UNA APROXIMACIN A LA RESOLUCIN DE PROBLEMAS DE LPIZ Y PAPEL EN EL AULA DE CIENCIAS

UNA APROXIMACI?N A LA RESOLUCI?N DE PROBLEMAS DE L?PIZ Y PAPEL EN EL AULA DE CIENCIAS

Joan Josep Solaz-Portols

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2.2.REPRESENTACIONES MENTALES Y RESOLUCIN DE PROBLEMAS.

Los trabajos de Santamara y colaboradores (1996) y Garca-Madruga y colaboradores (2002) son dos muestras de investigadores en el rea de ciencia cognitiva que han puesto de manifiesto en sus estudios la importancia que tienen los modelos mentales en el razonamiento humano. Ms en concreto, en dichos estudios se destaca la potencialidad de la teora de modelos mentales propuesta por Johnson-Laird (1983, 1990, 1996 y 2000). La teora se basa en el supuesto de que la mente construye modelos internos del mundo externo y que usa estos modelos mentales para razonar y tomar decisiones. Cada modelo mental representa una posibilidad en el razonamiento y comprensin de fenmenos, situaciones o procesos, y reproduce aqullos captando sus elementos y atributos ms caractersticos. Los modelos mentales pueden representar relaciones entre entidades tridimensionales o abstractas; pueden ser estticos o dinmicos; y pueden servir de base a imgenes, aunque muchos componentes de los modelos no sean visualizables. A diferencia de las representaciones proposicionales, los modelos mentales no tienen estructura sintctica: son representaciones que reproducen de modo anlogo la estructura de aquello que se intenta representar. No obstante, en ellos se pueden utilizar representaciones en forma de proposiciones o imgenes. No son representaciones duraderas en la memoria a largo plazo- como los esquemas de conocimiento, los modelos mentales son constructos que se concretan con los datos que en un momento preciso percibe el individuo, esto es, se procesan en la memoria a corto plazo o memoria de trabajo. Es de destacar que, para esta teora, el nmero de modelos es el principal factor de dificultad en el razonamiento silogstico. De hecho, aquellos problemas en los que se han de generar dos o tres modelos mentales resultan ms difciles que aquellos en los que slo se requiere uno (Jhonson-Laird y Bara, 1984).

Por su parte, la escuela del Profesor Marco A. Moreira ha sacado fruto de dicha teora en el campo de la didctica de las ciencias. Este autor, en un primer artculo introductorio en el que se enfocan los modelos mentales bajo la ptica de la teora de Johnson-Laird, pretendi ofrecer una base terica con la que analizar los procesos cognitivos implicados en la enseanza/aprendizaje de las ciencias (Moreira, 1996). Posteriormente, basndose en esta teora Greca y Moreira (1998) intentan detectar el tipo de representacin mental que utilizan alumnos universitarios cuando resuelven problemas y cuestiones sobre el concepto de campo electromagntico. Costa y Moreira (2001) inciden en la construccin de un adecuado modelo mental a partir del enunciado de un problema como condicin necesaria para resolverlo. Rodrguez-Palmero, Marrero-Acosta y Moreira (2001) muestran cmo de indispensable es construir modelos mentales para comprender el funcionamiento de la materia viva. Por ltimo, varios trabajos de esta escuela buscan delimitar y encajar la teora de modelos mentales dentro de otras teoras de construccin del conocimiento y de la enseanza/aprendizaje de las ciencias (Greca y Moreira 2002a y b; Moreira, Greca y Rodrguez-Palmero, 2002 y Rodrguez-Palmero, 2004).

Centrndonos en la resolucin de problemas, no podemos dejar de indicar que otros psiclogos cognitivos tambin han recurrido a los modelos mentales como estructuras cognitivas que elaboran los estudiantes en los procesos de resolucin. As, Anderson (1995) considera los modelos mentales como la sntesis del conocimiento declarativo en un constructo que va siendo optimizado para resolver los problemas. Recordemos que el conocimiento declarativo es el saber qu. Es decir, es el contenido especfico o conocimiento factual dentro de una disciplina o dominio; e incluye hechos, conceptos y principios . Para este autor, para resolver problemas hay que hacer funcionar y reestructurar modelos mentales y para ello es necesario desarrollar una slida base de conocimiento declarativo. En consecuencia, desarrollar modelos mentales resulta clave para tener xito en la resolucin de problemas. Mayer (1992) propone un modelo cognitivo para explicar la resolucin de problemas. Este modelo cognitivo puede resumirse en dos pasos principales: traduccin e integracin del problema, y planificacin y ejecucin de la solucin. En el primer paso, se requiere que el solucionador transforme la informacin del enunciado, de acuerdo con el conocimiento disponible, en un modelo mental. El segundo paso, en el que se perfila una estrategia de resolucin del problema, depende de la transformacin eficaz del problema en un correcto modelo mental. Durante la planificacin de la resolucin se debe ensamblar la informacin proporcionada por el problema incluyendo obviamente aquello que se nos pide en el problema- con la que se encuentra almacenada en la memoria de trabajo en los esquemas de conocimiento. Si no se puede efectuar el ensamblaje no se obtiene una estrategia de resolucin. Adems, este psiclogo recomienda ensear a los estudiantes a identificar estrategias de resolucin comunes a travs de diferentes problemas y contextos.

Tambin los investigadores en el rea de la didctica de las ciencias han fijado su atencin en las representaciones mentales modelos mentales- que los estudiantes construyen cuando intentan resolver un problema (Bodner y Domin, 2000; Buteler et al., 2001; Coleoni et al., 2001; Otero et al., 1998). Slo los dos ltimos trabajos citan la teora de modelos mentales de Jhonson-Laird, sin embargo, todos ellos ponen el acento en la relevancia de la formacin de modelo mentales correctos para resolver bien los problemas. Bodner y Domin (2000) sealan que los estudiantes que tienen xito en la resolucin de problemas de Qumica elaboran de promedio ms modelos mentales que los que no lo tienen. Adems, ambos grupos de estudiantes difieren en la naturaleza de sus representaciones mentales: las de los primeros son predominantemente simblicas (contienen smbolos que describen o se aproximan la realidad fsica), en tanto que las de los otros son predominantemente verbales (contienen proposiciones, oraciones o frases). Estos resultados son totalmente acordes con los obtenidos por Greca y Moreira (1996 y 1998), que constataron que el mejor desempeo en los problemas de electromagnetismo se daba en los alumnos que haban formado un modelo mental de campo electromagntico que se aproximaba al modelo conceptual usado por fsicos expertos. En cambio, los alumnos que trabajaron slo con proposiciones (frmulas, definiciones y enunciados de leyes) aisladas, limitndose a aplicarlas mecnicamente, tuvieron peor desempeo.

Por otra parte, desde el punto de vista instruccional resulta de inters destacar que, segn la teora de Kintsch y Van Dijk (Kinstch, 1998; Kinstch y van Dijk, 1978; van Dijk y Kinstch,1983), cuando un estudiante lee o estudia un texto tambin crea representaciones mentales del mismo en su mente. Esta teora, que ha sido constrastada experimentalmente en diversos estudios (Perrig y Kintsch, 1985; Schmalhofer y Glavanov, 1986) postula que, tras la lectura de un texto y para su comprensin, se construyen dos representaciones mentales diferentes denominadas Base del Texto (BT) y Modelo de la Situacin (MS). La BT se elabora a partir de las proposiciones del texto y expresa su contenido semntico tanto a nivel global como local, y se elabora a partir de proposiciones. Esta representacin refleja sobre todo las relaciones de coherencia interna entre las proposiciones, as como su organizacin. El MS se construye mediante la integracin del contenido textual en los esquemas de conocimiento previo que el lector ha desarrollado en sus experiencias anteriores con el Mundo, y puede incluir imgenes, contextos espacio-temporales, modelos analgicos de fenmenos, cadenas causales, etc. Naturalmente ambas representaciones no son independientes. De hecho, existen datos que apuntan que la base del texto es un paso necesario hacia el modelo de la situacin (van Dijk y Kinstch,1983, p.343; Vidal-Abarca y Sanjos, 1998). Es decir, construir una adecuada BT es condicin necesaria aunque no suficiente para la elaboracin de un MS apropiado. Como puede verse, el MS es una representacin mental comparable a la que Jhonson-Laird denomina modelo mental.

Usualmente la formacin de la BT influye en el recuerdo de los sujetos lectores y puede ser evaluada mediante tareas de recuerdo libre. Sin embargo, el MS afecta a la capacidad de generalizar y transferir la informacin a nuevos contextos de aplicacin. Por ello, el MS se evala con ms eficacia por medio de tareas de alto nivel cognitivo como, por ejemplo, la resolucin de problemas.