Perspectiva metodológica

La indagación propuesta se realizó tanto en literatura nacional como internacional (en inglés, coreano y español), así como en bases de datos (ResearchGate, Educational Source, SciELO, Springer, Scopus), revistas especializadas, tesis, handbooks, papers y libros, los cuales cuentan con una versión digital para su revisión. Entre estas fuentes se destacan: Journal of Industrial Teacher Education, Journal of Technology Studies, Research in Science & Technical Education, Journal of Engineering Education, Journal of Technology Education, Journal of Cognitive Education and Psychology, Journal of Research in Science Teaching, Frontiers in Psychology, Journal of Neurotherapy, Journal of Korean Practical Arts Education, The Cambridge Handbook of Thinking and Reasoning, The Oxford Handbook of Thinking and Reasoning, Handbook of Quantitative Electroencephalography y EEG Biofeedback.

La revisión se llevó a cabo mediante la búsqueda de palabras clave, títulos y resúmenes, utilizando además operadores booleanos como AND y OR, con el fin de obtener resultados relacionados con los temas de la revisión. La indagación inicialmente se realizó en dos idiomas (español e inglés) y posteriormente en un tercer idioma (coreano), a partir de los resultados obtenidos en una primera búsqueda. En cuanto a los criterios de búsqueda, se plantearon tres, que surgieron del proceso de revisión de antecedentes respecto a los elementos que caracterizan al PT:

• Investigaciones cuyo objeto de estudios son los procesos cognitivos que subyacen al PT.

• Investigaciones cuyo objeto de estudio es el PT y su desarrollo.

• Investigaciones en la línea de cognición cuyo objeto de estudio es la solución de problemas tecnológicos.

En el marco de estos criterios, se llevó a cabo la indagación en español utilizando las expresiones "procesos cognitivos del pensamiento tecnológico" y "procesos cognitivos en solución de problemas tecnológicos". De igual manera, se realizó una búsqueda específica en inglés con expresiones como "cognitive processes of technological thinking" y "cognitive processes in solution of technological problems". En cuanto al idioma coreano, se utilizó la expresión "“기술적 사고”.

Posteriormente, se filtraron los resultados según los tres criterios; sin embargo, el material encontrado al respecto fue escaso. A la fecha, en el contexto de estos criterios se hallaron diecinueve (19) artículos de investigación: doce (12) para el tercer criterio, cinco (5) para el segundo y dos (2) para el primero. De estos diecinueve (19) artículos, tres (3) se encuentran en español, tres (3) en coreano y los demás en inglés. Estos documentos seleccionados fueron leídos, interpretados, desglosados y organizados en una matriz en torno a la siguiente información: autor-autores, año de publicación, referencias, título del artículo, resumen, origen, idioma, criterio de selección y aspectos relevantes respecto a los procesos cognitivos. De igual manera, se llevó a cabo un análisis comparativo en torno a los postulados teóricos frente a los procesos cognitivos subyacentes al PT y a los empleados en la solución de problemas tecnológicos.

Es importante resaltar que la ausencia de un mayor número de estudios relacionados puede atribuirse a la limitada atención prestada por parte de las ciencias cognitivas a los procesos que subyacen al pensamiento tecnológico. Así lo plantea Stout (2021), quien resalta el significativo interés tanto de los filósofos como de los científicos sociales por pensar profundamente sobre la naturaleza y la importancia de la tecnología, interés que, en contraste con las ciencias psicológicas y evolutivas, ha sido limitado.

Procesos cognitivos asociados al pensamiento tecnológico

Frente a los procesos cognitivos que pueden asociarse al PT, Seung-Kwon (2010) desarrolla un instrumento para medir la propensión al pensamiento tecnológico a partir del estudio de los procesos cognitivos que intervienen en dicho pensamiento. Como resultado de dicho estudio, Seung-Kwon (2010) estableció 156 procesos enmarcados en una síntesis de elementos del pensamiento y propensión a pensar. Posteriormente, tras una serie de análisis factoriales Delphi con 25 participantes, estos procesos se redujeron a 38. Como resultado del análisis factorial, Seung-Kwon (2010) determinó los factores que componen la propensión al pensamiento tecnológico (tabla 1).

En esta misma línea, Cárdenas (2013), en el marco de su conceptualización acerca del PT, valida nueve atributos aplicando el método conocido como ábaco de Régnier (metodología de consulta a expertos sobre actitudes frente a un determinado tema). En su estudio, Cárdenas (2013) señala que el pensamiento tecnológico está conformado por un conjunto de raciocinio que los seres humanos realizan con los materiales, los objetos y los hechos de la naturaleza para modificar su estado, innovarlos o crearlos. Dichos atributos son: análisis y síntesis, analogía y contraste, causa-efecto, sistema mental, ponderación, mentalidad proyectual, racionalidad tecnológica e incorporación de conocimiento. Además de validar estos nueve atributos que componen el PT, Cárdenas (2013) propone 21 indicadores que permiten validar la presencia o ausencia de cada atributo.

En resumen, de los seis factores propuestos por Seung-Kwon (2010), se reconocen nueve procesos cognitivos presentes tanto en el PT como en su predisposición. Estos son: análisis técnico, curiosidad técnica, creatividad técnica, expresión, manipulación técnica, identificación de problemas técnicos, solución técnica, reflexión técnica y planificación técnica.

Por otro lado, en el esbozo que Merchán (2018) realiza sobre los componentes del PT, en el componente relacionado con las acciones tecnológicas que median entre la construcción de conocimiento tecnológico y la materialización de los productos tecnológicos, se identifican diez procesos cognitivos: analizar, problematizar, conceptualizar, planear, investigar, experimentar, diseñar, fabricar, resolver problemas y evaluar. Es de resaltar que estos procesos cognitivos se componen de otros procesos; por ejemplo, referirse a un proceso de evaluación implica procesos de metacognición. De manera similar, planear conlleva procesos como la anticipación, simulación y visualización mental.

De los aportes más importantes que hace Merchán (2018) respecto a los procesos cognitivos asociados al pensamiento tecnológico, se destacan los elementos que condicionan cada uno de ellos (descritos en la figura 1). Los niveles de formación tecnológica son un elemento definitivo en la manifestación o no de uno o varios de los diez procesos cognitivos identificados.

Figura 1: Elementos que condicionan los procesos cognitivos asociados al PT

Fuente: elaboración propia.

En torno a los postulados de Merchán (2018), Cárdenas (2013) y Seung-Kwon (2010), se identificó que el único proceso cognitivo común a los tres autores es el análisis. Merchán (2018) y Seung-Kwon (2010) coinciden en procesos cognitivos tales como: analizar, problematizar, planear, investigar y manipulación técnica (diseñar y fabricar). Por su parte, Merchán (2018) y Cárdenas (2013) resaltan la influencia de un componente ético en los procesos cognitivos asociados al PT. Por otro lado, Seung-Kwon (2010) plantea la existencia de una predisposición al PT que puede estar condicionada por el fortalecimiento previo de procesos cognitivos en el contexto formal de la educación en tecnología.

Procesos cognitivos asociados a la solución de problemas tecnológicos

A diferencia del apartado anterior, en el caso de la solución de problemas tecnológicos, los estudios hallados son más específicos y se enfocan en uno de los atributos más relevantes en el estudio del PT: la solución de problemas tecnológicos. Si bien la habilidad de solucionar problemas es inherente a la naturaleza humana y no es exclusiva del PT, la solución de problemas de orden tecnológico involucra un mayor protagonismo de ciertos procesos cognitivos en comparación con otros tipos de problemas. Al respecto, Custer (1995) distinguió la solución de problemas tecnológicos de otras formas de solución de problemas, señalando las características distintivas con respecto a los recursos, los procesos primarios y el objetivo. Proporcionó, además, una razón clara para incluir la habilidad de solución de problemas como un componente esencial en la educación en tecnología.

En el contexto anterior, la mayor parte de los estudios revisados se desarrollaron en el marco de la solución de problemas tecnológicos. El trabajo de Halfin (1973) es uno de los más relevantes, dada su contribución a los estudios posteriores en el campo (Hill, 1997; Hill y Wicklein, 1999; Kelley et al., 2010; Strimel, 2014). Halfin (1973), con ayuda del método Delphi (técnica de predicción que obtiene y refina las apreciaciones de un grupo de expertos sobre un problema complejo), identificó 17 procesos cognitivos y métodos de indagación utilizados de forma reiterativa por tecnólogos en la resolución de problemas de orden tecnológico. Su estudio consistió en la revisión de los escritos de diez tecnólogos de alto nivel, entre los cuales se destacan personajes como Buckminster Fuller (diseñador, arquitecto, escritor e inventor estadounidense), Thomas Edison (inventor, científico y empresario estadounidense) y Frank Lloyd Wright (arquitecto, diseñador de interiores, escritor y educador estadounidense). Los 17 procesos cognitivos identificados por Halfin (1973) se presentan en la figura 2.

Figura 2: Procesos cognitivos identificados por Halfin

En estudios posteriores, Wicklein y Rojewski (1999) revalidaron y actualizaron el trabajo original de Halfin (1973). Mediante un estudio Delphi con 25 profesionales de diferentes ramas del conocimiento, como ingeniería, mecánica y diseño, confirmaron los 17 procesos cognitivos y los métodos de investigación analizados por Halfin (1973). Además, identificaron en su estudio 10 procesos cognitivos adicionales considerados necesarios para la resolución de problemas tecnológicos: contextos, investigación, búsqueda de soluciones, revisión de tecnología, transferencia-transformación, valores, análisis del cliente, innovación, seguimiento de datos y establecimiento de la necesidad.

Por otro lado, Hill (1997), con base en el trabajo de Halfin (1973), desarrolló un instrumento basado en un programa de computadora cuyo propósito era registrar y analizar, mediante la codificación en dos letras, la duración y frecuencia del uso de los 17 procesos cognitivos por parte de los estudiantes. La técnica propuesta por Hill (1997) consistía en observar a los estudiantes mientras completaban actividades de resolución de problemas tecnológicos para determinar la duración y frecuencia de los diversos procesos empleados. Esta técnica se denominó Procedimiento de Observación para los Procesos Cognitivos de Educación Tecnológica (OPTEMP, por sus siglas en inglés).

Con el objetivo de establecer un conjunto de procesos cognitivos más conciso, que atienda la dificultad del uso práctico de los procesos cognitivos propuestos por Halfin (1973) y Wicklein y Rojewski (1999), Strimel (2014), tras un análisis factorial, identificó sistemáticamente los temas o constructos clave representativos de los procesos cognitivos necesarios para la resolución de problemas tecnológicos y redujo la lista a cinco categorías.

Entre los hallazgos descritos en el trabajo de Strimel (2014), es de resaltar la similitud de sus resultados de clasificación con las cinco categorías que señalan Wicklein y Rojewski (1999) en su estudio Delphi sobre la identificación y priorización de los procesos cognitivos fundamentales utilizados por los tecnólogos para resolver problemas técnicos. En la figura 3 se presentan las cinco categorías establecidas tanto en el estudio de Wicklein y Rojewski (1999) como en el de Strimel (2014). Aunque los títulos difieren en ambas investigaciones, los conceptos siguen siendo muy similares (Strimel, 2014).

Figura 3: Categorías comparadas entre Wicklein y Rojewski (1999)yStrimel (2014)

Fuente: elaboración propia.

En general, los trabajos de Halfin (1973), Wicklein y Rojewski (1999), y Hill (1997) establecieron la base para estudios posteriores (Hill y Wicklein, 1999; Strimel, 2014) relacionados con los procesos cognitivos que subyacen a la solución de problemas de orden tecnológico y representan un punto de partida para la evaluación de currículos, planes de estudio y estrategias de enseñanza-aprendizaje en el campo de la educación en tecnología.

Procesos cognitivos asociados al uso de herramientas tecnológicas

En los apartados anteriores se revisaron trabajos relacionados con los procesos cognitivos asociados al ámbito tecnológico en dos contextos diferentes. El primero, de manera general, abarcó las dimensiones más relevantes del pensamiento tecnológico (PT); el segundo, en un marco más específico, se desarrolló en el contexto de la solución de problemas tecnológicos. Este tercer apartado se desarrolla en el campo de la neurocognición a partir de dos líneas de estudio: la primera dirigida al análisis correlacional entre daño cerebral y el uso y fabricación de herramientas, y la segunda orientada al análisis comparativo entre humanos y grandes primates en el uso y fabricación de herramientas.

Es de resaltar que ambas líneas de estudio han propiciado la teorización frente al razonamiento tecnológico (Osiurak et al., 2009; Osiurak et al., 2021), la cognición causal (McCormack et al., 2012; Rodríguez y Maldonado, 2021), la acumulación tecnológica cultural, la introducción del concepto de intoolligence (Osiurak y Heinke, 2018) y la conformación de un nuevo campo de estudio en ciencias cognitivas, al cual Osiurak et al. (2020) denominan tecnición.

En primer lugar, es importante establecer por qué el uso de herramientas es tan determinante al hablar de PT. Desde una perspectiva antropológica, para el ser humano, todo el entorno natural representa un entorno hostil, dado que ningún hábitat le pertenece, en términos antropomórficos y biológicos (Chaquea y Chamorro, 2013). Así pues, "el hombre es un animal incapaz de vivir naturalmente en cualquier lugar del planeta... el hombre no posee un entorno que le sea particular y específico a su especie" (González y Hernández, 2000, p. 14).

En consecuencia, el hombre está obligado a elaborar un ambiente artificial que responda a sus necesidades, a moldear su entorno natural mediante la transformación tecnológica del medio donde pretende vivir. Su precariedad lo condena a ser práxico, a no poder vivir sin inventar "tecnologías para así descargar, reemplazar y superar cada una de las partes que faltan en su organismo o que simplemente no posee" (González y Hernández, 2000, p. 11). Por lo tanto, la fabricación y el uso de herramientas de todo nivel han permitido que el hombre domine cada vez más la naturaleza a favor de su conveniencia. Cabe entonces preguntarse: ¿cuáles son las bases cognitivas que subyacen al uso de herramientas?

Así como en muchos otros tópicos de la neurociencia, los estudios de patologías cerebrales han abierto las puertas a una mayor comprensión del funcionamiento del cerebro. El uso de herramientas no ha sido ajeno a estas formas de entendimiento.

En la tabla 2 se presentan algunos de los estudios más relevantes sobre el uso de herramientas y su relación con diversas situaciones de daño cerebral.

En los hallazgos anteriores se evidencia la importancia de procesos cognitivos como el conocimiento conceptual, el razonamiento causal y el razonamiento tecnológico en el uso de objetos, tanto familiares como inusuales. También se resalta el área izquierda del cerebro como la región donde se llevan a cabo dichos procesos.

En cuanto al conocimiento conceptual, se refiere a la comprensión de las características, propiedades y relaciones de los objetos en función de sus categorías y conceptos. Este tipo de conocimiento implica la identificación de los rasgos y atributos comunes que definen una categoría de objetos y cómo estos se relacionan entre sí. Se adquiere a través de la experiencia y la exposición a diferentes objetos y categorías a lo largo del tiempo.

Respecto al razonamiento causal, Vaensen (2012) lo define como la covarianza entre una causa (por ejemplo, la acción de cortar con una herramienta) y un efecto (por ejemplo, el corte de un alimento). Advierte que el razonamiento causal también implica inferir los mecanismos que relacionan tanto la causa como el efecto; es decir, comprender la relación causal que explica la ocurrencia de dicha covarianza.

En relación con el razonamiento tecnológico, Gagnepain (1990) y Gall (1998) señalan que el uso de los objetos está orientado por un razonamiento basado en dos principios tecnológicos abstractos: el primero es la capacidad de reconocer o identificar medios tecnológicos en la materia física. Esta perspectiva se basa en el supuesto de que no hay superposición entre la realidad técnica y la realidad física (Osiurak et al., 2009). El segundo principio es la capacidad de combinar medios tecnológicos, los cuales, por cierto, son principios abstractos adquiridos mediante la experiencia y que no están vinculados con ninguna representación específica del objeto (Osiurak et al., 2009). Cabe destacar que la capacidad de combinar medios podría estar en el origen del progreso tecnológico (Osiurak et al., 2009).

Con base en el modelo de razonamiento tecnológico desarrollado originalmente por Gagnepain (1990), Remigereau et al. (2016) sugieren que los procesos subyacentes del razonamiento tecnológico son parcialmente operativos a partir de los 6 años. Por su parte, Osiurak et al. (2020) postulan que la mente tecnológica se origina en habilidades neurocognitivas, habilidades que, además, tienen alta probabilidad de ser exclusivas de los humanos -aunque aún faltan estudios concluyentes con cuervos, pinzones, delfines, nutrias y elefantes- (Vaensen, 2012). En este mismo contexto, Osiurak et al. (2020) añaden que, en el razonamiento tecnológico, está involucrado el entendimiento de las relaciones existentes entre herramienta y objeto, lo cual permite a la especie humana reconocer y seleccionar las herramientas más relevantes para realizar las acciones mecánicas apropiadas según sea necesario, en el uso o elaboración de herramientas familiares y novedosas.

En cuanto al uso de herramientas (físicas, imaginadas, observadas o virtuales), Witt (2021) plantea que esta acción influye en procesos de percepción de distancia y velocidad (percepción espacial), así como en la atención visual y la identificación de objetos. Afirma, además, que la influencia de las herramientas en la percepción espacial se basa en una larga historia que ha demostrado que las herramientas están encarnadas e incorporadas al esquema corporal de quien las usa. Cabe agregar que los procesos psicológicos involucrados en el uso de herramientas se encuentran a nivel de percepción y acción; en particular, la tarea funcional demanda establecer y mantener una interfaz mecánica. En este sentido, el uso de herramientas depende de los procesos perceptomotores relacionados con la percepción de las relaciones espaciales entre objetos y superficies, el desarrollo de la gestión sobre los objetos adheridos al cuerpo (la distanciación del objeto o efector final) y el control de los grados de libertad corporales para satisfacer las exigencias de las tareas funcionales (Mangalam et al., 2022).

Por otro lado, la evidencia neuropsicológica ubica la base neural de este razonamiento en el lóbulo parietal inferior izquierdo, particularmente en el área frontoparietal (PF) (según la parcelación de Glasser et al., 2016), y existe evidencia de que su grosor predice su rendimiento (Federico et al., 2022).

Figura 4: Área PF de acuerdo a la parcelación deGlasser (2016)

Fuente: elaboración propia.

A modo de resumen de este apartado, se plantea la existencia de un razonamiento destinado a la manipulación, abstracción y transformación del mundo físico, denominado razonamiento tecnológico (Gagnepain, 1990; Gall, 1998). Este se define como una habilidad para solucionar problemas físicos sobre la base de principios abstractos adquiridos por medio de la experiencia (Osiurak et al., 2020). Este razonamiento es de orden analógico y causal. Sus bases neurológicas pueden localizarse en el área PF dentro del lóbulo parietal inferior izquierdo (Osiurak et al., 2020).

En cuanto a la segunda línea de estudio de este apartado, orientada al análisis comparativo entre humanos y primates no humanos, Vaesen (2012) realiza una comparación sistemática entre ambos grupos en torno a nueve capacidades cognitivas consideradas definitivas para el uso de herramientas: coordinación mano-ojo, plasticidad del esquema corporal, razonamiento causal, representación de funciones, control ejecutivo, aprendizaje social, enseñanza, inteligencia social y lenguaje. Adicionalmente, Vaesen (2012) muestra cómo el análisis de cada una de estas nueve capacidades cognitivas ayuda a explicar por qué la acumulación tecnológica ha evolucionado de manera notoria en los humanos en comparación con los simios.

Respecto a la comparación realizada por Vaesen (2012), esta se centra en las siguientes capacidades cognitivas: coordinación mano-ojo, plasticidad del esquema corporal, razonamiento causal, control ejecutivo, aprendizaje social, enseñanza, inteligencia social y lenguaje.

De sus hallazgos, Vaesen (2012) concluye que el uso de herramientas por parte de los humanos aún marca una importante discontinuidad cognitiva (tanto en términos de inteligencia social como no social) entre la especie humana y sus parientes más cercanos. Agrega que solo los seres humanos han sido capaces de producir tecnologías complejas como sistemas de navegación por satélite, comunicación inalámbrica o nanobots, entre otros desarrollos significativos. Resalta, además, la notable contribución de la sofisticación cognitiva social y no social en la acumulación tecnológica.

Por otro lado, la literatura indica que el uso de herramientas tiene fundamentos neurocognitivos distintos que no se comparten, al menos en primates, con otras actividades típicamente clasificadas como uso de herramientas (Colbourne et al., 2021).

Es importante destacar este tipo de estudios comparativos por su capacidad para proporcionar un marco de referencia respecto a la evolución de la cognición humana. Un ejemplo de ello es cómo, gracias al mejoramiento de la capacidad de la memoria de trabajo en los primeros homínidos y humanos, se dio paso al desarrollo de secuencias cada vez más complejas en la fabricación de herramientas (Haidle, 2010; Wynn y Coolidge, 2007, como se cita en Osiurak et al., 2020). Al respecto, Sterelny (2021) afirma que en el Holoceno y el Pleistoceno tardío, la respuesta adaptativa a la variación ambiental se considera la principal causa de la variación en el tamaño y la complejidad de las herramientas humanas.