Incidencia de un programa de formación de conceptos de Neurociencia Cognitiva sobre el conocimiento didáctico de un grupo de profesores universitarios de ciencias experimentales

Incidence of a training program based on Cognitive Neuroscience on the didactic knowledge of a group of Colombian university professors of experimental sciences

Carolina María González Velásquez carolinam.gonzalez@udea.edu.co

Universidad de Antioquia. Instituto Tecnológico Metropolitano, Colombia

Bartolomé Vázquez Bernal bartolome.vazquez@ddcc.uhu.es

Departamento de Didácticas Integradas Grupo Investigación DESYM (HUM-168) Facultad de Educación, Psicología y CC. Deporte. Universidad de Huelva, España

María Ángeles de las Heras Pérez angeles.delasheras@ddcc.uhu.es

Departamento de Didácticas Integradas Área de Didáctica de las Ciencias Experimentales. Facultad de Educación, Psicología y CC. Deporte. Centro de Investigación COIDESO. Universidad de Huelva, España

La plasticidad neuronal es una de las respuestas más importantes a las preguntas que durante décadas han buscado establecer los mecanismos fisiológicos necesarios para el aprendizaje. Esta característica del sistema nervioso es de suma importancia, ya que permite modificar el funcionamiento de las redes neuronales involucradas en el comportamiento en respuesta a estímulos internos o externos (Cardoso-Leite et al., 2012; Buttelmann y Karbach, 2017).

Estudios como los de Valk et al. (2017) han recopilado datos de resonancia magnética (IRM) a través de ejercicios mentales basados en la atención plena (actividades contemplativas) y en las habilidades socioafectivas que incluyen las emociones sociales y la motivación. Dicho estudio se desarrolló a través de una intervención, que duró un poco más de nueve meses, con el propósito de investigar los efectos de tres módulos diferentes de entrenamiento mental: Presencia, Afecto y Perspectiva. Estos estudios han demostrado la inducción de plasticidad en las regiones frontales del cerebro, lo que sugiere la promoción de intervenciones basadas en la evidencia desde las habilidades sociocognitivas para diferentes escenarios, incluido el educativo, ya que estas acciones favorecen cambios en las cortezas frontales y temporales laterales inferiores, regiones asociadas con procesos atencionales, necesarios para la potencial mejora del aprendizaje.

En este sentido, la comprensión del funcionamiento ejecutivo y la plasticidad neuronal es cada vez más importante, ya que puede proporcionar evidencia relevante para entender su impacto en el aprendizaje y la enseñanza. Autores como Elouafi et al. (2021) y Howard-Jones (2014) destacan la necesidad de que los docentes ofrezcan nuevas experiencias que involucren los sentidos, las emociones y el contexto, lo que refuerza la posibilidad de recordar los conceptos aprendidos.

En consecuencia, la demanda cada vez creciente sobre mecanismos empíricos y evidencia real, que otorguen una apropiada articulación entre la Educación y la Neurociencia, precisa de escenarios multidimensionales que permitan conectar estos campos disciplinares (Coch y Daniel, 2020) y con el firme propósito de presentar una mejor compresión sobre los procesos adyacentes al aprendizaje, reconociendo el papel del cerebro y la forma en que el entorno y los aspectos socioculturales inciden en el desarrollo cognitivo.

Por tanto, desde la perspectiva de la Neurociencia Cognitiva, es posible analizar cómo la investigación en este campo puede influir en la reformulación de los sistemas educativos para fortalecer el aprendizaje a través de nuevas formas de enseñanza. Esto implica proponer transformaciones que generen cambios profundos en las concepciones de los docentes y aceleren modificaciones en las políticas educativas y curriculares. Es fundamental que estas transformaciones estén basadas en la pertinencia y validez ecológica, evitando el reduccionismo biológico (Mauro, 2020) y las creencias infundadas.

Un ejemplo claro para destacar es la necesidad de intensificar y ampliar el uso de un lenguaje comprensible para las definiciones proporcionadas por la Neurociencia (Salvado Ortega, 2020). Esto requiere una verdadera alfabetización en sus conceptos teóricos y un enfoque en los programas de formación diseñados en las facultades y centros de educación para la formación del profesorado. Además, es deseable proporcionar nuevas herramientas y estrategias para la enseñanza basadas en el conocimiento didáctico de los profesores. Esta integración implica la consideración de nuevos enfoques y una mirada reflexiva sobre la práctica educativa, como sostiene Fraser (2016), quien indica que la reflexión sobre la praxis es un proceso continuo que potencia la calidad, no solo para el profesor, sino también para los centros de enseñanza.

Considerando dichos planteamientos, este artículo presenta parte de los resultados derivados de una investigación doctoral. El diseño e implementación de un programa de formación incluyó conceptos y definiciones del campo de la neurociencia articulados al conocimiento didáctico de las ciencias experimentales. Por su parte, la pregunta principal del estudio es: ¿Cuál es la incidencia de un programa de formación basado en conocimientos y conceptos fundamentales de la neurociencia cognitiva sobre el conocimiento didáctico para la enseñanza de las ciencias en un grupo de profesores universitarios colombianos de ciencias experimentales?

Razones para introducir la Neurociencia Cognitiva en programas de formación universitaria

La Neurociencia es un campo emergente que ha producido resultados significativos en la investigación de los complejos procesos fisiológicos que explican el funcionamiento del cerebro. En las últimas décadas, se ha incentivado la producción académica que expone sus posibles repercusiones en diferentes campos de estudio, como la Medicina, la Sociología, la Biología, la Química y la Psicología, donde se presentan las bases de la conducta (Blakemore y Frith, 2005). La Educación es otra disciplina que se suma a esta demanda hacia la búsqueda de un diálogo interdisciplinario de gran importancia (Bruer 1997; Horvath y Donoghue 2016; Howard Jones, 2014; Sigman et al., 2014), en la búsqueda de fundamentos teóricos y desarrollos prácticos que supongan una articulación bidireccional para fundamentar una mejor manera de desarrollar nuevos enfoques y que empleen potentes avances para el fortalecimiento de la enseñanza y el aprendizaje.

En este orden de ideas, Cantor et al. (2018) señalan la importancia de la vinculación de la ciencia para fomentar cambios en los sistemas educativos que incluyan y pongan en evidencia las necesidades a nivel cognitivo, físico, socioemocional en nuevos modelos de enseñanza. También, Ansari et al. (2011) proponen la generación de interacciones entre neurocientíficos cognitivos y educadores para plantear nuevas preguntas y establecer un lenguaje común. Esto se lograría a través de espacios de intercambio de experiencias que nutran cada disciplina desde sus perspectivas.

La anterior propuesta se enfoca en profundizar en el conocimiento del contenido pedagógico y didáctico para una mejor comprensión de los procesos inherentes al desarrollo cognitivo y sus implicaciones educativas, especialmente en el ámbito universitario, donde el conocimiento en Neurociencia puede potenciar el desarrollo profesional de los docentes (Dubinsky, 2010). Esto implicaría, generar ajustes curriculares al integrar conceptos sobre Neurociencia cognitiva, identificando las comprensiones iniciales y la dificultad que revista su abandono por los nuevos conceptos y el conflicto que ello genera, (Dundar y Gunduz, 2016; Brault-Foisy et al., 2015).

En esta línea de investigación sobre Neurociencia, Tan et al. (2019) han demostrado que los profesores logran una mejor comprensión de las relaciones entre la función cerebral y el impacto de las emociones en el proceso de aprendizaje, al desarrollar una coherencia teórica entre la naturaleza biológica y las prácticas pedagógicas que la promovieron.

Por otro lado, Howard-Jones et al. (2020) resaltan que, tras un taller de 90 minutos sobre la ciencia del aprendizaje, los conceptos científicos para la enseñanza ganan mayor importancia, a expensas de los conceptos puramente performativos. Estos cambios prevalecieron después de 6 y 12 semanas.

Asimismo, el estudio realizado por Ezquerra, A. y Ezquerra-Romano (2019) es un ejemplo relevante de la importancia del conocimiento didáctico en la formación de docentes y la inclusión de contenidos neurocientíficos. Durante este estudio, se implementó un programa de formación de orientación constructivista de 45 horas, dirigido a 36 docentes en formación, con el propósito de enseñar física en la escuela secundaria. Los resultados obtenidos permitieron identificar que, la comprensión del componente neurofisiológico y la introducción de contenidos sobre neurociencia, podrían sustentar las concepciones alternativas y ayudar a modificarlas en los docentes en formación. Este hallazgo resalta la relevancia para la formación de docentes, ya que evidencia cómo una formación específica puede impactar positivamente en la adquisición de estrategias pedagógicas efectivas para la enseñanza de disciplinas científicas.

Adicionalmente, Schwartz et al. (2019) informaron un aumento en la implementación de prácticas pedagógicas centradas en la investigación y en los estudiantes, ello debido a la comprensión de la neurociencia básica de la plasticidad y la comunicación sináptica, lo que les brindó a los profesores una explicación de por qué del aprendizaje.

En este sentido, tanto docentes como investigadores del ámbito educativo, especialmente en la enseñanza de las ciencias, buscan comprender mejor los mecanismos asociados al desarrollo de la cognición humana y, a través de evidencia científica, establecer los procesos subyacentes al aprendizaje de los alumnos (Dubinsky, 2010; Pickering y Howard-Jones, 2007), cobrando vigencia la llamada transdisciplinar para su abordaje.

Conocimiento Didáctico del Contenido y Desarrollo Profesional Universitario

En esta investigación, el desarrollo profesional también se destaca como una categoría de gran relevancia, ya que se posiciona como un elemento fundamental para potenciar dicho desarrollo, tal como han señalado Vázquez-Bernal et al. (2007; 2012). La reflexión, orientada a la praxis, se erige como un núcleo del Conocimiento Didáctico del Contenido (CDC), el cual presenta diversidad de conceptualizaciones y polifonías, no obstante, derivada de la tradición del concepto del CDC introducido por Shulman (1986).

Aludir a las formas de representación de los contenidos, la manera en que éstos se abordan y las posiciones personales de cada docente (Gess-Newsome, 2015) cobra sentido y se presenta como fundamento y atributo para mejorar la enseñanza y el aprendizaje. Así pues, el CDC sigue siendo esencial para mejorar la práctica docente, ya que su integración en las diferentes formas del conocimiento, como lo proponen Kirschner et al. (2016), alude a la necesidad de una reflexión permanente sobre el que, por qué y cómo de la enseñanza, aspecto que siempre debe ser considerado en los programas de formación docente.

Además, en el contexto de la educación superior, el desarrollo profesional enfrenta diversos desafíos, especialmente en el ámbito de la enseñanza de las ciencias. Seymour (2002) señala que las actividades de mejora de la enseñanza suelen ser poco valoradas y a menudo no se ofrece recompensa por ellas. De otro lado es reconocido que, los profesores universitarios, transitan en modelos transmisivos donde los contenidos tienen una alta valoración y donde las perspectivas pedagógicas se encuentran separadas de su desarrollo profesional, de ahí que Berry et al. (2016) indiquen que realizar actividades de análisis y experimentación sobre la práctica de manera individual y colectiva sea fundamental para potenciar el CDC.

Por tanto, es crucial promover intervenciones que integren progresiva y longitudinalmente estos conocimientos, en línea con las necesidades de exploración en el ámbito universitario. Esto permitiría profundizar en las concepciones docentes e identificar los aspectos desarrollados de su CDC.

En la Tabla 1 se indican los principales componentes incluidos en los programas de formación consultados de diez universidades colombianas a la fecha del inicio del estudio, pues es fundamental identificar y considerar la naturaleza de los programas de formación, ya que éstos deben articularse con los planes de desarrollo y proyectos educativos institucionales.

Tabla 1
Aspectos generales componentes y contenidos de formación continua ofertados en diez universidades colombianas para el desarrollo docente

De la tabla 1 se extrae que son pocas las ofertas con contenidos específicos sobre Neurociencia en programas de desarrollo profesional o formación continua consultadas a la fecha de inicio del estudio. Esta situación representó una oportunidad para considerar esta línea de abordaje en programas de mejoramiento del profesorado del ámbito universitario. Así, diversos estudios y publicaciones que han contribuido en la comprensión de temas como las bases neuronales del procesamiento numérico, el desarrollo de la cognición social y el diseño de programas neurocientíficos (Ansari y Coch, 2006; Blakemore y Frith, 2005; Goswami, 2004, 2006; Posner y Rothbart, 2005; Stern, 2005) argumentan que los programas que incluyen contenidos sobre Neurociencia pueden aportar significativamente al campo educativo. Por lo tanto, es importante considerar esta perspectiva al diseñar e implementar intervenciones que aborden estas temáticas.

¿Cuál es la incidencia de un programa de formación basado en conocimientos y conceptos fundamentales de la Neurociencia cognitiva sobre el conocimiento didáctico para la enseñanza de las ciencias en un grupo de profesores universitarios colombianos de ciencias experimentales?

La investigación fue de corte mixto siguiendo un diseño secuencial exploratorio, de alcance longitudinal (Creswell y Clark, 2011). En la etapa cualitativa, la categorización y el análisis descriptivo e interpretativo de los datos permitieron la construcción de los instrumentos y del sistema de categorías. Para la etapa cuantitativa se utilizaron parámetros estadísticos sobre la entrevista semiestructurada y el cuestionario Pre-test y Pos-test. La investigación se focalizó en un estudio de caso longitudinal, para lo cual fueron considerados 16 profesores universitarios del campo de las ciencias experimentales.

Participantes

Los criterios de selección se encuentran en la Tabla 2. Además de tener experiencia en docencia e investigación, debían presentar una vinculación en Facultades de Ciencias, Ingeniería y Educación en carreras científicas y/o en programas de formación de docentes en Ciencias Naturales o Experimentales. Adicionalmente, ninguno de los docentes había desarrollado de manera previa actividades relacionadas con Neurociencia dentro de sus planeaciones de clase.

Se obtuvo su consentimiento informado y aprobación ética para la participación. El rango de edades estuvo comprendido entre los 25 y los 65 años, indicando una media de 40,7 años. El nivel de profesores con Maestría fue el de mayor proporción con el 62.5%, seguido de doctorado con el 25% y con postdoctorado el 12.5%.

Tabla 2
Criterios de selección de los participantes

En la Tabla 3 se indican los diferentes niveles de formación. Es importante señalar que el 56% funge en actividades de docencia e investigación en niveles de pre y posgrado, mientras que el 45% en niveles de pregrado. El 77% ejerce sus actividades en una facultad de ciencias exactas o experimentales, el 20% en educación y el 14% en Ingeniería y otras facultades.

Tabla 3
Niveles de formación de los Docentes que participaron del programa de formación

Por su parte, en relación con el sexo, fueron 10 hombres, lo que equivale al 62.5% y 6 mujeres, es decir el 37.5%.

Desarrollo del proceso de construcción del programa de formación en contexto

La intervención del estudio se basó en el diseño e implementación de un programa de formación tipo curso sobre Neurociencia cognitiva y didáctica de las ciencias, orientado para docentes del ámbito de la Educación Superior, con formación de base en ciencias experimentales (Físicos, Ingenieros, Químicos, Educadores en Ciencias y Biólogos con poca o nula formación en Didáctica y/o Pedagogía). Dicho programa se comenzó a desarrollar en el año 2020, no obstante, por la situación de emergencia sanitaria generada por la Covid -19, su implementación se tuvo que extender y modificar hasta finales del año 2021.

Tuvo una duración de 40 horas de actividades presenciales y 40 de actividades virtuales contempladas en un formato de 5 Seminarios-Talleres, cuyos contenidos específicos incluyeron concepción de enseñanza y aprendizaje de las ciencias: Estrategias didácticas y Metodologías para la enseñanza, Evaluación, Reflexión sobre la práctica, Conocimiento del contenido propio de las disciplinas, Bases disciplinares de la Neurociencia cognitiva, Técnicas de neuroimagen y Dominio socioafectivo. Hay que añadir, además de un periodo de observación longitudinal que duró casi dos años, donde se registraron las prácticas de aula y las actuaciones didácticas a través de registros de bitácoras y grabaciones.

Todo el proceso de intervención consideró una metodología práctica y reflexiva propia de las pedagogías activas, con un enfoque de habilidades y capacidades. Los temas específicos se desarrollaron a través de preguntas mediadoras cuya tipología propició la indagación, la investigación y un abordaje transdisciplinar. Los docentes vivenciaron todo el proceso a través de las preguntas y actividades prácticas, a la par que utilizaron diversidad de materiales creados para la mediación didáctica del programa, entre ellos: recursos digitales, registros sonoros, plataformas, softwares interactivos, animaciones, simulaciones, etc. Esto con el propósito de establecer las relaciones categoriales mediadas a través del programa e identificar sus repercusiones e incidencia sobre el conocimiento didáctico de los profesores del estudio.

Adicionalmente, tal y como se muestra en la Tabla 4, el diseño, estructuración e implementación del estudio tuvo diferentes fases.

Tabla 4
Fases del diseño e implementación del Programa de formación en Neurociencia Cognitiva y Didáctica de las ciencias PFNCDC y de la evaluación del desarrollo profesional

Nota. Construcción a partir de las necesidades identificadas en todos los factores.

El desarrollo de las fases se fue adaptando debido a las circunstancias derivadas de la pandemia por Covid-19 en razón a los tiempos de ejecución y al trabajo con los docentes. Sin embargo, toda la implementación se llevó a cabo al extender el tiempo para su desarrollo.

La hipótesis de complejidad (HC) representa el marco metodológico para la construcción del sistema de categorías de análisis (Vázquez-Bernal et al., 2007a; Retana Alvarado, 2018; Vázquez-Bernal et al., 2021). Su noción central es el desarrollo de la competencia del profesorado para interactuar, junto con su alumnado, de forma emancipadora con el entorno social y natural, a través de la acción y la reflexión orientada a la praxis. Se estipulan 3 categorías, como se muestra en la tabla 5, donde se articulan las siguientes subcategorías: Estrategias de enseñanza, Modelos de formación continua y Desarrollo profesional, aunado a los conceptos específicos sobre Neurociencia (Biología y bases disciplinares, Emociones). Los niveles de desarrollo estimados fueron Inicial, considerado un obstáculo en tanto representa una visión lineal del conocimiento (Barrón, 2015), uno de Transición y otro Deseable de referencia en razón a su desarrollo, donde la complejidad arguye a la consolidación y búsqueda de nuevos modelos de desarrollo para la mejora docente (Gess-Newsome, 2015), que implique el reconocimiento de la reflexión, inclusión de problemas sociocientíficos y centrado en el estudiante.

Con base en esta hipótesis, que articulan conocimientos de los contenidos tanto de Didáctica de las Ciencias como de Neurociencia Cognitiva, se estructuró el sistema de categorías con descriptores y niveles de desarrollo estimados como se indica en la tabla 5.

Tabla 5
Segmento del Sistema de categorías para el análisis del cuestionario diagnóstico definición de unidades

Nota. I(Inicial) T(Transición), R(Referencia).

Se presenta solo un segmento debido al alto volumen de información del sistema completo. Las categorías y descriptores para el análisis fueron validadas a juicio de expertos, 3 Doctores en Didáctica de las Ciencias, 1 Doctor en Hermenéutica, y 3 expertos internacionales en Neurociencia y Psicología Evolutiva.

Los resultados se presentan considerando los instrumentos utilizados. Inicialmente, se empleó una entrevista semiestructurada para analizar las frecuencias codificadas con las subcategorías, con el fin de identificar patrones recurrentes y establecer las unidades de análisis. Para establecer dichas unidades, se realizó un análisis de contenido, logrando el establecimiento de los patrones recurrentes y advertir y valorar el acercamiento al CDC de los docentes del estudio sobre las categorías descritas.

Posteriormente, en el caso del Pre-test/Pos-test (conocimiento previo y adquirido), se realizaron análisis de ponderaciones estadísticas mediante pruebas de hipótesis no paramétricas, estimándose los valores porcentuales en comparación de respuestas correctas, incorrectas y las declaradas como desconocidas. De esta manera, se evaluó el desempeño antes y después de recibir el programa de formación sobre los conceptos y conocimientos específicos de Neurociencia y la relación con la Didáctica de las Ciencias abordados en la intervención.

Análisis de las entrevistas

En la Tabla 6, se presenta la frecuencia de co-ocurrencias de los segmentos provenientes de las subcategorías Metodología, Formación continua, Modelo de desarrollo profesional, Bases disciplinares de Neurociencia y Emociones, en relación directa con la codificación y segmentación previamente descritas.

Tabla 6
Códigos de las entrevistas 2019

Nota. Análisis a partir del software MAXQDA V2022

En el contexto de las categorías de Didáctica de las Ciencias y Desarrollo Profesional, se observa una mayor frecuencia de relaciones que vinculan un conocimiento más cercano al desarrollo de procesos asociados con las subcategorías Metodología, Formación continua y Modelos de enseñanza. Esta tendencia puede deberse al conocimiento que los docentes generaron de procesos de formación continua o desarrollo profesional previos, donde se abordan y vinculan estos aspectos. Sin embargo, se nota una menor frecuencia en la consideración de conocimientos sobre Neurociencia y las Emociones en el ejercicio docente, lo que podría indicar un bajo dominio de estas áreas al inicio del estudio sobre las prácticas de aula. Por tanto, se destaca la necesidad de incluir estos aspectos en los programas de formación docente. Además, en la Tabla 7 se presentan los segmentos codificados, discriminando las frecuencias correspondientes a las relaciones categoriales de mayor prevalencia en el grupo de docentes, para cada participante.

Tabla 7
Matriz de codificación de entrevistas individual

Nota. Análisis con el software MAXQDA V2022

Cuando un código se asigna con mayor frecuencia, esto se refleja en un número más alto al final de cada fila, que indica el total de códigos por entrevista. Por otro lado, en el resumen o sumatoria de las columnas, se muestra el número de codificaciones por código. Es importante destacar que todos los temas codificados recibieron respuesta por parte de los entrevistados.

En el análisis de los datos se observan correspondencias significativas de los profesores en las unidades de EEAB (Estrategias, recursos y metodologías de enseñanza), PFC (Programas de Formación continua), MDPP (Modelos de Desarrollo profesional docente), MEU (Modelos de enseñanza Universitaria), CSEU Emociones (Competencias socioemocionales), y BDBE (Bases disciplinares de la Neurociencia Cognitiva). Así, prevaleciendo en orden descendente de asociación, reconocimiento y relacionamiento. Además, en la figura 1, se aprecia la codificación creativa en un mapa de agrupación con la definición categorial establecida.

Figura 1
Codificación creativa de la asociación categorial MAXQDA 2022

Al considerar la relación de códigos de forma decreciente, se establece en primer lugar la percepción del valor de la intervención en términos de sus condiciones de posibilidad, aplicación y mejora para la enseñanza de las ciencias, así como su contribución al desarrollo profesional. Posteriormente, es importante identificar los componentes del conocimiento didáctico que los profesores poseen, dado que la mayoría cuenta con una formación disciplinar diferente a la Pedagogía, lo que resulta en frecuencias relativamente bajas en todos los segmentos analizados. Sin embargo, es factible establecer las relaciones y la articulación de los componentes que configuran un marco de conocimiento didáctico del contenido general del grupo de profesores como pudo apreciarse en la segmentación de las unidades de análisis recurrentes.

De igual manera, se destaca la conexión entre las respuestas sobre la utilidad de programas de formación continua en el campo de la Neurociencia Cognitiva desde sus bases disciplinares, esto deriva en cómo el conocimiento del cerebro podría vincular aspectos del dominio socioafectivo, lo que a su vez lograría coadyuvar al proceso de autorregulación del aprendizaje.

En suma, es importante señalar que, ante las preguntas orientadas hacia el deseo de participar en un proceso de formación basado en estos contenidos y, la posible relación con la enseñanza de las ciencias, se aplicó un análisis de sentimiento automático y como resultado se identificó un marcado interés, porque se obtuvieron clasificaciones positivas en la totalidad de los entrevistados, lo que advierte la articulación interdisciplinaria, ya que señalaron la importancia de conocer cómo se conectan los aspectos fisiológicos del cerebro en torno a las funciones biológicas, psicológicas y sociales para explicar los mecanismos de adquisición de aprendizaje, su relación con el entorno y así fortalecer la enseñanza, como aspectos diferenciales en su CDC.

Cuestionario pre-test y pos-test de conocimiento sobre Neurociencia Cognitiva

Para el análisis de este instrumento, se aplicó la prueba de Kolgomorov- Smirnov y se obtuvo que ambas muestras no provenían de poblaciones normales. Se rechazó la hipótesis nula (H0) para todas las variables, ya que los valores obtenidos fueron inferiores al nivel de significación del 5% (p < 0,05). En consecuencia, se realizó la prueba de hipótesis no paramétrica de rangos con signo de Wilcoxon para evaluar las diferencias entre antes y después de la intervención. Los resultados se presentan en la Tabla 8.

Tabla 8
Prueba de Hipótesis con rangos de Wilcoxon

Nota. Análisis con el software SPSS V27

En la Tabla 8, se observa un valor de (p = 0.001), lo que indica que la intervención tuvo un impacto significativo y que las diferencias fueron muy robustas. Esto confirma que los docentes lograron un desempeño sobresaliente en la prueba como resultado del programa de formación. Además, el valor de la potencia (1-β = 0.999) obtenido es muy alto, lo que indica una progresión significativa en el conocimiento de los contenidos asociados con Neurociencia. Se obtuvieron porcentajes superiores en cada ítem, lo que refleja una mejora sustancial en la comprensión de los conceptos.

A continuación, en la Figura 2 se presentan los conceptos en porcentaje de la prueba aplicada en 2019, lo que reveló un desconocimiento significativo en algunos enunciados de Neurociencia, ya que se obtuvieron valores porcentuales que superaron la probabilidad de error.

Figura 2
Comparación de las respuestas del Pretest

En el Pre-test se puede observar que no hubo mayor diferencia entre los valores de las respuestas acertadas y erróneas, siendo las respuestas de lo desconozco más superiores en esta fase.

En la Figura 3, se observa un aumento en el porcentaje de aciertos del cuestionario y una disminución en las respuestas erróneas, lo que indica que los profesores adquirieron conocimientos teóricos y prácticos a través de la intervención y desarrollo de estrategias metodológicas, evaluativas y curriculares, implementadas en sus planeaciones. En la Figura 4, se muestra el porcentaje de aciertos antes y después del proceso de formación, y se observa una notable progresión en los valores porcentuales, lo que confirma la eficacia del programa de formación en el grupo.

Figura 3
Comparativo de resultados del Postest 30 enunciados

Figura 4
Comparativo de aciertos entre el Pre y Postest

En conclusión, se observa un notable aumento en el porcentaje de respuestas acertadas, lo que supera algunas creencias falsas sobre el funcionamiento del cerebro y su influencia en el proceso de aprendizaje. Teniendo en cuenta estos resultados, se solicitó a los docentes universitarios que identificaran los enunciados del cuestionario que contribuyeron a su labor docente e investigativa, fortaleciendo, modificando y/o potenciando su proceso de enseñanza de las ciencias. En este sentido, los profesores seleccionaron los enunciados que se presentan en la Tabla 9.

Tabla 9
Enunciados elegidos

Cabe destacar que los enunciados elegidos estaban en los presentados de manera correcta. De los 16 profesores, 12 eligieron los ítems (5,6,8,11,20,29,30) y los 4 restantes eligieron los ítems (9,14,19,25).

Además, como se indica en la Figura 5, 10 profesores incluyeron en sus actividades de planificación y diseño curricular:

Figura 5
Adecuaciones Didácticas de las planeaciones generadas por los docentes el número representa los docentes del estudio que incluyeron dicho ajuste a sus planeaciones

Estas adaptaciones requieren una reflexión sobre la aplicación práctica, orientada a mejorar el desarrollo profesional desde un modelo deseable en transición hacia un enfoque que supere los métodos tradicionales de enseñanza, a fin de involucrarse en enfoques que incluyan la resolución de problemas desde una perspectiva sociocientífica. Esto implica, al mismo tiempo, una transición hacia un modelo centrado más en el estudiante.

Como se ha podido comprobar en este estudio, los docentes participantes antes de comenzar la intervención centraban sus actuaciones didácticas en la retención memorística y acumulativa de los contenidos, a pesar de que algunos tenían formación disciplinar en Biología, si bien ninguno consideraba las bases subyacentes a nivel morfofisiológico del aprendizaje en sus prácticas de aula, ni tampoco dimensionaban de manera formal acciones de su CDC. Ahora bien, después de la intervención y a través de la aplicación del Pos-test y el periodo de observación en el aula, los resultados obtenidos sugieren que el diseño e implementación del programa de formación en contenidos sobre Neurociencia Cognitiva y Didáctica de las Ciencias Experimentales, para el grupo de docentes universitarios, tuvo una incidencia significativa en sus prácticas de aula y en el fortalecimiento de sus actuaciones didácticas. En este sentido, generaron alternativas novedosas a nivel metodológico y evaluativo, lo que resalta la influencia positiva de la intervención en sus enfoques de enseñanza. Además, el diseño transdisciplinar del programa como lo sustentan Palgath et al. (2017), permitió exponer la necesidad de integrar métodos de diversas disciplinas para abordar problemas, incluyendo los relacionados con la educación. Estos resultados pudieron darse presuntamente por los tiempos de intervención (Desimone, 2009) y el diseño metodológico que guio el programa, al incluir preguntas de corte indagatorio.

Por otro lado, es importante destacar la escasez de estudios que identifiquen cambios en el desarrollo profesional de docentes universitarios de ciencias experimentales, especialmente aquellos que se basen en la Neurociencia cognitiva y que se realicen de manera longitudinal a lo largo de dos años de observación de la práctica docente. Esta carencia subraya la relevancia de comprender los contenidos asociados al diseño del programa, ya que pone de manifiesto la necesidad de investigaciones que aborden esta temática de forma más amplia y a largo plazo. Este hecho concuerda con el estudio de Díaz-Cabriales (2021), quien identificó el componente neuro educativo en programas de formación y profesionalización docente en México, estableciendo que la mayoría de dichos contenidos se relacionaban con licenciaturas y poco menos con ofertas de maestrías o doctorados, además de no contemplarse un diseño para formación continua hacia docentes de carreras afines a las ciencias experimentales como plan de mejoramiento.

Se destaca que, los programas de formación con un enfoque específico en el campo de la Neurociencia pueden fortalecer el conocimiento disciplinar de los docentes en educación superior, ya que según Howard-Jones et al. (2020), proporcionan a los docentes una comprensión de cómo en el cerebro, el proceso de aprendizaje puede generar efectividad en las estrategias pedagógicas y didácticas para la enseñanza.

En este sentido, la aproximación hacia una mejor comprensión didáctica del contenido fue fundamental para enriquecer la labor docente de los profesores, ya que hay un viraje entre su conocimiento disciplinar y las estrategias de enseñanza de los contenidos referentes al campo de la neurociencia, y, en este caso, cada uno pudo acercarse a modelos más centrados en el aprendizaje de sus estudiantes, lo que concuerda con los resultados de Anderson et al., (2018), quienes reportaron mejoras positivas estadísticamente significativas en las acciones pedagógicas focalizadas en los modelos de aprendizaje de éstos.

Otro hallazgo significativo fue el de poder asociar conceptos relevantes del proceso que subyace al aprendizaje y reconocer que la actividad neuronal mantiene la información en línea en la memoria de trabajo (Roelfsema, 2005; Roelfsema et al., 2000; Zylberberg et al., 2011), logrando interesantes adecuaciones curriculares de asignaturas a partir de actividades de atención, memoria y registro de trabajos cooperativos. Esto concuerda con investigaciones previas (Ansari et al., 2012; Howard-Jones, 2014) quienes propenden por el diseño de programas basados en las Neurociencias orientadas hacia la mejora del rendimiento y las habilidades académicas, entrenando funciones ejecutivas como la atención y la memoria o el desarrollo de intervenciones basadas en la evidencia para su uso en el aula, proporcionando recursos para la colaboración entre educadores y neurocientíficos.

Otro de los resultados fue las adecuaciones en los mecanismos evaluativos que permiten, como lo exponen Loughran et al., (2003), la posibilidad de que los profesores puedan documentar y reflexionar sobre sus objetivos de enseñanza y se conviertan en práctica de aula de manera permanente, potenciando su desarrollo profesional. Las evaluaciones comenzaron a tener una identidad diferencial al considerar no solo los obstáculos epistemológicos que permean las creencias iniciales de los estudiantes, sino también, las ausencias de vinculación que éstas tienen con los problemas relevantes por ser tradicionalmente abordadas de manera acumulativa y contenidista.

También hay que destacar que los docentes que generaron cambios a nivel didáctico en su práctica fueron quienes trataron de potenciar tareas del orden metacognitivo, esto fue, planear, supervisar y evaluar de manera más consciente, a través de la elección y realización de actividades concretas y descritas como las que se indican en la figura 5, pues se precisa de un proceso reflexivo para acercarse al aprendizaje para potenciar cambios en la enseñanza (Gaskins y Elliot, 2005).

Adicionalmente, la articulación disciplinaria entre Neurociencia y Educación precisa el que se reconozcan nuevas actitudes conducentes al fortalecimiento de la práctica docente (Butterworth y Tolmie, 2017), al comprender mecanismos que subyacen al aprendizaje con una nueva funcionalidad curricular y evaluativa e incorporar acciones metacognitivas basadas en su conocimiento didáctico con otras disciplinas, y, de manera específica, al incorporar nuevo conocimiento o reforzar el previo sobre los procesos sinápticos, con las bases disciplinares abordadas y poder articularlas con su CDC. En tal virtud, se destaca el foco que dieron a los problemas relevantes a nivel socio-científico al diseñar ciertos casos prácticos y contextuales, este hecho concuerda con un modelo enfocado hacia la resolución de problemas expuesto por García y Martín (2017).

Consecutivamente, el diseño longitudinal del programa de formación contempló la necesidad de desarrollar actividades de repetición con ejemplos, preguntas mediadoras, diversidad de materiales, específicamente los relacionados con Neurofisiología y aprendizaje para superar la condición de retención memorística, ya que el papel del lóbulo temporal medial y, especialmente el hipocampo en la memoria episódica está bien establecido (Moscovitch, et al., 2016). Así, los contenidos desarrollados eran reafirmados no solo por la retención de la información recibida, sino por su puesta en ejercicio en la práctica educativa.

Resumiendo, el efecto del programa de formación que partió de la motivación e interés por el fortalecimiento del desarrollo profesional y la mejora de la enseñanza de las ciencias en el contexto universitario fue evidente, puesto que potenció el conocimiento asociado que traían consigo el grupo de docentes, específicamente los referidos a Neurociencia cognitiva en las categorías establecidas desde el sistema.

Sin embargo, es importante señalar que durante el tiempo de confinamiento derivado por la emergencia sanitaria por Covid-19, en su dimensión socioafectiva, supuso para los docentes un aumento de los niveles de estrés, falta de motivación e incertidumbre, lo que influyó en el manejo de sus emociones y, por ende, en el desarrollo de sus actuaciones académicas y profesionales. Este hallazgo, como el de muchos otros, ha dejado en evidencia los problemas que ha ocasionado la pandemia (Cooker et al., 2021; Medina-Gual et al., 2021; Pozo, 2020), lo cual puede considerarse una limitación importante del estudio.

Para citar este artículo: González Velásquez C.M., Vázquez Bernal B., De las Heras Pérez M.A. (2024) Incidencia de un programa de formación basado en Neurociencia Cognitiva sobre el conocimiento didáctico de un grupo de profesores universitarios de ciencias experimentales. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias 21(2), 2601. doi:10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2024.v21.i2.2601