Amigos del Club de Lenguaje No Verbal, esta semana presentamos el artículo “Facial micro-expression states as an indicator for conceptual change in students’ understanding of air pressure and boiling points” de Chiu M., Liaw H. L., Yu Y., Chou C. (2019), en el cual se intenta predecir el cambio conceptual en función de las microexpresiones faciales que emergen cuando se experimenta un conflicto conceptual.

El cambio conceptual es un tema bastante estudiado en el campo de la educación. Se plantea que, para conseguir un cambio conceptual, el conflicto conceptual es el único medio que lleva a tal fin. No obstante, existen otras rutas que se activan ante cada concepto con el que nos topamos, pero no llevan al cambio.

Por ejemplo, se nos presenta el concepto de probabilidad y ante las explicaciones pertinentes podemos tener la ilusión de comprenderlo, aunque no lo hayamos hecho realmente. Por lo que, lógicamente, no habrá cambio conceptual. Si no hay conflicto conceptual entre lo que creemos saber y las evidencias relativas al concepto, no habrá cambio.

Hablamos de conflicto conceptual solo cuando tanto el concepto (pre)existente en la mente de un aprendiz, como su significado real son inteligibles para dicho alumno. También es un requisito el hecho de que el aprendiz sea consciente del conflicto activado entre lo que sabe y lo que hay en la realidad.

Para entenderlo, no puede haber conflicto conceptual si sabemos una palabra pero desconocemos su significado por completo. Debe haber una comprensión previa del concepto a analizar, aunque sea errónea. Asimismo, no puede haber conflicto si la explicación objetiva de un concepto supera la capacidad del individuo para entenderlo, como pasaría a menudo con los/as niños/as.

En un escenario educativo de conflicto conceptual, el proceso se inicia con una introducción a un concepto particular. Aquello que se informa sobre dicho concepto no se corresponde con lo que los estudiantes creen o con las predicciones que hacen en función de dicho concepto. Por eso, ocurre un conflicto conceptual. Y, aunque la meta sea el cambio conceptual y el conflicto esté presente, el proceso puede culminar con el cambio o no. Por tanto, el cambio conceptual no es una garantía.

Múltiples factores influyen en los resultados de aprendizaje y uno de los más potentes lo conforman las emociones de los aprendices/alumnos. Las expresiones y microexpresiones faciales son el reflejo de las emociones y representan una de las respuestas más directas e inmediatas que se pueden obtener en el proceso de instrucción.

Hay una serie de cuestiones destacables en cuanto a evidencias previas relativas a emociones y aprendizaje. Muchos estudios han mostrado que las emociones están muy ligadas al aprendizaje. Específicamente, que durante el proceso de aprendizaje haya emociones positivas indica un aprendizaje exitoso probable.

Además, existe una relación significativa entre las microexpresiones faciales de los estudiantes (y los estados emocionales asociados) que ocurren durante un conflicto conceptual y el cambio conceptual.

Aparte de estos hallazgos, se desconoce qué emociones están más ligadas al conflicto conceptual. Por eso, los autores de este estudio analizan las relaciones entre microexpresiones y el conflicto conceptual. Hay muy pocos estudios que relacionan tales variables. Por un lado, se pretende observar si las microexpresiones pueden informar de un conflicto conceptual o no. Por otro lado, se pretende averiguar qué emociones están detrás del conflicto conceptual.

En el estudio participaron 72 estudiantes que conocían el concepto de relación entre la presión del aire y el punto ebullición del agua, pero erróneamente. Por tanto, primero se comprobó el conocimiento previo de los alumnos sobre esta relación.

Después de dicha prueba (pre-test), los alumnos pasaron por una fase de enseñanza basada en la estrategia Predecir-Observar-Explicar-Visualizar-Comparar. En esta fase, se presentó un video con una demostración científica relativa al concepto con el fin de generar un conflicto conceptual. En el video se mostraba un frasco con agua en ebullición, posteriormente sellado y puesto del revés. Encima de dicho frasco se ponía una bolsa de hielo. El video paraba y se pedía a los alumnos predecir qué pasará y justificar sus respuestas.

La siguiente fase consistió en mostrar el resultado en el video. Se les preguntaba qué han observado y se les explicaba las causas del fenómeno científico en relación a sus predicciones previas. La última fase del estudio fue un post-test en relación al concepto antes atendido. Durante todo el proceso, se han registrado las acciones y reacciones faciales de todos los alumnos con FaceReader 4.0. Las microexpresiones se categorizan en función de 7 estados emocionales (incluido neutro), siguiendo el modelo de Ekman.

Con toda la muestra se crearon dos grupos: cambio conceptual (CC) y sin cambio conceptual (NCC). El grupo CC cumplía 3 criterios. Primero, en el pre-test mostraron una comprensión errónea del concepto. Segundo, predijeron mal durante la demonstración científica. Y, tercero, respondieron correctamente a todas las preguntas del post-test. El grupo NCC se formó de alumnos que no cumplían todos los criterios antes mencionados.

Los autores observaron que las microexpresiones faciales que aparecen durante el conflicto conceptual son principalmente las que indican neutralidad, tristeza y sorpresa. Estas emergieron cuando los alumnos visualizaron la demonstración científica antes descrita.

Los resultados se plantean en un árbol de decisión del cual emergen diferentes rutas basadas en la activación de diferentes microexpresiones que predicen el cambio conceptual. Cada ruta tiene unas condiciones en cuanto a la cantidad de microexpresiones requerida por cada tipo de emoción para predecir cambio o no cambio conceptual.

Consideremos que el total de microexpresiones de cada alumno conforma un 100%. Todas las microexpresiones registradas dividen a los sujetos en dos grupos principales: los que mostraron durante el conflicto conceptual microexpresiones de sorpresa en un 72,5% o más y los que no cumplen tal criterio (menos de 72,5%). Para ponerlo más fácil, llamemos al primero grupo sorpresa+ y al segundo sorpresa-.

Las rutas que llevan al cambio conceptual son dos. Primero, sorpresa+ junto a microexpresiones neutrales en un 3% o más (ruta 1). En este caso, hay un 83% de probabilidad de que el cambio conceptual ocurra. Segundo, sorpresa- junto a microexpresiones de tristeza en un 70,5% o más (ruta 3). En este caso, hay un 75% de probabilidad de que los alumnos muestren un cambio conceptual.

También hay dos rutas cuya probabilidad asociada muestra qué combinaciones de microexpresiones y, por tanto, emociones, predicen la ausencia de cambio conceptual. Por un lado, sorpresa+ junto a microexpresiones neutras a menos del 3% (ruta 2). Por otro lado, sorpresa- junto a microexpresiones de tristeza a menos de 70,5% (ruta 4). Las probabilidades de que no haya cambio conceptual son del 67% y 79% respectivamente.

La mayoría de los alumnos se situaron en la ruta 4. Además, se detecta que, al contrario de lo predicho, hay bastantes alumnos en este grupo que sí muestran cambio conceptual. Por eso, los autores construyen otro árbol de decisión dentro de este grupo para así detectar si hay otras microexpresiones que marcan la diferencia.

En consecuencia, se detecta que, si durante el conflicto conceptual aparecen un 28% o más de microexperesiones neutras junto a microexpresiones de asco en un 2,5% o más, será más probable que haya cambio conceptual. Es decir, la presencia de microexpresiones de asco junto a diferentes grados de microexpresiones faciales de sorpresa, tristeza y neutralidad predicen el cambio conceptual.

Las emociones que predominan durante el conflicto conceptual parece que son de valencia negativa. No obstante, la sorpresa puede tener valencia tanto positiva como negativa. Asimismo, si el proceso de aprendizaje se ha visto asociado a emociones positivas, parece que la etapa que corresponde al conflicto conceptual se da en un contexto de afecto negativo. Esta idea es congruente con otros estudios relativos al cambio conceptual. Los alumnos experimentan emociones negativas antes de que consigan comprender el concepto enseñado.

El modelo utilizado en ese estudio y basado en un árbol de decisión tiene una capacidad de discriminación aceptable. Asimismo, el uso de tecnología de reconocimiento de las microexpresiones tiene un alto potencial para predecir el cambio conceptual de los alumnos. Puede que para analizar las microexpresiones de los alumnos con el fin de predecir rendimiento sea algo muy complicado, pero sin duda alguna, ello aportaría datos muy importantes para la investigación y avance en el análisis de microexpresiones.

En cualquier caso, el cambio conceptual nunca está garantizado. Los autores destacan que sus hallazgos sirven como un paso más para comprender cómo las personas aprenden. Y como hemos visto, las emociones están presentes constantemente y no solo impactan en el aprendizaje, sino que podrían predecir sus resultados.

 

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