La nueva ciencia del aprendizaje ofrece una vista previa del mañana

17 de Julio de 2009

La nueva ciencia del aprendizaje ofrece una vista previa del mañana

17 de Julio de 2009

LA JOLLA, CA—De todas las cualidades que distinguen a los humanos de otras especies, la forma en que aprendemos es una de las más significativas. En la edición del 17 de julio de 2009 de la revista Ciencia, Los investigadores que están a la vanguardia de la neurociencia, la psicología, la educación y el aprendizaje automático han sintetizado una nueva ciencia del aprendizaje que ya está remodelando nuestra forma de pensar sobre el aprendizaje y creando oportunidades para volver a imaginar el aula para el siglo XXI.

“Para comprender cómo aprenden los niños y mejorar nuestro sistema educativo, debemos comprender qué pueden aportar todos estos campos”, explica el investigador del Instituto Médico Howard Hughes. Terrence J. Sejnowski, Ph.D., profesor y director del Laboratorio de Neurobiología Computacional del Instituto Salk de Estudios Biológicos y codirector del Centro de Dinámica Temporal del Aprendizaje (TDLC) de la Universidad de California, San Diego, patrocinado por la National Fundación de Ciencias. “Nuestros cerebros han evolucionado para aprender y adaptarse a nuevos entornos; si podemos crear el entorno adecuado para un niño, sucede la magia”.

El documento es la primera publicación importante que surge de una colaboración única entre el TDLC y el Centro de Aprendizaje en Ambientes Informales y Formales (LIFE) de la Universidad de Washington. El TDLC se centra en el estudio del aprendizaje, desde las neuronas hasta los humanos y los robots, y trata el elemento del tiempo como un componente crucial del proceso de aprendizaje. Este trabajo complementa la investigación psicológica sobre el desarrollo infantil que es el enfoque principal del Centro LIFE. Ambos han sido financiados como parte de la iniciativa Science of Learning de la NSF.

Entre las ideas clave que los autores destacan se encuentran tres principios para guiar el estudio del aprendizaje humano en una variedad de áreas y edades: el aprendizaje es computacional—el aprendizaje automático proporciona un marco único para comprender las habilidades informáticas que poseen los bebés y los niños pequeños que les permiten inferir modelos estructurados de su entorno; el aprendizaje es social—un hallazgo que está respaldado por estudios que muestran que la medida en que los niños interactúan y aprenden de un robot depende de qué tan social y receptivo sea su comportamiento; y el aprendizaje está respaldado por circuitos cerebrales que vinculan la percepción y la acción— el aprendizaje humano se basa en la maquinaria cerebral increíblemente compleja que respalda la percepción y la acción y que requiere adaptación y plasticidad continuas.

Como la única especie que participa en el aprendizaje organizado, como escuelas y tutorías, Homo sapiens también aprovechar tres habilidades sociales exclusivamente humanas que son fundamentales para la forma en que aprendemos y nos desarrollamos: la imitación, que acelera el aprendizaje y multiplica las oportunidades de aprendizaje; la atención compartida, que facilita el aprendizaje social; y la empatía y las emociones sociales, que son fundamentales para comprender la inteligencia humana y parecen estar presentes incluso en niños prelingüísticos.

Estos y otros avances en nuestra comprensión del aprendizaje ahora están contribuyendo al desarrollo de máquinas que son capaces de aprender y, más significativamente, de enseñar. Estos "robots sociales", que interactúan con los humanos a través del diálogo u otras formas de comunicación y se comportan de manera que los humanos se sienten cómodos, se están utilizando de manera experimental como maestros sustitutos, ayudando a los niños en edad preescolar a dominar habilidades básicas como el nombres de los colores, vocabulario nuevo y canto de canciones sencillas (ver imagen).

“La interacción social es clave para todo”, dice Sejnowski. “La tecnología para fusionar lo social con lo instructivo existe, pero no se ha aplicado al salón de clases para crear un entorno personalizado e individualizado para cada estudiante”. Él prevé un momento en que estos robots sociales pueden ofrecer una pedagogía personalizada adaptada a las necesidades de cada niño y ayudar a rastrear el dominio del plan de estudios del estudiante. "Al desarrollar un modelo computacional muy sofisticado de la mente de un niño, podemos ayudar a mejorar el desempeño de ese niño".

"Para que esta nueva ciencia tenga un impacto, es fundamental que los investigadores e ingenieros se integren en entornos educativos durante períodos prolongados de tiempo", dice el coautor Javier Movellan, Ph.D., co-PI de la Red de Interacción Social de TDLC y director de la Laboratorio de Percepción de Máquinas en UC San Diego. “El antiguo enfoque de los científicos que realizan experimentos de laboratorio y les dicen a los maestros qué hacer simplemente no funcionará. Los científicos e ingenieros tienen mucho que aprender de los educadores y de la vida diaria en el aula”. Movellan está colaborando con los maestros del Centro de Educación de la Primera Infancia de UC San Diego para desarrollar robots sociales que ayuden a los maestros y creen nuevas oportunidades de aprendizaje para los niños.

Qué hace que la interacción social sea un catalizador tan poderoso para el aprendizaje, cómo incorporar elementos clave en la tecnología para mejorar el aprendizaje y cómo capitalizar los factores sociales para enseñar mejor a los niños y fomentar su curiosidad innata siguen siendo preguntas centrales en la nueva ciencia del aprendizaje.

“Nuestra esperanza es que la aplicación de este nuevo conocimiento al aprendizaje mejore la capacidad de los educadores para brindar una vida intelectual y cultural mucho más rica e interesante para todos”, dice Sejnowski.

Los investigadores que también contribuyeron a este trabajo incluyen a Andrew N. Meltzoff, D.Phil., y Patricia K. Kuhl, Ph.D., co-PI y PI, respectivamente, del Centro de aprendizaje en entornos informales y formales (LIFE) en la universidad de washington

Sobre la Dinámica Temporal del Centro de Aprendizaje:
El Centro de Dinámica Temporal del Aprendizaje, en funcionamiento desde 2006 como uno de los seis centros de Ciencias del Aprendizaje en todo el país, está financiado por la Fundación Nacional de Ciencias.

La misión del TDLC es desarrollar una nueva ciencia del aprendizaje que trate el tiempo como un componente crucial en el proceso de aprendizaje, en escalas de tiempo que van desde milisegundos hasta años. También hay un enfoque particular en el alcance del salón de clases a los laboratorios y la traducción de la ciencia al salón de clases.

UC San Diego es la universidad líder, pero el Centro consta de más de 150 investigadores y aprendices que colaboran desde una gran cantidad de universidades. Actualmente, hay unos 90 proyectos de investigación únicos en curso, que van desde las formas en que el cerebro organiza y utiliza la información hasta los robots sociales en las aulas que interactúan con los niños.

Acerca del Instituto Salk de Estudios Biológicos:
El Instituto Salk de Estudios Biológicos es una de las instituciones de investigación básica más importantes del mundo, donde profesores de renombre internacional investigan cuestiones fundamentales de las ciencias de la vida en un entorno único, colaborativo y creativo. Centrados tanto en el descubrimiento como en la orientación de futuras generaciones de investigadores, los científicos de Salk realizan contribuciones innovadoras a nuestra comprensión del cáncer, el envejecimiento, el Alzheimer, la diabetes y los trastornos cardiovasculares mediante el estudio de la neurociencia, la genética, la biología celular y vegetal y disciplinas relacionadas.

Los logros de la facultad han sido reconocidos con numerosos honores, incluidos premios Nobel y membresías en la Academia Nacional de Ciencias. Fundado en 1960 por el pionero de la vacuna contra la polio Jonas Salk, MD, el Instituto es una organización independiente sin fines de lucro y un hito arquitectónico.