Introducción

A partir del avance que la neurociencia experimentó en las dos últimas décadas, el sistema educativo se ha podido beneficiar para diseñar estrategias y enfoques pedagógicos más individualizados a las necesidades de quien aprende, ya que, a partir de los hallazgos sobre el proceso del cerebro para retener y procesar información, se puede adaptar el estilo de enseñanza. Aquí se toman en cuenta las funciones ejecutivas (FE), las cuales se consideran como las habilidades que favorecen los procesos cognitivos para planificar, organizar, gestionar emociones y realizar otras actividades complejas (planificación y organización; flexibilidad cognitiva; control inhibitorio; memoria de trabajo; atención selectiva; resolución de problemas y autorregulación emocional) (Anderson, 2008, como se citó en Bausela, 2014). Se plantea que motivar el acrecentamiento de las FE en el contexto educativo puede ser esencial para alcanzar mejores aprendizajes, porque el estudiantado aprende a autogestionarse en la planificación de su tiempo para realizar las tareas, en la flexibilidad cognitiva, en el control inhibitorio, en la memoria de trabajo, en las habilidades para mantener la información mental, en la atención y en la resolución de problemas. En sí, el entrenamiento de las funciones ejecutivas se puede lograr mediante el entrenamiento del cerebro (Kontostavlou y Drigas, 2022).

En cuanto a la literatura encontrada con respecto a las FE y la relación que guardan con funciones cognitivas de orden superior como la inteligencia, lenguaje o habilidades narrativas, se puede afirmar que no hay una postura clara acerca de los resultados existentes, debido principalmente a la distinta percepción en los variados entornos de medida. Hay quienes no creen que haya relación entre inteligencia y FE y quienes encuentran una correlación significativa, especialmente en niños de 7 años de primer ciclo de primaria (González et al., 2023), aunque de todos modos se requiere una mayor investigación para fundamentar la teoría subyacente.

Se sabe que en la niñez de ambos géneros hay relación entre la capacidad de planeación y las emociones, sobre todo en edades del nivel inicial (Muchiut et al., 2020). También en adolescentes se confirma la vinculación entre FE y emociones, especialmente la empatía (Mejía, 2023; Ospina y Martínez, 2023). Igualmente, hay una muy importante relación entre FE y velocidad de procesamiento, lo que tiene un significativo impacto en el proceso de aprendizaje (Riascos et al., 2023). Además, se conoce que la inhibición, la supervisión de sí mismo, la flexibilidad, la iniciativa, la memoria de trabajo, la supervisión de la tarea, la planificación y la organización se relacionan de forma moderada con el rendimiento en matemáticas (revisión del acta de calificaciones de un periodo académico). En cambio, existe un correlato significativo en alumnos de secundaria entre las FE y el rendimiento en matemáticas (Suriel, 2020).

El desarrollo del lenguaje es una condición imprescindible para que se puedan llevar a cabo los procesos metacognitivos (Rodríguez y Cadavid, 2024) en lo referente a examinar las relaciones entre funciones ejecutivas y regulación metacognitiva. En otro orden, al determinar la relación entre FE y regulación metacognitiva para comprender mejor la naturaleza de ambas y el papel del lenguaje en esos procesos, un estudio realizado por Gutiérrez y Montoya (2022) encontró que en estudiantes universitarios las FE predicen mayoritariamente el conocimiento de la metacognición y no tanto la regulación de esta.

Según la evidencia sobre el cerebro y gracias a los avances en neurotecnología, si se potencian las funciones ejecutivas, mejora el rendimiento académico (Ordóñez y Alonso, 2023). Partiendo de esto, es lógico esperar que los docentes implicados en los procesos de fortalecer estas conexiones tengan, a su vez, un adecuado desarrollo de las FE e implementen estrategias pedagógicas que ayuden a afianzarlas. Sin embargo, se ha estimado que la falta de aprovechamiento de FE por parte de los docentes llega a un 35 %, con la inhibición como la que presenta mayor carencia (Estrada, 2023). En este sentido, se considera muy necesario establecer programas intensos de formación para docentes inmersos en procesos educativos de niños entre 3 y 6 años.

Es importante destacar que el entrenamiento de las FE es posible con programas de desarrollo cerebral enfocados en mejorar funciones de dicho órgano. Cuando el cerebro se entrena con técnicas de intervención y estrategias pedagógicas efectivas, es posible no solo desarrollar la superdotación, sino mejorar otras funciones superiores básicas, así como el procesamiento de datos matemáticos y lingüísticos. Hay determinadas FE que mejoran ostensiblemente después de entrenamientos de varias semanas (Kontostavlou y Drigas, 2022). Estas estrategias son: vinculación de los nuevos conocimientos con los anteriores, habilidades socioemocionales y relajación antes del proceso de aprendizaje.

Ante las ventajas expuestas, cabría preguntarse si existe la intención o posibilidad de integrar la estimulación de las FE en el currículo académico, en todos los niveles educativos (Gil, 2020), aunque todavía faltan más investigaciones para validar de manera profunda los efectos de algunas estrategias didácticas que estimulen las FE, como es el caso de la relajación y control de las emociones. Por tal motivo, la presente investigación tiene como objetivo general establecer si existe relación entre las estrategias didácticas basadas en la neurociencia y el desarrollo de las funciones ejecutivas en estudiantes universitarios de Educación de la licenciatura en Matemáticas.

Así, en el siguiente apartado se realiza un esbozo conceptual sobre las variables del estudio, luego se explica en qué consistió la metodología cuantitativa del mismo y, finalmente, se muestran los resultados, así como las conclusiones.

Funciones ejecutivas y estrategias neurodidácticas

Las funciones ejecutivas son un grupo de procesos mentales que posibilitan la planificación, organización, regulación y control del comportamiento, con el fin de alcanzar objetivos (Tirapu-Ustárroz et al., 2018). Son fundamentales para el éxito en la vida diaria y facilitan información en la memoria de trabajo, aparte de inhibir impulsos y respuestas inadecuadas. Desarrollar la flexibilidad cognitiva para adaptarnos a cambios o demandas, planificar y anticipar acciones futuras, tomar decisiones basadas en la información y las metas establecidas, organizar tareas y actividades son algunas de las tareas que involucran estas funciones.

Fue Muriel (1982) quien inicialmente acuñó el nombre de funciones ejecutivas, las cuales han pasado a ser reconocidas como esenciales para la gestión eficaz de las acciones y pensamientos, a la vez que permiten enfrentar nuevos desafíos, razonar y mantener la concentración en las tareas.

Por su parte, en lo relativo a las estrategias neurodidácticas, resulta oportuno conocer su clasificación, orientada hacia cuatro aspectos: mentalidad de crecimiento, vinculación de los nuevos conocimientos con los anteriores, habilidades socioemocionales, neurociencia y diversidad (Tirapu-Ustárroz et al., 2018; Tomlinson y Sousa, 2020). La primera, mentalidad de crecimiento, parte de la idea de que el cerebro es bastante plástico y puede aumentar su capacidad con el tiempo. Una vez los alumnos conocen este hecho persisten mejor en el aprendizaje. La segunda es la vinculación de los nuevos conocimientos con los anteriores. Cuando un nuevo conocimiento se conecta con el pasado y de forma novedosa, la probabilidad de que los alumnos lo recuerden mejora significativamente.

Respecto a las habilidades socioemocionales, se sabe que las neuronas de la empatía, definida como la capacidad de entender las emociones de los demás (Ospina y Martínez, 2023), se activan en los encuentros con los demás, y nos ayudan a entender las intenciones de los otros. Además, las emociones influyen poderosamente en la atención, de modo que operan como la puerta de entrada del conocimiento y el aprendizaje. Por último, la naturaleza del entorno, y cómo lo experimenta el alumno, cambian la química del cerebro y, por lo tanto, su funcionamiento (Desautels, 2016).

Estos aspectos pueden proporcionar aportes al sistema educativo por medio de la neurociencia, con una aproximación que permita impulsar las habilidades cognitivas básicas para la adquisición de la aritmética y la alfabetización, al poder identificar las causas de los déficits y también dar luz acerca de las mejores técnicas para capacitar en el desarrollo de habilidades (Thomas et al., 2019).

Por último, es necesario contemplar el enfoque del hallazgo mostrado en la revisión de Gkintoni et al. (2023), la cual señala que las competencias a través del neuroentrenamiento pueden estar más asociadas con el desarrollo de funciones ejecutivas y el autocontrol. También, con base en la neurociencia emocional y el aprendizaje, tienen relación especialmente con las emociones y las funciones cognitivas: la atención, la memoria y el aprendizaje.

Metodología

Como se ha mencionado, el objetivo de la investigación es establecer la relación existente entre el programa de estrategias neurodidácticas llevadas a cabo en las aulas (variable independiente) y las funciones ejecutivas (variable dependiente) que presentan los alumnos universitarios tomados como muestra. Por ello, se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo con un diseño de alcance descriptivo-comparativo, sin grupo control, el cual no fue conformado porque se decidió abarcar a todos los estudiantes del plan de la licenciatura en Matemáticas para la Educación Secundaria. Por tanto, se toman como parámetro de medición el pretest y el postest.

El total de la población fue de 129 estudiantes, en edades comprendidas entre 18 y 23 años, con una media de 20 años, seleccionados de manera no aleatoria e intencional de dos recintos del ISFODOSU (Instituto Superior de Formación Docente Salomé Ureña, universidad pública de la República Dominicana, especializada en la formación docente). La mayoría de la matrícula inscrita en ambos centros procede de contextos socioeconómicos bajos y de centros educativos públicos. En el transcurso de la carrera, estos estudiantes muestran dificultades con los aprendizajes para mantenerse en este plan de formación, por lo que muchos deciden cambiarse de licenciatura.

El criterio principal para seleccionar la muestra fue que los estudiantes estuvieran cursando la carrera mencionada en dos recintos del instituto y que presentaran dificultades para culminar la carrera por bajo rendimiento académico. Con esas características, fueron seleccionados 52 participantes del recinto Emilio Prud’Homme y 77 del Luis Napoleón Núñez Molina.

En primer lugar, se aplicó el Cuestionario de Evaluación del Funcionamiento Ejecutivo (EFECO, por sus siglas en inglés), desarrollado por García (2015) y adaptado al contexto latinoamericano por Ramos-Galarza et al. (2018a) y Ramos-Galarza et al. (2018b). Este instrumento favorece la evaluación de las funciones ejecutivas desde las dimensiones de la vida diaria de las personas. Tiene 67 preguntas en escala tipo Likert de 4 puntos (absolutamente incierto=0, no es cierto=1, parcialmente cierto=2, cierto=3, muy cierto=4) distribuidas en las dimensiones de planificación y organización, flexibilidad cognitiva, control inhibitorio, memoria de trabajo, atención selectiva, resolución de problemas y autorregulación emocional. Se adaptó y validó con 250 estudiantes de Ecuador en edades de 13 a 18 años. (Métrica del cuestionario: consistencia interna α=.64-.95, correlación entre ítems r=.32-.62, correlación entre sub-escalas r=.40-.76, análisis factorial confirmatorio de dos factores x2=38.87, CFI=.98, RMSEA=.06 [.035-.094], SRMR=.027). El parámetro de la escala del EFECO original de García (2015) presentó un coeficiente de Alfa de Cronbach de α=.96 y en el análisis de dos mitades de Guttman, .94.

En la parte procedimental de la investigación, se realizó un programa de 8 intervenciones áulicas de una hora con estrategias neurodidácticas como variables independientes (Estrategias implementadas: Atención plena, mentalidad de crecimiento, vinculación de los nuevos conocimientos con los anteriores, habilidades socioemocionales, neurociencia y diversidad). La ejecución del programa consistió en estimular las funciones ejecutivas antes de las clases o encuentros durante una hora con las estrategias mencionadas.

Este programa fue diseñado por los responsables de la investigación con las dimensiones anteriormente descritas. Se revisó su diseño con tres expertos de las áreas de psicología y pedagogía, para su adaptación a los objetivos del estudio. El programa fue socializado en forma de grupo focal para evaluar la pertinencia en la estimulación de las funciones ejecutivas. Las principales observaciones de los evaluadores se dirigieron a agregar más tiempo a cada una con los estudiantes, por lo cual a cada intervención se le asignó una hora.

Antes de cada clase los investigadores estimulaban la atención plena de los estudiantes, la mentalidad positiva de crecimiento, la vinculación de los nuevos conocimientos con los anteriores y las habilidades socioemocionales, de manera sistemática, hasta completar la duración de las intervenciones. Con estos procesos se pretendió que el estudiante se relajara antes del inicio de las asignaturas de matemáticas y para tomar los datos del postest se esperó un período de 2 meses después de las intervenciones.

Las pruebas se analizaron con el programa SPSS versión 25 y las aplicaciones del prest y postest se realizaron con una asistente de la investigación; los responsables del estudio no estuvieron presentes en la recogida de los datos. En los mismos instrumentos aplicados se les presentó a los estudiantes un consentimiento informado como parte de la investigación. En este consentimiento también se les reconoció el derecho de pedir información de la investigación y decidir si no querían ser parte del estudio. Ninguno se negó a hacerlo.

Resultados

Los resultados de las funciones ejecutivas fueron organizados según establece la escala EFECO y se dividen en ocho funciones: monitorización, control inhibitorio, flexibilidad cognitiva, regulación emocional, planificación, organización de materiales, iniciativa y memoria de trabajo. Se presentan las medias de la comparación del pre y postest tras las intervenciones áulicas con las estrategias neurodidácticas, y los comentarios de las tablas se realizan con los promedios de cada escala en las preguntas evaluadas.

Como se puede observar, el promedio de cada escala en la función monitorización presentó cambios, en algunas más que en otras. Si se toman los dos extremos de las escalas (absolutamente incierto (0) y muy cierto (4), se puede inferir que hubo mejora, ya que en el pretest el promedio de estudiantes que negó las preguntas de esta función fue 26.8 % y en el postest subió al 35.4 %, mientras que la escala muy cierto se redujo desde 13.1 % a 7.9 %. Los valores porcentuales bajaron, teniendo en cuenta que estos promedios obedecen a situaciones como tener cerca a alguien para terminar tareas, errores por descuido, necesitar supervisión, entre otras actividades relacionadas con la dependencia para hacer los deberes.

En esta figura sobre la representación de la función control inhibitorio se puede ver que en los datos comparativos del pretest y postest hubo cambios significativos. Como se puede observar, si se toman los dos extremos de las escalas en el pre y postest, absolutamente incierto (0) y muy cierto (4), después de las intervenciones hubo mejora, ya que en el pretest el promedio de estudiantes que negó las preguntas de esta función fue de 19.5, y en el postest subió al 32.5. En cambio, en la escala muy cierto, bajó en el postest a 4.1 de un promedio de 39.1 en el pretest. Dicha función evaluaba situaciones como actuar sin pensar, ser paciente, interrumpir las actividades de los demás. La figura demuestra que después de la intervención, los estudiantes lograron tener un mayor control de estas acciones.

La figura 3 presenta los resultados de la función flexibilidad cognitiva. Sus hallazgos muestran que hubo progreso luego de la intervención, pues el promedio de estudiantes que negó las preguntas de esta función subió desde 15.8 % a 25 %. En cambio, los resultados de la escala muy cierto bajaron de un promedio de 15.3 % a 4.8 %. De manera particular, llama la atención que los participantes mostraron una mayor capacidad para cambiar de una tarea a otra y una mayor apertura a resolver problemas de forma diferente.

En esta figura, relativa a la función regulación emocional, se muestra que en la comparación entre el pretest y postest hubo cambios. De acuerdo con los resultados del pretest en las escalas absolutamente incierto (0) y muy cierto (4), el promedio de estudiantes que negó las preguntas de esta función fue de 14 %, mientras que después de la intervención subió a 24.10. Por otro lado, los datos de la escala muy cierto después de la intervención bajaron a 12, desde un promedio de

2.5 en el pretest. Esto indicó una baja representación, con el postest en un 16.3 % comparado con el pretest, que fue de 25.6. Sobre todo, resulta significativo que disminuyó el enojo y aumentó la capacidad para calmarse en momentos de ira, de acuerdo con los porcentajes de los ítems.

La figura 5 describe la valoración que dieron los estudiantes a las situaciones relativas a la planificación, la cual también experimentó cambios. En las escalas absolutamente incierto (0) y muy cierto (4) del pre y postest, el promedio de estudiantes que negó los ítems fue de 27.3 en postest, lo que se situaba en 15.2 en el pretest. En cambio, los resultados de la escala muy cierto, que representan un bajo dominio de esta función, bajaron en el postest a 6.3 de un promedio de 16.1 evidenciados en el pretest. Estos hallazgos permiten inferir que los estudiantes, luego de la aplicación de estrategias neurológicas, presentan una mayor capacidad para planificar sus tareas, lo que les facilita trabajar de manera menos apresurada.

La figura 6 muestra la valoración de la función organización de materiales. En esta figura se representa que en el pretest y el postest también hubo cambios positivos. En las escalas de ambos, absolutamente incierto (0) y muy cierto (4), después de las intervenciones el promedio de estudiantes que negó las preguntas de esta función fue de 34.5 en postest, cuando en el pretest se situaba en 23.5. En cambio, la escala muy cierto bajó en el postest a 6.1, de un promedio de

16.3 evidenciado antes de la intervención. La escala cierto bajó desde un 15.1 hasta 7.4 del primer al segundo momento de evaluación.

En relación con la función iniciativa, en la figura 7 se muestra que los estudiantes tuvieron mejoría después de la intervención con las estrategias didácticas, porque los promedios del pretest y postest muestran cambios. En las escalas del pre y postest, absolutamente incierto (0) y muy cierto (4), después de la intervención el promedio de estudiantes que negó la pregunta de esta función fue de 29.8 en el postest, mientras que en pretest se situaba en 18.7. La escala muy cierto bajó en el postest a 6.3 de un promedio de 10.5, mientras que la escala cierto presentó una reducción de

9.2 del pretest a 14.6. Lo anterior significa que los estudiantes perciben una mejor capacidad para tomar decisiones de manera autónoma y por iniciativa propia.

Con respecto a la función memoria de trabajo, en la figura 8 los estudiantes entienden que tuvieron mejora después de la intervención con las estrategias didácticas. Luego de la intervención, no es cierto fue la respuesta predominante, pues el promedio de estudiantes que negó la pregunta de esta función fue de 30.5 en el postest, mientras que en pretest se situaba en 41.9.

Comparando el desarrollo general de las funciones ejecutivas antes y después de la intervención, se evidencia una mejora notoria, sobre todo en la función flexibilidad cognitiva, lo que evidencia que los estudiantes tienen más tolerancia al cambio; en funciones como planificación, los estudiantes aprendieron técnicas que les permitían organizar mejor sus tareas, de manera que del 25% los estudiantes pasaron al 41% cuando afirmaron que no presentan dificultad para planificar el cumplimiento de sus tareas.

Conclusiones

A pesar de que los resultados requieren una mayor profundización, pues se deben aplicar pruebas estadísticas que midan la correlación entre las variables estudiadas, de manera preliminar los hallazgos del pretest y el postest, tras las intervenciones neurodidácticas muestran que los estudiantes manejan mejor las funciones ejecutivas tanto para estudiar como en el ámbito social. Estrategias como la atención plena, la mentalidad positiva, la vinculación de los nuevos conocimientos con los anteriores, así como el desarrollo de las habilidades socioemocionales, pueden contribuir al incremento de las funciones ejecutivas. Se destaca que, según Tomlinson y Sousa (2020), la neurociencia puede ayudarnos a entender por qué ciertas estrategias sirven para favorecer o no el aprendizaje. En general, esta proporciona una base fisiológica para una teoría psicológica y sugiere que, al incidir en los procesos cerebrales, se apoya el proceso de aprendizaje.

Cabe destacar que, contrario a las conclusiones de Suriel (2020), en las que se destaca que la regulación emocional no está asociada a factores de aprendizaje, este estudio determinó que la implementación de un programa de estrategias didácticas basadas en neurociencia puede incidir en la mejora de dicha función ejecutiva. De igual modo, la flexibilidad cognitiva no se encontró asociada a factores de aprendizaje, por lo cual en este sentido el estudio citado concluye en que en ambas FE intervienen otros elementos asociados a la personalidad y a las diferencias individuales.

Con los resultados de esta investigación se pueden extraer algunas conclusiones preliminares: las estrategias focalizadas de la neurociencia podrían aumentar las funciones ejecutivas, porque después del plan de intervención los estudiantes reconocieron cambios mayores en aspectos como la planificación, organización, flexibilidad cognitiva, control inhibitorio, memoria de trabajo, atención selectiva, resolución de problemas y autorregulación emocional, los cuales podrían repercutir en la mejora de los aprendizajes de los estudiantes.

La función ejecutiva de flexibilidad cognitiva fue la más favorecida con la implementación de las estrategias seleccionadas, según los estudiantes. Este cambio podría ayudar a una mejor planificación y adaptación de los estudiantes para potencializar los procesos de aprendizaje en el área de las matemáticas. Los hallazgos resaltan la importancia de entrenar a los estudiantes, antes y durante de las clases, para gestionar la respiración, las emociones, la concentración, la planificación y la atención plena; lo que se recomienda tomar en cuenta como parte de la formación integral.

A pesar de estos hallazgos preliminares, aún queda el reto de comprender cómo este aumento de FE incidiría en una mejora del aprendizaje de los estudiantes seleccionados en esta investigación. Por tal causa, la presente investigación mantiene algunas limitaciones para realizar conclusiones más significativas, así como para discutir los resultados en profundidad. Se amerita de evaluaciones más exhaustivas para medir la influencia de la estimulación de las funciones ejecutivas en el rendimiento académico y las mejoras de las calificaciones en asignaturas específicas.

De igual modo, se debe considerar la evaluación de otras variables ajenas al estudio, es decir, otros factores como el cambio de estrategias de los docentes, estrategias de estudio de los alumnos, mayor dedicación de estudio por parte de los estudiantes, que pueden influir en la obtención de mejores resultados. Otra oportunidad de investigación para fortalecer estos resultados sería replicar la intervención mediante facilitadores que no participen en el proceso de investigación, con el fin de reducir posibles sesgos. Igualmente, queda pendiente aplicar un diseño experimental con grupo control y analizar la influencia de variables sociodemográficas en los resultados. Estas consideraciones podrían enriquecer la comprensión de los resultados y permitirían diseñar intervenciones más efectivas para mejorar el aprendizaje.

Agradecimiento

Al Instituto Superior de Formación Docente Salomé Ureña (ISFODOSU), por la financiación del proyecto “Estrategias didácticas basadas en la neurociencia: relación con el aprendizaje de las matemáticas y el desarrollo de las funciones ejecutivas en estudiantes universitarios de educación”, proyecto de investigación de donde ha salido la presente publicación. Código VRI-PI-6-2022-028.

Referencias bibliográficas

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