La organización y representación del conocimiento.

Los estudios sobre adquisición del conocimiento humano señalan hoy que existen básicamente dos tipos de conocimiento: el conocimiento declarativo y el conocimiento procedimental. Esta idea que ya fue expuesta y comentada ampliamente en un anterior trabajo (Casas y Luengo, 1.999) será el hilo conductor de la exposición en el presente capítulo.

2.3.1.1.- El conocimiento declarativo

El conocimiento declarativo representa el conocimiento de los objetos, los sucesos o las ideas. Se puede decir que es el conocimiento de “saber que”. En virtud de este tipo de conocimiento, una persona puede saber lo que es un polígono, lo que fue la Revolución Francesa o lo que significa el término Democracia. Así, las personas, atribuyen a tales objetos, sucesos o ideas, en forma de representaciones mentales, unas determinadas propiedades o características que los distinguen de unos y los relacionan con otros.

Estas propiedades se organizan y se representan en la mente en forma de esquemas. Tal como fue explicado en un apartado anterior, la teoría de los esquemas establece que el conocimiento está almacenado en paquetes de información o esquemas. Una representación interna, un esquema para un objeto, suceso o idea está formado por un conjunto de atributos y marcas que lo describen y nos ayudan a reconocer dicho objeto o suceso.

Tales representaciones mentales en forma de esquemas están relacionadas unas con otras y es precisamente la interrelación lo que las hace significativas. Por ejemplo, los alumnos tienen una representación mental, un esquema, de lo que es un ángulo, que incluye atributos o marcas tales como lados, vértice, o amplitud. Este esquema es parte de otros, como pueden ser los de triángulo o polígono. Y hay esquemas específicos que diferencian el ángulo exterior, el ángulo interior, el ángulo determinado por una trayectoria o el ángulo de cruce entre dos líneas.

Cada individuo posee un único esquema para cada suceso u objeto que ha ido construyendo según sus experiencias. Mediante un proceso conocido como

acrecentamiento (Rumelhart, 1.980), los esquemas van creciendo por adición de nuevas propiedades o por suma de nuevos esquemas que utilizan como modelo otros esquemas existentes. Cuando aparecen nuevas experiencias que no pueden ser descritas mediante esquemas existentes, se reestructuran, adoptando un esquema conocido, pero con propiedades características propias. Este fenómeno coincide con el descrito por Piaget como "acomodación".

El uso de los esquemas se aplica en las actividades de cada día. Así, por ejemplo, leer una historia requiere que se acceda a esquemas que corresponden al texto que se está leyendo. Sin embargo, si estos esquemas no están disponibles mientras se lee, el lector debe llenar el vacío en su memoria con un conocimiento estructural preestablecido de las historias. A este respecto son concluyentes los descubrimientos acerca de lectura comprensiva, establecidos por autores como Kintsch y Van Dijk (1.978) o Adams y Collins (1.979).

2.3.1.2.- El conocimiento procedimental.

Las personas almacenan representaciones mentales en forma de esquemas más o menos complejos, de los conceptos, de tal manera que son capaces de definirlos, describirlos y diferenciarlos de otros, pero no necesariamente quiere esto decir que sepan utilizarlos. El conocimiento declarativo no implica necesariamente comprensión.

Frente al conocimiento declarativo, el conocimiento procedimental se refiere a cómo las personas utilizan o aplican su conocimiento declarativo. Es el conocimiento del “saber cómo”. El conocimiento declarativo proporciona la base conceptual para el conocimiento procedimental. Éste supone la interrelación de esquemas en patrones que representan acciones mentales y que a su vez se representan mentalmente mediante lo que se denominan esquemas de acción.

En el siguiente gráfico, modificado del de Sierra y Carretero (1.995) se muestra cuál sería el proceso que se seguiría para llevar a cabo una actividad usual como ir a un restaurante. En la parte superior se situaría el componente que sintetiza el conocimiento representado por el esquema, al que se suele denominar "indicador de esquema" (ir al restaurante). En el nivel inmediatamente inferior, se sitúan los "indicadores de escenas" (entrar, pedir, comer, pagar, …). En el nivel más bajo estarían lo que se denominan "acciones de escenas", que se interrelacionarían entre ellos a través de una red supraordenada.

Abrir puerta Buscar mesa Sentarse Leer menú Decidir plato Pedir comida Indicadores de acciones "Ir al restaurante" Indicadores de escenas Indicador de esquema Pedir Entrar

Si se toma por ejemplo el caso de un alumno que tiene que resolver el problema de calcular el área de un triángulo, puede observarse que tiene activar sus esquemas en relación con conceptos parciales tales como triángulo, base y altura. Debe saber además, la fórmula del área. Y debe tener conocimiento de lo que significa multiplicar, o dividir. Pero lo más importante que debe saber es en qué casos puede aplicarse, en qué orden ha de hacerse todo y cómo han de interrelacionarse estos conocimientos. Esto es conocimiento procedimental. Resolver problemas, planear actividades o desarrollar argumentos son ejemplos típicos de actividades que suponen también el mismo tipo de conocimiento.

2.3.1.3.- La estructura cognitiva.

En el estado actual de nuestros conocimientos sobre la forma en que la mente humana trabaja, está ampliamente asumido que la información se almacena en la memoria ajustándose a una cierta organización. En esto, coinciden básicamente todos los modelos sobre la memoria a largo plazo que son aceptados en la actualidad (Ruiz, 1.992).

En todos estos modelos se acepta que la relación entre conceptos depende, al menos en parte, de su similaridad semántica o proximidad.

La similaridad semántica es una función del número de propiedades que los conceptos tienen en común. Mientras más propiedades tengan en común, más enlazados están mediante esas propiedades, de modo que están más próximamente relacionados.

El soporte experimental de esta idea lo proporciona una gran cantidad de investigación sobre la memoria, que ha demostrado que las ideas con algún tipo de estructura, o las listas organizadas de acuerdo con algún tipo de proximidad semántica, se recuerdan mejor que las listas no estructuradas. Mientras más significativa semánticamente sea la relación entre ideas, mejor se recuerdan. (Tulving, 1.967, Bower, Lesgold y Tieman, 1.969)

En este contexto, es de gran importancia la noción de estructura cognitiva. Por tal se entiende el patrón de relaciones entre los conceptos en la memoria. Más exactamente definido, sería el constructo hipotético que se refiere a la organización de las relaciones entre conceptos en la memoria semántica o a largo plazo (Shavelson, 1.972).

La representación de la estructura cognitiva suele hacerse en forma de redes. Estas redes son conocidas como redes semánticas. Representan estructuras que están compuestas por nodos con distintas relaciones (por ejemplo, subordinadas o disyuntivas) y enlaces entre ellos (Norman y otros, 1.976). Los nodos son conceptos o grupos de conceptos y los enlaces describen la relación proposicional entre ellos.

La estructura cognitiva no es rígida, sino que evoluciona individualmente mediante la adscripción de nuevos atributos subjetivos y objetivos a los objetos del mundo, que hacen posible la diferenciación entre unos y otros y la definición de nuevas relaciones estructurales entre ellos. De tal forma, las personas llegan a almacenar un buen número de dimensiones significativas entre objetos en un dominio de conocimiento determinado, y de relaciones entre ellas.

El aprendizaje, entendido desde este punto de vista, se puede concebir como la reorganización de las redes en la memoria semántica. Consiste en edificar nuevas estructuras de conocimiento construyendo nuevos nodos e interrelacionándolos con nodos existentes (Norman y otros, 1.976). Si los enlaces se forman entre conocimiento existente y conocimiento nuevo, el nuevo conocimiento se integra y se comprende mejor. Esta es la idea planteada y ampliamente difundida por Ausubel, Novak y Hanesian (1.978).

El aprendizaje es, en este contexto, la reorganización de la estructura cognitiva del alumno, y consiste tanto en la adquisición del conocimiento estructural como de conocimiento declarativo, y la investigación ha mostrado que durante el proceso de aprendizaje, la estructura cognitiva del alumno se aproxima a la del profesor (Shavelson, 1.974, Thro, 1.978)

2.3.2.- Conocimiento en expertos y noveles.

Cada vez más estudios han resaltado que los expertos y los noveles estructuran su conocimiento de distinta forma. El análisis de cómo lo hacen unos y otros constituye un interesante capítulo de investigación.

La idea que motivó el interés en este campo fue la posibilidad de que quizá una comprensión mejor de cómo almacenan el conocimiento los expertos humanos pudiera servir para conseguir nuevos principios generales sobre el funcionamiento de la cognición humana. Hoy en día, además, el interés por este tema se ve justificado por los desarrollos en IA.

Para los objetivos de nuestro trabajo, estas aportaciones revisten especial interés, pues suponen aceptar la consideración de que el conocimiento se organiza en distinta forma a lo largo del desarrollo de los individuos, conforme alcanzan mayores grados de conocimiento y van convirtiéndose en expertos.

Quizás el experimento más conocido en este campo haya sido el de Chase y Simon (1.973) sobre jugadores expertos de ajedrez. El experimento consistió en mostrar durante unos segundos a expertos y noveles tableros de ajedrez tomados de partidas reales y pedir a los sujetos que trataran de colocar 25 piezas de ajedrez de la misma manera que habían visto en el tablero.

Se descubrió que los jugadores expertos eran capaces de colocar el noventa por ciento de las piezas de manera correcta, mientras que los noveles sólo podían colocar alrededor del veinte por ciento Sin embargo, cuando las piezas se disponían en los tableros al azar, los resultados obtenidos por expertos y noveles eran similares.

La conclusión fue que tanto unos como otros son capaces de almacenar la misma cantidad de información cuando se trata de campos en los que no están familiarizados, pero cuando se trata de campos que dominan, los expertos tienen una forma distinta de

almacenar la información, mejor estructurada y en forma de unidades mayores de contenido, lo que les permite recuperar más datos.

Desde entonces, muchos experimentos han confirmado y ampliado esta conclusión. Chi, Glaser y Rees (1.982) estudiaron la comprensión de físicos expertos y noveles acerca de problemas físicos, al pedirles categorizar y clasificar problemas. Descubrieron que mientras que los noveles se basaron sobre todo en características superficiales, los expertos ordenaron los problemas basándose en el tipo de leyes requeridas para resolverlos. Como su clasificación se basaba más en principios generales de la física que en características visibles, los expertos clasificaron juntos problemas que no tenían características superficiales en común.

En sus estudios sobre problemas relacionados con el equilibrio de balanzas, Siegler (1.985) identificó las leyes utilizadas por tres niveles de noveles y expertos para resolver problemas de equilibrio de una balanza preguntando a los sujetos si se inclinaría hacia la izquierda, la derecha o permanecería equilibrada. Siegler llegó a la conclusión de que los expertos, en comparación con los noveles, utilizaban agrupaciones más grandes de conocimiento y leyes más complejas para combinar estas agrupaciones.

Refiriéndonos particularmente al campo de la Didáctica de las Matemáticas, conocer la forma en que los alumnos interrelacionan los conceptos implicados es muy útil en el proceso de resolución de problemas. Se ha demostrado a través de un buen número de investigaciones (Chi, Feltovich y Glaser, R., 1.981; Chi, Glaser y Ress, 1.982; Ferguson-Hessler y Jong de, 1.990; Jong de y Ferguson-Hessler, 1.986), que la estructura del conocimiento de los buenos resolutores de problemas difiere de la de los noveles, pues mientras los primeros aplican principios generales en la resolución, los noveles se centran en aspectos literales. Además de esto, una de las principales diferencias entre expertos y noveles es que el conocimiento de los expertos incluye un rico conjunto de esquemas ordenados, que les guía en la interpretación y resolución de problemas. Estos esquemas representan el conocimiento estructural.

Estos y otros descubrimientos similares en distintos campos muestran que los expertos no enfocan los problemas de la misma forma que los noveles, y que

precisamente sus conocimientos previos les sirven para almacenar información, pero estructurándola en unidades más complejas. Mientras que, como ya quedó indicado al comentar los experimentos de Miller, los noveles no recordaban más que un pequeño número de unidades de información en la memoria a corto plazo, los expertos son capaces de recordar una información mayor, pues almacenan el mismo número de unidades, pero éstas son más complejas.

Un ejemplo que ha sido utilizado en numerosas ocasiones para explicar esta cuestión ha sido proponer a una persona que recuerde una serie de palabras inconexas, o bien proponerle el aprendizaje de las mismas, pero ordenadas en una frase. El resultado en el segundo caso es que se recuerda un mayor número de palabras, debido a la organización que la estructura de la frase presta.

La clave parece pues, estar en la mejor estructuración del conocimiento. No hay verdadero conocimiento hasta que los conceptos no están puestos unos en relación con otros. Y es lógico suponer, como antes quedó apuntado, que cuanto mejor estructurado esté el conocimiento mejor será el resultado no sólo de la recuperación de la memoria, sino también de la calidad de la comprensión.

La adquisición del conocimiento de expertos humanos en determinadas materias ha sido objeto de interés en distintas áreas de conocimiento, y ha sido históricamente uno de los pilares de toda progresión cultural en las sociedades. Pero siempre ha ido realizándose de una forma intuitiva y muy ligada a largas sesiones de práctica, sin una representación formal de este conocimiento.

En este sentido, quizá donde haya habido un mayor desarrollo de las técnicas de adquisición del conocimiento de expertos humanos haya sido en el campo de la IA, sobre todo por el interés de implementar este conocimiento en lo que precisamente se han denominado Sistemas Expertos.

Pero hay que destacar que el objetivo último del estudio acerca de cómo los expertos piensan no es sólo implementar sus modos de procesamiento en dichos sistemas, sino que a largo plazo, el propósito último de estos estudios es obtener modelos más generales del funcionamiento de la mente humana, y sus implicaciones en distintos campos de conocimiento.

De ahí que los métodos utilizados para la adquisición del conocimiento sean objeto de estudio cada vez de mayor actualidad. Por ello, es útil hacer una revisión de los métodos utilizados en este campo, pues pueden tener una interesante aplicación en el área de la Didáctica.

2.4.- Transmisión del conocimiento. Educación y Didáctica.