Activadores de juicios de metamemoria y sugerencias de estrategias en el aprendizaje autónomo


Luis Facundo Maldonado Granados
Universidad Pedagógica Nacional
Colombia
lucho@uni.pedagogica.edu.co
David Macías Mora
Universidad Pedagógica Nacional
Facultad de Ciencia y Tecnología - Centro de Informática y Desarrollo
Colombia

Summary

Develop skills for autonomous learning is a challenge for educational systems in the current knowledge society. In fact, as information and knowledge production increases update learning becomes a necessary condition for person and enterprise achievement. Three questions are at the core of this paper: a- if meta-memory judgment activators increase problem solution; b. If suggestion of strategy facilitates learning of problem solving; and c. if strong strategy learning generalizes for handling new problems. An experimental study was conducted using discovery problems on spatial reasoning. 9 computer games were programmed to support 4 experimental conditions: a. With metammemory judgment activators and strategy suggestion, b. With meta-memory judgment activators and no strategy suggestion, c. Without meta-memory judgment activators and with strategy suggestion, and d. With no meta-memory judgment activators and no strategy suggestion. 150 high school students were randomly assigned to the experimental conditions. Statistical analysis uses factor analysis of variance and regression analysis. A simulation program allows reproducing the sequence of transition states followed by the problem solvers and identifying solution strategies. Meta – memory judgements activators effects are interpreted in the frame of a motivational micro-system.

Strategy suggestion operates after some basic experience on the task environment and mainly after the first success of solving the problem. Strategy generalization is evident among the initial stages of the learning curve of different problems.
 

Marco Teórico

Stenberg (1984) incluye la metacognición como una dimensión de la inteligencia. Se ha encontrado que si se comparan los estudiantes de bajo rendimiento con los de alto, estos últimos tienen repertorios más amplios de estrategias, son más flexibles en sus aproximaciones a la solución de los problemas, tienen más información sobre las circunstancias en las cuales las estrategias son apropiadas, valoran la relación entre esfuerzo y ejecución y monitorean con mayor cuidado el uso de las estrategias y la secuencia apropiada de actividades La metacognición es un tipo de conocimiento que toma como objeto un conocimiento adquirido. Los activadores de juicios de metamemoria son expresiones que solicitan a un aprendiz una valoración y un monitoreo sobre su conocimiento. Nelson & Narens (1990) distinguen el monitoreo retrospectivo (el juicio sobre una respuesta previa) y el monitoreo prospectivo (juicio a cerca de futuras respuestas). El monitoreo prospectivo comprende: juicios a cerca de la facilidad de aprendizaje, emitidos previamente a la adquisición de un aprendizaje; juicios acerca del aprendizaje y que se emiten durante o después de un aprendizaje acerca de la ejecución futura de ese aprendizaje y juicios acerca de ítems que no se recuerdan en el momento y que valoran si se tienen o no aprendizajes que ya se aprendieron o se están aprendiendo.

Maldonado y Andrade (1996) encuentran que en ambientes de juegos de descubrimiento basados en computador los estudiantes que tienen activadores de juicios de metamemoria ponen en ejecución estrategias de solución de problemas con una probabilidad mayor que aquellos que no disponen de estos activadores y que hay correlación positiva entre desarrollo de estrategias y retención de conceptos, pero que ésta disminuye cuando se presentan problemas nuevos y sugieren la hipótesis de que los estudiantes que usan estrategias fuertes podrán desarrollar mayor retención de conceptos. En estas condiciones surge la necesidad de un modelo coherente que permita interpretar la dinámica de la transferencia de estrategias.

Resumen de especificaciones metodológicas

La investigación se guió por tres preguntas:

  1. ¿Existe diferencia significativa en la cantidad de problemas resueltos por unidad de tiempo entre un grupo de estudiantes que usan un ambiente activador de juicios metacognitivos sobre memoria y otro que usa un ambiente no activador de estos juicios?.
  2. ¿Existen diferencias en cuanto a cantidad de estrategias usadas por un grupo que es entrenado en un ambiente que exige escogencia de estrategias con respecto a otro grupo que no tiene esa experiencia de aprendizaje?.
  3. ¿Existen diferencias significativas en pruebas de generalización entre estudiantes que desarrollan estrategias fuertes de solución de problemas y aquellos que no desarrollan estas estrategias?.
Se escogieron como variables dependientes la Eficacia y la Eficiencia, las cuales se integran en el constructo Rendimiento. La primera se define como la relación entre eventos exitosos y el total de eventos invertidos en la solución de un problema y la segunda como la relación entre eventos exitosos y la cantidad de tiempo requerido para resolverlo. Para responder a la pregunta cuánto rinde por unidad de tiempo se introdujo el concepto de Rendimiento definido como la eficacia dividida por la cantidad de tiempo. Al integrar eficacia y tiempo se tiene un concepto que integra la Eficacia con la Eficiencia.

Se desarrollaron 9 juegos basados en computador sobre temas de razonamiento espacial y diseño. El computador se programó para que hiciera los registros de datos y genera un protocolo que simulara los procesos seguidos por los sujetos en la solución de los problemas. El programa se desarrolló en el lenguaje OpenScript de Toolbook CBT versión 4.0 .

150 estudiantes de décimo y undécimo grado de educación vocacional del Instituto Pedagógico Nacional anexo a la Universidad Pedagógica Nacional de Bogotá fueron asignados de manera aleatoria a las cuatro condiciones experimentales y desarrollaron las sesiones de aprendizaje en dos jornadas de 6 horas con un intermedio de dos días entre sesión.

Los datos se analizaron tanto en forma cuantitativa como cualitativa. En el análisis cuantitativo se aplicaron dos métodos estadísticos: un análisis factorial de varianza para evaluar el efecto de los activadores de juicios de metamemoria y la sugerencia de estrategias sobre las tres variables dependientes por separado y un análisis de regresión múltiple para evaluar la generalización de estrategias entre parejas de juegos. El análisis cualitativo se hace con base en la ejecución de los simuladores para un número más limitado de sujetos en dos de los nueve juegos y realiza una descripción a profundidad de los mismos aspectos estudiados de manera global por los modelos estadísticos.

Análisis cualitativo de resultados

El análisis cualitativo basado en el uso de simuladores se aplicó a dos juegos uno sobre ensamblaje de mecanismos y otro sobre orientación:

Razonamiento sobre mecanismos

Ilustración 1: Estructura de Grúa en el juego sobre mecanismos

 



El juego consistía en armar una grúa para trasladar un objeto que el jugador elegía de tres disponible y que diferían en forma y disposición. El ensamblaje de la máquina se hacía con piezas que podía adquirir en un almacén. Como activador de juicio de metamemoria se utilizó el proceso de compra de piezas con un presupuesto fijo. Las piezas tenían un valor y la consulta de información - posible a través de un mecanismo de ayuda en línea – también tenía costo. La sugerencia de estrategias para el grupo que podía usarlas se hacía presentándolas al iniciar el juego, obligando al jugador a leerlas y, además, podía consultarlas cada vez que así lo deseaba.

Los sujetos del grupo que no contaron con estrategias ni con juicios de metamemoria en primera instancia exploraron al azar las diferentes piezas dispuestas en el almacén. No revisaron la ayuda como punto de orientación para el proceso de búsqueda de solución. El modelo de máquina que lograron conceptualizar no fue muy diferente al que los sujetos tenían antes de enfrentar el problema. Su representación después de resolver los tres primeros juegos los llevó a ver la máquina solamente como una estructura con brazos.

En el grupo B, que a diferencia del anterior contó con activadores de juicios de metamemoria, los datos posibilitan ver con claridad que en una primera instancia los juicios no fueron tenidos en cuenta en las decisiones de los eventos que pretendían desarrollar los sujetos. En los dos juegos siguientes ya se observa la emisión de juicios y se muestra una mejor planeación y dosificación de eventos.

Conceptualmente, a diferencia del anterior, afinan la concepción de máquina a partir de la consulta de información técnica de las piezas y forman la idea de máquina como una estructura de agarre.

Estos dos grupos en la etapa de generalización nos permiten inferir que:

La consolidación del modelo de máquina lo estructuran desde el inicio del juego: establecen una relación sistemática entre adquisición de información y compra de las piezas.

Los grupos C y D en la etapa de generalización utilizan como punto de referencia constante la información textual o gráfica, tomándola como ejemplos de contrastación para la decisión que iban a tomar. Generan un plan de ensamblaje a partir de relacionar los escenarios de: selección de objetos; almacén y sitio de ensamble. Es evidente que para este grupo las producciones viejas se convierten en puntos de apoyo para lograr la construcción de producciones nuevas y resolver el problema. Con respecto al tiempo se debe resaltar que éste se incrementa considerablemente, pero, se mantiene constante el número de eventos para lograr cada éxito.

Las situaciones referidas anteriormente nos permiten esbozar algunas conclusiones sobre si existen diferencias significativas de los sujetos que lograron solucionar problemas a partir de optar por estrategias planteadas y los que no; de otra parte nos interesa explicar la diferenciación en términos del número de estrategias usadas y transferidas en las mismas situaciones descritas. Al respecto podemos afirmar las siguientes consideraciones:

  1. Si entendemos los modelos como diseños y cuando son mentales los consideramos como elementos orientadores o dificultores de la comprensión del problema, podemos afirmar que: los sujetos que se enfrentaron únicamente con su propio modelo mental de máquina a resolver el problema presentaron una confrontación entre el modelo diseñado en el ambiente computacional y su propio modelo mental. Esta situación inhabilitó el avance en el proceso de comprensión, impidiéndolo un razonamiento basado en reglas de producción que lo llevara a la solución del problema.
  2. La sugerencia de estrategia es un procedimiento diseñado para ayudar a realizar un determinado fin, sin contar con que garantice el éxito – un tipo de heurística -. Se proyecta como una posibilidad de organización del pensamiento. Los grupos que contaron con la posibilidad de optar por una de las tres estrategias y de valorar su propio nivel de conocimiento hicieron uso consistente de la información textual y gráfica del ambiente de la tarea para mejorar la representación del problema.
  3. Con respecto a la transferencia de estrategias y a la utilización de éstas, se evidencia que los sujetos que siguieron consistentemente las sugerencias crearon con facilidad estrategias nuevas y fueron coherentes en el planeamiento de los procedimientos a utilizar para encontrar la solución, además logran mejorar los niveles de comprensión y utilización de todos los componentes del escenario experimental presentado.
La orientación.





El Problema de orientación (Ilustración 2) consiste en hallar la posición desde la cual un observador tiene las imágenes correspondientes a dos objetos que aparecen simultáneamente. Los objetos A y B tienen posición fija en tanto el observador puede escoger su propia posición. El activador de juicios pide del jugador la previsión de tiempo para resolver el problema.

Cuando el tiempo previsto por el jugador se agota, le exige una nueva previsión y reiniciar el juego. Hay tres estrategias disponibles para los grupos que cuentan con esta facilidad. El computador obliga elegir y leer una estrategia antes de iniciar.

Con base en los datos registrados y de acuerdo con el modelo de orientación definido por Hernández (1995), podemos realizar la siguiente caracterización de los dos grupos:

Con respecto al grupo que no contó con sugerencias de estrategias se observa que los sujetos, en primera instancia, presentan un aumento progresivo de la eficacia vista a través de las etapas de aprendizaje. Entre la etapa de descubrimiento y las dos de consolidación se puede observar que los sujetos encontraron los eventos exitosos con una habilidad cada vez mayor a medida que se avanzaba en el juego. En la etapa de generalización se presenta el máximo nivel de eficacia.

En cuanto a eficiencia se presenta un aumento progresivo en las tres etapas. Se inicia con un manejo del tiempo calculado en los topes máximos y a medida que avanza en las etapas de aprendizaje va regulando su utilización y la de los clics para la búsqueda del evento exitoso. En la generalización esta relación muestra una ligera disminución comparada con la etapa de consolidación 2

Con respecto a la construcción de estrategias de solución de problemas, el grupo no necesitó sugerencias sino que las construyó a partir del manejo de los componentes del problema, especialmente de los ejemplos objeto de simulación.

El grupo que jugó con sugerencias de estrategias no mantiene ninguna regularidad en cuanto a la relación éxitos - eventos, pero sí en cuanto a la relación éxitos – tiempo. Para la etapa de generalización se presenta una ligera disminución en los indicadores de eficacia y eficiencia.

Los sujetos en las etapas del proceso de aprendizaje difícilmente relacionan los tres elementos del marco de referencia del problema que son: objeto a ubicar, objeto de referencia y punto de vista. Se dedican a buscar relaciones entre la forma y el tamaño de los segmentos visibles sin tener en cuenta su orientación ni posición.

La relación entre tamaño y forma de los objetos incluidos en el problema para este grupo fue consolidándose como un elemento importante para la construcción de un modelo de solución. Éste se desarrolló en la medida en que los sujetos comparaban el objeto ubicado con relación al objeto de referencia. Los sujetos de los cuatro grupos, realizaron exploraciones de búsqueda del observador, manejando el espacio de trabajo, señalado como ventana 1, desde diferentes formas:

Los contrastes de los datos referidos se analizan teniendo en cuenta los planteamientos propios de la imaginería mental, entendida como la habilidad para resolver problemas derivados de la relación entre la imagen interna de los sujetos y la imagen vista en el mundo real. La estructura y el nivel de abstracción del problema exigían que los sujetos debieran recordar información acerca de las propiedades físicas de los objetos, vistas desde la posición y marco de orientación de los segmentos, información que se iba obteniendo en el momento, para ser codificada y aplicada a la construcción del modelo de solución en el marco de la orientación espacial.

Con base en el marco de referencia y el análisis de la información esbozamos las siguientes conclusiones:

  1. Hay mayor promedio de eficacia sin estrategias que con estrategias. Los sujetos demostraron capacidad para relacionar en forma gráfica los componentes de las dos instancias del problema, situación que les permitió trabajar más al azar que consolidar una secuencia de eventos que los lleve a entender las relaciones de orientación en un espacio bidimensional y construir a través de las rotaciones mentales procedimientos secuenciales propios de un modelo de solución.
  2. Hay mayor promedio de eficiencia con estrategias que sin estrategias. Debido a la dificultad para reconocer transformaciones de los objetos del problema y para identificar diferentes posiciones del mismo elemento - el observador - los sujetos debían entender el lenguaje de la estrategia sugerida e incorporarla como elemento constitutivo del problema. Esta situación que hace que se presente mayor eficacia, o sea mayor habilidad para encontrar el clic exitoso en el trabajo libre que en el trabajo desarrollado con el seguimiento de procedimientos sugeridos por la estrategia seleccionada.
  3. Las estrategias jugaron un papel importante en el manejo del tiempo: se convirtieron en elementos reguladores de la relación eventos – tiempo. Si bien sirvieron para lograr un efecto positivo en la economía del tiempo, con relación a los eventos sucedió el efecto contrario, es decir, la cantidad de eventos se incrementó considerablemente.


Análisis Cuantitativo de Resultados

Papel de los activadores de juicios de metamemoria y de las sugerencia de estrategias.

El análisis cuantitativo se hizo con base en datos tomados de ocho juegos, los cuales fueron organizados en un paquete que permitía acceso secuencial y controlado por el computador a través de un menú:

Tabla 1: Resumen de diferencias significativas – ? = 0.05 -

 





Se tomaron datos en tres momentos del mismo juego que denominamos descubrimiento – el sujeto resuelve el juego por primera vez -, consolidación 1 – segunda solución del juego – y consolidación 2 – última sesión con cada juego. En las tablas 1 a 5 el primer dígito que encabeza cada juego es el número de juego y el segundo dígito corresponde a la etapa (descubrimiento=1, consolidación 1= 2 y consolidación 2= 3).

Los resultados fueron comparados usando Análisis Factorial de Varianza para cada uno de los juegos y etapas del aprendizaje, con un nivel de significación de 0.05. La tabla 1 muestra los juegos en los cuales el análisis de varianza muestra diferencias significativas entre los grupos – señalado con el signo + - y los grupos que son significativamente superiores. La última columna representa un conteo del número de veces en que el grupo se mostró significativamente superior a los otros. Se pueden contrastar las signficaciones tanto para la variable dependiente eficacia como eficiencia.

La tabla 2 desagrega los resultados para la etapa de descubrimiento.

Tabla 2: Significación en etapa de descubrimiento

 





La tabla 3 desagrega los resultados para la etapa de consolidación 1.

 





La tabla 4 desagrega los resultados para la etapa de consolidación II

Tabla 4: Significación en la segunda etapa de consolidación II

 






Tabla 5: Asignación de puntos por grupo según media estadística en todos los juegos

 





La tabla 6 se desagrega la tabla 5 para una mejor comparación de los juegos por etapas y las etapas entre sí.

Tabla 6: Media de puntos asignados por grupo según media estadística por etapas




La ilustración 3 compara de manera global los resultados de las cuatro condiciones experimentales.

 





Estrategias Fuertes y transferencia de estrategias La tabla 7 muestra las relaciones significativas entre predictor y predicción discriminadas para las dos variables dependientes como factores explicados. Se utilizan como predictores los valores en las tres etapas del juego predictor y la variable grupos – control, con activadores de juicios de metamemoria, con sugerencia de estrategias y con activadores y sugerencia combinados- ; la variable dependiente se mide en la etapa de descubrimiento del juego de la columna rotulada “Predicción “.

En el análisis de la eficacia como factor explicado se encuentra que se da una relación significativa entre los puntajes en el tercer intento de la solución de los juegos Agujeros en Equilibrio y el primero de Agujeros al Azar y de manera similar entre el segundo y tercer intentos de el primer juego de Color y el primer intento en el segundo juego de Color. Las otras relaciones no son significativas.

Las relaciones en la columna eficiencia son más abundantes. La variable grupo se muestra como predictor significativo en tres de los cinco casos analizados, e igualmente los resultados en etapa de descubrimiento son predictores significativos en tres de los cinco casos. Los resultados en segundo y tercer intento de solución de los juegos no son predictores significativos para eficiencia.

Tabla 7: Relaciones significativas en el análisis de regresión.

 





Ilustración 4: Curva de aprendizaje
 

Conclusiones

1. Papel de los activadores de juicios de metamemoria y de las sugerencias de estrategias

Tanto los activadores de juicios de metamemoria como las sugerencias de estrategias tienden a ser más efectivos después de alguna experiencia de base en la solución de los problemas, resultados que son coherentes con los hallazgos de investigación previa que muestran que los estudiantes novicios en una materia tienen menor nivel de metacognición.

Se puede afirmar que el papel de las dos variables se incrementa con el avance en la curva del aprendizaje, pero, también que otras condiciones de entrenamiento – caso del grupo control - pueden tener efectos similares en etapas avanzadas del entrenamiento. La combinación de activadores de juicios y estrategias genera un efecto de interacción positivo que hace que a través de las diferentes etapas el grupo que combina los dos factores tienda a tener puntajes entre intermedio y alto.

2. Relación entre estrategias fuertes y generalización

 





Los resultados sobre estrategias fuertes y su generalización encontrados en este estudio se pueden resumir en las siguientes aseveraciones:

El hallazgo de resultados de transferencia alta cuando se centra la solución del primer problema en una estrategia válida para el segundo, se puede explicar porque la última estrategia probada como muy exitosa en el juego anterior se convierte en la primera utilizada para enfrentar el nuevo juego. Si la estructura del juego hace que esta estrategia sea nuevamente exitosa, la transferencia es alta y positiva; de lo contrario gastará esfuerzo proporcional a su seguridad en refutarla, lo cual se muestra en el valor negativo de la correlación.

La afirmación en pedagogía de que se debe enseñar partiendo de lo simple para llegar a lo complejo, eventualmente puede ser productiva si la estrategia exitosa en el último problema corresponde a una estrategia exitosa en el siguiente; pero, no necesariamente esta forma de proceder es la más fácil para el aprendiz.

3. Importancia de los juegos de descubrimiento en el aprendizaje autónomo

Ausubel, Novack y Hanesian (1973) distinguen en el aprendizaje significativo el aprendizaje por descubrimiento dirigido y el autónomo. Los ambientes de descubrimiento son fundamentales en la formación de la autonomía del aprendizaje en contraposición a los ambientes ricos en orientaciones y explicaciones, por cuanto debe someter sistemáticamente a prueba lo que tiene en memoria de largo plazo y construir o incrementar nuevos conceptos y estrategias que enriquezcan su conocimiento previo, mediante una serie de decisiones que están solamente bajo su control. Las mismas sugerencias que pueden recibir en el ambiente de descubrimiento tienen condiciones de contrastación que disminuyen el potencial de autoridad inherente a las comunicaciones codificadas orales o escritas. En la medida que se incrementan las instrucciones y se disminuye la actividad de búsqueda o de exploración del entorno, los sujetos dedican más tiempo a interpretar y seguir instrucciones que a conocer el ambiente y valorar su propia actividad de búsqueda.

4. Los simuladores y estudio de procesos en el aprendizaje

La versión digital de protocolos – simuladores - que se desarrolló permite, además de la replica de procesos, aplicar técnicas computacionales para exploración de datos y tomar secuencias que pueden ser analizadas de diferentes maneras. La identificación, seguimiento y orientación de los procesos de aprendizaje es una meta propuesta pero no alcanzada en la Pedagogía Contemporánea. Los simuladores contribuyen al logro de este propósito, compitiendo con alternativas analógicas como es el caso del vídeo o la grabación de audio.
 

Proyecciones y Limitaciones

Aparentemente las sugerencias de estrategias serían más productivas cuando el sujeto ya ha probado las estrategias que tiene almacenadas en memoria de largo plazo, por lo cual sería de importancia comparar la efectividad de estrategias sugeridas al iniciar la solución del problema con estrategias que se activan cuando se pueda inferir que ha validado estrategias no productivas que trae de su experiencia anterior.

Especial interés merece la utilización de simuladores para la replicación, descripción, análisis y optimización de procesos de solución de problemas. Su proyección se perfila tanto para el entrenamiento de profesores, los cuales pueden utilizar estos dispositivos para aprender sobre los procesos seguidos por los estudiantes y por expertos y así orientar su actividad pedagógica, como para los mismos estudiantes, quienes los pueden utilizar para revisar y optimizar sus propias estrategias de solución de problemas.
 

Referencias Bibliográficas