la enseñanza de ciencias basada en la elaboración de modelos

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INVESTIGACIÓN DIDÁCTICAlos elementos y que se realiza de forma distinta en cadacaso. En consecuencia, no puede ser descrita de formadetallada. Con el n de representar esta interactividad,en la gura 1 se unen mediante echas dobles todos loselementos de esa etapa.A partir de ahora es importante decidir cuál será la formade representación más adecuada para el modelo: concreta,visual, verbal, matemática, computacional (Boulter yBuckley, 2000). Esta decisión se relacionará de formacíclica con el propio desarrollo del modelo mental siempreque el proceso de expresar un modelo conlleva hacermodicaciones en el modelo mental que, a su vez, sepuede expresar de diferentes formas, y así sucesivamente.Este ciclo constituye la Etapa 2.La tercera etapa es la de comprobación del modelopropuesto. Tales comprobaciones pueden ser de dos naturalezas:mediante experimentos mentales 2 o mediantela planicación y realización de comprobaciones experimentales3 . Esta etapa se puede caracterizar tanto porquelos dos tipos de comprobación tengan lugar de formasucesiva como por la utilización de uno solo de los tiposde comprobación. Esto dependerá, entre otros factores, deltema del modelo, de los recursos disponibles y de los conocimientosprevios del individuo o grupo de individuosencargados de llevar a cabo del proceso. Además de esto,no se puede predecir nada en relación con la cantidad decomprobaciones de cada tipo y el orden de realización delas mismas 4 . En cualquiera de los casos, si el modelo fallaen relación con las previsiones que sirven de apoyo a lascomprobaciones, se deberá intentar hacer modicacionesen el mismo para que pueda reincorporarse al proceso.El modelo puede ser rechazado en los casos extremosen que la comprobación señala problemas más serios delmismo. Esto conllevará una reconsideración radical de loselementos de la Etapa 1 de elaboración del modelo, peroañadiéndole el conocimiento adquirido hasta el momento,que pasa ahora a formar parte de las experiencias anterioresdel individuo.Cuando un modelo tiene éxito en la Etapa 3, cumple conel propósito para el que ha sido elaborado. El individuoque lo ha elaborado está entonces convencido de su validezy su siguiente tarea consistirá en convencer a otrosindividuos de lo mismo. En este proceso de socialización,el individuo deberá hacer explícitos tanto el ámbitode validez del modelo como las limitaciones del mismoen relación con el objetivo que inicialmente se había de-nido. Estos procedimientos caracterizan la Etapa 4.EL PROCESO DE CONSTRUCCIÓN DE MODE-LOS EN LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIASNuestra propuesta de fundamentar la enseñanza de cienciasen actividades de construcción de modelos parte dela importancia que damos a tratar de alcanzar los objetivosexpuestos anteriormente y la importancia primordialque para el desarrollo del conocimiento cientíco tienela construcción de modelos. Mientras tanto, para que seaposible llevar este proceso cientíco a la enseñanza de lasciencias, se hace necesario discutir aspectos relacionadosno solamente con los conocimientos y destrezas de profesoresy alumnos, sino también aspectos relacionados consus acciones cuando se ven envueltos en un proceso deenseñanza de estas características. Tales discusiones tienensu justicación en que, como señala Clement (2000),aunque algunos educadores han defendido la enseñanzamediante construcción de modelos, ésta es un área todavíamuy poco comprendida. Por eso es importante quenuestra propuesta sea entendida claramente para que losprofesores puedan hacer uso de ella.La propuesta que aquí presentamos se basa en la utilización,por parte del profesor, del modelo de construcciónde modelos que hemos discutido con anterioridad, en lasetapas de planicación y puesta en práctica de la enseñanza.Esto no signica que se les tenga que presentara las alumnas y alumnos el modelo para que lo utilicencomo un algoritmo. Por el contrario, lo que se espera esque, a medida que los alumnos se vean inmersos en actividadesplanicadas bajo esta perspectiva, desarrollentambién una forma de pensar que incluya por lo menoslos principales elementos del modelo y que pueda serutilizada en otras situaciones, relacionadas o no con lasciencias; esto además de aprender acerca del modelo, esdecir, de aprender el modelo curricular que el profesorpretende enseñar a partir de su propias ideas.Como ya se ha discutido con anterioridad, el modelo seha elaborado en contextos de ciencia, o sea, como un intentode representar el modo de pensar de los cientícos.Por ello es importante hacer énfasis en que el hecho deque esta propuesta deenda la transposición del modeloa la planicación y puesta en práctica de la enseñanzade las ciencias no implica que creamos que los alumnosdeban pensar como cientícos o que se deban convertiren cientícos. Pero sí implica que creamos que la participaciónde los alumnos en esta propuesta tiene un granpotencial para contribuir a que aprendan de maneramás participativa. Esto es porque, en el contexto deesta propuesta, los alumnos tienen la oportunidad deexperimentar aspectos excitantes e interesantes de laproducción del conocimiento cientíco, de pensar sobrelos propósitos de la ciencia, de poder formular preguntasmás críticas y atinadas, de proponer explicaciones y previsiones,y de evaluar el modelo propuesto para obtenerinformaciones que puedan ayudar en la reformulacióndel mismo. En otras palabras, la construcción de modeloses una actividad con mucho potencial para implicar alos alumnos en «hacer ciencia», «pensar sobre ciencias»y «desarrollar pensamiento cientíco y crítico». De estaforma la ciencia dejaría de ser algo que se lee en los librospara transformarse en un actividad mediante la cuallos fenómenos se estudian de una forma activa. Para queesto pueda ocurrrir, es esencial que la enseñanza tengalugar en una atmósfera de cooperación participativa,con más tiempo y recursos compatibles (Justi y Gilbert,2003). En este sentido se presentan a continuación losaspectos esenciales de la propuesta.En principio una condición que se debe satisfacer paraque la propuesta pueda ser utilizada es que los alumnostengan una visión general sobre la naturaleza y el uso de178 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(2)
INVESTIGACIÓN DIDÁCTICAlos modelos. Así es importante que el profesor promuevaactividades que lleven a la discusión de este aspecto, paraque a las alumnas y alumnos les quede claro que el signi-cado de modelo en ciencias es diferente del signicadoque en la vida cotidiana se le asigna. No pretendemos queésta sea una discusión larga o detallada, sino que, a partirde ella, los alumnos comprendan que los modelos son representacionesparciales de diferentes tipos de entidadesque se construyen con una nalidad especíca.De acuerdo con lo que arman diversos autores (Bent,1984; Clement, 1989; Morrison y Morgan, 1999), noparece que, como consecuencia de la transmisión directade deniciones formales o de la observación de unmodelo concreto, los alumnos modiquen sus puntos devista sobre la naturaleza de los modelos. A n de quelos alumnos desarrollen una comprensión más ampliaes necesario, tanto que se impliquen en actividadesde construcción de modelos –y en las discusiones queacompañan tal proceso– como que aprendan acerca decómo y por qué algunos modelos cientícos se han elaborado(Erduran, 2001; Gilbert, 1997; Halloun, 1996;Mayer, 1989) –lo cual puede también formar parte deestas discusiones. De esta manera, aun reconociendo quees muy probable que la comprensión de los alumnos seabastante simple al principio y que se deba ampliar durantela enseñanza, defendemos la pertinencia de que tengalugar una discusión inicial a n de que, por lo menos,se obliguen a pensar acerca de esta cuestión y se puedanponer a su disposición elementos que deberán emplearcuando se les pida que elaboren un modelo.En una situación de aula normal, la responsabilidad deiniciar el proceso de construcción de modelos recae enel profesor. Es él quien debe escoger el momento enque se debe introducir tal actividad durante el procesode enseñanza, es decir, qué modelo deberán elaborarlos alumnos y con qué objetivo(s). Es muy importantecomunicarles de forma bien clara las deniciones a losalumnos, a n de evitar que no entiendan algún aspectode la actividad. Tanto para denir qué deben modelar losalumnos como para establecer una comunicación claracon ellos, es fundamental que el profesor conozca su nivelde conocimientos. Así el profesor podrá: juzgar si losmodelos manejados con anterioridad por los alumnos sonadecuados como punto de partida para la construccióndel modelo actual; prever problemas que puedan teneren la comprensión y puesta en práctica de la actividad;y elaborar preguntas que les ayuden a pensar de formacrítica acerca del modelo (Ferreira y Justi, 2005a).Si reexionamos acerca de la motivación de los alumnospara implicarse en esta actividad, parece obvio quepedirles de forma aislada que elaboren un determinadomodelo no surtirá mucho efecto. Es muy importante quela petición de elaborar un modelo tenga sentido paraellos, es decir, que esté contextualizada en el proceso deenseñanza y que sea entendido por los alumnos.Para que los alumnos puedan empezar a elaborar el modelo,es preciso que tengan algún tipo de experiencia conel «objeto» a modelar. Como se ha mencionado con anterioridad,tales experiencias pueden ser informacionespreviamente existentes o bien adquiridas en el momento.Las informaciones que existen previamente son tanto lospropios conceptos como las relaciones que existen entreéstos y que ya forman parte de la estructura cognitiva delalumno. Ambos pueden provenir de situaciones cotidianaso de situaciones escolares anteriores. Por otro lado,las informaciones adquiridas en el momento de empezara elaborar el modelo pueden tener dos orígenes distintos:material bibliográco (verbal o visual) a consultar porparte de los alumnos (que el profesor puede poner o noa su disposición, dependiendo de los objetivos que tengaen relación con la actividad) y observaciones empíricas.Estas últimas a su vez pueden tener origen en situacionescotidianas o en experiencias de aula (hechas por el profesoro por los alumnos). La realización de actividadesexperimentales como fuentes de información para losalumnos se hace particularmente relevante en aquellassituaciones en las que se les pide que elaboren modelosde entidades abstractas o de fenómenos que incluyentales entidades, que no se maniestan en situacionescotidianas. Esto es bastante común en química, dondelos modelos que explican los procesos hacen uso de entidadesdel mundo atómico. En tales casos, las pruebasde propiedades o comportamientos de esas entidades,que se pueden observar en la actividad experimental,pueden ser fuentes de información importante acercadel fenómeno en cuestión. No se debe tomar lo que estamosdiciendo como una armación hecha desde unaperspectiva empirista ingenua –perspectiva en la cual sedeende que el conocimiento se origina a partir de observacionesneutras, de las que se extraen patrones quea su vez darán lugar a explicaciones–, sino que debemosconsiderar que tales informaciones sirven de base paraun proceso intelectual en el cual se elaboran las explicaciones(Millar, 1998).Es importante señalar que tanto en esta etapa inicial comoen otras etapas, que mencionaremos en esta propuesta, laactividades experimentales no pueden ser de tipo ilustrativo5 . En este tipo de actividades los alumnos siguenuna receta que los conduce a una respuesta correcta ymuy raramente desarrollan una actividad cognitiva. Porel contrario, las actividades experimentales deben ser denaturaleza investigadora, es decir, deben proporcionar alos estudiantes la oportunidad de pensar, de utilizar susconocimientos previos y destrezas en la solución de problemasde los que no tienen una respuesta evidente paraellos (Duggan y Gott, 1995). En el contexto de nuestrapropuesta, la experimentación no se debe usar solamentepara la recolección de datos y su interpretación de formadirecta, sino para ayudar en la elaboración, evaluación yrevisión de los modelos. Ésta es una práctica que debeser promovida por el profesor –tanto con relación al tipode preguntas que hace para que los alumnos piensen enla actividad experimental como a la actitud con que favorecee incentiva que los alumnos piensen durante dichaactividad.Como se representa en la gura 1 –a la vez que elelemento «tener experiencias con el “objeto” a modelar»–tiene lugar la «selección del “origen” del modelo».En dicha selección tiene especial importancia el establecimientode relaciones de analogía con otros elementos.ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2006, 24(2)179
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