Los Mapas Conceptuales: Una Ventana a la Mente del Estudiante 1

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1 Los Mapas Conceptuales: Una Ventana a la Mente del Estudiante 1 Alberto J. Cañas Institute for Human and Machine Cognition Pensacola, FL, EEUU Introducción Como docentes, nos preocupamos porque nuestros estudiantes aprendan. Aún más, nos esmeramos porque su aprendizaje sea significativo, no memorístico. Que lo que aprendan en nuestras aulas les prepare para lo que les espera en los grados subsiguientes, les ayude a encontrar empleo, o les convierta en mejores ciudadanos. Nos gustaría que nuestros estudiantes aprendieran a aprender. Ausubel [1] nos dice que: Si tuviera que reducir toda la psicología educativa a un solo principio, diría que: El factor individual más importante que influye en el aprendizaje es lo que el estudiante ya conoce. Determina esto y enséñale de acuerdo con lo que sabe. Sin embargo, cómo determinar cuánto sabe cada estudiante sobre un tema en particular sigue siendo una de las tareas más difíciles que debe enfrentar el docente. Nos enfrentamos con el problema al concluir el tema o unidad ( cuánto aprendió cada estudiante?), mientras estudiamos la unidad ( están comprendiendo los estudiante?) y por lo tanto tendemos a descartar la recomendación de Ausubel y asumimos que todos los estudiantes parten del mismo nivel de conocimiento y comprensión. Quisiéramos poder asomarnos a través de una ventana dentro de la cabeza de nuestros estudiantes y examinar su estructura cognitiva poder ver cómo van construyendo su conocimiento y qué dificultades o errores de concepto tienen. No podemos ( aún?) examinar físicamente lo que tienen nuestros estudiantes en sus mentes. Sin embargo, sí tenemos herramientas que les permiten explicitar de forma clara y concisa su conocimiento, de manera que fácilmente nos podemos dar cuenta de cuánto saben y qué errores o lagunas tienen en su comprensión del tema. Los mapas conceptuales son esa herramienta para representar el conocimiento. 1 Publicado en la Revista Magisterio, Colombia, diciembre 2005.

2 Qué es el Conocimiento? Hablar de representación de conocimiento implica entender qué es el conocimiento. En nuestra Sociedad de Conocimiento, los términos Gestión de Conocimiento y Construcción de Conocimiento se han convertido en expresiones de moda usados por consultores y educadores, pero pocas veces se aclara a qué se refieren. No podemos hablar de herramientas para la representación de conocimiento sin antes definir qué consideramos por conocimiento. Partimos de las teorías del aprendizaje significativo y educación de Novak [2] y Ausubel [1]. La mayoría de los investigadores están de acuerdo en que el conocimiento es una creación humana. Novak [2] propone que los elementos básicos del conocimiento son los conceptos, y las relaciones entre conceptos llamadas proposiciones. Los conceptos se definen como regularidades percibidas en eventos u objetos, o registros de eventos u objetos, designados por una etiqueta [3]. Los conceptos tienden a ser sustantivos, ya sean concretos o abstractos (e.g. casa, unicornio, democracia, azul). Observe que un estudiante que repite de memoria una lista de conceptos sobre un tema no está mostrando entendimiento sobre el tema, ya que el aprendizaje podría haber sido memorístico. Las proposiciones consisten de dos o más conceptos enlazados por relaciones formando una unidad semántica [4]. Por medio de proposiciones 2 construimos nuevo conocimiento enlazando nuevos conceptos al conocimiento que ya poseemos. Por ejemplo, si al explicarnos su entendimiento sobre las aves, un estudiante escribe la proposición Sistema digestivo rápido es necesario debido a Metabolismo alto, nos está haciendo explícito su comprensión de la relación que según él o ella existe entre el concepto sistema digestivo rápido y el concepto metabolismo alto. Al término que une los dos conceptos para formar la proposición en este caso es necesario debido a se le llama palabra o frase de enlace, pues su función es enlazar los dos conceptos. La proposición es la unidad más pequeña de significado o conocimiento. Un concepto por sí solo no representa conocimiento, es necesario que dos ó más conceptos se unan mediante frases de enlace para crear proposiciones y así representar conocimiento. Otras proposiciones sobre aves podrían ser: Aves tienen Sistema digestivo rápido, Metabolismo alto provee Energía, y Huesos huecos proveen Cuerpo liviano. 3 El Mapa Conceptual De una lista de proposiciones, sin embargo, es difícil darnos una idea global del entendimiento de un estudiante sobre el tema. El mapa conceptual es una representación gráfica de esas proposiciones, permitiendo una visualización rápida y efectiva del conocimiento expresado por el estudiante. La Figura 1 es un mapa conceptual construido por un estudiante de secundaria 2 Obsérvese que el término es proposición. Desafortunadamente algunos autores de habla hispana han traducido el término como preposición, y se ha difundido el concepto erróneo de que los conceptos deben enlazarse mediante preposiciones, lo cual es totalmente incorrecto. 3 Es importante destacar que la estructura proposicional de los mapas conceptuales los distingue de otras representaciones gráficas como los mapas mentales, donde los conceptos se enlazan mediante líneas pero sin frases de enlace, sin formar proposiciones. Al no existir la proposición, estos otros diagramas no representan conocimiento. Sirven como lluvias de ideas, pero no para compartir conocimiento

3 sobre las Aves (este mapa incluye las proposiciones mencionadas en la sección anterior). Los conceptos se encuentran enmarcados por rectángulos, y las frases de enlace unen dos o más conceptos para formar las proposiciones. En la mayoría de los casos los mapas conceptuales tienen una única raíz que se coloca arriba, de manera que las proposiciones del mapa se leen de arriba hacia abajo, a menos que una flecha indique lo contrario (a algunos autores les gusta usar flechas para todas las proposiciones, o elipses para enmarcar los conceptos, lo cual también es correcto son diferencias de estilo que no afectan el contenido). El mapa conceptual como herramienta efectiva para expresar el conocimiento es usada no solo en educación, sino también en la captura de conocimiento de expertos y científicos [5] [6]. Las grandes compañías como por ejemplo las plantas nucleares en EEUU, y organizaciones como la NASA, están concientes de que al pensionarse, morirse o cambiar de trabajo, sus expertos se están llevando consigo el activo más valioso de la organización: el conocimiento que poseen. Con el objetivo de preservar ese conocimiento como parte de la memoria corporativa, muchas organizaciones acuden a construir mapas conceptuales para representar el conocimiento de esos expertos. Después de todo, cuál es la diferencia entre averiguar cuánto sabe un estudiante de secundaria sobre las aves o un científico de la NASA sobre cómo llegar a Marte? El objetivo es el mismo, proveer una herramienta que le facilite a ambos representar su conocimiento. De manera que los mapas conceptuales son usados en todas las áreas de conocimiento, desde niños de preescolar hasta científicos de la NASA. (Briggs et al. [7] describen una colección de más de 100 mapas conceptuales con más de 8000 recursos sobre Marte construidas por el Centro de Exploración de Marte de la NASA, disponibles en y de gran popularidad entre estudiantes de enseñanza media.) Figura 1. Mapa conceptual sobre Aves construido por un estudiante de secundaria

4 CmapTools: Investigación y Aprendizaje Colaborativo Mencionábamos al inicio que nos preocupamos por el aprendizaje de nuestros estudiantes, y que tanto al inicio, como durante y al final de una unidad nos interesa saber cuánto saben nuestros estudiantes sobre un tema. Si utilizamos mapas conceptuales como una ventana a la mente de nuestros estudiantes, esto significa que estos no solo construyen un mapa al inicio, para que podamos determinar de dónde parte cada uno de ellos, sino que deben continuar con la construcción y refinamiento de ese mapa a como avanzamos dentro de la unidad. Al concluir la unidad, el mapa nos mostrará el entendimiento del estudiante al final. Es muy posible que para entonces el estudiante no tenga un único mapa, sino más bien una grupo de mapas (al cual le llamamos modelo de conocimiento ) sobre el tema. Para facilitar esta construcción, reconstrucción y refinamiento de los mapas aprovechamos las facilidades que nos ofrece la tecnología. CmapTools [8] es una herramienta gratuita 4 que permite a los estudiantes de manera sencilla construir sus mapas y salvarlos ya sea en su computadora ó en un servidor, de forma que pueden re-construirlos y refinarlos a como van aprendiendo sobre el tema. CmapTools permite además usar los mapas conceptuales como base para búsquedas en Internet, facilitando la investigación partiendo de un mapa construido al inicio de la unidad. De los resultados de la investigación, el estudiante amplía, mejora y refina su mapa, lo cual le permite hacer búsquedas más precisas. Mediante esta iteración de búsqueda y refinamiento, el estudiante va construyendo su conocimiento y representándolo en el mapa. Al mismo tiempo, el estudiante puede enlazar al mapa recursos que ha encontrado en su investigación (páginas Web, imágenes, vídeos, sonidos, etc.) y que están relacionados con el mapa, documentando las fuentes de información que utilizó. La Figura 2 muestra el mapa conceptual de las aves de la Figura 1 con recursos asociados al mapa. Al aumentar el conocimiento del estudiante (o del grupo de estudiantes, si se trabaja en equipos), se hace necesario la construcción de más de un mapa sobre el tema. CmapTools permite enlazar esos mapas, como se muestra en la Figura 2. CmapTools facilita y promueve el aprendizaje colaborativo. En la Red de CmapTools se han implementado servidores públicos donde estudiantes pueden publicar sus mapas, lo cuales inmediatamente se convierten en páginas Web disponibles en Internet. Igualmente, estudiantes del mismo colegio, de diferentes colegios, y aún de diferentes países pueden colaborar en la construcción de mapas conceptuales, inclusive editar el mismo mapa de forma concurrente desde diferentes puntos del planeta. En el Proyecto Conéctate del Gobierno de Panamá ( se están capacitando a los docentes de las escuelas pública en la metodología de los mapas conceptuales y en el uso de CmapTools, y en cada escuela se está instalando un servidor de CmapTools (CmapServer) que junto a servidores regionales facilitan el aprendizaje colaborativo. A nivel internacional, maestros y estudiantes de varios países se han unido para aprovechar las facilidades del software y construir mapas conceptuales de forma colaborativa (e.g. Aprovechando los servidores públicos, cualquier maestro con sus estudiantes con acceso a Internet, puede publicar sus mapas conceptuales en la Web y empezar a colaborar con otros maestros. 4 CmapTools es gratis para usos educativos y puede ser descargada de

5 Figura 2: Mapa conceptual sobre las aves con recursos enlazados. Los íconos debajo de los conceptos despliegan enlaces a los diferentes recursos. Resumen Como docentes, buscamos ayudarle a nuestros estudiantes a aprender. Para lograrlo, debemos tener claro cuanto saben nuestros estudiantes y cómo avanza su entendimiento con el tiempo. Los mapas conceptuales permiten que el estudiante exprese gráficamente y de forma clara y explícita su conocimiento, permitiéndonos a los docentes, y a otros estudiantes, evaluarlo. CmapTools, construyendo sobra la Internet, permite al estudiante utilizar el mapa conceptual como eje de su aprendizaje facilitando la investigación, reflexión y colaboración. Referencias 1. Ausubel, D.P., Educational Psychology: A Cognitive View. 1968, New York: Holt, Rinehart and Winston. 2. Novak, J.D., A Theory of Education. 1977, Ithaca, NY: Cornell University Press. 3. Novak, J.D., Learning, Creating, and Using Knowledge: Concept Maps as Facilitative Tools in Schools and Corporations. 1998, Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates. 4. Novak, J.D. and D.B. Gowin, Learning How to Learn. 1984, New York, NY: Cambridge University Press

6 5. Ford, K.M., et al., Diagnosis and Explanation by a Nuclear Cardiology Expert System. International Journal of Expert Systems, : p Hoffman, R.R., J.W. Coffey, and K.M. Ford, A Case Study in the Research Paradigm of Human-Centered Computing: Local Expertise in Weather Forecasting. Report on the Contract "Human-Centered System Prototype". 2000: Washington, DC: National Technology Alliance. 7. Briggs, G., et al., Concept Maps Applied to Mars Exploration Public Outreach, in Concept Maps: Theory, Methodology, Technology. Proceedings of the First International Conference on Concept Mapping, A.J. Cañas, J.D. Novak, and F. González, Editors. 2004, Universidad Pública de Navarra: Pamplona, Spain. p Cañas, A.J., et al., CmapTools: A Knowledge Modeling and Sharing Environment, in Concept Maps: Theory, Methodology, Technology. Proceedings of the First International Conference on Concept Mapping, A.J. Cañas, J.D. Novak, and F.M. González, Editors. 2004, Universidad Pública de Navarra: Pamplona, Spain. p

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