Una reflexión acerca de los modelos mentales desde lo epistemológico y didáctico (página 2)

En los últimos años, los filósofos e historiadores de las ciencias
concuerdan en que los planteamientos anteriormente desarrollados,
poseen un rigor conceptual y metodológico, en cuanto que
sustentan el desarrollo de
la física
como ciencia
(Campanario, 2004). Por tal razón, para dar cuenta de la
construcción de las otras ciencias de la
naturaleza
(Biología,
Geología y
Química),
se esta trabajando la categoría epistemológica de
modelo
científico. Dentro de la comunidad se
presenta un consenso, sobre esta categoría
epistemológica, en cuanto se considera una
representación abstracta del conjunto de interacciones,
que conceptual y metodológicamente se delimitan como
objeto de conocimiento
(Gallego Badillo, 2004).

Hasta este punto se han expuesto los marcos
teóricos de dos versiones epistemológicas, que a
nuestro parecer son las que mas se referencian, para explicar la
dinámica del conocimiento
científico.

En relación con la idea anterior, es de anotar
que algunos investigadores en el campo de la filosofía de
las ciencias, acotan los presupuestos
del constructivismo y
del empiropositivismo como versiones epistemológicas, en
cuanto que soslayan las interacciones sujeto-objeto, tanto como
las correlaciones contextuales con la sociedad en la
que se proponen las teorías
o modelos
científicos (Giere, 1992).

Sustenta el profesor Giere
(1992), que la ciencia es
una actividad cognoscitiva, en la que la dinámica del
trabajo de los
hombres y mujeres de ciencias es la de generar o construir
conocimiento.

Para obviar los problemas
anotados, los filósofos de las ciencias acuden a lo que se
ha denominado realismo
científico, concepción que encuentra su sustento en
el campo del naturalismo científico, tendencia
epistemológica que al dar entrada a componentes tales como
la psicología
y la sociología de las ciencias, permite
justificar la toma de
decisiones de los científicos, como sus intereses y
desde ese conjunto formular sus teorías o modelos
científicos, que justifican los eventos
físicos.

Sostienen los investigadores del naturalismo
científico, que la tesis central
de esta posición es la de que la ciencia debe ser
estudiada como cualquier otro fenómeno empírico o
natural (Zamora Bonilla, 2000). El propósito que persiguen
los hombres de ciencias es un objeto artificial, esto es, la
representación, a su parecer, más adecuada de la
realidad con el fin de justificar el comportamiento
de la naturaleza.

Es entendido por realismo científico un principio
de correspondencia que establece una relación más o
menos biunívoca entre los discursos
científicos y las entidades del mundo natural
(Adúriz-Bravo, Izquierdo y Estany, 2002). En consecuencia
predican una relación necesaria entre racionalidad y
realidad.

Al parecer, existe un consenso entre la comunidad que
entiende la racionalidad como la justificación de la
estrategia y los
métodos de
conocimiento científico que desarrollan los hombres y
mujeres de ciencias, en cuanto que generan teorías o
modelos científicos, con el objeto de sustentar la
construcción del saber científico; la estrategia
que siguen los científicos es racional ya que los conduce
a resultados razonables y aceptables (Zamora Bonilla,
2000).

El profesor Aduríz-Bravo (2001), sostiene que la
formulación de teorías científicas, capta en
gran medida la estructura de
la realidad; desde esta posición se entiende que las
teorías o modelos científicos son elaboraciones del
intelecto humano. Sostiene este investigador, que se
estaría abordando el desarrollo del conocimiento
científico desde lo que denomina realismo crítico.
Este reconoce que las entidades de la ciencia, entendidas como
modelos científicos, teorías, leyes, etc., son
creaciones del intelecto humano.

Este realismo crítico es pragmático, dado
que los modelos o teorías construidos por los
científicos, constituyen explicaciones parciales de la
realidad, en las que solo se abordan algunos aspectos de la
naturaleza; esto es, porque la correspondencia entre la
formulación de los modelos o teorías, con el objeto
de justificar un evento, no es extrapolable a otros
fenómenos; es decir, la relación es uno a uno y
lineal entre los eventos de la naturaleza y la elaboración
de teorías o modelos científicos.

CONCEPCIÓN DE MODELO
CIENTÍFICO

Los investigadores en filosofía de las ciencias
de la naturaleza para abordar e interpretar la dinámica de
las ciencias, tuvieron como base los cambios ocurridos en el seno
de la física, sobre todo a finales del siglo XIX y
comienzos del XX. Acudieron a la categoría
epistemológica de teoría,
propia de este ciencia; categoría cuya estructura proviene
de la "Principia" y la "Óptica" de Newton. Piensa
la comunidad que tal estructuración creó una
versión "dura" de teoría, organizada en
definiciones, postulados, demostraciones matemáticas y corolarios.

Giuseppe Del Re (2000), propone que los modelos
científicos se podrían agrupar en dos
categorías: modelos físicos y modelos
matemáticos, que son herramientas
no accesibles por los sentidos,
siendo modelos idealizados que representan a los sistemas que se
suponen existen en el mundo físico.

Para Kretzenbacher (2003), los modelos
científicos tienen la capacidad de representar objetos o
fenómenos que acontecen en la naturaleza. Para este autor
los modelos científicos tienen la capacidad de enlazar las
teorías con observaciones empíricas, con la
intención de aplicar las teorías a clases
específicas de fenómenos o eventos que acontecen en
la naturaleza. Para Ingham y Gilbert (1991), un modelo es una
representación simplificada de un sistema que se
concreta en un aspecto específico.

Islas y Pesas (2004), conciben los modelos
científicos como representaciones idealizadas de eventos
físicos en la naturaleza, construidos por las hombres y
mujeres de ciencias ante la necesidad de solventar aquellos
problemas que se presentan en el mundo; dichos modelos se
elaboran a la luz de una
teoría, la formulación se realiza desde un marco
conceptual y metodológico y desde estas delimitaciones los
investigadores deciden las variables que
han de tener en cuenta y cuales despreciar, lo anterior permite
construir un análogo del sistema que se
estudia.

La formulación de modelos científicos
surge como una propuesta explicativa a un fenómeno que
acontece en la naturaleza, por tal motivo un modelo no cubre la
totalidad de los aspectos del sistema real que representa, sino
solo aquellos que tienen relevancia a la luz de la teoría
que hace referencia a ese sistema.

Para Galagovsky y Adúriz-Bravo (2001), los
modelos científicos son herramientas de
representación teórica del mundo, auxiliares para
explicar, predecir y transformar el mismo. Sustentan los autores
que los modelos científicos son construcciones provisorias
y perfectibles, es decir, ningún modelo científico
posee la verdad absoluta y definitiva acerca del comportamiento
del mundo.

Las comunidades científicas proponen modelos del
mundo que se adaptan con gran precisión a las
intervenciones experimentales, buscando generar lenguajes
específicos altamente abstractos y compatibles (Izquierdo
y Adúriz-Bravo 2005). Consideran a las teorías como
las que establecen los límites
que condicionan las intervenciones posibles, lo que puede y lo
que no puede pasar, es decir, son las reglas por
cumplir.

Otra versión de modelo científico es la
que proponen Greca y Dos Santos (2005), estas investigadoras
afirman que la concepción de modelo científico
depende de la ciencia que se trabaje; por ejemplo, afirman que
una teoría física puede ser pensada como un sistema
de representaciones en la que conviven dos conjuntos de
signos: los
signos matemáticos y los signos lingüísticos.
Los signos matemáticos configuran el formalismo de la
teoría, son el conjunto de enunciados de la teoría,
privados de su contenido semántico; los modelos
matemáticos son derivados de alguna teoría matemática. Los signos
lingüísticos están organizados en enunciados,
los cuales se refieren a los fenómenos que la
teoría pretende describir y adquieren significado en el
contexto de la teoría.

Para Giere (1992), un modelo teórico es el medio
con el que los hombres y mujeres de ciencias representan el mundo
tanto para sí mismos como para los demás, pero
afirma que en la construcción y reconstrucción de
modelos científicos juegan un papel importante las
hipótesis teóricas, estas se
entienden como una entidad lingüística, es decir, un enunciado
que afirma cierto tipo de relación entre el modelo y un
sistema real dado o una clase de
sistemas reales. Concluye el autor que una teoría
estaría constituida por dos elementos: a) la población de modelos y b) una diversidad de
hipótesis que vinculan esos modelos con sistemas reales.
La teoría incluye tantos enunciados que definen la
población de modelos y algunos tipos importantes de
sistemas reales y estos se identifican por ser semejantes a uno
de los modelos.

Los autores del presente documento, acogen la siguiente
afirmación: los modelos científicos son
construcciones y reconstrucciones de los individuos, que son
elaborados desde sus estructuras
mentales (Amador-Rodríguez, Gallego Badillo y
Pérez Miranda, 2005a), con el objeto de dar cuenta de
aquellos fenómenos que acontecen en la
naturaleza.

LO DE
LA MODELACIÓN EN CIENCIAS DE LA NATURALEZA

La profesora Izquierdo y el profesor Adúriz-Bravo
(2005), consideran la "modelización" como aquel proceso de
transformación del mundo, que se produce como consecuencia
de los modelos mentales que construyen los
científicos.

Partimos de la idea de que en el sistema aula, el
conocimiento científico se hace objeto de trabajo por
parte del didacta de las ciencias, con la intención de que
los estudiantes generen explicaciones de los fenómenos
desde modelos mentales. Pensar en que el conocimiento
científico se hace objeto de conocimiento, es considerar
que el docente le atribuye un carácter de enseñable al
conocimiento científico.

¿Quién modela el conocimiento
científico en el aula?, a nuestro parecer el docente es
quien presenta su versión de los consensos obtenidos por
la comunidad científica, en cuanto explicaciones de los
fenómenos. La otra parte del sistema aula, estaría
representada por los estudiantes; estos en el momento en que el
didacta presenta su versión acerca del comportamiento de
los fenómenos físicos, la analizan e interpretan
desde sus estructuras mentales y de acuerdo con su criterio las
modifican.

En el momento en que el estudiante realiza una
reconstrucción o construcción de sus estructuras
mentales está modelando el conocimiento científico,
puesto que genera para sí un modelo mental explicativo de
un fenómeno determinado, modelo que se puede o no
aproximar a los consensos de los que han llegado los
científicos.

LA
CONSTRUCCIÓN Y RECONSTRUCCIÓN DE MODELOS MENTALES
EXPLICATIVOS EN EL SISTEMA AULA.

Hecha una revisión bibliográfica en cuanto
a lo que han trabajado los investigadores en didáctica de la ciencias en este campo de
conocimiento, se encuentra la propuesta de la profesora
Gutiérrez (2005), en la que sustenta que los estudiantes
construyen modelos mentales con el objeto de generar una interpretación de una porción del
mundo; se entiende por modelos mentales como aquellas
representaciones "cognoscitivas internas" que elaboran los
estudiantes para formular una posible explicación del
mundo físico.

Afirman Moreira y Rodríguez Palmero (2002) que
los modelos mentales son representaciones que las personas
elaboran idiosincráticamente, con el objeto de representar
aquellos eventos físicos, o como lo denominan estos
investigadores, "estados de cosas más abstractos". Nappa,
Insausti y Sigüera (2006), afirman que un modelo mental es
una representación dinámica generativa que puede
ser manipulada mentalmente, para proveer explicaciones causales
de fenómenos y hacer previsiones sobre un estado de
cosas del mundo físico.

En la figura 1 se presenta un esquema que muestra los
diferentes modelos mentales explicativos que construyen los
individuos a partir de unos escenarios establecidos, con el
propósito de identificar epistemológicamente los
distintos modelos mentales explicativos que elaboran los
estudiantes para un suceso físico.

Figura 1. Modelo teórico para la
comprensión de modelos mentales explicativos
(Amador-Rodríguez, 2006)

En lo que hace a los modelos científicos como
categoría epistemológica, se afirma que son
construcciones de la comunidad científica, que se refieren
a un sistema que está presente en la naturaleza. Los
profesores Fernández González; González
González y Moreno Jiménez (2005), afirman que los
modelos científicos son las representaciones más
simples de fenómenos o situaciones complejas
(tópicos) que existen en el mundo.

Como se propone en el modelo teórico (Figura 1),
los modelos mentales explicativos que elaboran los individuos en
general, son representaciones que construyen para dar cuenta de
un suceso. Se tomó la decisión de llamarlos modelos
mentales explicativos, porque no solo son representaciones
internas que explican el evento, sino que fundamentan el proceso
discursivo que permite comunicar y contrastar con el otro el
producto de la
construcción de saber sobre el particular
(Amador-Rodríguez, 2006).

Los modelos mentales explicativos se clasifican en:
modelos de sentido común y modelos mentales
estructurantes. Estos últimos se pueden diferenciar a
partir de tres versiones epistemológicas
(Amador-Rodríguez, Gallego Badillo y Pérez Miranda,
2005b).

¿Qué son los modelos de sentido
común?, son aquellos que elaboran los estudiantes a partir
de su relación e interacción con el mundo, sin referirlos a
una educación escolarizada. Estos modelos no
poseen fronteras bien definidas, no son científicos, es
decir, surgen de las creencias de las personas, con el objeto de
interpretar el mundo que las rodea. La construcción de los
modelos mentales explicativos de sentido común (MMESC),
adquieren validez en un contexto en el cual las explicaciones son
construidas a partir de sus observaciones y sin ningún
apoyo conceptual y metodológico, son modelos
dinámicos, esto es, un único modelo (MMESC),
funciona para distintos fenómenos físicos, sin
importar si se quieren comprender situaciones del mundo
microscópico o macroscópico.

Se propone que los modelos mentales explicativos
estructurantes (MMEE) son aquellos que elabora el individuo a
partir de una intervención didáctica; esto es, son los modelos de
sentido común modificados mediante un trabajo
didáctico. Se considera que tal construcción o
reconstrucción se realiza en la medida en que los
estudiantes trabajan a partir de las propuestas de quienes han
formulado modelos científicos. Se es del parecer de que en
el momento en que los individuos hacen parte de un sistema
educativo oficial, comienza un cambio de
mirada acerca del comportamiento del mundo, permitiéndoles
realizar una reconstrucción y/o construcción de sus
modelos (MMESC), de ser asi, se estarían acercando a los
consensos que ha establecido la comunidad para comprender el
mundo.

El interrogante que surgió a partir de una
investigación didáctica
(Amador-Rodríguez, 2006), fue el de si los modelos
mentales estructurantes que elaboran los individuos se pueden
diferenciar unos de otros, ya que desde la investigación
se detectó que los modelos (MMEE) que elaboraban los
individuos eran epistemológicamente diferentes; para ello
se recurrió a las siguientes versiones
epistemológicas: el empiropositivismo, el constructivismo
y el de racionalidad/realidad.

Se considera que desde estas versiones se puede precisar
si los modelos mentales explicativos que construyen y
reconstruyen los estudiantes, se acercan o no a la
dinámica del desarrollo del conocimiento
científico.

IMPLICACIONES DIDÁCTICAS

Hechas las consideraciones anteriores, se es del parecer
de que si el docente acoge la idea de que sus estudiantes
reconstruyen y construyen modelos mentales acerca de los eventos
físicos, será una ventaja, puesto que pensar en que
los estudiantes generan modelos o representaciones de situaciones
físicas como lo hacen las comunidades científicas,
es considerar que el conocimiento no es lineal y absoluto en el
sistema aula y que a partir de una estrategia didáctica el
docente estará en capacidad de modificar los modelos
mentales de sus estudiantes con el fin de aproximarlos a los
consensos de la comunidad.

Trabajar desde esta perspectiva, permite que el docente
detecte si su estrategia didáctica es confiable, para que
sus estudiantes generen modelos mentales que se aproximen a los
modelos científicos.

En una investigación efectuada por
Amador-Rodríguez (2006), se determinó que para
diferenciar los distintos modelos mentales que generan los
estudiantes, en cuanto a un fenómeno químico en
especial, era importante trabajar la historia de las ciencias, ya
que les permitía elaborar modelos mentales explicativos
que se aproximen a los consensos que ha establecido la
comunidad.

Otro punto que se determinó en esta
investigación, es el de que no hay mejor herramienta que
la escritura para
identificar los distintos de modelos mentales que construyen los
estudiantes, para dicha investigación aquellos que han
optado por ser didactas de la química. Por tal motivo se
piensa que las pruebas de
composición, permiten al individuo expresar su
conocimiento acerca de un tema, concepto, etc.,
teniendo en cuenta que el escrito permite una más
tranquila exposición
del conocimiento elaborado que lo expuesto
verbalmente.

Las pruebas escritas poseen un rigor conceptual y
metodológico al que da lugar la recolección de
información válida y confiable y
como parte fundamental de una estrategia didáctica que
formule un docente de ciencias de la naturaleza. El análisis de las composiciones es una forma
particular de determinar que modelos mentales elaboran los
individuos, se persigue analizar los modelos plasmados en el
documento desde tres versiones epistemológicas.

Como complemento a lo anterior, se considera que
realizar conversatorios con los estudiantes acerca del objeto de
investigación, esto es, las teorías o modelos
científicos, permite a los individuos construir una
versión o modelo mental más cercano a los modelos
científicos. Dicho trabajo ha de ser orientado por el
docente, quien es el representante de la comunidad
científica, por lo que el profesor ha de formular los
cuestionamientos que orienten la discusión, con el objeto
de que se trabaje la temática en estudio.

Diseñar y ejecutar estrategias
didácticas para la formación inicial de profesores
de ciencias (Amador–Rodríguez, Gallego Badillo y
Pérez Miranda, 2005a; Amador-Rodríguez, Moreno
García y Gallego Badillo, en prensa), por
ejemplo, en las que en su interior se integren la
determinación y evolución de los modelos mentales de los
futuros profesores permitirá detectar qué
versión de ciencia elaboran los profesores en
formación y posiblemente qué visión de estas
ciencias enseñarían, por lo tanto, es función
del docente que forma a otros docentes,
plantear y replantear sus estrategias didácticas de tal
manera que permitan que los modelos mentales de los estudiantes
se aproximen a los modelos científicos consensuados por
las comunidades académicas.

A MODO
DE CONCLUSIONES

Se considera que la integración del campo de los modelos
mentales a la didáctica de las ciencias, permite mirar el
proceso de enseñanza/aprendizaje desde
otros marcos conceptuales y metodológicos generando nuevas
interpretaciones a problemas que desde otros marcos
teóricos no poseían una posible
respuesta.

En la actualidad, en la comunidad de especialistas en
didáctica de las ciencias de la naturaleza, esta surgiendo
un consenso, en cuanto a tomar distancia en lo que respecta a
ideas tales como: ideas alternativas de los estudiantes;
pre-conceptos; ideas previas, concepciones alternativas entre
otras, Conceptos estos que intentan determinar qué
conocimiento posee un individuo de una teoría o modelo
científico, antes de que el docente realice su trabajo
didáctico en el sistema aula, asumir que los estudiantes
han elaborado modelos o representaciones es pensar que es posible
construir versiones de mundo desde marcos conceptuales
científicos y no científicos, en este caso el rol
del docente de ciencias es la de permitir que sus estudiantes
re-evalúen sus modelos mentales con el fin de que
reconstruyan y construyan sus modelos.

En este documento se propone que epistemológica y
didácticamente es posible diferenciar los modelos mentales
de los estudiantes, acudiendo a marcos epistemológicos y
estrategias didácticas, con la intensión de
establecer la versión de ciencia que elaboran los
individuos de las ciencias de la naturaleza. iantes con el fin de
aproximarlos a los consensos de la
comunidad13131313131313131313131313131313131313131313131313

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Rafael Yecid Amador Rodríguez

Docente Universidad Distrital Francisco José de
Caldas y Colegio Claretiano de Bosa.
Bogotá-Colombia.

Licenciado en Química y Magíster en
Docencia de la
Química de la Universidad Pedagógica Nacional
(Bogotá-Colombia).

Deysi E. Moreno García

Licenciada en Química y estudiante de la
Maestría en Docencia de la Química de la
Universidad Pedagógica Nacional
(Bogotá-Colombia).

Docente Institución Educativa San Mateo
Soacha-Cundinamarca-Colombia.