la enseñanza de ciencias basada en la elaboración de modelos

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INVESTIGACIÓN DIDÁCTICAtos, la teoría y los datos, son un ingrediente esencial en lapráctica de la ciencia» (Morrison y Morgan, 1999).Teniendo en cuenta la importancia de los modelos y desu proceso de construcción en la ciencia y asumiendocomo válidos los objetivos propuestos por Hodson(1992, 2003) para la enseñanza de ciencias que con anterioridadse han presentado, hemos elaborado argumentosque justican el importante papel que los modelos debendesempeñar en la enseñanza de las ciencias. Según éstos,con la nalidad de:– Aprender ciencia, los alumnos deben tener conocimientossobre la naturaleza, ámbito de aplicación y limitacionesde los principales modelos cientícos (ya seanestos consensuados, es decir, aceptados actualmente porla comunidad cientíca, o bien históricos, aquéllos quehayan sido aceptados en un determinado contexto).– Aprender sobre ciencias, los alumnos deben comprenderadecuadamente la naturaleza de los modelos y ser capacesde evaluar el papel de los mismos en el desarrolloy difusión de los resultados de la indagación cientíca.– Aprender a hacer ciencia, los alumnos deber ser capacesde crear, expresar y comprobar sus propios modelos(Justi y Gilbert, 2002b).Si tales conocimientos y destrezas se desarrollasen ensituaciones en las que la enseñanza de las ciencias noestuviese desvinculada del mundo actual, los alumnospodrían también implicarse en acciones sociopolíticas.Este aspecto será discutido con posterioridad, así comootros en mayor detalle, relativos a los aprendizajes citadosmás arriba.Los modelos cientícos son frecuentemente complejoso bien se expresan mediante formas de representacióncomplejas (como, por ejemplo, formulaciones matemáticas).Por ello, lo que enseñamos en las clases deciencias son simplicaciones de estos modelos. Dichassimplicaciones son denominadas modelos curriculares.Es importante que distingamos, en el contexto escolar,los modelos curriculares de los modelos para la enseñanza.Estos últimos son representaciones creadas con elobjetivo especíco de ayudar a los alumnos a aprenderalgún aspecto de un modelo curricular. Los modelospara la enseñanza más comunes son dibujos, maquetas,simulaciones y analogías. Cada uno de estos tipos puedey debe ser usado de forma especíca. Además de estocada uno de ellos presenta ventajas y desventajas endiferentes contextos de enseñanza. Independientementedel tipo, los modelos para la enseñanza son muy potentesal ayudar a los alumnos a comprender los modeloscurriculares, es decir, a aprender ciencia (primero de losobjetivos propuestos por Hodson). A pesar de su importancia,estos modelos no se discutirán en el presente artículo,que tiene como foco de interés principal el procesode construcción de modelos. Esto es así porque, comoseñalaremos enseguida, creemos que la utilización deactividades de construcción de modelos en la enseñanzade las ciencias puede contribuir a que se alcancen todoslos objetivos propuestos por Hodson (1992, 2003).PROCESO DE CONSTRUCCIÓN DE MODELOSEN CIENCIASA partir de lo que hemos expuesto en el apartado anterior,se puede denir la ciencia como un proceso deconstrucción de modelos con distintas capacidades deprevisión. Esta denición une los procesos (de elaboraciónde modelos y de utilización de los mismos comoherramientas del pensamiento cientíco) y los productos(modelos generados por tales procesos) de la ciencia. Ala vez identica la construcción de modelos no comouna etapa auxiliar sino como un aspecto fundamentalen el proceso dinámico y no lineal de construcción delconocimiento cientíco (Del Re, 2000; Giere, 1999).Tal proceso se entiende como un tejido de conceptos yproposiciones interrelacionados que permiten describir,explicar y prever fenómenos, más que como algoindependiente de las observaciones o evidencias de losmismos (Hodson, 1998).A pesar de ser tan importante para la construcción delconocimiento cientíco, y de que ello ha sido reconocidomuchas veces de forma explícita por los cientícos–como, por ejemplo, Pauling o Watson y Crick–, lostextos cientícos raramente describen cómo tiene lugarla construcción de modelos. Este hecho se puede interpretarcomo una indicación de que no existen reglas generalespara la construcción de modelos –lo que ha sidojusticado por algunos en el sentido de que la capacidadde construir modelos es una destreza tácita, que debede ser aprendida y no enseñada. Además de esto, unade las destrezas esenciales para que alguien construyaun modelo es la creatividad. Por ello la construcción deun modelo puede ser considerada también como un arte(Morrison y Morgan, 1999).Sin descuidar estos aspectos, pero analizando, por unaparte, lo que los lósofos de la ciencia y educadores dicensobre cómo el conocimiento cientíco se desarrolla(Lawson, 2000; Nersessian, 1992; Vosniadou, 1999) y,por otra, como el trabajo de los cientícos que han contribuidosignicativamente a ese proceso de desarrollo,es posible extraer algunos elementos que, organizados,producen un modelo cognitivo de la ciencia (Izquierdo yAdúriz-Bravo, 2003) –en forma de esquema– que permitediscutir sobre el proceso que siguen los cientícos enla construcción de modelos en general. La propuesta deeste modelo cognitivo de la ciencia se apoya en esquemasmás simples propuestos por Clement (1989) y tratade complementarlos introduciendo nuevos elementos yhaciendo explícitas las relaciones adicionales entre todoslos elementos. Este modelo se presenta en la gura 1 ytanto sus elementos como las etapas en las que los mismosintervienen se discuten seguidamente.176 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(2)

INVESTIGACIÓN DIDÁCTICAFigura 1Un modelo para el proceso de construcción de modelos (Justi y Gilbert, 2002a).Denir los objetivosSeleccionar el «origen»del modeloTener experienciascon el «objeto» a modelarRechazar el modelomentalElaborar un modelomentalModicar el modelomentalExpresar usando algunade las formasde representaciónLlevar a caboexperimentos mentalesResultadoincorrectoResultadocorrectoConsiderar el rango devalidez y las limitacionesdel modeloPlanicar y llevar a cabopruebas experimentalesResultadoincorrectoResultadocorrectoObjetivo alcanzadoEn principio, es importante destacar que todos los modelosse construyen con un objetivo especíco. Las personasque se encuentran inmersas en el proceso de construccióndel modelo o aquéllas a las que se les presentanlos resultados de tal proceso deben denir el objetivo obien tener conocimiento del mismo (Gilbert, Boulter yRutherford, 1998). A partir de este objetivo especícose buscan observaciones iniciales (directas o indirectas,cualitativas o cuantitativas) acerca de la entidad que estásiendo modelada, es decir, experiencias que la persona yatiene o que pasa a tener con el «objeto» a modelar. Estasexperiencias pueden existir en forma de observacionesempíricas o de informaciones previamente existentes (enla estructura cognitiva del propio individuo o en fuentesexternas) acerca de la entidad modelada y del contexto enel cual está inmersa. Simultáneamente a la organizaciónde estas experiencias en la mente del individuo, tiene lugarla selección de los aspectos de la realidad que se usaránpara describir el «objeto» a modelar. Estos aspectos de larealidad pueden ser situaciones con las que parece posibleestablecer una analogía o bien recursos matemáticospara la situación en cuestión. El que el establecimiento derelaciones de analogía sea una de las etapas del procesode construcción del conocimiento es algo que está ampliamentereconocido en la literatura (Gentner y Gentner,1983; Leatherdale, 1974; Wilbers y Duit, 2006) 1 . A partirde estos dos elementos –obtención y organización deexperiencias y selección de una fuente adecuada–, la creatividady el razonamiento crítico del individuo conducena la elaboración de un modelo mental inicial. Así se caracterizala Etapa 1 del proceso. Es ésta una etapa compleja,en la que existe una gran interactividad entre cada uno deENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(2)177

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