Trends of Multiple Representations in Physics Learning (2020-2025): A Systematic Literature Review

La física se describe a menudo como el lenguaje del universo, una forma de describir cómo las cosas se mueven, interactúan y cambian. Pero para los estudiantes, este lenguaje puede sentirse como un código extranjero. Para comprender un concepto como la fuerza o la energía, un alumno debe ser capaz de cambiar entre diferentes formas de ver una misma idea. Puede leer una descripción en palabras, observar un dibujo de un objeto en movimiento, examinar un gráfico que muestra cómo cambia la velocidad con el tiempo o mirar un conjunto de símbolos que describen la relación matemáticamente. Estas diferentes formas de presentar la información se denominan representaciones. Así como un mapa, una fotografía y una descripción escrita de una ciudad te cuentan lo mismo sobre un mismo lugar pero de distintas maneras, los conceptos de la física pueden presentarse a través de texto, imágenes, gráficos y fórmulas. El desafío para los educadores es descubrir cómo utilizar todas estas diferentes visiones de forma conjunta para ayudar a los estudiantes a comprender verdaderamente la materia, en lugar de simplemente memorizar reglas.

Un investigador analizó recientemente a fondo cómo se está utilizando este enfoque en las aulas de todo el mundo. Quería saber qué está funcionando, qué es tendencia y hacia dónde se dirige el campo. Para hallar las respuestas, recopiló una colección masiva de estudios científicos publicados entre 2020 y 2025. Comenzó con más de 500 documentos de una importante base de datos global, pero fue muy cuidadoso al seleccionar únicamente los estudios que realmente ponían a prueba estos métodos con estudiantes de secundaria. Tras filtrar las revisiones y los estudios que no se centraban en el grupo de edad adecuado, le quedaron 28 trabajos de investigación específicos para analizar en detalle. Utilizó potentes herramientas informáticas para mapear las conexiones entre estos estudios, observando qué países publicaban más, qué temas se estaban volviendo populares y cuáles eran los resultados reales para los estudiantes involucrados.

El investigador descubrió que el interés en este enfoque ha aumentado drásticamente en los últimos años. Tras un breve descenso en 2021, debido probablemente a que la pandemia global limitó la investigación en el aula, el número de estudios dio un salto brusco, alcanzando un máximo en 2024. Esto sugiere que los profesores y los científicos se están dando cuenta cada vez más de que mostrar un concepto de una sola forma no es suficiente. Los estudios más exitosos fueron aquellos que combinaron explicaciones verbales con ayudas visuales como diagramas y gráficos. De hecho, casi todos los estudios revisados utilizaron palabras e imágenes en conjunto, y la mayoría también incluyó descripciones matemáticas. El objetivo era ayudar a los estudiantes a construir una imagen mental completa conectando la historia de lo que está sucediendo con el modelo visual y los números que lo describen.

Cuando el investigador observó quién estaba realizando este trabajo, descubrió que Indonesia se ha convertido en un importante centro para este tipo de investigación, produciendo un número significativo de estudios. Sin embargo, Estados Unidos sigue liderando en el número total de citas, lo que significa que su trabajo es leído y referenciado por otros más que cualquier otro país. El análisis también reveló un cambio claro en el enfoque de los investigadores. Mientras que los primeros estudios se centraban principalmente en ayudar a los estudiantes a comprender conceptos básicos, la investigación más reciente se enfoca cada vez más en las habilidades de pensamiento de alto nivel. Los científicos están utilizando ahora estas múltiples visiones para enseñar a los estudiantes cómo resolver problemas complejos, pensar críticamente y analizar datos, en lugar de simplemente memorizar hechos.

Una tendencia importante que ha surgido en los últimos años es la integración de la tecnología. Muchos de los estudios revisados utilizaron herramientas como la realidad aumentada, donde las imágenes digitales se superponen al mundo real, o simulaciones interactivas. Estas herramientas permiten a los estudiantes ver fuerzas invisibles, como campos magnéticos o corrientes eléctricas, de una manera que es imposible con los libros de texto estándar. El investigador señaló que, cuando estas tecnologías se utilizan bien, pueden hacer que las ideas abstractas se sientan reales y tangibles. Sin embargo, el estudio también advirtió que el simple hecho de añadir tecnología o mostrar muchas imágenes diferentes a la vez no garantiza el éxito. Si a un estudiante se le muestra un gráfico, un diagrama y una ecuación compleja al mismo tiempo sin una guía clara, su cerebro puede sufrir una sobrecarga. Las diferentes piezas de información pueden empezar a competir entre sí, dificultando el aprendizaje en lugar de facilitarlo.

El artículo también destacó un vacío en la forma en que se utilizan estos métodos. Aunque muchos estudios se centraron en la enseñanza, menos se enfocaron en cómo evaluar a los estudiantes utilizando estas mismas múltiples visiones. Además, el investigador encontró que muy pocos estudios intentaron conectar estos conceptos de física con la cultura local o la vida cotidiana de las comunidades de los estudiantes. La mayor parte de la investigación sigue tratando la física como una materia universal que es la misma en todas partes, perdiendo la oportunidad de utilizar ejemplos locales para que el aprendizaje sea más significativo. El autor sugiere que el trabajo futuro debería centrarse en crear mejores formas de evaluar la capacidad de los estudiantes para cambiar entre diferentes visiones y en diseñar lecciones que respeten y utilicen los trasfondos culturales de los alumnos.

En última instancia, el estudio concluye que el uso de múltiples representaciones es una herramienta poderosa, pero no es una solución mágica. Funciona mejor cuando se planifica cuidadosamente. Los profesores deben guiar a los estudiantes sobre cómo pasar de una visión a otra, ayudándoles a ver que las palabras, la imagen y la fórmula describen la misma realidad. Cuando se hace correctamente, este enfoque ayuda a los estudiantes a construir una comprensión más profunda y flexible del mundo físico. La investigación sugiere que el futuro de la educación en física reside en la creación de entornos de aprendizaje que no sean solo visualmente ricos, sino también cognitivamente de apoyo, ayudando a los estudiantes a navegar por la compleja red de ideas que conforman la ciencia.