Los principios cognitivos del aprendizaje tras el Modelo de Enseñanza 5E

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Héctor Ruiz Martín y Rodger W. Bybee, 24 de marzo de 2022.

El International Journal of STEM Education publica en el mes de marzo The cognitive principles of learning underlying the 5E Model of Instruction, un artículo elaborado por Héctor Ruiz Martín, director de la International Science Teaching Foundation, y Rodger W. Bybee, director del equipo que desarrolló el Modelo de las 5E. En él, los autores exponen los principios de las ciencias cognitivas sobre cómo aprenden las personas que subyacen al Modelo y que podrían explicar teóricamente su eficacia como secuencia de aprendizaje.

EL MODELO 5E


El Modelo 5E es una propuesta para estructurar las unidades didácticas en las materias científico-tecnológicas, que fue desarrollado por el Biological Sciences Curriculum Study (BSCS) en 1987, inspirado en otros modelos de enseñanza como el Ciclo de Aprendizaje de Atkin y Karplus, o el Ciclo de Aprendizaje del Science Curriculum Improvement Study (SCIS). En las últimas décadas, múltiples estudios han aportado evidencias de mejoras significativas en los aprendizajes conceptuales, el desarrollo de las competencias científicas y el interés por la ciencia por parte de los estudiantes, como consecuencia de la introducción de esta propuesta en las aulas.

LAS FASES


El Modelo 5E consta de cinco fases: engage, explore, explain, elaborate y evaluate. La disertación de Ruiz Martín y Bybee establece posibles vínculos entre cada una de estas etapas y la literatura científica en el ámbito de cómo aprenden las personas (psicología cognitiva, psicología del desarrollo y neurociencia, principalmente):

Engage (Empezamos)


En esta etapa, el profesor introduce un problema o un acontecimiento en un contexto familiar que los estudiantes no son capaces de explicar porque no encaja con sus conocimientos previos. Esta situación promueve dos tipos de motivación: contextual (extrínseca) y cognitiva (intrínseca). La primera se basa en que los alumnos aprecian las implicaciones de la situación planteada en la vida real, es decir, reconocen su valor instrumental. La segunda se fundamenta en la curiosidad que surge cuando las personas se percatan de que sus conocimientos no pueden explicar satisfactoriamente una observación que les desconcierta. Este conflicto cognitivo desempeña un papel motivador fundamental, porque, como se apunta en el modelo clásico de cambio conceptual, crea en el estudiante la necesidad de adquirir un modelo explicativo más adecuado.

Por otro lado, esta etapa proporciona una oportunidad para activar los conocimientos previos del alumnado. La literatura científica pone de manifiesto que movilizar las ideas que los estudiantes poseen relacionadas con lo que aprenden facilita la integración del nuevo material, porque aprender consiste precisamente en crear conexiones entre lo que se sabe y la información que aportan las nuevas experiencias. Esto es así porque la memoria humana no almacena información redundante, sino que utiliza la información ya consolidada para construir nuevos recuerdos que compartan esas características. 

Pero el aprendizaje no es solo un proceso de asimilación, en el que se incorpora nueva información a las estructuras de conocimiento existentes, sino que también suele requerir un proceso de acomodación, en el que las estructuras conceptuales previas del alumno deben ser reestructuradas para permitir el encaje de los nuevos conocimientos. 
En esta fase el papel de los docentes consiste en guiar el pensamiento de los estudiantes hacia aquellos aspectos relevantes para la tarea de aprendizaje. Aunque algunos estudiantes pueden activar espontáneamente sus conocimientos previos mientras aprenden, otros necesitan apoyo y orientación, y el docente puede ayudar en este cometido ofreciendo oportunidades explícitas para hacerlo. En ese sentido, las dinámicas que se generan en el aula en esta fase ofrecen interesantes oportunidades para las discusiones en grupo y el aprendizaje cooperativo, dos estrategias de base sociocognitiva que pueden conducir a entornos de enseñanza y aprendizaje más fructíferos.

Explore (Exploramos)


La etapa de exploración consiste en una actividad de investigación guiada por el docente. Los estudiantes tienen la oportunidad aquí de resolver el conflicto cognitivo que se les presenta en la primera fase y construir nuevas explicaciones que tengan sentido para ellos. 

Por lo tanto, esta etapa busca promover las conexiones entre los conocimientos previos de los alumnos y las nuevas ideas a aprender. Para ello, las actividades de esta etapa siguen un enfoque basado en la indagación guiada que fomenta el razonamiento y la construcción de significado por parte de los estudiantes. Este enfoque está respaldado por uno de los hallazgos más básicos de la psicología cognitiva: las personas aprenden y recuerdan mejor cuando procesan lo que están aprendiendo en términos de significado, es decir, cuando tratan de comprenderlo. En este sentido, la forma en que se organizan las actividades de aprendizaje en esta fase emplaza a los estudiantes a pensar sobre lo que aprenden para poder avanzar.

El papel del profesor resulta fundamental para proporcionar un andamiaje cognitivo, que permita a los estudiantes avanzar en sus razonamientos y conclusiones, y para promover que los alumnos se ayuden mutuamente a resolver los problemas a partir de los conocimientos del grupo. El docente plantea problemas, formula preguntas para aclarar las explicaciones, y sugiere vías que hacen avanzar al grupo hacia su objetivo, dejando que sea el propio estudiante el que infiera sus explicaciones a partir de las observaciones. La investigación refleja que tanto la cooperación en las actividades de resolución de problemas como la argumentación mejoran el desarrollo cognitivo de los estudiantes.

Explain (Explicamos)


En la etapa de explicación, los docentes introducen de manera directa y formal los conceptos desarrollados en la etapa de exploración, y ayudan a los alumnos a organizar sus nuevos conocimientos de tal manera que se facilite la adquisición y la posterior capacidad de aplicación. 

Las investigaciones han puesto de manifiesto que cuando los estudiantes reciben una estructura organizativa en la que encajar los nuevos conocimientos, aprenden más eficazmente que cuando se les deja deducir esta estructura conceptual por sí mismos.

Por supuesto, igual que en las fases anteriores, las definiciones y explicaciones formales de los modelos y conceptos también pueden ser construidas de forma cooperativa por los alumnos con la estrecha orientación de su profesor.

Elaborate (Elaboramos)


La etapa de elaboración desafía al alumnado a aplicar lo aprendido en la resolución de problemas en nuevos contextos. Aquí los conocimientos adquiridos se demuestran “productivos”, esto es, útiles para entender y resolver situaciones distintas a las que se emplearon para construir los conceptos y procedimientos.

Las investigaciones sugieren que exponer a los alumnos a múltiples contextos fomenta una comprensión más profunda. Es probable que la descontextualización empuje al estudiante a abstraer las características relevantes de los conceptos trabajados y desarrolle así una representación flexible del conocimiento. Esta propiedad es la que permite que lo aprendido acontezca transferible a nuevas situaciones.

Evaluate (Evaluamos)


Por último, en la etapa de Evaluación, se valoran los conocimientos y habilidades adquiridos por cada alumno mediante una actividad que desafía su comprensión. A pesar de que el modelo tradicional ubica la evaluación al final del proceso de aprendizaje, los diseñadores del Modelo 5E recomiendan integrar la etapa de evaluación a lo largo de toda la secuencia.

Desde una perspectiva cognitiva, la evaluación no sólo es útil para valorar el aprendizaje y proporcionar un feedback sobre la adquisición de conocimientos del estudiante. Los psicólogos cognitivos han demostrado que recuperar información de la memoria a largo plazo es una de las acciones más eficaces para reforzar el aprendizaje, incluso más que volver a estudiar. 

Por lo tanto, la fase de evaluación de las 5E es también una fase de aprendizaje, especialmente si se aplica no sólo al final, sino a lo largo de toda la secuencia de aprendizaje.

CONCLUSIONES


El Modelo de Instrucción 5E fue diseñado a finales de la década de 1980 con la idea de traducir décadas de investigación en didáctica de las ciencias en un ciclo de aprendizaje que los docentes pudieran utilizar eficazmente en sus aulas. La investigación en ciencias cognitivas, por su lado, puede fundamentar los beneficios para el aprendizaje de este modelo, cuyas fases encajan con aquello que sabemos sobre cómo aprenden las personas.

De hecho, se podría argumentar que el Modelo 5E es eficaz porque los alumnos disponen de tiempo, orientaciones y varias oportunidades para involucrarse cognitivamente con el objeto de aprendizaje, de un modo que lo conduce a establecer conexiones entre lo que  sabe y lo que se le propone aprender.

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Enlace al artículo original: The cognitive principles of learning underlying the 5E Model of Instruction


SOBRE LOS AUTORES

Héctor Ruiz Martín es un investigador independiente afiliado a la International Science Teaching Foundation (Brighton, Reino Unido), una organización sin fines de lucro que desarrolla recursos basados en la investigación para la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias. Algunos de estos recursos se basan en el modelo de instrucción 5E.

Rodger W. Bybee lideró el equipo del Biological Science Curriculum Study (BSCS) que diseñó y creó el Modelo de Instrucción 5E en 1987. El BSCS (Boulder, CO, EUA) es una organización independiente sin fines de lucro que ofrece programas de investigación y liderazgo en educación científica, y plan de estudios en los EE. UU.


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