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Estudio ARTIST: El 81% de los alumnos con bajo rendimiento matemático que han participado en una intervención temprana consiguen mejorar su fluidez aritmética

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Gran parte de los alumnos que muestran un bajo rendimiento en matemáticas al inicio de primaria mejoran su fluidez aritmética si hacen una hora a la semana de actividades diseñadas para trabajar el concepto de número. En otras palabras, los estudiantes incrementan su capacidad para hacer operaciones y procedimientos matemáticos simples con agilidad. Así lo muestra el estudio ARTIST (Estudio de Respuesta a la Intervención Automatizada, por sus siglas en inglés), publicado recientemente por la revista académica SN Social Sciences, que ha llevado a cabo el equipo de I+D de Innovamat. El estudio valida un programa de intervención precoz, que consiste en un test de nivel inicial, una intervención de apoyo para los alumnos con más dificultades, y un segundo test posterior. Este último evalúa, por una parte, la respuesta de cada alumno a la intervención, y, por otra, la efectividad de la herramienta.

Metodología del estudio

El estudio ARTIST parte del marco teórico de la Respuesta a la Intervención (RTI, por sus siglas en inglés), que consiste en, primero, detectar aquellos alumnos que tienen un bajo rendimiento y pueden necesitar refuerzo; segundo, intervenir en su aprendizaje; y por último, ver cómo responden a la intervención. La literatura científica demuestra que este marco permite desarrollar herramientas más eficaces a la hora de identificar y abordar el bajo rendimiento académico que las que parten de otros marcos teóricos1.

El objetivo de ARTIST era comprobar si las herramientas desarrolladas por Innovamat son capaces de implementar eficazmente el marco teórico RTI. Para llevar a cabo el estudio, el equipo de investigación seleccionó 13 centros escolares de Cataluña, de los cuales 5 formaron parte del grupo de intervención, y 8 del grupo control. Los 418 alumnos de primero de primaria de estos centros hicieron un test de cribado universal, para identificar cuáles se encontraban en el percentil más bajo de fluidez aritmética. Dicho test consta de 8 tareas que evalúan las siguientes habilidades cognitivas y conocimientos subyacentes al aprendizaje de las matemáticas:

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Velocidad de ejecución

Clica el topo repetidamente tan rápido como puedas hasta que se acabe el tiempo.

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Velocidad de procesamiento visual

Encuentra la imagen entre las opciones, o clica NO, si no está.

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Conocimiento del dígito

Clica el dígito más grande repetidamente tan rápido como puedas hasta que se acabe el tiempo.

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Comparación de magnitudes

Observa las imágenes de puntos durante un breve período de tiempo e indica de qué color hay más puntos.

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Recta numérica

Indica en qué posición de la recta se encuentra el número.

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Fluidez aritmética

Resuelve operaciones tan rápido como puedas hasta que se acabe el tiempo.

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Memoria de trabajo

Primero memoriza las imágenes. A continuación, selecciona la cara diferente de las 4. Al final, selecciona todas las imágenes que hayas visto.

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Razonamiento

Selecciona la pieza que completa la imagen.

Figura 1. Actividades del test de cribado universal, donde se evalúa las habilidades cognitivas y conocimientos subyacentes al aprendizaje de las matemáticas.

De los 121 alumnos que mostraron bajo rendimiento matemático en el test, 48 asistían a los 5 centros del grupo de intervención. La intervención consistió en ofrecer a estos alumnos una serie de actividades fuera del horario lectivo de matemáticas para practicar durante 15 minutos al día, 4 días a la semana, y a lo largo de 15 semanas. Al finalizar el programa de intervención, los alumnos participantes en el estudio realizaron de nuevo la prueba, para analizar su evolución.

Las actividades de la intervención fueron diseñadas para trabajar el concepto de número, un concepto básico del lenguaje matemático que tiene un impacto positivo en el aprendizaje de otros contenidos, de acuerdo con diversos estudios2. Esto significa que, durante la intervención, no se entrenó a los alumnos para hacer sumas cuanto más rápido mejor: la mejora del concepto de número conlleva que, de forma indirecta, mejore también la fluidez aritmética.

Como muestra, a continuación vemos el ejemplo de una actividad basada en un juego inspirado por Butterworth y Laurillard (2016)3. La actividad despliega una fila de bolas que los niños pueden separar y unir para producir conjuntos con un número determinado de elementos. La tarea consiste en replicar un número objetivo específico. Cada número está codificado por colores (2A). A medida que los alumnos progresan en la actividad, las cifras arábigas que identifican la cantidad de bolas se incorporan al diseño, lo que fomenta la asociación entre el número y su representación simbólica (2B). Una vez que los alumnos dominan esta asociación, se retiran las pistas de color para que la comprensión numérica no dependa de ello (2C). A posteriori, se esconden también las bolas (aunque se pueden recuperar clicando en el dígito) y se deja solo el número simbólico, para progresar hacia la abstracción (2D). Finalmente, se eliminan completamente las bolas, que pasan a ser una línea numérica (2E-F). El valor de los números objetivo se amplía progresivamente, empezando por 2 y hasta 10.

Figura 2. Progresión didáctica de la actividad de adquisición del concepto de número.

La intervención temprana mejora la fluidez aritmética

La investigación compara la mejora en fluidez aritmética de los alumnos con un bajo rendimiento, según si han participado en la intervención de apoyo o no. Los resultados obtenidos muestran que aquellos que han formado parte de la intervención no solo mejoran su fluidez aritmética significativamente más que el resto, sino que un 81% de estos alumnos supera la puntuación que en el test inicial los había identificado como alumnos de bajo rendimiento. Sin ninguna intervención, por contra, el porcentaje de alumnos que supera la zona de bajo rendimiento tras el mismo período de tiempo es del 53%.

Figura 3. Porcentaje de alumnos que salen de la zona de bajo rendimiento en el test posterior, según hayan hecho intervención (derecha, en violeta) o no la hayan hecho (izquierda, en verde). Las barras de error indican el intervalo de confianza al 95%. El p-valor = 0.001 proviene de un test de Chi cuadrado sobre los resultados.

En resumen, los resultados muestran que el porcentaje de alumnos con bajo rendimiento que participaron en la intervención y mejoraron, es significativamente mayor que el porcentaje de alumnos que no recibió intervención. Obviamente, en el mismo periodo, los alumnos que no habían sido identificados como alumnos de bajo rendimiento también mejoraron sus resultados, pero en menor grado.

Figura 4. Comparación de las diferencias entre la fluidez aritmética aditiva antes y después del periodo de intervención: el grupo «Fluidez media-alta» corresponde a los alumnos de las 13 escuelas que obtuvieron una puntuación igual o superior al percentil más bajo. Los grupos «Baja fluidez: control» y «Baja fluidez: Intervención» son los de las 8 escuelas de control y 5 de intervención, respectivamente, que obtuvieron una puntuación inferior al percentil.

Esta mejora es fundamental, ya que sabemos que las diferencias de rendimiento entre el alumnado en los primeros cursos escolares tienden a acentuarse a lo largo de la escolarización4. Además, diversas investigaciones nos dicen que el sentido numérico y la fluidez aritmética, más que otros factores, predicen el éxito matemático de los estudiantes en el futuro. Por eso es crucial intervenir cuanto antes y ayudar aquellos alumnos con dificultades en este aspecto5.

Hacer accesible la intervención temprana a los centros educativos

Uno de los objetivos del estudio también ha sido desarrollar herramientas escalables que permitan implementar RTI en sistemas educativos que no están familiarizados con este marco teórico o no dispongan de recursos humanos para desplegarlo. Para dar respuesta a esta problemática, el equipo de I+D de Innovamat ha optado por una solución tecnológica que hace más accesibles estos recursos.

No es necesario utilizar la tecnología para implementar RTI, pero esta permite llevarla a las aulas sin que suponga un importante sobreesfuerzo tanto económico como humano para los centros. El estudio ARTIST muestra que es posible implementar el marco RTI con éxito en sistemas educativos que no tienen recursos dedicados expresamente a este fin. Actualmente, hasta 43 centros educativos se han sumado a la implementación de este programa de intervención.

Los resultados de este estudio muestran que la investigación tiene un impacto real en la trayectoria educativa del alumnado. Es clave seguir acercando la investigación al aula a través de herramientas validadas científicamente que nos ayuden a mejorar el aprendizaje de las matemáticas de nuestro alumnado.

Referencias

1

Fletcher JM, Vaughn S (2009) Response to intervention: preventing and remediating academic difficulties. Child Develop Perspect 3(1):30–37. https://doi.org/10.1111/j.1750-8606.2008.00072.x

Hughes CA, Dexter DD (2011) Response to intervention: a research-based summary. Theory Pract 50(1):4–11. https://doi.org/10.1080/00405841.2011.534909

Gersten R, Haymond K, Newman-Gonchar R, Dimino J, Jayanthi M (2020) Meta-analysis of the impact of reading interventions for students in the primary grades. J Res Educ Eff 13:1–27. https://doi.org/10.1080/19345747.2019.1689591

2

Butterworth, B. (2018). Dyscalculia: From science to education. Routledge.

3

Butterworth B, Laurillard D (2016) Investigating dyscalculia: a science of learning perspective. In: From the laboratory to the classroom. Routledge, pp 184–202. https://doi.org/10.1126/science.1201536

4

Duncan, G. J., Dowsett, C. J., Claessens, A., Magnuson, K., Huston, A. C., Klebanov, P., Pagani, L., Feinstein, L., Engel, M., Brooks-Gunn, J., Sexton, H., Duckworth, K., Japel, C., Cordray, D., Ginsburg, H., Grissmer, D., Lipsey, M., Raver, C., Sameroff, A., … Zill, N. (2006). School Readiness and Later Achievement.

Geary DC (2011) Cognitive predictors of achievement growth in mathematics: a 5-year longitudinal study. Dev Psychol 47(6):1539–1552. https://doi.org/10.1037/a0025510

5

Geary DC (2011) Cognitive predictors of achievement growth in mathematics: a 5-year longitudinal study. Dev Psychol 47(6):1539–1552. https://doi.org/10.1037/a0025510

Jordan et al (2009) Early math matters: kindergarten number competence and later mathematics outcomes. Dev Psychol 45(3):850–867. https://doi.org/10.1037/a0014939

Vasilyeva M, Laski EV, Shen C (2015) Computational fluency and strategy choice predict individual and cross-national differences in complex arithmetic. Dev Psychol 51(10):1489–1500. https://doi.org/10.1037/dev0000045

  • Eudald Correig

    Eudald Correig es licenciado en Física por la Universidad de Barcelona, tiene un máster en Física Teórica y Matemática por la Universidad de Utrecht y un posgrado en Teoría de Cuerdas por la Universidad de California en Santa Cruz. Ha trabajado en inteligencia artificial aplicada a cognición y a dificultades de aprendizaje. Actualmente, es profesor asociado en el grado de Medicina de la Universidad Rovira i Virgili y director de investigación en Innovamat.

  • Albert Vilalta

    Albert Vilalta es licenciado en Ingeniería Superior en Telecomunicaciones y se está doctorando en Didáctica de las Matemáticas y de las Ciencias Experimentales en la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB). Con más de 7 años de experiencia como docente, actualmente es profesor de matemáticas en la Facultad de Educación de la UAB y miembro del equipo didáctico de Innovamat, donde desarrolla tareas de investigación, desarrollo, formación y comunicación

  • Cecilia Calvo

    Cecilia Calvo es licenciada en Matemáticas por la Universidad de la República (Udelar) de Uruguay y doctora en Didáctica de las Matemáticas y de las Ciencias Experimentales por la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB). Con más de 30 años de experiencia como docente, actualmente es profesora de matemáticas en la Escuela Galí Bellesguard. También lidera formaciones para docentes de matemáticas y colabora en Innovamat.

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