¿Cómo pueden los principios de la ciencia cognitiva apoyar la profundización de la educación matemática? Un equipo de investigadores de la Facultad de educación y desarrollo humano Peabody de la Universidad de Vanderbilt y la escuela de posgrado de educación de la Universidad de Harvard exploraron cómo el uso de un proceso de aprendizaje básico (la comparación) podría conducir a resultados más sólidos para los estudiantes de K-12 en matemáticas, y analizó diferentes enfoques para incorporar la comparación en el plan de estudios. Un resumen de los hallazgos de la investigación de los investigadores de Peabody College Bethany Rittle-Johnson y Kelley Durkin, en colaboración con Jon Star de la Universidad de Harvard, fue publicado recientemente en la edición de diciembre de 2020 de Direcciones actuales en ciencias psicológicas .

Cuando se trata de seguir procedimientos matemáticos, los estudiantes a menudo memorizan los pasos sin comprender los principios matemáticos que subyacen a cada uno. Pedir a los estudiantes que comparen y discutan varios métodos para resolver el mismo problema fomenta el pensamiento de orden superior y requiere que los estudiantes demuestren una comprensión más profunda de los conceptos. Según el equipo de investigación, La comparación es una forma natural en la que los humanos aprenden, señalando que, por ejemplo, la gente suele comparar productos para decidir cuál comprar. A través de herramientas curriculares y oportunidades de aprendizaje profesional, los investigadores apoyaron a los educadores en la incorporación de este proceso de pensamiento natural en las aulas de álgebra.

"Hemos desarrollado materiales de instrucción de alta calidad y rutinas de instrucción para ayudar a los maestros a utilizar las mejores prácticas en educación matemática en sus aulas, "dijo Bethany Rittle-Johnson, Anita S. y Antonio M. Gotto Cátedra de Desarrollo Infantil en la Universidad de Vanderbilt. "Describir una práctica de enseñanza eficaz no es suficiente; los maestros necesitan materiales y rutinas para apoyar el uso de la práctica en sus aulas".

A través de su revisión de investigaciones anteriores, el equipo también trató de comprender los tipos de problemas que los estudiantes deberían comparar. Revisaron la investigación sobre tres tipos de comparación:comparar múltiples estrategias correctas, comparar tipos de problemas confusos, y comparar estrategias correctas e incorrectas. Descubrieron que la incorporación de este tipo de problemas de comparación resultó en un mayor conocimiento conceptual y flexibilidad de procedimiento que los grupos de control.

Además de analizar los tipos de problemas para que los estudiantes utilicen estrategias de comparación, el equipo trató de comprender en qué momento del proceso de aprendizaje utilizar la comparación. Específicamente, tenían curiosidad por determinar si los métodos de comparación deberían retrasarse hasta que los alumnos comprendan al menos uno de los métodos. Inicialmente, el equipo descubrió que los estudiantes eran más hábiles para comparar estrategias correctas cuando tenían alguna comprensión de una de las estrategias. Sin embargo, Más tarde, el equipo descubrió que los estudiantes podían usar la comparación de manera efectiva para encontrar similitudes y diferencias entre estrategias desconocidas. aunque este enfoque requirió un mayor apoyo de los educadores.

Finalmente, El equipo de investigación analizó métodos para comparar la enseñanza y brindó apoyo a los educadores para incorporar las mejores prácticas en sus aulas. El equipo sugiere que los educadores deben hacer que los ejemplos sean claros y visibles para los estudiantes y presentar ambas soluciones simultáneamente. Adicionalmente, los estudiantes eran más expertos en descubrir similitudes y diferencias entre estrategias cuando los educadores usaban terminología bien entendida, gestos y señales visuales. Es más, una vez que los estudiantes identifican similitudes y diferencias, Los educadores deben utilizar preguntas claras que motiven a la explicación de los puntos clave y resumir los puntos principales de la comparación después de la reflexión de los estudiantes. Para apoyar mejor a los educadores en la incorporación de la comparación en el plan de estudios, los investigadores enfatizan la necesidad de alta calidad, materiales curriculares alineados con los estándares y apoyo al aprendizaje profesional. Han desarrollado materiales de instrucción y rutinas de instrucción para apoyar la comparación y discusión de múltiples estrategias para los temas de Álgebra I.

El equipo cree que este es solo el comienzo de una importante investigación sobre estrategias de comparación y pedagogía. Su trabajo ha facilitado oportunidades de investigación potenciales adicionales, como explorar el impacto de las estrategias de comparación en la actitud de los estudiantes hacia las matemáticas, o desarrollar la capacidad de los profesores para detectar cuándo sus estudiantes necesitan apoyo adicional.

"Nos hemos centrado en la instrucción de Álgebra I y estamos ansiosos por desarrollar materiales instructivos para otros temas de matemáticas como Geometría y explorar apoyos adicionales que puedan ser necesarios para promover la comparación y discusión de múltiples estrategias entre diversos estudiantes, "Explica Rittle-Johnson.

La investigación, "¿Cómo puede la investigación en ciencias cognitivas ayudar a mejorar la educación? El caso de comparar múltiples estrategias para mejorar el aprendizaje y la enseñanza de las matemáticas" se publicó en la edición de diciembre de 2020 de Current Directions in Psychological Sciences.