Cuando los estudiantes adquieren habilidades espaciales, sus habilidades verbales obtienen un impulso

Las pruebas convencionales pueden subestimar la capacidad de aprendizaje de un estudiante. Las barreras socioculturales, la ansiedad ante los exámenes y las diferencias en las tasas de desarrollo del cerebro pueden sesgar los resultados. En principio, las herramientas de neurociencia que permiten la observación de la actividad cerebral podrían caracterizar mejor los logros del aprendizaje. Pero la neurociencia y la educación no siempre han formado asociaciones fructíferas.

Una nueva investigación que combina de manera más rentable los dos campos sugiere que cuando los estudiantes usan habilidades espaciales en el aula, los beneficios se extienden más allá de la comprensión espacial a otros tipos de pensamiento, como descifrar mentalmente un problema usando palabras. Los resultados, publicados el 10 de agosto en Avances de la ciencia, también muestran que las herramientas de neurociencia en un aula del mundo real podrían predecir el aprendizaje exitoso mejor que los enfoques más tradicionales, como las pruebas y las calificaciones. Esta información podría respaldar programas y métodos que ofrezcan la mayor inversión en aprendizaje.

La investigación en neurociencia generalmente requiere inversiones iniciales considerables sin saber exactamente cuáles serán los beneficios sociales, dice Markus Knauff, catedrático de psicología experimental y ciencia cognitiva en la Universidad de Giessen en Alemania, que no participó en el trabajo. Estos resultados, dice, muestran cuán importante puede ser dicha investigación para el uso en el mundo real cuando un estudio se construye cuidadosamente para abordar una "cuestión aplicada claramente importante con alta relevancia social, a saber, cómo mejorar el aprendizaje en las escuelas".

Neurocientíficos, psicólogos y expertos en educación trabajaron juntos en el nuevo estudio para introducir herramientas de neurociencia y un plan de estudios basado en el espacio que requería trabajar con herramientas de mapeo en cinco escuelas secundarias de Virginia.

Debido a que no es ético meter con calzador a los estudiantes en clases que no quieren tomar (para investigación, de todos modos), los investigadores adoptaron una táctica diferente. Los estudiantes tenían la opción de tomar un curso de "semestre geoespacial" en el que construyeron y evaluaron conjuntos de datos basados ​​en la geografía utilizando recursos digitales. Los investigadores emparejaron a los estudiantes que eligieron el curso geoespacial con compañeros que seleccionaron un curso de ciencias diferente pero igualmente desafiante, creando dos grupos que eran lo más similares posible. De esta manera, la principal diferencia entre los grupos era qué curso habían elegido.

Para la clase geoespacial, los estudiantes trabajaron en soluciones basadas en mapas para problemas tales como cómo reducir las islas de calor en entornos urbanos o ubicar osos que deambulan fuera de las montañas Blue Ridge. Al construir mapas como parte de su resolución de problemas, los estudiantes tenían que "obtener un sentido global de cómo las cosas se relacionan entre sí", dice el autor del estudio Adam Green, profesor asociado de psicología en la Universidad de Georgetown.

Antes de comenzar sus clases, los estudiantes completaron una serie de pruebas que midieron las habilidades espaciales y la capacidad de razonamiento verbal, resolviendo problemas presentados en palabras. Un problema verbal, por ejemplo, podría presentar un par de afirmaciones, con la primera diciendo que "el mono es mejor que el gato" y la segunda afirmando que "el perro es peor que el gato", lo que requeriría la lógica razonando que “el mono es mejor que el perro”.

Una prueba clave en el estudio fue la "exploración espacial", la capacidad de ubicar características de un mapa a otro. La prueba de esta habilidad fue la "tarea de figura incrustada", en la que los examinados vieron una forma geométrica sola y luego tuvieron unos segundos para ubicarla incrustada en una segunda imagen de formas geométricas en capas.

Los investigadores plantearon la hipótesis de que los estudiantes que tomaron el curso de habilidades espaciales también podrían mostrar mejoras en el pensamiento verbal. Basaron esta predicción en un concepto conocido como "teoría del modelo mental", que postula que las habilidades de razonamiento verbal humano surgieron de áreas del cerebro que los primates usan para comprender su entorno espacial.

"Desde un punto de vista evolutivo, a medida que los humanos se desarrollaban, necesitábamos regiones cerebrales dedicadas al procesamiento espacial y motor para movernos por el mundo", dice el primer autor del estudio, Robert Cortes, candidato a doctorado en la Universidad de Georgetown. “Cuando desarrollamos la capacidad de razonar, no desarrollamos una nueva área del cerebro, sino que utilizamos los recursos existentes para resolver problemas que ni siquiera son espaciales”.

Cortés y sus colegas pensaron que si los estudiantes mejoraban su comprensión espacial, esta superposición en el cerebro también podría significar una mejora en el rendimiento verbal. Una de las pruebas también evaluó cuánto confiaban los estudiantes en las estrategias espaciales en su pensamiento y aprendizaje.

Después de que los 346 estudiantes del estudio terminaron sus clases, volvieron a tomar estas pruebas y los investigadores compararon los resultados de antes y después. Para un subconjunto de 63 estudiantes, los investigadores también usaron imágenes cerebrales para rastrear la actividad durante ambos períodos de prueba, con un enfoque en las regiones del cerebro vinculadas al pensamiento espacial. Luego compararon qué tan bien las imágenes predijeron la mejora en las pruebas de razonamiento espacial y verbal con qué tan bien las capturaron las pruebas tradicionales basadas en el rendimiento.

Los estudiantes de la clase geoespacial comenzaron con un razonamiento más bajo y puntajes de pensamiento espacial similares a los de sus contrapartes en la otra clase. Pero después de que terminó el curso geoespacial, los estudiantes de ese grupo habían mejorado significativamente más que sus compañeros en la mayoría de las medidas.

El resultado más intrigante para los investigadores apoyó la teoría del modelo mental: las mejoras de estos estudiantes en el razonamiento verbal se rastrearon con sus mejoras en las pruebas espaciales, lo que sugiere que donde se agudizó el pensamiento espacial, también lo hizo el razonamiento verbal.

Las imágenes del cerebro mostraron cambios en la actividad de las regiones vinculadas al razonamiento espacial en primates, con aumentos más pronunciados entre los estudiantes que habían completado la clase geoespacial, en comparación con sus compañeros. Estos patrones de imágenes demostraron ser mucho mejores que las medidas convencionales, como pruebas y calificaciones, para predecir cuánto mejorarían los estudiantes en las medidas del estudio.

La teoría del modelo mental tiene una historia que se remonta a décadas, y estos hallazgos subrayan su poder, dice Knauff. Ellos “muestran nuevamente cuán importante es el espacio para nuestra mente, incluso para habilidades que no son espaciales per se”, agrega.

Cortés, Green y sus colegas están dispuestos a introducir el plan de estudios geoespacial en más escuelas. El curso “enseña una habilidad realmente útil”, y sus enfoques generales podrían integrarse en otras clases de ciencias, dice Cortés. “Es un curso genial que desearía haber tomado en la escuela secundaria”.

Los hallazgos ofrecen una advertencia potencial sobre el riesgo que corren los humanos al prescindir de las experiencias de aprendizaje espacial y confiar en cambio en un navegador de teléfono inteligente para ir del punto A al punto B. Green recientemente perdió una señal en un área rural durante unas vacaciones familiares y se encontró explicando mapas de papel y métodos de navegación a sus hijos.

A pesar de los desafíos de plegado, tener un mapa de papel completo para ver y recordar significaba acceder a una "comprensión espacial de hacia dónde se dirigía", dice, en lugar de depender de los primeros planos de una ruta en una aplicación de mapas. Los estudiantes del estudio tuvieron que desarrollar una versión similar de la habilidad de escanear el "mapa completo", y los hallazgos, dice Green, "hacen que una clase como esa y un enfoque espacial de la educación en general sean más oportunos y más importantes".