Receta para aprender física

La física, estaríamos de acuerdo, no es la materia más popular de la escuela preparatoria. Lejos de esto, para muchos estudiantes la física es una disciplina árida y difícil de abordar, constituida por un conjunto de fórmulas inconexas que hay que memorizar y aplicar a ciegas; con una utilidad práctica, además, que no es inmediatamente obvia. En estas circunstancias, no es sorprendente que, con excepciones, los cursos de física en la escuela preparatoria no tengan demasiado éxito. Y lo mismo sucede con algunos cursos introductorios de física a nivel universitario.

En contra del desolador panorama anterior, sin embargo, la física está lejos de constituir un conjunto de fórmulas inconexas sin mayor utilidad práctica. Por el contrario, es una disciplina altamente estructurada con un enorme rango de aplicaciones como bien nos consta. En estas condiciones, el desarrollo de métodos pedagógicos para una enseñanza eficiente de la física elemental adquiere una gran relevancia.

De suyo, la física es una disciplina con conceptos relativamente complejos y una mejora en sus métodos de enseñanza requiere el desarrollo de esquemas para facilitar al estudiante la adquisición de dichos conceptos. Hay que notar, por otro lado, que un estudiante que se enrola en un primer curso de física, lo hace con un esquema mental intuitivo sobre las causas que determinan los fenómenos físicos a su alrededor –la caída de los objetos por la gravedad, por ejemplo–. Dicho esquema, sin embargo, comúnmente está en contradicción con los conceptos aceptados de la física. Una enseñanza efectiva de esta disciplina debe entonces erradicar estos conceptos erróneos y sustituirlos por los correctos.

Tradicionalmente, los estudiantes aprenden física, al igual que otras disciplinas, a través de clases impartidas por un maestro frente a pizarrón. En este esquema, el maestro lleva la parte activa mientras que el papel de los estudiantes es el de receptores pasivos de los conocimientos expuestos por el profesor. En los esquemas de aprendizaje activo, en contraste, los estudiantes adquieren por si mismos el conocimiento a través de experimentos, razonamientos propios y discusión con otros estudiantes. Todo este proceso es guiado por un instructor que, sin embargo, tiene un papel relativamente pasivo.

Según los expertos que han empleado métodos de aprendizaje activo para enseñar física, dichos métodos son más efectivos que los tradicionales para erradicar los conceptos intuitivos erróneos de los estudiantes y sustituirlos por los conceptos correctos. Un artículo publicado el pasado 24 de mayo en la revista Frontiers in ICT por un grupo de investigadores encabezado por Eric Brewe de Drexel University, en Filadelfia, Pensilvania, aporta datos duros que apoyan estas conclusiones.

En dicho artículo, Brewe y colaboradores reportan los resultados de un estudio llevado a cabo para determinar el efecto que tiene tomar un curso de física bajo el método de aprendizaje activo, sobre los procesos cerebrales que experimenta un estudiante al momento de resolver un problema de física. Para este propósito, los investigadores conjuntaron a un grupo de 55 estudiantes, 33 hombres y 22 mujeres, de la Florida International University. Como parte de la prueba, los estudiantes participantes, que no habían previamente tomado un curso introductorio de física a nivel universitario, se enrolaron en un curso de física que empleaba aprendizaje activo y llevaron a cabo pruebas de razonamiento físico antes y después de tomarlo.

De manera concurrente con la pruebas de razonamiento físico, los estudiantes fueron sometidos a pruebas de resonancia magnética funcional. Con relación a esto, hay que recordar que la técnica de resonancia magnética funcional permite determinar qué zonas del cerebro están activas en un determinado momento y por tanto dieron a los investigadores una indicación de los procesos cerebrales asociados al razonamiento físico, antes y después del entrenamiento con aprendizaje activo.

Como resultado de sus experimentos, Brewe y colaboradores encontraron que los estudiantes, como esperaban, mejoraron su desempeño en la pruebas de razonamiento físico. De manera más significativa, encontraron también que el aprendizaje activo puso a funcionar zonas del cerebro que estaban inactivas con anterioridad. Con este resultado, los investigadores aportan evidencia sólida a favor del valor de las técnicas de aprendizaje activo para la enseñanza de la física.

Brewe y colaboradores concluyen que la actividad cerebral durante el razonamiento físico puede ser modificada con un curso de física con un esquema de aprendizaje activo de un semestre, quedando para una investigación futura determinar si esto es también cierto para los cursos tradicionales y para otras disciplinas.

De un modo u otro los resultados de Brewe y colaboradores son, sin duda, fascinantes. ¿Implicarían que en un futuro cercano un bien diseñado y mejor impartido curso introductorio de física fascinará a una mayoría de estudiantes? Ver para creer.