Introducción

La importancia de la iluminación natural en el interior de un aula radica en el ambiente visual y su incidencia en el desempeño cognitivo del estudiante (Evans & Fer guson, 2011; ^{Heschong, 1999; Okura, Heschong, & Wright, 2000}; Wu & Ng, 2003). Estudios sobre la iluminación en escuelas sugieren que la luz natural mejora la atención (Ison & Pattini, 2009), el comportamiento (^{Antrop, Roeyers, & De Baecke, 2005}) y el estado de ánimo (^{Veitch & Newsham, 1998}; Tonello, 1998). Es decir, la iluminación natural no sólo sigue siendo un factor predominante en el entorno percibido (Wienold & Christoffersen, 2006; ^{Andersen, 2007}), que en ciertas condiciones es preferido a una fuente de iluminación artificial (^{Galasiu & Veitch, 2006}; Boyce, Hunter, & Howlett, 2003), sino que produce beneficios comprobables también en la salud (Rea, 2002;Lesesne, Visser, & White, 2003; Webb, 2006). Estudios previos han informado una estrecha relación entre el desempeño atencional y la iluminación natural en escolares (Ison & Patttini, 2009; Monteoliva, 2014). Asimismo, ha quedado consistentemente documentado que la capacidad atencional es un factor que predice el desempeño escolar de los niños (Checa & Rueda, 2011; Ison & Korzeniowski, 2016). De ahí la relevancia de explorar diferentes indicadores de los acondicionamientos lumínicos en edificios educativos y su impacto en la capacidad atencional de los escolares. El valor de estos estudios radica principalmente en la importancia del aprendizaje en la vida de las personas y en el inadecuado acondicionamiento lumínico actualmente existente en muchas de las organizaciones e instituciones de aprendizaje (Monteoliva, 2014).

La atención es uno de los factores más importantes que influye sobre el aprendizaje, en tanto facilita el almacenamiento y recuperación de los contenidos de memoria, permitiendo su actualización cuando la situación lo requiere (Posner & Rothbart, 2014). Asimismo, interviene en la selección de la información relevante, en el sostenimiento intencional de la misma, en la alternancia del foco atencional entre dos o más fuentes de información, en la manipulación de representaciones mentales y en la modulación de las respuestas a los diversos estímulos (Betts, Mckay, Maruff, & Anderson, 2006; Ison, Korzeniowski, Segretin, & Lipina, 2015; Rosselli & Ardila, 2003). Sin duda, la atención juega un rol clave en el desempeño escolar y correlaciona positivamente con las competencias de lectura, escritura y habilidades matemáticas en escolares primarios (Checa & Rueda, 2011; Ison, Greco et al., 2015; Waechter, Besner, & Stolz, 2011; Welsh, Nix, Blair, Bierman, & Nelson, 2010). En línea con lo expuesto, la literatura señala que los problemas atencionales en la infancia constituyen un factor de riesgo para el fracaso escolar, en tanto afectan negativamente el desempeño social y académico de los niños (Ison, 2011; Polderman, Boomsma, Bartels, Verhulst, & Huizink, 2010; Posner, Rothbart, & Rueda, 2011; Sheese, Rothbart, Posner, White, & Fraundorf, 2008).

A partir de la problemática expuesta, se propone como objetivo de este trabajo evaluar mediante dos instancias experimentales el desempeño atencional en una tarea de detección de detalles monocromáticos en espacios de aprendizaje (aulas) bajo diferentes condiciones de iluminación, contemplando las variables de temperatura de color correlacionada (TCC) e iluminancia horizontal (E_h). La selección de estas variables se fundamenta en su importancia para la percepción humana (^{Veitch & Nesham, 1998}; ^{Barkman, Wessolowski, & Schulte-Markwort, 2012}). Los parámetros de evaluación de la condición de iluminación (^{Boyce, 2004}) están basados en las normas nacionales del (Instituto Argentino de Normalización y Certificación y la Asociación Argentina de Luminotecnia (IRAM AADL,1994) e internacionales (UNE EN 12464/1, 2012; Certificación LEED-EQ, 2013, entre otras). De esta manera, se busca iniciar una serie de estudios cuantitativos que permitan aportar nuevos conocimientos, con el objetivo de favorecer el adecuado acondicionamiento lumínico en las instituciones educativas. Asimismo, estos estudios permitirían conocer las posibles fluctuaciones atencionales de los niños, asociadas a diferentes condiciones de iluminación, así como también generar nuevas metodologías para la adecuada evaluación de la relación entre iluminación y atención. Así, sería factible identificar condiciones de iluminación óptimas que favorezcan el desempeño atencional de los niños en el contexto escolar.

Metodología

Los estudios realizados acerca de la iluminación y el desempeño (o productividad) pueden ser convenientemente clasificados en dos grandes grupos: estudios con tareas reales y estudios abstractos (Boyce et al., 2003). Para este trabajo en particular, la experimentación en campo con tareas reales fue seleccionada como criterio. Los experimentos se desarrollaron en un contexto real de aulas, buscando analizar el desempeño atencional de los alumnos en determinadas condiciones de iluminación en su entorno cotidiano.

Caso de Estudio.

Los experimentos fueron realizados durante el año 2011 en una institución de gestión pública situada a 3 km de la capital de la provincia de Mendoza, Argentina (32.52.49 S, 68.52.45 E -853msm-). El criterio de selección se basó en tipologías de las escuelas más representativas del parque edilicio educativo de la provincia. Las principales tipologías en la región corresponden a instituciones de gestión pública denominadas compactas y lineales (Ison & Patttini, 2009; Monteoliva, 2014).

Configuración de los espacios

Dentro de la institución educativa fueron seleccionadas las aulas (A3a) y (A3b), de similares características morfológicas (8.1 m x 6.5 m x 3.8 m) (Figura 1). Éstas presentan una arquitectura en bloque con un aventanamiento bilateral de orientación norte-sur y galería exterior al norte. La ubicación y dimensiones de las ventanas son: a) en la fachada norte, dos ventanas superiores de 2.3 m x 0.6 m y, b) en la fachada sur, tres ventanas a la altura de la vista; una de 2.4 m x 1 m y dos de 1.2 m x 1 m. El mobiliario existente durante la evaluación fue el establecido por la institución para cada aula: trece pupitres dobles con sus sillas, ubicados en tres columnas de 5-3-5 filas, respectivamente. El acondicionamiento deseado fue alcanzado durante gran parte del año, sin embargo, para realizar el estudio fueron seleccionadas las jornadas típicas del equinoccio de primavera (con cielo claro, característico de la región), los días 12, 19 y 27 del mes de octubre del año 2011. Previamente el día 14 del mes de septiembre se había realizado una primera aplicación del test a modo de prueba piloto.

Figura 1 Institución educativa (Mendoza, Argentina). Espacios experimentales selecciona dos (A3a y A3b), Ala Norte (N) - orientación (N-S) 

Asimismo, son contemplados los parámetros de temperatura de 21 ºC promedio y ruido aproximado de 35 dBA; ambos recomendados para la evaluación del desempeño cognitivo (Enander & Hygge, 1990; Holmberg, Landstrom, & Kjellberg, 1993). Esta consideración se debe a la correlación encontrada en estudios previos entre la temperatura y el desempeño cognitivo (Knez, 1997). A continuación, se describen las tres condiciones experimentales (Figura 2):

Figura 2 Condiciones experimentales y variables independientes seleccionadas EA 

Condición 1: Acondicionamiento lumínico con una temperatura de color correlacionada de 6500 ºK (luz natural) midiéndose una iluminancia horizontal promedio uniforme de 300 lux sobre pupitre.

Condición 2: Acondicionamiento lumínico con una temperatura de color correlacionada de 4000 ºK (luz blanca fría) con una iluminancia horizontal promedio uniforme de 300 lux (valor mínimo por norma) sobre pupitre.

Condición 3: Acondicionamiento lumínico con una temperatura de color correlacionada de 4000 ºK (luz blanca fría) con una iluminancia horizontal promedio uniforme de 500 lux (valor aconsejable por norma) sobre pupitre.

Parámetros de evaluación

Los indicadores evaluados corresponden al término de desempeño atencional (Monteoliva, Ison, & Pattini, 2014). Éste integra los conceptos de Eficacia Atencional (EA) (1) (Ison & Carrada, 2011), Eficiencia Atencional (FA) (2) y Rendimiento Atencional (RA) (3) (Monteoliva et al., 2014) con el objetivo de profundizar el análisis de las habilidades atencionales en niños, en períodos cortos y prolongados de tiempo, que intervienen en tareas de búsqueda visual y detección de detalles.

donde (EA) es la eficacia atencional, (A) es el número de aciertos, (I) es el número de intentos y (E) los errores, tanto de omisión (Eo) como de comisión (Ec).

donde (FA) es la eficiencia atencional, (A) es el número de aciertos y (T) el tiempo total requerido para realizar la tarea

donde (RA) es el rendimiento atencional, (EA) es la eficacia atencional del sujeto en la tarea y (T) el tiempo requerido para realizar la tarea.

Procedimientos

Para realizar el estudio se contó con el aval de la Dirección General de Escuelas (DGE) de la provincia de Mendoza y la autorización de los directivos de la escuela participante. Se envió una nota escrita a los padres de los alumnos, en la cual se explicaron los objetivos del estudio y se les solicitó el consentimiento para la participación de sus hijos. Por otra parte, se explicó a los niños autorizados las características de las tareas a realizar, se los invitó a participar voluntariamente y se les informó sus derechos como participantes, obteniéndose su consentimiento.

La administración del test CARAS-R fue de carácter grupal, y estuvo a cargo de psicólogos y profesionales especializados en evaluación cognitiva en niños. Este instrumento cuenta con un período de práctica que le permite al administrador asegurarse que el niño ha comprendido las instrucciones. Luego, se da comienzo a la prueba. Al contener la misma dos periodos (t1) y (t2), se emplea para la discriminación de éstos un cambio de lápiz de color en la ejecución. Un color se utiliza para completar la tarea durante los primeros 180 seg. (t1) y el otro, desde los 181 seg. hasta finalizar la tarea (t2). Este procedimiento permite conocer los bloques tri-estímulos correspondientes a cada uno de los tiempos parciales estudiados.

Los criterios metodológicos empleados en la administración del instrumento son el resultado del análisis de antecedentes y estudios previos realizados en instituciones educativas (^{Küller & Lindsten, 1992}; ^{Heschong, Roger, & Okura, 2002}). A partir de ello, las mediciones son realizadas a mediados de semana reduciendo posibles impactos de factores ajenos a los estudiados. El período de toma seleccionado fue de 9:40 a.m a 10:40 a.m. (2do Módulo - Turno Mañana), intervalo requerido para los acondicionamientos por fuente natural, así como también, posterior al recreo y desayuno diario (servido por la escuela). Esta consideración radica en la demostrada influencia del desayuno en el desempeño atencional de los alumnos (^{Wesnes, Pincock, Richardson, Helm, & Hails, 2003}). Los tiempos de adaptación al entorno también se consideraron para la configuración de los acondicionamientos lumínicos. Las intervenciones a los espacios fueron generadas el día previo a la instancia experimental. Esto permite que, al llegar los alumnos a la institución al día siguiente, ingresen y permanezcan en estos espacios acondicionadosaproximadamente una hora y media antes de la aplicación de las pruebas. Esta instancia experimental fue realizada en tres tomas (tres semanas), los días 12, 19 y 27 del mes de octubre del año 2011. Asimismo, los participantes son informados de los objetivos y fines del estudio para "mantener al margen" sus creencias previas acerca de los parámetros evaluados (Veitch, 1997). A continuación se presenta en la tabla 1, un diagrama descriptivo del orden y aplicación aleatorizada de los acondicionamientos lumínicos y las tomas realizadas.

Tabla 1 Orden y aplicación aleatorizada de los acondicionamientos lumínicos 

Resultados

Para dar respuesta al objetivo del estudio, se comparó el desempeño atencional de los niños en tres condiciones lumínicas focalizadas en las variables independientes temperatura de color correlacionada (TCC) e iluminancia horizontal (E_h). Los resultados obtenidos mediante la prueba de Friedman presentaron diferencias estadísticamente significativas en los indicadores de atención evaluados en las diferentes condiciones experimentales, χ² (20) = 606.97, p= 0.000. Si bien esta instancia experimental cuenta con tres condiciones, a nivel teórico el estudio está focalizado en dos variables independientes: temperatura de color correlacionada (TCC) e iluminancia horizontal promedio (Eh_prom). Por este motivo el análisis de Wilcoxon presenta dos pares de análisis correspondientes a cada una de estas variables (ver Tabla 2).

Tabla 2 Comparación de los indicadores de desempeño atencional en niños, según tempe ratura de color correlacionada e iluminancia horizontal promedio 

* valores considerados estadísticamente significativos p< .017

Par 1: TCC 6500ºK (condición 1) vs TCC 4000ºK (condición 2). Los resultados obtenidos de la prueba de Wilcoxon evidenciaron diferencias estadísticamente significativas en el período total de tiempo (T) en los indicadores de eficiencia atencional (FA) (Z= -2.470, p= .013) y rendimiento atencional (RA) (Z= -2.385, p= .017) con una diferencia de medias en ambos casos de .02 (es decir, FA: M = 0.13; M = 0.11 y RA: M = 0.27; M = 0.25, condición 1 y 2 respectivamente).

Par 2: Eh_prom 300lux (condición 2) vs Eh_prom 500lux (condición 3). Los resultados obtenidos en la prueba de Wilcoxon evidenciaron que el incremento en la iluminancia horizontal sobre pupitre con una fuente artificial de 300 lux a 500 lux - bajo condición de TCC de 4000 ºK -, no presentó diferencias estadísticamente significativas en ninguno de los indicadores de desempeño atencional (EA, FA y RA) (ver Tabla 2).

Discusión

El artículo presenta resultados obtenidos en la evaluación del desempeño atencional en espacios de aprendizaje (aulas) bajo diferentes condiciones de iluminación. Tal como sostiene Boyce (2006), este tipo de abordaje permite abandonar el estudio del uso de la iluminación basado tan sólo en las mejoras de visibilidad y disminución de las molestias visuales e iniciar estudios integrales más "honestos".

En primera instancia fue evaluada la temperatura de color correlacionada (TCC) de 4000 ºK (luz blanca fría) y 6500 ºK (luz natural), ambas empleadas usualmente en los edificios educativos de la región (Mendoza, Argentina). Los resultados obtenidos evidencian diferencias estadísticamente significativas a favor de la TCC de 4000 ºK en los indicadores de eficiencia atencional (FA) y rendimiento atencional (RA) en períodos prolongados de tiempo. En otras palabras, estos resultados indican que un acondicionamiento con una TCC de 4000 ºK podría ser uno de los aspectos que favorece la capacidad cognitiva para seleccionar y mantener la atención en tareas de detección de detalles (monocromática) en escolares, lo que implicaría que ellos utilizan los mínimos recursos de tiempo disponibles y con ello mejoran su rendimiento atencional (RA). Los resultados hallados están en línea con investigaciones anteriores las cuales han informado la importancia de la TCC como un factor esencial en espacios de aprendizaje fomentando y mejorando el impacto de la iluminación en los usuarios (Sanaz, 2011). En el caso de un uso inadecuado de la TCC, ésta presenta efectos negativos sobre la salud humana, tanto a nivel ocular, como emocional y en el sistema circadiano (^{Kenz, 1997}; ^{Van Bommel & Van Den Beld, 2004}; ^{Mills, Tomkins, & Schlangen, 2007}; ^{Halonen, Tetri, & Bhusal, 2010}), que podrían producir una pérdida adicional del desempeño en el aula.

La atención, en tanto sistema de control cognitivo, facilita la activación y el funcionamiento de otros procesos psicológicos para ejecutar eficazmente las tareas, siendo uno de los factores más importantes vinculados al desempeño escolar infantil. Por esta razón, este trabajo se incluye entre los estudios cuantitativos orientados a aportar nuevos conocimientos sobre el adecuado acondicionamiento lumínico en las instituciones educativas como promotor del desempeño escolar.

En segunda instancia fue evaluada la iluminancia horizontal promedio (Eh_prom) mínima (300lux) y aconsejable (500lux) por la normativa nacional vigente en Edificios Educativos IRAM AADL J20 04. Los resultados obtenidos no evidencian diferencias estadísticamente significativas en el desempeño atencional (EA, FA y RA) de los escolares bajo diferentes condiciones de iluminancia. Este hallazgo es congruente con estudios previos realizados con tareas visuales (Boyce, 2004) donde los incrementos mínimos en las Eh_prom no producen grandes impactos en el desempeño de la tarea. A partir de estos datos se generan nuevos interrogantes: en el caso de utilizar estímulos cromáticos o replicar el experimento en distintos períodos estacionales, ¿las variables lumínicas consideradas brindarían los mismos resultados?

El trabajo experimental que se informa presenta la limitación de ser un estudio piloto sobre una muestra pequeña de 34 alumnos. Sin embargo, marca un precedente en la evaluación de las habilidades atencionales en acondicionamientos dinámicos, característicos de los espacios iluminados principalmente por luz natural. Estos resultados provienen de niños y niñas de escuelas estatales urbanas por lo cual la interpretación de los resultados debe ser contextualizada. Además, aunque puede contarse con un primer indicador, son necesarias evaluaciones complementarias para un adecuado diagnóstico atencional.

A pesar de las limitaciones mencionadas, este estudio brinda continuidad a trabajos anteriores sobre iluminación y su relación con la atención (Ison & Pattini, 2009), siendo su aporte específico profundizar en diferentes indicadores de iluminación en aulas y su influencia en parámetros específicos del desempeño atencional (EA, FA y RA), evaluados en períodos cortos y prolongados de tiempo. En relación al primer aspecto, los resultados obtenidos en este trabajo en consonancia con normativas internacionales anteriormente mencionadas, buscan incorporar nuevos parámetros en la normativa argentina IRAM AADL J20 04 -como la TCC- en la evaluación de los acondicionamientos lumínicos en espacios de aprendizaje. Asimismo, en relación a los instrumentos de medición de la atención, este trabajo ofrece una serie de indicadores para evaluar el desempeño atencional (Monteoliva et al. 2014) de los niños en tareas de lápiz y papel. En este contexto, estas nuevas expresiones no sólo incorporan la exactitud del niño al momento de realizar la tarea (EA), sino también los tiempos requeridos para ello (FA); integrando ambas capacidades en un concepto (RA). Estos indicadores buscan sensibilizar el instrumento para valorar las fluctuaciones atencionales en niños en diferentes condiciones de iluminación. La integración de estos dos aspectos generó nuevos antecedentes y nuevos interrogantes para el desarrollo de futuros estudios que permitan establecer y normalizar criterios básicos de acondicionamientos lumínicos que favorezcan el desempeño atencional de los niños. A partir de los resultados obtenidos se abren nuevas perspectivas, que no sólo deberán incorporar al estudio nuevas tecnologías de iluminación artificial complementaria (p.e. LED, dimerizado, entre otros), sino también integrar al análisis cuantitativo de las evaluaciones psicológicas, estudios subjetivos de preferencias de los usuarios a estos espacios.

Conclusiones

Como ha sido desarrollado a lo largo del trabajo, desde diferentes perspectivas (confort, salud, energética) se demuestran los beneficios de lograr un mejor aprovechamiento de la luz natural en las instituciones educativas. Sin embargo, el uso de la luz natural sin control, la iluminación deficiente y la falta de mejoras en las instalaciones lumínicas son problemas permanentes en muchas organizaciones e instituciones de aprendizaje. Asimismo, se conoce que los aportes de la luz natural exceden la "utilidad" de fuente de iluminación para maximizar la visibilidad y minimizar las molestias visuales. Por este motivo, es necesario un cambio de paradigma -como propone Boyce (2006)-, de modo que la iluminación no sólo sea evaluada por su uso, sino también por la relación que ésta establece con la visibilidad y el desempeño de sus ocupantes. En esta línea de estudio, el aporte de este trabajo es haber estudiado, en un contexto natural, el impacto de diferentes condiciones de iluminación en el desempeño atencional de los niños. A partir de estos resultados y nuevos estudios en ejecución se busca ayudar a los psicólogos a considerar las condiciones lumínicas del aula como variable importante para la adecuada administración de instrumentos psicométricos y la evaluación de la atención. Por otro lado, se busca ayudar a profesionales proyectistas a fomentar diseños de espacios de aprendizaje con acondicionamientos lumínicos por fuente natural eficiente, que favorezcan el desempeño cognitivo de sus ocupantes.