Teoría de los esquemas

Definición

La teoría de los esquemas describe cómo la memoria a largo plazo organiza el conocimiento en marcos mentales estructurados llamados esquemas. Un esquema es un conjunto interconectado de información sobre un concepto, un acontecimiento o un procedimiento: una plantilla mental que el cerebro utiliza para interpretar nuevas experiencias, completar los detalles que faltan y almacenar información nueva de manera eficiente. Los esquemas no son registros estáticos; son estructuras dinámicas que el cerebro actualiza continuamente a medida que se produce nuevo aprendizaje.

La tesis central de la teoría de los esquemas es que la comprensión y la memoria no son procesos de registro pasivo. Cuando un aprendiz se encuentra con información nueva, el cerebro no se limita a almacenarla de forma aislada. Busca un esquema existente con el que conectarla y, si lo encuentra, la nueva información queda asimilada en ese marco. Cuando no existe ningún esquema adecuado, o cuando la información nueva contradice directamente uno ya existente, el cerebro debe construir un esquema nuevo o reestructurar el existente, una operación cognitiva más costosa que los docentes deben planificar explícitamente.

Esto tiene consecuencias directas para la enseñanza. La instrucción que ignora los esquemas de conocimiento previo de los alumnos obliga a los aprendices a procesar información sin andamiaje cognitivo. La instrucción que activa, desafía y construye sobre los esquemas existentes trabaja a favor de la arquitectura de la memoria, no en su contra.

Contexto histórico

Las raíces intelectuales de la teoría de los esquemas se remontan a Frederic Bartlett, psicólogo británico de la Universidad de Cambridge. En su obra fundamental de 1932 Remembering: A Study in Experimental and Social Psychology, Bartlett presentó a los participantes un cuento folclórico nativo americano desconocido, «La guerra de los fantasmas», y evaluó su recuerdo a intervalos. Los participantes no recordaban el relato con precisión; lo distorsionaban sistemáticamente para adaptarlo a sus propias expectativas culturales y conocimientos previos. Bartlett concluyó que la memoria es reconstructiva, no reproductiva, e introdujo el término «esquema» para describir las estructuras mentales que guían esa reconstrucción.

Durante décadas, el marco de Bartlett quedó en los márgenes de la psicología educativa, eclipsado por el conductismo. El concepto fue recuperado y formalizado en los años setenta por investigadores de la Universidad de Illinois, en particular Richard Anderson, quien aplicó la teoría de los esquemas directamente a la comprensión lectora. El trabajo de Anderson demostró que los esquemas de conocimiento previo de los lectores determinaban de forma decisiva lo que comprendían y recordaban de los textos. Su artículo de 1977 con colegas, «Frameworks for Comprehending Discourse», estableció el modelo teórico sobre el que se asienta la mayor parte de la investigación educativa posterior.

David Rumelhart, de la Universidad de California en San Diego, ofreció el relato teórico más completo sobre los esquemas en su capítulo de 1980 «Schemata: The Building Blocks of Cognition». Rumelhart describió los esquemas como estructuras jerárquicas de conocimiento con variables (ranuras) que se rellenan con instancias específicas: un «esquema de restaurante», por ejemplo, tiene ranuras para el anfitrión, el menú, el pedido, el pago y la propina. Este marco conectó la teoría de los esquemas con los modelos computacionales de la cognición y le otorgó la precisión necesaria para la investigación empírica.

La teoría constructivista anterior de Jean Piaget se solapa de manera significativa con la teoría de los esquemas, en particular sus conceptos de asimilación (incorporar información nueva a los esquemas existentes) y acomodación (reestructurar los esquemas para adaptarlos a información contradictoria). Mientras que Piaget se centró en las etapas del desarrollo, la teoría de los esquemas se ocupa de las estructuras del conocimiento en cualquier edad, lo que la hace más directamente aplicable al diseño curricular. Véase Constructivismo para el marco desarrollista relacionado.

Principios clave

Los esquemas están organizados jerárquicamente

Los esquemas existen en múltiples niveles de abstracción y se encuentran anidados unos dentro de otros. Un alumno tiene un esquema amplio para «ciencia», esquemas anidados para «biología» y «química», esquemas más específicos para «división celular» y «ósmosis», y esquemas procedimentales para «cómo usar un microscopio». El contenido nuevo llega a un nivel concreto de esta jerarquía. La enseñanza que conecta el material nuevo con esquemas de nivel superior (por ejemplo, «la ósmosis es un ejemplo de cómo las células mantienen el equilibrio») resulta más eficaz que la presentación de hechos aislados, porque crea múltiples vías de recuperación.

El conocimiento previo determina la comprensión

El grado en que un aprendiz ya conoce un tema es el predictor más sólido de cuánta información nueva comprenderá y retendrá de la instrucción sobre ese tema. La síntesis de Anderson y Pearson de 1984 sobre la investigación en comprensión lectora lo demostró claramente: los lectores con un alto conocimiento previo sobre un tema comprenden más, recuerdan con mayor precisión y realizan inferencias más válidas que los lectores con bajo conocimiento previo, incluso cuando ambos grupos leen el mismo texto al mismo nivel de dificultad. Esto no es un rasgo fijo del aprendiz; es una función de la correspondencia entre la instrucción y el conocimiento existente.

La activación del esquema debe ser deliberada

Los esquemas no se activan automáticamente cuando resultan pertinentes. Los aprendices a veces poseen el conocimiento previo relevante pero no logran conectarlo con el contenido nuevo porque nada en el entorno de aprendizaje señala esa conexión. Los docentes no pueden asumir que los esquemas relevantes están activos simplemente porque los alumnos tienen el conocimiento previo; deben activar activamente esos esquemas antes de presentar material nuevo. Esta es la base teórica de los conjuntos anticipatorios, las actividades previas a la lectura y los organizadores previos.

La acomodación tiene un coste cognitivo elevado

Cuando la información nueva contradice un esquema existente, los aprendices se enfrentan a dos opciones: distorsionar la información nueva para que encaje en el esquema antiguo (un modo de fallo que Bartlett documentó en 1932) o reestructurar el esquema existente para acomodar la contradicción (cambio conceptual genuino). La acomodación requiere más esfuerzo cognitivo que la asimilación. También exige que los alumnos reconozcan y toleren el conflicto cognitivo en lugar de resolverlo descartando la información nueva. Los docentes deben generar este conflicto de manera explícita y dar a los alumnos tiempo y apoyo para superarlo.

Los esquemas son culturales

Los esquemas se construyen a partir de la experiencia, y las experiencias varían según la cultura, la lengua y el contexto socioeconómico. Un alumno cuya lengua materna es el español tiene esquemas de significado léxico diferentes a los de un alumno cuya lengua materna es el inglés. Un alumno criado en una comunidad agrícola tiene esquemas distintos para conceptos como «tierra» o «estaciones» en comparación con un alumno urbano. Los docentes que diseñan la instrucción dando por supuesto un conjunto universal de esquemas previos perjudican sistemáticamente a los alumnos cuyas experiencias no coinciden con esas suposiciones.

Aplicación en el aula

Activación del esquema antes de enseñar

Antes de introducir una unidad nueva, dedica entre cinco y diez minutos a poner en superficie los esquemas existentes de los alumnos. Esto puede adoptar diversas formas: un esquema KWL (¿Qué sé? ¿Qué quiero saber? ¿Qué he aprendido?), una lluvia de ideas por asociación libre en torno al término clave, una breve discusión por parejas o una actividad de clasificación que revele las categorías mentales existentes.

En una clase de historia de secundaria que comienza una unidad sobre la Guerra Fría, el docente podría pedir a los alumnos que escriban durante dos minutos sobre lo que significa la palabra «fría» en la expresión «Guerra Fría» y qué asocian con la Unión Soviética. Esto revela tanto los esquemas que tienen los alumnos como, de manera fundamental, las concepciones erróneas que contienen: los alumnos que creen que la Guerra Fría implicó frío literal, o que no tienen ninguna representación mental de la URSS, necesitan un andamiaje diferente al de quienes pueden mencionar la angustia nuclear de los años cincuenta.

En una unidad de ciencias de cuarto de primaria sobre ecosistemas, el docente podría mostrar imágenes de un bosque, un estanque, un desierto y una ciudad, y preguntar: «¿Cuál de estos es un ecosistema? ¿Cuáles están conectados?» Esto activa y pone a prueba el esquema existente de «ecosistema» antes de comenzar la instrucción formal.

Conectar el contenido nuevo con los esquemas existentes

Una vez que has puesto en superficie los esquemas existentes de los alumnos, construye explícitamente el puente desde el conocimiento previo hasta el contenido nuevo, en lugar de asumir que los alumnos establecerán la conexión por sí mismos. Los organizadores previos, introducidos por David Ausubel en 1960, son materiales instruccionales que se presentan antes de la lección principal y que conectan lo que los alumnos ya saben con lo que están a punto de aprender. Un organizador previo para una lección de química sobre enlaces iónicos podría comenzar con el esquema del alumno sobre «imanes» y «los opuestos se atraen» antes de introducir la electronegatividad.

En una clase de Lengua de bachillerato que trabaja la ironía literaria, el docente podría comenzar pidiéndoles a los alumnos que recuerden una situación en la que dijeron lo contrario de lo que pensaban: el sarcasmo. A continuación, el docente nombra eso como una forma de ironía, dando al nuevo término académico un esquema al que adherirse antes de pasar a la ironía dramática y situacional en El crisol.

Abordar los conflictos de esquemas directamente

Cuando el contenido nuevo contradice directamente los esquemas existentes de los alumnos, hay que nombrar el conflicto de manera explícita. Los alumnos que creen que los objetos más pesados caen más rápido que los más ligeros (un esquema intuitivo profundamente arraigado) no abandonarán esa creencia simplemente porque se les diga la respuesta correcta. La contradicción debe hacerse tangible, mediante demostración, predicción y prueba, o argumentación, y después el docente debe ayudar a los alumnos a construir un esquema nuevo y más preciso que sustituya al antiguo.

Esto resulta especialmente importante en la enseñanza de las ciencias, donde los esquemas físicos intuitivos (los objetos en movimiento se frenan de manera natural; el sol se mueve por el cielo) contradicen directamente los modelos científicos. La investigación sobre el cambio conceptual, en particular la de Stella Vosniadou en la Universidad Nacional y Kapodistríaca de Atenas, muestra que estas «teorías marco» son muy resistentes al cambio y requieren una atención instruccional sostenida y deliberada.

Evidencia científica

El capítulo de Richard Anderson y P. David Pearson de 1984, «A Schema-Theoretic View of Basic Processes in Reading Comprehension», sintetizó una década de investigación y sigue siendo fundamental. Su trabajo demostró que el conocimiento previo, operacionalizado como riqueza del esquema, era un predictor más sólido de la comprensión lectora que la habilidad decodificadora en lectores fluidos. La implicación es directa: la enseñanza del vocabulario y el conocimiento del contenido no es complementaria a la instrucción en alfabetización, sino central para ella.

Donna Alvermann y sus colegas (1985) examinaron qué ocurre cuando el texto instruccional contradice directamente los esquemas de conocimiento previo de los alumnos. En un estudio publicado en Reading Research Quarterly, encontraron que cuando los alumnos se encontraban con texto que entraba en conflicto con creencias firmemente arraigadas, con frecuencia distorsionaban su recuerdo del texto para que coincidiera con su creencia previa, en lugar de actualizar su creencia para que coincidiera con el texto. Este hallazgo tiene implicaciones significativas para la instrucción en ciencias y ciencias sociales: comunicar a los alumnos información correcta no es suficiente cuando un esquema competidor está profundamente arraigado.

La investigación de Richard Mayer en la Universidad de California, Santa Bárbara, sobre el aprendizaje significativo mostró que los alumnos que recibían organizadores previos antes de aprender sobre el radar o los pararrayos producían soluciones más creativas ante problemas de transferencia que los alumnos que recibían el mismo contenido sin organizadores previos. Los estudios de Mayer de los años setenta y ochenta aportaron evidencia experimental controlada del mecanismo de activación del esquema que Bartlett había descrito de manera teórica.

El experimento de John Bransford y Marcia Johnson de 1972, publicado en el Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior, es la demostración más citada de la teoría de los esquemas. Los participantes escuchaban un fragmento que describía una actividad ambigua (que resultaba ser lavar ropa). Quienes conocían el tema antes de escuchar el fragmento recordaban significativamente más información que quienes lo conocían después o no lo conocían en absoluto. El fragmento era idéntico en todas las condiciones; lo que variaba era si el esquema relevante estaba activado. El estudio estableció que la comprensión, no solo el recuerdo, depende de la activación del esquema.

Merece la pena señalar aquí la conexión con la teoría de la carga cognitiva. La investigación de John Sweller y sus colegas en la Universidad de Nueva Gales del Sur ha demostrado que los esquemas bien desarrollados reducen la carga cognitiva al agrupar información en unidades únicas en la memoria a largo plazo, liberando la memoria de trabajo para el procesamiento nuevo. El desarrollo del esquema es, desde la perspectiva de la carga cognitiva, el mecanismo por el cual la pericia reduce el esfuerzo mental.

Concepciones erróneas frecuentes

«La teoría de los esquemas solo se aplica a la lectura.» La aplicación educativa original de Anderson se centró en la comprensión lectora, lo que llevó a muchos profesionales a tratar los esquemas como una estrategia lectora en lugar de como un principio cognitivo general. La teoría de los esquemas se aplica igualmente a las matemáticas (los alumnos tienen esquemas para tipos de problemas que orientan su enfoque ante nuevos ejercicios), las ciencias (esquemas físicos intuitivos que pueden o no coincidir con los modelos científicos), las ciencias sociales (esquemas culturales e históricos que moldean la interpretación de los eventos) y cualquier otro ámbito. Activar los conocimientos previos no es una técnica de alfabetización; es un principio de aprendizaje.

«Activar los conocimientos previos significa preguntar "¿qué sabéis ya?"» Una pregunta a mano alzada o un breve debate se toma a menudo como activación del esquema suficiente. En la práctica, esto solo funciona si la pregunta es lo bastante específica para activar el esquema relevante y si el docente utiliza las respuestas de los alumnos para dar forma real a la instrucción. La activación del esquema hecha por cumplir, en la que el docente ignora las respuestas de los alumnos y sigue adelante con una lección predeterminada, no aporta ningún beneficio al aprendizaje. La activación genuina del esquema exige que los docentes escuchen, identifiquen lagunas y concepciones erróneas, y ajusten su planteamiento.

«Los alumnos que carecen de conocimiento previo solo necesitan más información.» Cuando los alumnos no tienen esquemas para un tema, el instinto es proporcionar más contenido expositivo: más lectura, más explicación, más vocabulario. Pero la información sin esquema no tiene nada a lo que adherirse en la memoria y se olvida rápidamente. Antes de construir conocimiento, los docentes a veces necesitan construir el propio esquema mediante experiencias concretas, imágenes, vídeo, objetos físicos o analogías con esquemas ya existentes. Por eso las salidas de campo, las demostraciones y la narración oral no son un lujo en las aulas con escaso conocimiento previo; son necesidades para construir esquemas.

Conexión con el aprendizaje activo

La teoría de los esquemas ofrece una de las justificaciones teóricas más sólidas para las metodologías de aprendizaje activo. La instrucción pasiva: la clase magistral sin activación previa, el texto sin actividades preparatorias, presenta información sin activar los esquemas que los alumnos necesitan para darle sentido. Las estructuras de aprendizaje activo obligan a la implicación cognitiva que requiere la activación del esquema.

La cartografía conceptual es la aplicación práctica más directa de la teoría de los esquemas en el aula. Cuando los alumnos construyen un mapa conceptual, están externalizando su esquema interno: haciendo visibles los nodos que tienen y las conexiones que perciben entre ellos. Los docentes pueden leer el mapa conceptual de un alumno como un diagnóstico de la estructura de su esquema, identificando nodos ausentes, vínculos incorrectos y hechos aislados que carecen de conexiones. Los mapas conceptuales antes de la instrucción revelan los esquemas existentes; los mapas conceptuales después de la instrucción revelan cómo se ha ampliado o reestructurado el esquema.

El constructivismo, especialmente en su forma piagetiana, comparte la premisa central de la teoría de los esquemas: que los aprendices construyen el conocimiento sobre marcos previos. Pero el constructivismo va más allá al sostener que los aprendices deben construir activamente la comprensión en lugar de recibirla. La teoría de los esquemas explica el mecanismo cognitivo por el que se produce esa construcción, lo que convierte a ambos marcos en complementarios más que en competidores.

Las estrategias de activación del conocimiento previo, como las guías de anticipación, las líneas de opinión y las notas en dos columnas, son la teoría de los esquemas puesta directamente en práctica en el aula. Cualquier actividad que pida a los alumnos que conecten el contenido nuevo con lo que ya saben o creen está aprovechando el mecanismo de los esquemas.

El aprendizaje basado en la indagación crea condiciones en las que los alumnos deben reconciliar activamente nuevas observaciones con sus esquemas existentes, encontrando datos que desafían sus expectativas y construyendo nuevos marcos explicativos. Esto refleja el proceso de acomodación que la teoría de los esquemas describe como la forma más generativa de aprendizaje.

Fuentes

1. Bartlett, F. C. (1932). Remembering: A Study in Experimental and Social Psychology. Cambridge University Press.

2. Rumelhart, D. E. (1980). Schemata: The building blocks of cognition. En R. J. Spiro, B. C. Bruce y W. F. Brewer (Eds.), Theoretical Issues in Reading Comprehension (pp. 33–58). Lawrence Erlbaum Associates.

3. Anderson, R. C., y Pearson, P. D. (1984). A schema-theoretic view of basic processes in reading comprehension. En P. D. Pearson (Ed.), Handbook of Reading Research (pp. 255–291). Longman.

4. Bransford, J. D., y Johnson, M. K. (1972). Contextual prerequisites for understanding: Some investigations of comprehension and recall. Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior, 11(6), 717–726.