Este documento resume los principales puntos de la introducción de un libro sobre cómo aprenden los estudiantes historia, matemáticas y ciencias naturales en el aula. Describe tres principios clave de aprendizaje: 1) comprometer los conocimientos previos de los estudiantes, 2) la importancia del conocimiento factual y conceptual, y 3) la importancia del autoseguimiento. También discute cuatro perspectivas para crear ambientes de aprendizaje efectivos centrados en el estudiante, el conocimiento, la evaluación y el diseño de la enseñanza.

1. Cómo aprenden los alumnos Historia, Matemáticas y Ciencias Naturales
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en el aula
Armando Sánchez Martínez 1
La División de Educación y de las Ciencias Sociales y del Comportamiento, del
Consejo de Investigación Nacional (NRC2) de las Academias Nacionales de los EE. UU.
publicó en 1999 su primer reporte sobre cómo aprende la gente, que extendió al año
siguiente (National Research Council, 1999 y 2000). Posteriormente se trabajaron
ejemplos para utilizar lo encontrado en dicho reporte para la enseñanza de temas
fundamentales de Historia, Matemáticas y Ciencias Naturales, en el nivel equivalente a
nuestra educación básica, lo cual dio origen al libro How Students Learn: History,
Mathematics, and Science in the Classroom (National Research Council, 2005).
En este escrito se presenta un resumen de la introducción de dicho libro, que
retoma los tres principios de aprendizaje del primer reporte, a saber:
1. Comprometer los conocimientos previos. Los estudiantes llegan al aula con
preconcepciones sobre cómo funciona el mundo. Si este conocimiento inicial o
previo no se compromete, o sea, se toma en cuenta y cuestiona, fallarán en la
comprensión de nuevos conceptos e información o sólo aprenderán para pasar el
examen, y, al terminarlo, retomarán sus preconcepciones.
2. Los conocimientos factual y conceptual son esenciales para la comprensión. Para
desarrollar competencias de investigación, los estudiantes deben tener
fundamentos profundos de conocimiento factual, entender los hechos y las ideas
como parte de un marco conceptual, así como organizar el conocimiento de tal
manera que favorezca la retroalimentación y la aplicación.
3. El autoseguimiento es fundamental. Una aproximación metacognitiva de la
enseñanza puede ayudar a los alumnos a tener control de sus propios
aprendizajes, lo cual requiere la definición de metas y el seguimiento de su
progreso para alcanzarlas.
A continuación se explican más ampliamente estos tres principios.
1 Resumen realizado a partir del texto original en inglés, con la revisión de Javier Suárez. Los interesados
pueden leer en línea el libro en http://books.nap.edu/catalog.php?record_id=10126#toc
2 Por sus siglas en inglés.

2. 2
Principio 1. Comprometer los conocimientos previos
La historia del pez de Lionni (1970) ejemplifica muy bien cómo los nuevos
conocimientos se construyen sobre los fundamentos de los previos y de las
experiencias de cada individuo. Un joven pez tiene curiosidad por conocer el mundo
exterior y su buena amiga rana le platica de los pájaros con alas, dos patas y muy
coloridos, de las vacas con manchas, ubres y cuernos, y de los seres humanos que
caminan erguidos y usan ropa. El pez se imagina a los tres animales de la siguiente
manera:
Esta historia ilustra lo que se ha demostrado en diversos estudios: cómo los
humanos, desde los tres o cuatro meses, se esfuerzan por aprender, por lo que los
niños llegan a la escuela con un cúmulo de conocimientos informales o
preconcepciones y con ellos construyen el saber escolar, como el pez.
Ahora bien, aunque el conocimiento previo es un fundamento poderoso para el
posterior aprendizaje, puede ser también una barrera. Lo anterior sucede mucho en
las Ciencias Naturales, ya que los conceptos o explicaciones científicos son muy
estructurados y abstractos, lo que se contrapone con la naturaleza intuitiva de muchas
preconcepciones.
Por ejemplo, los niños suelen “adaptar” la redondez de la Tierra como si fuera
la de un panqué (con poca curvatura), para explicar por qué no se caen. Las
preconcepciones construidas de la experiencia diaria son difíciles de cambiar porque
funcionan bien en este contexto, por lo que suelen ser barreras para entender los
conceptos formales de las disciplinas. Si las preconcepciones no se redireccionan

3. correctamente, los alumnos se aprenden de memoria los contenidos escolares y en la
vida real continúan con ellas.
Principio 2. El papel esencial del conocimiento factual y del marco conceptual en la
comprensión
La historia del pez también permite entender que para aprender con
comprensión se necesitan dos tipos de conocimiento: factual y conceptual. Si no se
tienen conceptos claves, como el de adaptación, no se comprende el porqué de las
alas, las ubres, los cuernos, la postura horizontal o el uso de la ropa. Conceptos como
adaptación no pueden ser intuitivos, ya que se manifiestan en mucho tiempo, o sea,
rebasan las evidencias de la vida cotidiana y requieren una capacidad de abstracción
de nivel cognitivo superior, lo cual implica la ayuda de “expertos” en el tema. Aprender
con comprensión afecta nuestra habilidad de aplicar lo que se aprende. Desde 1908
Judd demostró que al explicar a un grupo de alumnos la refracción mejoraba su
práctica de lanzar un dardo a un objetivo debajo del agua cambiando su ubicación,
mientras que con otro grupo sin dicha explicación no había mejora.
El vínculo esencial entre la base del conocimiento factual y el marco de
referencia conceptual puede ayudar a aclarar un debate clásico en educación: si se
necesita hacer más énfasis en las “grandes ideas” o conocimientos conceptuales y
menos en lo factual o si los primeros (conceptuales) se forman gradualmente a partir
del conocimiento factual. El conocimiento factual y las ideas importantes organizativas
son sinérgicos. Estudios con novatos y expertos demuestran que estos últimos
conocen más detalles relevantes de cierto dominio y tienen mejor memoria de esos
detalles que los novatos, pues éstos recuerdan los detalles de manera fragmentada
(no como un conjunto estructurado de ideas).
El uso de conceptos para organizar la información guardada en la memora
permite usarla de manera más eficiente. Por tanto, la memoria de conocimiento
factual se potencializa con el conocimiento conceptual y éste se clarifica si se usa para
organizar constelaciones de detalles importantes. Enseñar para comprender requiere
los conceptos clave de los expertos para organizar la instrucción. Lo anterior no
invalida el conocimiento factual que se enseña en la escuela, como las características
físicas de algunos seres vivos. El asunto central en este ejemplo es enseñarlas como
características adaptativas.
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Principio 3. La importancia del autoseguimiento
Los esfuerzos de la mejor enseñanza sólo pueden ser efectivos si el estudiante
aprovecha la oportunidad de aprender, lo cual implica un enfoque metacognitivo o de
autoseguimiento para que así tenga control de su aprendizaje. La psicología entiende
la metacognición como el conocimiento personal acerca de sí mismo como procesador
de información. La metacognición reconoce la necesidad de preguntarse cómo el
nuevo conocimiento se relaciona con lo que ya se sabe, pregunta que estimula a
investigar más y ayuda a guiar futuros aprendizajes. Trabajar en grupos para mejorar la
comprensión lectora y reconocer la relectura como una estrategia eficiente es un
ejemplo de cómo usar la metacognición en la enseñanza; lo mismo, al involucrar a los
alumnos en la explicación al resolver problemas, aunque resuelvan menos.

4. La metacognición está asociada con la autoevaluación. La retroalimentación es
importante para aprender mejor, pero lo es más cuando uno la hace, por eso es
importante apoyar al alumno para que sepa autoevaluarse. Lo anterior incluye que los
alumnos construyan algo y vean cómo funciona, que diseñen experimentos para
falsear una hipótesis o que discutan abiertamente para explorar argumentos con más
sentido y fundamentos. Cuestionamientos como los anteriores modelan el tipo de
diálogo que los aprendices efectivos internalizan. Decirles a los alumnos que dichas
actividades son para desarrollar su metacognición ayuda y es un componente
importante de las estrategias del docente.
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Ambientes de aprendizaje y el diseño de la enseñanza
En el libro se presentan cuatro perspectivas para lograr ambientes de
aprendizaje efectivos:
1) Ambiente centrado en el alumno, lo que implica poner atención a las
preconcepciones y comenzar la enseñanza con lo que los alumnos piensan, tanto sus
ideas como conocimientos previos, así como con las habilidades desarrolladas, como
fundamentos para la construcción de los nuevos aprendizajes. En algunos casos, como
en la historia del pez de Lionni las ideas de los alumnos conducen a errores. Sin
embargo, estas concepciones pueden definir una ruta para lograr nuevas
comprensiones. El pez sabe qué es ser un pez, lo que puede ser punto de partida para
entender la adaptación.
Las diferencias de contextos, culturas e intereses de los alumnos afectan su
persistencia y compromiso con el aprendizaje. Por tanto, el maestro debe poner
atención en el punto de partida de cada estudiante, así como en sus progresos en el
aprendizaje.
Las actividades para los alumnos deben ser diseñadas para que las puedan
realizar, pero de tal manera que representen un reto suficiente para que mantengan
su compromiso con el aprendizaje y que no los decepcionen. También deben ayudar a
los alumnos a conectarse con los contenidos por enseñar. Si estas conexiones no se
explicitan, suelen permanecer inertes sin apoyar el aprendizaje que se persigue.
2) Centrado en el conocimiento, o sea, tener claridad del qué, por qué y cómo
enseñar, así como del nivel de maestría que se pretende que adquiera el alumno sobre
los contenidos enseñados. Lo anterior implica organizar el conocimiento de tal manera
que apoye el desarrollo del currículo y de las competencias asociadas con los
aprendizajes esperados.
Preguntas claves para generar este ambiente son:
¿Qué conocimientos y capacidad de hacer algo son importantes para los alumnos?
¿Cuáles son los conceptos fundamentales que organizan la comprensión de cada
asignatura y qué casos concretos y conocimientos específicos permiten al alumno
manejar estos conceptos con maestría y de manera efectiva?

5. ¿Cómo saben los maestros cuándo los alumnos logran ese manejo con maestría?
Esta pregunta se traslapa con el ambiente centrado en la evaluación, que se revisa
más adelante.
La literatura sobre expertos y aprendices evidencia la necesidad de conectar el
conocimiento por medio de ideas fundamentales, fundacionales o estructurantes. La
investigación demuestra cómo la organización del conocimiento desarrolla las
habilidades expertas para comprender y resolver problemas. Bruner (1960) planteó
que “El currículo debería estar determinado por los conocimientos alcanzables más
fundamentales que permitan darle estructura a los principios de una asignatura.
Enseñar temas o habilidades específicos sin tener claro su contexto dentro de una
estructura fundamental del campo de conocimiento no es económico… Comprender
algo como parte de un caso más general […] es aprender no sólo algo específico sino
un modelo para entender otras cosas como las que uno puede encontrar”.
Esta perspectiva y la anterior se intersectan cuando el educador se propone
desarrollar experiencia (destreza o habilidad) en los alumnos; pero no es suficiente
proporcionar modelos expertos y esperar que los estudiantes los aprendan. Por
ejemplo, la organización intencional de los contenidos de una asignatura en una ruta
de diferenciación progresiva (de la comprensión cualitativa a la cuantitativa cada vez
más precisa de un fenómeno), involucra un enfoque que debe considerar tanto la
estructura fundamental del conocimiento a comprender por parte del alumno como su
proceso de aprendizaje.
Identificar el conjunto de ideas conectadas duraderas o conocimientos
fundamentales para una asignatura es crucial para el diseño curricular y para los
maestros, pero también para los desarrolladores del currículo, los libros de texto y
otros materiales educativos. La Asociación Norteamericana para el Avance de la
Ciencia (AAAS3), en su revisión de libros de texto para bachillerato y educación
superior, encontró material muy detallado y complejo, pero con poca atención en los
conceptos que permiten la comprensión de la disciplina.
En los tres capítulos de este libro (How Students Learn, History, Mathematics,
and Science in the Classroom) se describen ideas fundamentales para temas de
Historia, Matemáticas y Ciencias Naturales, respectivamente, que favorecen la
comprensión conceptual y vinculan el tema particular de los diferentes capítulos con
los conceptos fundamentales de la disciplina en cuestión: evidencia histórica y
perspectiva en Historia; proporcionalidad y dependencia en Matemáticas; evidencia
científica y modelación en Ciencias Naturales.
Como los libros de texto suelen centrarse en hechos y detalles, dejando de lado
los principios organizacionales, generan un ambiente centrado sólo en el
conocimiento. Por lo mismo, para que el alumno entienda la estructura de la
disciplina, el profesor debe ir más allá de los libros de texto para introducir los
conceptos fundamentales. Los capítulos mencionados presentan ejemplos de cómo
hacer lo anterior.
3) Centrado en la evaluación, para que el alumno tenga oportunidades frecuentes de
visualizar su pensamiento y aprendizaje, y que al profesor le sirva como guía en el
5
3 American Association for the Advancement of Science: http://www.project2061.org/curriculum.html

6. proceso de enseñanza. En este sentido, la evaluación formativa es esencial y una
característica del ambiente centrado en el conocimiento y en el alumno, ya que
permite aprovechar las preconcepciones de los alumnos como críticas para construir
nociones formales. Una vez que se define el conocimiento por aprender, el docente
requiere la evaluación para monitorear el progreso del estudiante, saber dónde se
encuentran en la ruta del pensamiento informal al formal y diseñar las mejores
estrategias para favorecer su progreso.
La mejor evaluación es la que ayuda al estudiante a revisar y mejorar sus
avances y puede ser informal. Por ejemplo, en una clase de Física la discusión de un
video que muestra un puente colapsado permite al profesor conocer las
preconcepciones de sus alumnos sobre estructura; por otro lado, sus diferentes
respuestas a la pregunta de por qué se colapsó pueden comprometerlos al
autocuestionamiento y en la medida que estudian el tema, pueden ellos mismos
comparar sus ideas iniciales con lo aprendido. De esta manera la evaluación sirvió más
como un punto de partida que como sumativa.
Finalmente, se trata de que los estudiantes desarrollen habilidades
metacognitivas que ayuden a mejorar los aprendizajes. Como parte de éstas es
importante que también autoevalúen el tipo de estrategias que usan para resolver
problemas. Por ejemplo, en Física es común sólo centrarse en las fórmulas para
resolver problemas, sin reflexionar sobre éstos y la forma como se relacionan con
ideas fundamentales de la disciplina. Cuando se les ayuda introduciendo las dos
últimas estrategias, su desempeño para resolver nuevos problemas mejora
sustancialmente.
4) Centrado en la comunidad, lo que requiere una cultura de cuestionamiento y se
asuman riesgos. Lo anterior implica normas para la escuela y conexiones con el mundo
exterior, pero que apoyen el aprendizaje de valores fundamentales. Cada escuela y
aula operan con una cultura, explícita o implícita, que influye en la interacción de los
individuos y que media el aprendizaje. Los principios descritos con anterioridad tienen
serias implicaciones en dicha cultura. Si se trata de partir y comprometer los
conocimientos previos y una norma en el aula es premiar la respuesta correcta, los
alumnos dudarán en expresar sus ideas.
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Aplicación de los principios en el aula
Comprometer los conocimientos previos de los alumnos requiere, primero,
que el profesor los conozca y reconozca los erróneos, sobre todo esto último porque
dificultan la comprensión de los conceptos de la disciplina.
Aunque los maestros estén convencidos de que el conocimiento debe
organizarse a partir de conceptos fundamentales, no necesariamente tienen claro
cuáles son éstos, entre otras cosas porque no siempre son obvios, transparentes ni
incuestionables.
No es fácil introducir la metacognición en los diferentes contextos del aula.
Algunas aproximaciones la reducen a escribir los subtítulos de un texto y pedir a los
alumnos que digan lo que captaron o releerlos para entenderlos. Los retos mayores de
la metacognición no se pueden traducir en simples recetas. Estos retos consisten en
lograr que los alumnos desarrollen hábitos de la mente que reflejen espontáneamente

7. su pensamiento y la forma de resolver problemas, para que activen conocimientos
básicos relevantes y monitoreen su comprensión, así como que los apoyen a entender
la visión del mundo de una disciplina en particular.
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Referencias
Bruner, J. (1960). The process of education. Cambridge, MA: Harvard University Press.
Judd, C.H. (1908). The relation of special training to general intelligence. Educational
Review, 36, 28-42.
Lionni, L. (1970). Fish is Fish. N.Y.: Scholastic Press.
National Research Council. (2005). How Students Learn: History, Mathematics, and
Science in the Classroom. M.S. Donovan and J.D. Bransford (Eds.). Washington, DC:
The National Academies Press.
National Research Council. (2000). How People Learn: Brain, Mind, Experience, and
School. J.D. Bransford, A. Brown, and R.R. Cocking (Eds.). Washington, DC: The
National Academies Press.
National Research Council. (1999). How People Learn: Brain, Mind, Experience, and
School, Expanded edition. J.D. Bransford, A. Brown, and R.R. Cocking (Eds.).
Washington, DC: The National Academies Press.