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Cad. Cat. Ens. Fs., v. 15, n. 2: p. 107-120, ago. 1998. 107

MODELOS MENTALES, MODELOS CONCEPTUALES YMODELIZACIN 1

Ileana Mara Greca

Marco Antonio Moreira

Instituto de Fsica, UFRGSPorto Alegre RS

Resumen

EI estudio de las representaciones mentales que tos alumnos constru-

yen de su interaccin con el mundo, sus fenmenos y artefactos estconstituyendo una lnea de investigacin importante en la enseanza

de las Ciencias, segn puede ser visto en las ltimas publicaciones de

las principales revistas del rea. En este trabajo, pretendemos revisar

que es lo que se est entendiendo por modelos mentales, modelos

conceptuales y modelizacin y sealar que es lo que esta lnea terica

puede aportar a la enseanza e investigacin en Ciencias.

I. Introduccin

Hoy los aportes de la Psicologa Cognitiva a la comprensin de los proce-sos de aprendizaje e instruccin parecen no dejar lugar a dudas (Brown, 1995; FGardner, 1985). Estos aportes provienen fundamentalmente de uno de sus tpicos deinvestigacin ms importantes como es el estudio de la naturaleza representacional delconocimiento. Vosniadou (1996) indica que estos aportes conllevan, implicacionesrevolucionarias para la educacin. Por ejemplo, proveen de elementos tericos que,con mucho ms detalle que cualquier otra teora psicolgica anterior, describen las re-

presentaciones mentales y los procesos que subyacen al desempeo de los expertos en

un rea de conocimiento particular. Si esos procesos y representaciones pueden sercomprendidos, las preguntas que se siguen tienen implicaciones educativas claras: sonellos innatos o adquiridos (construidos)? Si son adquiridos, cmo es que los estudian-tes los adquieren? Es posible disear mtodos para facilitar esa adquisicin? Estoselementos, adems de la creciente insatisfaccin por falta de resultados efectivos(Duit, 1993; Moreira, 1994) de la corriente de las concepciones alternativas y delcambio conceptual [por lo menos en las versiones de Posner et al. (1982) y en la del

1Trabalho apresentado na Dcima Reunin de Ensefianza de Ia Fsica (REF X), realizada em Mardei

plata, 27-31 de outubro de 1997.


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Greca, I. M. e Moreira, M. A.108

conflicto cognitivo (Nussbaum, 1989)] han contribuido para aumentar el inters de losinvestigadores en enseanza de las Ciencias por los constructos tericos con que laPsicologa Cognitiva intenta describir las representaciones internas que las personas

construyen de su conocimiento sobre el mundo. Este inters puede verificarse porejemplo revisando el libro Research in Science Education in Europe, publicado elao pasado, en donde aparecen un nmero importante de artculos que utilizan losconceptos demodelos mentales, modelos conceptualesy modelizacincomo ejes te-ricos para las nuevas tendencias en Educacin en Ciencias. Estos tres trminos estntambin apareciendo con mayor frecuencia en artculos de las principales revistas delrea (Krapas et al., 1997).

Qu es lo que tienen de particular estos conceptos que al parecer los es-tara convirtiendo en nuevas vedettes de la investigacin en enseanza de las Ciencias?

En primer lugar es necesario destacar que, como es comn en educacinen Ciencias, estos trminos no son utilizados de manera unvoca; por el contrario, de-trs de su vaguedad existe tambin una diversificacin de significados. En el caso par-ticular de los modelos mentales, esa diversificacin, que ha llevado a preguntarse si nose tratara en realidad de embrollos mentales

2(Barquero, 1995), surge en gran medi-

da de la propia Psicologa Cognitiva, de donde han sido tomados.Por otra parte, modelo y modelizacin son palabras que resultan espe-

cialmente seductoras para quien trabaja en reas relacionadas con Ciencias. Acaso lasteoras cientficas no son representadas por modelos - fsicos o matemticos -para un

determinado nmero de fenmenos? No utilizamos tambim modelos para ensear me-jor a los alumnos? Y adems, no se considera que la modelizacin, entendida como elestablecimiento de relaciones semnticas entre la teora y los fenmenos u objetos, esla actividad fundamental en ciencias, en especial en Fsica? Sin embargo, la suposicinde que los modelos conceptuales, por ser lgicamente claros y muchas veces espe-cialmente diseados para facilitar la comprensin y la enseanza, deben ser aprendidos

por los alumnos, quienes, adems de representar en sus cabezas reproducciones deesos modelos, deberan ser capaces de utilizarlos para establecer relaciones entre lateora presentada y los fenmenos, no es necesariamente verdadera. Ni los modelos

mentales resultan copias perfectas de los modelos conceptuales que los cientficos yprofesores generan, ni ese proceso de modelizacin resulta tan evidente para nuestrosalumnos.

En este trabajo pretendemos dar una visin de que es lo que se est en-tendiendo por modelos mentales, modelos conceptuales y modelizacin, o sea comoestn siendo utilizados en la investigacin en enseanza de las ciencias y, con esoselementos, intentar explicar porque, aunque el razonamiento del prrafo anterior no es

2

Tomado del juego de palabras en ingls mental models or mental muddles ( Barquero, idem)


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necesariamente cierto, el programa de investigacin de los modelos mentales pareceser un camino fructfero.

II. Modelos mentales

En 1983 aparecieron editados dos libros sobre modelos mentales, uno es-crito por Johnson-Laird, y el otro editado por Gentner y Stevens. Segn Barquero (op.cit.) en tanto el primero representa lo que podramos llamar de la vertiente terica delos modelos mentales, el conjunto de trabajos que aparecen en el segundo libro, podradenominarse de la corriente instruccional. Esta distincin es realizada bsicamente so-

bre el hecho que el objetivo, en el caso de Johnson-Laird, es el de ofrecer una teoraunificada y explicativa de distintos fenmenos cognitivos, como el razonamiento de-

ductivo y la comprensin del discurso, en tanto que el objetivo en el otro caso est di-rigido al conocimiento que las personas desarrollan sobre fenmenos fsicos y espe-cialmente sobre dispositivos mecnicos y tecnolgicos, no representando ninguna teo-rizacin unificada al respecto.

Como seala Barquero (op. cit., p.12) la nocin de modelo mental quesubyace en los trabajos de la corriente instruccional es la de "un tipo de representa-cin del conocimiento implcita, incompleta, imprecisa, incoherente con el conoci-

miento normativo en distintos dominios, pero til, ya que resulta una potente herra-

mienta explicativa y predictiva en la interaccin de tos sujetos con el mundo y una

fuente fiable de conocimiento, por derivar de su propia experiencia perceptiva y ma-nipulativa con ese mundo". Sin embargo, Norman (1983; apud. Gentner y Stevens,1983, p. 8) ya haba sealado que los modelos mentales son incompletos; inestables(las personas olvidan detalles de sus modelos o los descartan); no tienen fronteras biendefinidas; son no-cientficos (reflejan las creencias de las personas sobre el sistemarepresentado); son parsimoniosos (frecuentemente, las personas optan por operacionesfsicas adicionales, por gastar ms energa, a cambio de una menor complejidad men-tal). El nico compromiso de los modelos mentales es su funcionalidad para el sujeto.La principal funcin de un modelo mental es la de permitir a su constructor explicar y

hacer previsiones respecto al sistema fsico representado. Es decir, debe ser funcionalpara la persona que lo construye.Varios de los trabajos del libro de Gentner y Stevens suponen que, para

estudiar la validez de los modelos mecanicistas que estos autores consideran que laspersonas tienen en sus cabezas, stos deben ser simulables computacionalmente. Asaparecen los modelos de zumbador (de Kleer y Brown, 1983), sistemas de flujo defluidos (Forbus, 1983) y circuitos elctricos (Gentner y Gentner, 1983). La idea impor-tante que est por detrs de la exigencia de que esos modelos puedan ser implementa-dos por un programa de computacin, es que los modelos mentales pueden ser consi-


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derados entonces como una simulacin mental de la situacin real del problema,como modelos causales ejecutables del sistema o mecanismo que representan. En

particular, de Kleer y Brown (op. cit.) suponen que estas simulaciones, tanto las men-

tales como las implementadas computacionalmente, involucran dos etapas: a- envi-sioningdel sistema, incluyendo una representacin topolgica de las componentesdel sistema, los posibles estados de cada componente y las relaciones estructuralesentre las componentes; b - runningo ejecucin del modelo causal basado en reglas

bsicas operacionales y en principios cientficos generales. Las relaciones estructuralesentre las componentes estn definidas por las relaciones de cambio de estados. Estasrelaciones son del tipo de reglas de produccin Si...entonces, entre el cambio de es-tado en una componente y el cambio de estado en otra (Vosniadou y Ortony, 1989).Por ejemplo, dentro de esta perspectiva, para generar un modelo mental de cmo fun-

ciona una bicicleta, se deben distinguir en la primera etapa (enviosining) las compo-nentes del sistema y sus relaciones (ruedas, pedales, cadenas, relaciones entre el tama-o de la rueda y la cadena, posibles estados de la rueda, etc.) y en la segunda (run-ning) se deben establecer las relaciones para que esas componentes entren en movi-miento y permitan andar en bicicleta sin caerse. (establecimiento de las condiciones deequilibrio esttico y dinmico, relacin entre la fuerza aplicada en los pedales y la ace-leracin adquirida, etc). Recin entonces el sujeto podra rodar el modelo, baseadoen reglas causales.

La caracterstica ms saliente de la teora de Johnson-Laird es que los

modelos mentales son representaciones analgicas de la realidad. frente a una determi-nada situacin, los modelos que son elegidos para interpretarla, as como las relacionespercibidas o imaginadas entre ellos, determinan una representacin interna que actacomo sustituto de esa situacin. Al manipular internamente esos sustitutos, ciertas

propiedades del sistema o situacin en cuestin, as como relaciones no explcitas en-tre sus componentes pueden ser ledas directamente. As, en el ejemplo anterior dela bicicleta, imaginamos un sustituto de la bicicleta en nuestras mentes, con el cual

podemos predecir que podra suceder si la cadena se corta. No necesitamos aqu expli-citar ninguna relacin que envuelva la cadena, ruedas y pedales. Si no fueran represen-

taciones analgicas, habra que haber determinado esas reglas de forma explcita parapoder realizar las inferencias necesarias.Johnson-Laird postula entonces que existen por lo menos tres clases de

representaciones mentales distintas: las representaciones proposicionales, definidascomo cadenas de smbolos, similares al lenguaje natural, en el sentido que necesitan dereglas sintcticas (relaciones de la lgica formal o reglas de produccin) para combi-narse, pero que no se confunden con l; los modelos mentales,anlogos estructuralesdel mundo y las imgenes,definidas como visuales del modelo. Antes de aclarar mejorestas tres representaciones, es conveniente destacar que para Johnson-Laird los mode-


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los mentales son modelos de trabajo de situaciones y acontecimientos del mundo yque mediante su manipulacin mental, nos permiten te, comprender y explicar fenme-nos de ese mundo y actuar de acuerdo con las predicciones resultantes.

Cuando en Fsica se dice que se entiende un fenmeno, esto implica quese conocen sus causas, sus efectos, cmo iniciarlo, influenciarlo o evitarlo. Para la po-sicin de Johnson-Laird eso implica tener un modelo de trabajo de ese fenmeno. Osea, aunque los fenmenos fsicos sean codificados proposicionalmente a travs de susenunciados o formulaciones matemticas, comprenderlos debera envolver la construc-cin de modelos mentales de las entidades o procesos que representan (Nersessian,1992)

3.

Si escuchamos la frase El gato est sobre el tejado su representacin in-terna (mental), en tanto representacin proposicional, es indeterminada. Sin embargo,

para entender que significa que el gato est sobre el tejado y predecir qu puede suce-der es preciso representarse una de sus posibles concreciones (por ejemplo, tener unaentidad mental que representa un gato y otra, que representa un tejado, quedando im-

plcita en la configuracin mental generada la relacin entre ambos) o sea, formar unmodelo mental de la situacin. sta es una de las caractersticas de los modelos menta-les resultante de su carcter analgico: laespecificidad de su contenido.Si adems deformar el modelo, nos imaginamos especficamente un gato negro acostado sobre untejado de zinc rojo habremos construdo una imagen que, diferencindose de las mode-los, envuelve generalmente una mayor informacin videoespacial, dado que es la re-

presentacin interna con mayor grado de aproximacin analgica con la realidad.Estos tres tipos de representaciones no slo se diferencian estructuralmen-te, sino tambin en su funcin. Johnson-Laird utiliza una analoga ilustrativa compa-rando las representaciones mentales (internas) con los lenguajes de programacin. Entanto los ordenadores que conocemos hasta ahora funcionan en ltima instancia en unlenguaje de mquina (cadenas de O y 1), respondiendo a una sintaxis particular (el l-gebra booleana), los programadores utilizan lenguajes de alto nivel para generar y po-ner a prueba nuevos programas de forma ms sencilla. Los modelos mentales y lasimgenes se corresponderan con esos lenguajes de alto nivel, mientras que las repre-

sentaciones proposicionales equivaldran a los lenguajes de mquina.Otra caracterstica importante de los modelos mentales, tal como defini-dos por Jonson-Laird, es larecursividad, que caracteriza a los modelos mentales comorepresentaciones dinmicas. Un modelo mental nunca es completo, sino que va siendoampliado y mejorado a medida que nuevas informaciones son incorporadas. Es lo queocurre en la comprensin del discurso. A medida que va avanzando una conversacin,nuevos elementos son incorporados a la idea original que se tiene, modificndola. Este

proceso de revisin depende del conocimiento del sujeto, de su destreza y de la finali-

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A juzgar por sus resultados, este no parecera ser lo que sucede en la enseanza de Ciencias.


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dad para la cual el modelo es construdo. Esta distincin es importante para explicarpor que, por ejemplo, no es necesario conocer las ecuaciones de Maxwell para arreglarun aparato de televisin.

En resumen, la diferencia fundamental entre las dos vertientes del pro-grama de investigacin de los modelos mentales es el tipo de representacin internaque los sustentan. Los de la vertiente que hemos llamado de instruccional suponenque los modelos mentales son bsicamente conjuntos de representaciones proposicio-nales, o sea, series de proposiciones y reglas causales de manipulacin que deben for-mularse explcitamente. La vertiente terica destaca el carcter analgico4 de los mo-delos. Este agregado es lo que le da a la visin de Johnson-Laird un carcter diferen-cial. Al no tener que explicitar reglas, los modelos de Jonhson-Laird representan pro-

piedades implcitamente. La analoga entre los modelos mentales y el sistema que re-

presentan permite que ciertas propiedades de las componentes del sistema y ciertasrelaciones entre ellos puedan leerse o inferirse directamente, sin que sea necesario pos-tular que las personas tienen o reglas de produccin o una lgica embutida en sus ca-

bezas que les fornezca esas reglas.Como fue indicado anteriormente, en los ltimos aos han aparecido di-

versos trabajos referidos a modelos mentales en Fsica. Por ejemplo, los trabajos deMayer (1992) y de Gutierrez y Ogborn (1992) se enmarcan dentro de la lnea de estu-dio de Kleer y Brown; Vosniadou y Brewer (1994), Nersessian (1992, 1996), Halloun(1996) y Greca y Moreira (1996, 1997 a y b) utilizan el referencial terico de Johnson-

Laird (para una revisin de estos trabajos, ver Moreira, 1997).

III. Modelos conceptuales

Nersessian (1992) considera a los modelos mentales como niveles de an-lisis intermedios entre el fenmeno y el modelo matemtico final resultante. Este mo-delo matemtico constituye un modelo conceptual. En general, un modelo conceptuales una representacin externa

5, creada por investigadores, profesores, ingenieros, etc,

que facilita la comprensin o la enseanza de sistemas o estados de cosas del mundo.

Como indica Moreira (1997) los modelos conceptuales son representaciones precisas,completas y consistentes con el conocimiento cientficamente compartido. O sea,

4Em 1990, Johnson-Laird introduce la idea de que los modelos mentales pueden incluir algumas

representaciones proposicionales para representar ciertas propiedades o relaciones, pasando a serrepresentaciones analgico-simblicas. Barquero (op. cit.) indica que esto convertira a los modelosen presentaciones bilinges, traductores entre las representaciones analgicas de mayor grado (lasimgenes) y las representaciones ms tpicamente simblicas (las representaciones proposicionales).5

Esto no significa que los modelos mentales no hagan uso de representaciones externas. Por ejem-plo, muchas veces para poder pensar se disea, siendo ste, adems, uno de los subsidios para la

investigacin de los modelos mentales.


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mientras los modelos mentales son representaciones internas, personales, idiosincrti-cas, incompletas, inestables y bsicamente funcionales, los modelos conceptuales sonrepresentaciones externas, compartidas por una determinada comunidad y consistentes

con el conocimiento cientfico que esa comunidad posee. Estas representaciones exter-nas pueden materializarse tanto en la forma de formulaciones matemticas, analogas oen artefactos materiales. Un artefacto indicando el funcionamiento de una bomba deagua, la analoga entre el tomo de Rutherford y el sistema solar o las formulacionesmatemticas del modelo de concha para la fsica nuclear son ejemplos de modelosconceptuales. Los modelos conceptuales son una representacin simplificada de obje-tos, fenmenos o situaciones reales.

Cuando se ensea, es comn suponer que los alumnos adquirirn, o seaconstruirn modelos mentales que sean copias de los modelos conceptuales que le son

presentados. Esta confusin suele aparecer tambin en las investigaciones que utilizanlas analogas como recurso instruccional. En el trabajo de Gentner y Gentner (1983)citado anteriormente se parte de la hiptesis de que si sujetos son instrudos en el usode analogas para explicar la corriente elctrica (flujo de agua o multitudes), construi-rn modelos mentales consistentes con esos modelos conceptuales y respondern co-herentemente con ellos en determinadas situaciones problemticas. Sin embargo, estono sucede. Duit y Glynn (1996) tambin suponen que el aprendizaje significativo re-sultara de la evolucin de modelos mentales que los alumnos traeran al aula hacia losmodelos conceptuales con que son instrudos, identificando al parecer en ese estadio

final modelos conceptuales y modelos mentales. Como destaca Norman (1983, p.12)idealmente debera haber una relacin directa y simple entre el modelo conceptual yel modelo mental. No obstante, ste no es generalmente el caso. Es necesario resaltaraqu que los alumnos no necesariamente ven esos modelos conceptuales como tales.En primer lugar porque no tienen el conocimiento del dominio necesario para interpre-tarlos como modelos conceptuales. Es como si por primera vez se ve el Guernica dePicasso no sabiendo qu fue la Guerra Civil Espaola. Se vern ojos, patas, cabezas,cuchillos, pero el cuadro no tendr sentido. En segundo lugar, porque muchas veceslos alumnos no comprenden que el modelo conceptual es una representacin simplifi-

cada e idealizada de fenmenos o situaciones, no el fenmeno o la situacin en s.A la luz de lo que hemos indicado hasta ahora, habra que pensar que,cuando las personas intentan comprender un modelo conceptual, toman de l aquelloselementos que consideran importantes, lo relacionan, si es que esto es posible, conaquello que ya conocen y generan, o no, modelos mentales que no necesariamente sonsimilares a los modelos conceptuales presentados. Un ejemplo bien ilustrativo al res-

pecto es el descripto por Vosniadou y Brewer (1994) respecto a modelos mentaleshbridos de la forma de la Tierra: algunos de sus entrevistados pensaban a la Tierracomo una esfera hueca, con una superficie plana en su interior, a pesar de haber reci-


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bido instruccin al respecto. Esta no coincidencia entre los modelos mentales y losmodelos conceptuales no ocurre slo con los no especialistas. En un trabajo desarro-llado con fsicos en actividad (Greca y Moreira, 1996) se encontr que utilizan distin-

tos modelos mentales a la hora de comprender fenmenos relacionados con el campoelectromagntico, pensndolo como deformacin geomtrica, como gas con flechitaso a partir de elementos generadores (cargas y dipolos magnticos). Estos modelos leseran heursticamente vlidos para comprender el fenmeno en cuestin, aunque des-

pus utilizasen el modelo conceptual cientficamente compartido (las ecuaciones deMaxwell) para formalizar y presentar sus resultados. En estos casos, el anlisis se be-neficiaba del carcter analgico de los modelos mentales. Como indica Nersessian(1992) cuando los cientficos comunican sus resultados, lo hacen a travs de la lgicade sus frmulas matemticas y de los modelos conceptuales que han creado, sin hacer

mencin de los modelos mentales que les sirvieron de niveles de anlisis intermedia-rios para la comprensin del fenmeno fsico en cuestin.Lamentablemente esta confusin, que supone un isomorfismo entre el

modelo terminado y lo que las personas tienen o construyen en sus cabezas, se traduceen los libros de texto

6, en donde los modelos y teoras cientficas aparecen como es-

tructuras acabadas, lgicamente organizadas, sin tener en cuenta que sto no implicaque las clases de representaciones que los cientficos emplean para pensar la teorasean primariamente en esa forma, ni que para razonar en una situacin problemticanueva utilicen esas mismas reglas lgicas. Parecera que, en el fondo, se pensase que

los alumnos aprendern los modelos conceptuales como pregonaban los matemticosde la Academia de Lagado, visitada por Gulliver: si los estudiantes digiriesen conve-nientemente una oblea escrita con los teoremas y sus demostraciones, la tintura ascen-dera y fijara en sus cabezas las proposiciones adecuadas.

IV. Modelizacin

A pesar de sus denodados esfuerzos, los matemticos de la Academia deLagado no conseguan que sus alumnos aprendiesen. Algo similar sucede con la ense-

anza de las ciencias. A pesar de sus esfuerzos, los profesores muchas veces no logranque sus alumnos construyan modelos mentales que sean consistentes con los modelosconceptuales y con las teoras cientficas compartidas y que les permitan comprenderlos fenmenos fsicos de acuerdo con ellas. Estos se limitan a aprender de memorialargas listas de frmulas y definiciones que no comprenden, pues los fenmenos queellas describen no estn siendo interpretados de acuerdo a los modelos mentales quedeberan ser construidos.

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Al menos todos los de nvel tercirio.


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Cmo hacer entonces para que construyan esas representaciones internascoherentes con el conocimiento cientficamente compartido? La palabra mgica pareceser la modelizacin. Siendo la modelizacin la principal actividad de los cientficos, y

en particular de los fsicos, para generar y aplicar teoras cientficas, aprender Fsicaimplica, como dice Halloun (apud. Moreira, 1997), aprender a jugar el juego de lamodelizacin. Sin embargo parecera que este juego es aprendido de manera implcitay por cierto muchas veces de manera bastante costosa, solamente por los estudiantesen su corrida por convertirse en fsicos y por los propios fsicos.

EI proceso de modelizacin est siendo entendido como el aprendizaje deuna serie de pasos para identificar slo aquellos elementos salientes de un sistema y

para evaluar, segn distintas reglas, el modelo escogido (Halloun, 1996); como elaprendizaje de un nuevo idioma que permitira percibir de otra manera la nueva des-

cripcin de los fenmenos (Sutton, 1996) o como el proceso de razonamiento se inte-grado que hace uso de un modelaje analgico y visual y de experimentos pensados enla creacin y transformacin de las representaciones informales de un problema (Ner-sessian, 1995, p. 204).

Independientemente de las diferencias en el anlisis y en las consecuen-cias didcticas que estos tres enfoques implicaran, sus autores coinciden en que ese

proceso de modelizacin es un proceso semntico, de tal suerte que los modelos pro-ducidos son interpretaciones que deben satisfacer las restricciones derivadas del tex-to, ecuaciones, diagramas y cualquier otra fuente de informacin saliente en el medio

externo y en las representaciones mentales de quien resuelve los problemas (Nerses-sian, 1995, p. 209). Tambin coinciden en destacar que el proceso de aprendizaje de lamodelizacin debe ser explcito, o sea que los alumnos deben ser enseados de formaconsciente los procedimientos mediantes los cuales construir los modelos mentales quea su vez les permitan entender los modelos conceptuales enseados, modelos que de-

ben respetar las restricciones antes sealadas.Adems de estos desarrollos, han aparecido una serie de investigaciones

que proponen el aprendizaje de la modelizacin a partir de programas computacionalesespecficamente diseados (Devi et al, 1996; Raghavan y Glaser, 1995), aunque los

resultados de estas intervenciones an no aparecen de manera clara.

V. Implicaciones para la enseanza y la investigacin

Miremos el panorama resultante de acuerdo con lo que se ha expuestohasta ahora: Los alumnos, para comprender el mundo que los rodea y sus fenmenos,construyen representaciones internas modelos mentales que les permiten aprehen-derlo, explicarlo y/o predecirlo. Estos modelos son particulares, incompletos, cualitati-vos. Esos modelos de los fenmenos fsicos, modelos que no son consistentes con los


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cientficamente aceptados y que tampoco precisan ser consistentes entre ellos, sinoque deben ser bsicamente tiles (funcionales) para permitirles manejarse en su vidacotidiana, constituyen el conocimiento previo con el cual llegan al aula. All le son pre-

sentados los modelos conceptuales7

. Los alumnos al recibir esa informacin tienen va-rias posibilidades. Una de ellas es intentar interpretarla de acuerdo al conocimientoque tienen, generando modelos hbridos. Otra es memorizarla en listas inconexas atravs de representaciones internas proposicionales para aprobar las evaluaciones.Una tercera, y al parecer la ms remota, es formar modelos mentales consistentes conla informacin recibida. El proceso de modelizacin mediante el cual se facilitara laformacin de esos modelos mentales y consecuentemente la, comprensin de los mo-delos conceptuales presentados, no es enfatizado explcitamente. Ciertamente, el tipode actividades y evaluaciones caractersticos de las clases de Fsica series de pro-

blemas y el tipo de presentaciones de los libros listas de frmulas y definiciones no contribuyen a este proceso.La tarea entonces segn este marco terico para profesores e investigado-

res no es fcil. Para los primeros, pues el proceso de modelizacin es complejo y nues-tro conocimiento acerca de esa construccin en los alumnos es pobre. An no sabemoscmo identificar cules son los modelos mentales que los estudiantes tienen en un de-terminado dominio ni cules los modelos mentales que construyen. Para los investiga-dores, la principal dificultad parece ser la metodolgica: cmo asir esas representa-ciones incompletas, inestables, particulares? (Para una discusin detallada al respecto

ver Moreira, 1997). Sin embargo varias lneas interesantes parecen surgir a partir deeste marco conceptual.1- Los modelos mentales nos permitiran entender porque las llamadas

concepciones alternativas son tan resistentes al cambio. No seran concepciones aisla-das, sino que estos modelos les serviran a las personas para explicar grupos de fen-menos, visualizados como similares. Sin embargo, tampoco constituiran una teora, talcomo planteado por quienes sostenan que los alumnos eran modernos aristotlicos,

pues no son ni explcitos ni consistentes8. Adems esos modelos son personales, o sea

que si bien estaran restrictos por las capacidades del sistema cognitivo, por los sesgos

de la percepcin, sobre todo en el caso de la mecnica clsica, parece dudoso poderestablecer un catlogo cerrado de esos modelos iniciales y de sus posibles modifica-ciones.

2- Si estos modelos iniciales son bsicamente tiles, su modificacin, en-tendida como substitucin total de una concepcin por otra, no ser sencilla. Si esto es

7As debera ser. Sin embargo, muchas veces lo que se les presenta no pasan de listas de definiciones

y frmulas.8

Esta concepcin de las ideas previas de los alumnos derivadas de los modelos mentales es similar a

la planteada por el enfoque de las teoras implcitas de Pozo et al. (1992).


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verdadero, el cambio de concepciones deber entenderse como indica Vosniadou(1994) mayoritariamente como procesos de enriquecimiento de los modelos anterioresy solamente en casos extremos, se dar una revisin total de los mismos. Es probable

tambin que ocurra que las personas establezcan regiones espaciotemporales discri-minadas para la aplicacin de distintos modelos.3- Siendo los modelos mentales construcciones personales, parecera que

el camino adecuado para un aprendizaje significativo en Ciencias estara ms vincula-do a la enseanza de procesos de construccin de esas representaciones la modeliza-cin , procesos que resultaran comunes, que a la enseanza de modelos conceptualesen s, que implicaran resultados idiosincrticos.

4- Aunque como fue indicado anteriormente los novatos no poseen el co-nocimiento del dominio necesario para interpretar como tales los modelos conceptua-

les presentados o para imponer en el proceso de modelizacin las restricciones necesa-rias, poseen sin embargo las herramientas bsicas para generar modelos mentales (quees lo que han hecho siempre para interpretar el mundo): hacer analogas, crear simula-ciones mentales, realizar idealizaciones y abstracciones e generales. Aprender Cien-cias no requerira de ninguna virtud mgica, sino de aprender explcitamente a utilizaresos mecanismos que ya se poseen.

5- Los modelos mentales abren tambin un camino interesante para la in-vestigacin del uso heurstico de las imgenes y simulaciones mentales en el procesode creacin y comprensin de una teora cientfica, por lo menos en la versin de

Johnson-Laird (1983). EI potencial didctico de las representaciones analgicas (mo-delos mentales e imgenes), que aparecen repetidamente en las historias de los grandesdescubrimientos fsicos, como las imgenes de las lneas de campo en Faraday o losexperimentos pensados en Einstein, no ha sido an estudiado con suficiente profundi-dad

9.

6- Adems estos desarrollos acerca de las representaciones internas puedepermitir replantear las investigaciones sobre las analogas para estudiar porque stasmuchas veces no funcionan.

En resumen, es probable que este tipo de referencial terico, por sus fun-

damentos y por las cuestiones que plantea, subsidie en gran medida la investigacin delas ideas y el razonamiento en Ciencias en los prximos aos, as como la enseanzade las Ciencias.

9Las teoras psicolgicas que han sido utilizadas en la investigacin en Enseanza de las Ciencias no

trataban del tema de las imgenes mentales.


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VI. Referncias Bibliogrficas

BARQUERO, B. La representacin de estados mentales en la comprensin de textosdesde el enfoque terico de los modelos mentales. Tesis doctoral (Universidad Aut-noma de Madrid. Madrid), 1995.

BROWN, A. Advances in learning and instruction, Educational Researcher, Vol.23(8), pp. 4-12,1995.

DE KLEER, J. & BROWN, J. Assumptions and ambiguities in mechanistic mentalmodels. En Gentner, D. & Stevens, A. (Eds) Mental models. (Lawrence Erlbaum As-sociates. Hillsdale, N.J.) pp. 155-190, 1983.

DEVI, R., TIBERGHIEN, A., BAKER, M. & BRNA, P. Modelling students' con-struction of energy models in physics. Instructional Science. Vol. 24, pp. 259- 293,1996.

DUIT, R. Research on students' conceptions -developments and trends.Proceeding oflhe Third International Seminar on Misconceptions and Educational Strategies in

Science and Mathematics.(Cornell University. Ithaca, N. Y.), 1993.

DUIT, R. & GL YNN, S. Mental modelling. En Welford, G., Osborne, J. & Scott,P.(Eds)Research in Science Education in Europe. (TheFalmer Press Group. London),

1996.FORBUS, R. Qualitative reasoning about space and motion. En Gentner, D. & Ste-vens, A. (Eds)Mental models.(Lawrence Erlbaum Associates. Hillsdale, N.J.) pp. 53-74, 1983:

GARDNER, H.The mind's new science.(Basic Books. New York), 1985.

GENTNER, Q. & GENTNER, D. R. Flowing water or teeming crowds: Mental mod-els of electricity. En Gentner, D. & Stevens, A. (Eds) Mental models.(Lawrence Erl-

baum Associates. Hillsdale, N. J.) pp. 99-130, 1983.GRECA, I. & MOREIRA, M. Kinds of mental representations - models, propositionsand images - used by college physics students regarding the concept of field. Aceptado

para publicacin enInternational Journal of Science Education,1997a.

GRECA, I. & MOREIRA, M. Modelos mentales y aprendizajes de Fsica en Electri-cidad y Magnetismo. Aceptado para publicacin en Enseanza de las Ciencias,1997b.


13/14


GRECA, I. & MOREIRA, M. Tipos de modelos mentales utilizados por fsicos en ac-tividad. Actas del III Simposio de Investigadores en Enseanza de la Fsica (SIEF).(Crdoba), 1996.

GUTIERREZ, R. & OGBORN, J. A causal framework for analysing alternative con-teptions. International Journal of Science Education. Vol. 14(2), pp. 201-220, 1992.

HALLOUN, I. Schematic modelling for meaningful learning of physics. Journal of Research in Science Teaching. Vol. 33(9), pp. 1019-1041, 1996.

JOHNSON-LAIRD, P.Mental models. (Harvard University Press. Cambridge, MA.),1983.

KRAPAS, S., QUEIROZ, G., COLINVAUX, D. E FRANCO, C. Modelo: Termino-loga e Sentidos na Literatura de pesquisa em Ensino de Cincias. Trabalho apresenta-do no Encontro Linguagem, Cultura e Cognio: Reflexes para o Ensino de Cin-cias.(Belo Horizonte, 5 - 7 de maro de 1997), 1997.

MA YER, R. Knowledge and thought: Mental models that support scientific reason-ing. En Duschl, R & Hamilton, R. (Eds). Philosophy of Science, Cognitive Psychoogyand Educational Theory and Practice.(SUNY Press. New York), 1992.

MOREIRA, M. Modelos mentais. Investigaes em ensino de Cincias. Vol. 1(3).

http://www.if.ufrgs.br/public/ensino/revista.htm, 1997.NERSESSIAN, N. How do scientists think? Capturing the dynamics of conceptualchange in Science. EnCognitive Models of ScienceVol. XV (University of MinessotaPress. Minneapolis) pp. 3-44, 1992.

NERSESSIAN, NShould physicists preach what they practice?Science& Education.Vol. 4, pp. 203-226, 1995.

NORMAN, D., 1983. Some observations on mental models. En Gentner, D. & Ste-

vens, A. (Eds)Mental models.(Lawrence Erlbaum Associates. Hillsdale, N. J.) pp. 6-14.

NUSSBAUM, J. Classroom conceptual change: philosophical perspectives. Interna-tional Journal of Science Education.Vol. 11 (special issue) pp. 530-540,1989.

POSNER, G. Accomodation of a scientific conception: toward a theory of conceptualchange.Science Education.Vol. 66(2), pp. 211-227,1982.


14/14


POZO, J., PERZ ECHEVERRA, M., SANZ, A. & LIMN, M. Las ideas de losalumnos sobre la Ciencia como teoras implcitas. Enseanza y Aprendizaje. Vol. 57,

pp. 3-22, 1992.

RAGHA V AN, K. & GLASER, R. Model-Based Analysis and Reasoning in Science:the MARS curriculum.Science Education.Vol. 79(1), pp. 37-61, 1995.

SUTTON, C. The scientific model as a form of speech. En Welford, G., Osborne, J. &Scott, P.(Eds) Research in Science Education in Europe. (The Falmer Press Group.London), 1996.

SWIFT, J.Viajes de Gulliver.(Universidad Autnoma de Sinaloa. Mxico), 1983.

VOSNIADOU, S. Towards a revised cognitive psychology for new advances in learn-ing and instruction.Learning and Instruction.Vol. 6(2), pp. 95-109, 1995.

VOSNIADOU, S. & ORTONY, A. (Eds). Similarity and analogical reasoning.(Cambridge University Press. New York), 1989.

VOSNIADOU, S. & BREWER, W. Mental models of the day/night cycle.CognitiveScience.Vol. 18, pp. 123-183, 1994.7

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