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

2.2.REPRESENTACIONES MENTALES Y RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS.

Los trabajos de Santamaría y colaboradores (1996) y García-Madruga y colaboradores (2002) son dos muestras de investigadores en el área de ciencia cognitiva que han puesto de manifiesto en sus estudios la importancia que tienen los modelos mentales en el razonamiento humano. Más en concreto, en dichos estudios se destaca la potencialidad de la teoría de modelos mentales propuesta por Johnson-Laird (1983, 1990, 1996 y 2000). La teoría 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 comprensión de fenómenos, situaciones o procesos, y reproduce aquéllos captando sus elementos y atributos más característicos. Los modelos mentales pueden representar relaciones entre entidades tridimensionales o abstractas; pueden ser estáticos o dinámicos; y pueden servir de base a imágenes, aunque muchos componentes de los modelos no sean visualizables. A diferencia de las representaciones proposicionales, los modelos mentales no tienen estructura sintáctica: son representaciones que reproducen de modo análogo la estructura de aquello que se intenta representar. No obstante, en ellos se pueden utilizar representaciones en forma de proposiciones o imágenes. 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 teoría, el número de modelos es el principal factor de dificultad en el razonamiento silogístico. De hecho, aquellos problemas en los que se han de generar dos o tres modelos mentales resultan más difíciles que aquellos en los que sólo se requiere uno (Jhonson-Laird y Bara, 1984).

Por su parte, la escuela del Profesor Marco A. Moreira ha sacado fruto de dicha teoría en el campo de la didáctica de las ciencias. Este autor, en un primer artículo introductorio en el que se enfocan los modelos mentales bajo la óptica de la teoría de Johnson-Laird, pretendió ofrecer una base teórica con la que analizar los procesos cognitivos implicados en la enseñanza/aprendizaje de las ciencias (Moreira, 1996). Posteriormente, basándose en esta teoría Greca y Moreira (1998) intentan detectar el tipo de representación mental que utilizan alumnos universitarios cuando resuelven problemas y cuestiones sobre el concepto de campo electromagnético. Costa y Moreira (2001) inciden en la construcción de un adecuado modelo mental a partir del enunciado de un problema como condición necesaria para resolverlo. Rodríguez-Palmero, Marrero-Acosta y Moreira (2001) muestran cómo de indispensable es construir modelos mentales para comprender el funcionamiento de la materia viva. Por último, varios trabajos de esta escuela buscan delimitar y encajar la teoría de modelos mentales dentro de otras teorías de construcción del conocimiento y de la enseñanza/aprendizaje de las ciencias (Greca y Moreira 2002a y b; Moreira, Greca y Rodríguez-Palmero, 2002 y Rodríguez-Palmero, 2004).

Centrándonos en la resolución de problemas, no podemos dejar de indicar que otros psicólogos cognitivos también han recurrido a los modelos mentales como estructuras cognitivas que elaboran los estudiantes en los procesos de resolución. Así, Anderson (1995) considera los modelos mentales como la síntesis del conocimiento declarativo en un constructo que va siendo optimizado para resolver los problemas. Recordemos que el conocimiento declarativo es el saber qué. Es decir, es el contenido específico 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 sólida base de conocimiento declarativo. En consecuencia, desarrollar modelos mentales resulta clave para tener éxito en la resolución de problemas. Mayer (1992) propone un modelo cognitivo para explicar la resolución de problemas. Este modelo cognitivo puede resumirse en dos pasos principales: traducción e integración del problema, y planificación y ejecución de la solución. En el primer paso, se requiere que el solucionador transforme la información del enunciado, de acuerdo con el conocimiento disponible, en un modelo mental. El segundo paso, en el que se perfila una estrategia de resolución del problema, depende de la transformación eficaz del problema en un correcto modelo mental. Durante la planificación de la resolución se debe ensamblar la información 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 resolución. Además, este psicólogo recomienda enseñar a los estudiantes a identificar estrategias de resolución comunes a través de diferentes problemas y contextos.

También los investigadores en el área de la didáctica de las ciencias han fijado su atención 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). Sólo los dos últimos trabajos citan la teoría de modelos mentales de Jhonson-Laird, sin embargo, todos ellos ponen el acento en la relevancia de la formación de modelo mentales correctos para resolver bien los problemas. Bodner y Domin (2000) señalan que los estudiantes que tienen éxito en la resolución de problemas de Química elaboran de promedio más modelos mentales que los que no lo tienen. Además, ambos grupos de estudiantes difieren en la naturaleza de sus representaciones mentales: las de los primeros son predominantemente simbólicas (contienen símbolos que describen o se aproximan la realidad física), 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 desempeño en los problemas de electromagnetismo se daba en los alumnos que habían formado un modelo mental de campo electromagnético que se aproximaba al modelo conceptual usado por físicos expertos. En cambio, los alumnos que trabajaron sólo con proposiciones (fórmulas, definiciones y enunciados de leyes) aisladas, limitándose a aplicarlas mecánicamente, tuvieron peor desempeño.

Por otra parte, desde el punto de vista instruccional resulta de interés destacar que, según la teoría 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 también crea representaciones mentales del mismo en su mente. Esta teoría, 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 comprensión, se construyen dos representaciones mentales diferentes denominadas Base del Texto (BT) y Modelo de la Situación (MS). La BT se elabora a partir de las proposiciones del texto y expresa su contenido semántico tanto a nivel global como local, y se elabora a partir de proposiciones. Esta representación refleja sobre todo las relaciones de coherencia interna entre las proposiciones, así como su organización. El MS se construye mediante la integración del contenido textual en los esquemas de conocimiento previo que el lector ha desarrollado en sus experiencias anteriores con el Mundo, y puede incluir imágenes, contextos espacio-temporales, modelos analógicos de fenómenos, 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 situación (van Dijk y Kinstch,1983, p.343; Vidal-Abarca y Sanjosé, 1998). Es decir, construir una adecuada BT es condición necesaria aunque no suficiente para la elaboración de un MS apropiado. Como puede verse, el MS es una representación mental comparable a la que Jhonson-Laird denomina modelo mental.

Usualmente la formación 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 información a nuevos contextos de aplicación. Por ello, el MS se evalúa con más eficacia por medio de tareas de alto nivel cognitivo como, por ejemplo, la resolución de problemas.