocimientos nuevos y previos. Sin embargo, crear conexiones es un paso inicial necesario pero insuficiente.

En la siguiente imagen se observa la representación de la memoria a largo plazo en el centro, la consideración de la memoria de trabajo arriba (ilustrada como un medidor en lugar de una caja, pero la idea es la misma). Debajo, hay listas de estrategias de examen que suelen ser apropiadas para la etapa de aprendizaje. A menudo se argumenta que los novatos y los expertos se benefician de diferentes estrategias de aprendizaje; esta idea se representa aquí. La barra de la memoria de trabajo demuestra que la transición a una nueva fase puede requerir mucho esfuerzo cognitivo que se reduce con la práctica.

Esta ilustración es válida para todos los niveles de aprendizaje: desde los conceptos simples como las palabras hasta los conceptos más complejos que componen cualquier dominio del conocimiento. Así que en realidad se trata de una espiral de aprendizaje: el proceso se repite para cada nivel y, si se hace de forma eficaz, este nivel sirve de base sólida (bien interconectada y fácilmente recuperable) para el aprendizaje de orden superior.

Referencias

Bjork, E. L., & Bjork, R. A. (2011). Making things hard on yourself, but in a good way: Creating desirable difficulties to enhance learning. Psychology and the real world: Essays illustrating fundamental contributions to society2(59-68). [PDF]

Caviglioli, O. (2019). Dual Coding for Teachers. John Catt Educational.

Craik, F.I.M., & Tulving, E. (1975). Depth of processing and the retention of words in episodic memory. Journal of Experimental Psychology: General, 104, 268-294.

Craik, F. I. M., & Lockhart, R. S. (1972). Levels of processing: A framework for memory research. Journal of Verbal Learning and Verbal behavior, 11, 671-684.

Enser, Z., and Enser M. (2020). Fiorella & Mayer’s Generative Learning in Action. John Catt Educational.

Fiorella, L., & Mayer, R. E. (2016). Eight ways to promote generative learning. Educational Psychology Review28(4), 717-741.

Mayer, R. E. (2021). Evidence-based principles for how to design effective instructional videos. Journal of Applied Research in Memory and Cognition, 10(2), 229-240.

McLeod, S. A. (2007, December 14). Levels of processing. Simply Psychology. www.simplypsychology.org/levelsofprocessing.html

Sherrington, T. (2017)Teaching Fundamentals: Checking for Recall and Understanding. [link to blog]

Sherrington, T. (2021)Five Ways to: Check for Understanding, Tom Sherrington [link to blog]

Shing, Y. L., & Brod, G. (2016). Effects of prior knowledge on memory: Implications for education. Mind, Brain, and Education, 10(3), 153-161.‏

Willingham, D. T. (2008). What will improve a student’s memory. American Educator, 32(4), 17-25.‏ [PDF]

Willingham, D. T. (2021). ¿Por qué a los niños no les gusta la escuela? Segunda edición. Publicado por la Editorial Aptus

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