Se presentan como estudios
de casos las producciones y verbalizaciones de dos estudiantes de Biología
de COU –Curso de Orientación Universitaria previo a la Universidad-
(17/18 años) relativas a la estructura y al funcionamiento de la
célula, analizadas desde la perspectiva de la Teoría de los
Modelos Mentales de Johnson-Laird. Una vez explicitada la justificación
teórica y metodológica por la que se ha optado, se lleva
a cabo la interpretación de los materiales recogidos, estableciendo
deducciones e inferencias sobre los posibles modos de representación
construidos por estos jóvenes para el contenido seleccionado y trabajado
a lo largo del curso escolar. De su discusión se deriva la viabilidad
tanto del planteamiento teórico como de la opción metodológica,
así como la potencialidad de este enfoque en el estudio de las representaciones
mentales para la investigación y para los procesos de enseñanza/aprendizaje.
Palabras-clave: modelos mentales; estructura y funcionamiento
de la célula; enseñanza y aprendizaje en Biología.
In this paper students' productions and verbalizations linked to cell
structure and its functioning of the Biology course of the “Curso de Orientación
Universitaria” previous to the entrance to the university -- 17 to 18 years
of age -- are analyzed from the perspective of Johnson-Laird's Mental Models
Theory. Once the theoretical and methodological choices have
been expressed, the interpretation of the collected material will
be carried out, establishing deductions and inferences about the possible
ways of representation that had been constructed by these young students
for the selected content with which they had worked along the school course.
From this discussion, we derive the viability of both the theoretical planning
and the methodological choice, as well as the potentiality of this approach
in the study of mental representations for research purposes and for the
teaching and learning processes.
Key-words: mental models; cell structure and functioning; biology
teaching and learning processes.
Representaciones y célula: análisis de la cuestión.
La célula es un concepto-clave en la conceptualización y en la organización del conocimiento biológico, es una entidad compleja y abstracta que se construye en las mentes de nuestros estudiantes, en su conocimiento, a partir del discurso y que se construye como tal entidad compleja y abstracta si bien es cierto que es una entidad física, real, que existe en ese mundo físico, real. Y es una entidad que determina la estructura y el funcionamiento de todo el mundo vivo; condiciona, por tanto, su comprensión, su interpretación, la representación que del mismo se haga en esas mentes como intermediaria entre ese mundo vivo y el sujeto que pretende acercarse a él para entenderlo y aprehenderlo. Las dificultades de comprensión y de interpretación de ese mundo vivo en función de los problemas de conceptualización relativos a la estructura y al funcionamiento celular se han puesto de manifiesto claramente en abundantes trabajos (dentro de lo que cabe en comparación con los realizados en el ámbito de la Física y la Química) destinados a investigar las representaciones del alumnado en distintos aspectos de la Biología, si bien es cierto que resulta llamativo que en la mayoría de ellos se haya detectado como escollo fundamental este concepto-clave, la célula, y que sea éste el objeto de estudio directo y específico en pocas de esas investigaciones que, además, son recientes en el tiempo.
Necesidad de un consenso: modelos mentales.
"Modelos mentales" es hoy por hoy el principal constructo que dirige y orienta el análisis, el estudio y la investigación de las representaciones mentales y su papel en los mecanismos de procesamiento de la información; y es un constructo al que se llega después de una dilatada historia de investigación educativa, una historia que podríamos admitir que tiene su origen en el reconocimiento explícito que Ausubel (1968) hace del papel que tiene el conocimiento previo en los procesos de enseñanza y de aprendizaje. Este conocimiento previo, como ya se ha expresado, ha recibido un tratamiento básicamente descriptivo y con carácter de catálogo que tuvo pocos frutos en términos de su modificación o sustitución, lo que obligó a buscar otros referentes teóricos más heurísticos, productos de la integración de distintos saberes y aportaciones que hasta ese momento no habían aunado sus esfuerzos, hecho este que ahora resulta evidente y absolutamente necesario para dar una posible respuesta explicativa y predictiva sobre el funcionamiento de la mente.
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Referenciales | Son representaciones simbólicas de los referentes del discurso. |
Concretos | Generalmente representan fenómenos o estados de hechos específicos y finitos. |
Simplificados e incompletos | Suponen una reducción de la información a los aspectos más relevantes de la situación referida. |
Dinámicos y flexibles | Se transforman progresivamente con la aparición de nueva información relevante. |
Análogos | Presentan una analogía estructural y funcional respecto al estado de hechos o el fenómeno que representan. |
Limitados | Se atienen en su construcción y manipulación a los límites de la memoria de trabajo. |
La Teoría de los Modelos Mentales de Johnson-Laird.
¿Por qué usar la Teoría de los Modelos Mentales de Johnson-Laird como marco teórico de referencia del presente trabajo? Porque el constructo "modelo mental" desde esta perspectiva parece más comprensible, plausible y fructífero que otros planteamientos teóricos más simplistas en la medida en que da explicaciones convincentes que nos permiten interpretar de manera más fiable las representaciones del alumnado y, sobre todo, porque en esas explicaciones integra una sólida base proveniente de distintas disciplinas y aportaciones que apoyan dicha validez. Con la consideración de "modelos mentales" como formas de analizar esas representaciones se incardinan y se articulan, se ponen en contacto, conocimientos originados en campos distintos que sustentan y argumentan dichas explicaciones y esto es algo de lo que adolecen otras teorías. De hecho, resulta evidente ahora que la resistencia al cambio de esas representaciones, su consistencia y su carácter interno guardan relación con su papel de mediadoras entre la realidad y el propio individuo, con "su mundo", y la forma de construir los modelos que postula esta teoría ofrece explicaciones y predicciones convincentes y fiables al respecto.
El autor considera cuatro conceptos-clave en su teoría que son los que fundamentan y justifican el funcionamiento de la mente; su teoría es una teoría psicológica sobre la cognición y pretende ser, desde su punto de vista, una teoría científica adecuada explicativamente de la mente, una teoría explicativa y predictiva como los propios modelos mentales que le dan nombre, pero una teoría explicativa y predictiva sobre una entidad, la mente, que es mucho más que las teorías que genera. Esos cuatro conceptos-clave que justifican este carácter explicativo y predictivo de la teoría son: mente computacional, procedimientos efectivos, revisión recursiva, modelos mentales.
Podemos explicar el comportamiento de la mente considerando que tiene carácter computacional en la medida en que es capaz de operar con un conjunto de símbolos que le permiten procesar la información. Johnson-Laird postula que asignar carácter computacional a la mente supone atribuirle una gran funcionalidad y esta característica, ya lo habíamos visto, es definitoria de las representaciones. Teniendo en cuenta que la mente es computacional, en el contexto de la teoría, entenderemos que opera con códigos específicos y característicos, con lenguaje propio y lo hace a través de procedimientos efectivos que son procedimientos susceptibles de ser implementados por una máquina; un procedimiento efectivo es un procedimiento previsible o, cuanto menos, sus resultados son previsibles, de modo que se pueden establecer deducciones e inferencias sobre su comportamiento. Los procedimientos efectivos son precisamente eso: efectivos, incluso para evitar en el marco de la fundamentación teórica de la teoría "explicaciones o ingredientes mágicos" de los que Johnson-Laird quiere huir explícitamente. "Mente computacional" y "procedimientos efectivos" nos conducen a la tan traída y llevada metáfora del ordenador que a la luz de este planteamiento no resulta tan descabellada pues en el fondo no es más que eso: el sujeto se enfrenta a programas codificados en un lenguaje propio que necesita descodificar para asignarle significado en el mundo al que pretende darle respuesta y con el que interactúa. ¿Y cómo hace el individuo todo esto? La respuesta nos la da la revisión recursiva que no es ni más ni menos que un procedimiento efectivo que podríamos aceptar que funciona en términos deductivos y que nos posibilita elegir en un mundo una representación, un modelo mental dentro de los posibles. La "revisión recursiva" es un mecanismo según el cual, como acabamos de exponer, la mente contrasta sus modos de enfrentarse al mundo eligiendo aquella representación que le hace factible su interacción con él; pero este mecanismo tiene que ser rápido, versátil, funcional (como habíamos visto que son las representaciones) y para ello resulta aceptable que la "revisión recursiva" sea un "procedimiento efectivo" con el cual opera una "mente computacional". Con esa mente computacional, que actúa o que opera a través de procedimientos efectivos en términos de revisión recursiva construimos modelos mentales como análogos estructurales del mundo, como representaciones internas que nos permiten darle respuestas al mismo y, consecuentemente, actuar en él; los modelos mentales son también las entidades que dan nombre a la teoría y que se caracterizan por una serie de principios que tienen su razón de ser, precisamente, en los otros tres conceptos-clave reseñados, algunos de los cuales exponemos a continuación:
Insistimos en que Johnson-Laird propone esta tipología como un intento de categorización de los modelos mentales y, también, en que es, quizás, uno de los puntos más débiles de la teoría; pero, a pesar de eso:
Una opción metodológica: estudio de casos.
Pero "modelos mentales" como marco teórico no es la panacea, no lo resuelve todo, no da respuestas a todo, lo que se demuestra con las muchísimas dificultades que entraña su investigación. Estamos ante algo que está en las cabezas de las personas dentro de las que no nos podemos meter; intentamos averiguar qué es lo que ocurre dentro de las mismas y, por lo tanto, nos movemos en un terreno psicológico, en el terreno psicológico de la cognición, lo que significa que lo que podemos hacer es establecer modelos, hacer inferencias que nos permitan explicar y predecir cómo explican y predicen los sujetos con los que trabajamos. Y es para eso para lo que hace falta contrastar y analizar el mayor número de registros posible que dé garantías y asigne validez a las afirmaciones que al respecto se hagan.
Teniendo en cuenta que lo que buscamos es construir modelos interpretativos de los modelos que los jóvenes han construido, en función del proceso mental que han llevado a cabo al hilo de la información trabajada, del discurso recibido, lo que estamos haciendo es elaborar, construir, inferencias y deducciones basadas en los registros obtenidos, en los datos disponibles. ¿Y cuáles son éstos? No parece fiable, a juzgar por la bibliografía consultada al respecto, utilizar un único instrumento de recogida de información sobre esos modos de operar de nuestros sujetos de investigación, no parece que haya dado resultado considerar esas representaciones de manera simple y simplista, como ya se ha comentado, y pretender que con un cuestionario, una entrevista, un dibujo, una acción puntual, en definitiva, es suficiente para conocer esos modos, esas representaciones mentales que todos ponemos en juego frente a un problema, a una nueva situación, a una nueva información, a un mundo nuevo para el individuo y para el que construimos, según Johnson-Laird, un análogo que nos permita entenderlo, comprenderlo, y eso, claro está, en el mejor de los casos, si no es que nos quedamos en un mero terreno proposicional que no nos facilita esa comprensión. Desde esta perspectiva y no siendo ajenos a las dificultades que ello entraña, se considera idóneo triangular, comparar y analizar las producciones y verbalizaciones que se han recogido de los sujetos seleccionados a lo largo de un curso escolar completo en condiciones naturales de aula, es decir, las habituales (asignación administrativa de alumnos según sus asignaturas optativas, clases ordinarias en periodo, contenido, tratamiento, etc, o sea, lo que es el trabajo diario de una asignatura concreta, con unos alumnos standard y en un centro de condiciones normales) y en el contexto de una asignatura cursada dentro de la enseñanza reglada, como forma de acercarse de manera más eficaz, más fiable, a esas representaciones ambiguas, confusas, poco claras y elegantes con un protocolo también poco preciso, en ese sentido, pero capaz de dar una posible salida a los intentos de una validación empírica que no responde a condiciones de laboratorio y que se reclama para la teoría que nos ocupa.
Se está proponiendo, por lo tanto, como un protocolo posible de indagación de modelos mentales un estudio profundo, interpretativo, sistemático, un examen de un caso en acción, una forma concreta de recoger, organizar y analizar la información, los datos de los que se dispone, un examen completo e intenso de un conjunto de acontecimientos que ocurren en un espacio dado y en un tiempo dado; y eso es un estudio de casos (Rodríguez Gómez y col., 1996). El estudio de casos es una forma de investigación cualitativa que se orienta en función de un razonamiento inductivo según el cual se llega a explicaciones y a hipótesis a partir del análisis del material, no siendo necesario, por lo tanto, definir dichas hipótesis "a priori", como tampoco las categorías que, desde esta perspectiva, resultan del propio análisis "a posteriori". En este sentido y en el momento actual de la investigación sobre modelos mentales podría ser idóneo optar por esta vía o manera de indagación como forma de determinar si efectivamente se construyen esos modelos mentales, con el significado y características asignadas a los mismos por Johnson-Laird, en las mentes de las personas seleccionadas como sujetos de investigación. Estudio de casos es un procedimiento de indagación, es un conjunto de acciones encaminadas a hacer manejable e interpretable la información, pero esa interpretación se ajusta a un marco teórico de referencia que ya hemos explicitado.
Descripción de la experiencia.
Explicitadas las opciones teóricas y metodológicas que guían este trabajo en las páginas precedentes, corresponde ahora describir el contexto en el que se ha desarrollado y presentar los datos considerados con objeto de establecer la oportuna discusión al respecto y de llegar, en lo posible, a conclusiones, de producir, en su caso, conocimiento relativo a las representaciones comentadas si es que somos capaces de generar respuestas a la cuestión anterior.
El contexto en el que se ha llevado a cabo la recogida de información es un contexto natural de aula, en la asignatura de Biología de COU (Curso de Orientación Universitaria, previo a los estudios universitarios) cuyos estudiantes tienen 17/18 años, durante el curso escolar 1996/97. La profesora titular de la asignatura ha actuado como investigadora y ha llevado a cabo la recogida de los datos correspondientes. En un proyecto más amplio y general de investigación, se han considerado sujetos de la misma los treinta y seis estudiantes matriculados oficialmente en la asignatura comentada, distribuidos en dos grupos de catorce y veintidós personas en función de criterios administrativos del centro, razón por la que no son similares en número pero sí en características de sus miembros constituyentes. La organización de la asignatura y las estrategias de intervención de la docente han sido las habituales para la misma, es decir, las mismas que en cursos anteriores, lo que demuestra esas condiciones naturales de aula; el objeto de investigación no es esa intervención y, por ello, no se ha controlado como variable, sino los posibles modos que siguen los estudiantes mentalmente en el procesamiento de la información trabajada en el aula a lo largo de un curso escolar completo y en condiciones completamente normales de aula. Por esta razón, los estudiantes en ningún momento a lo largo del curso supieron que eran sujetos de investigación, ya que se pretendía que sus respuestas fueran lo más naturales y ricas posibles. El conjunto de producciones y verbalizaciones producido por cada uno de ellos es lo que constituye los datos a partir de los que se pretende dar respuestas a la cuestión antes planteada. Los instrumentos usados para ello, como se ha comentado, son habituales en la práctica docente de la profesora (mapas conceptuales, V heurísticas, cuadernos de clase, murales, exámenes) con alguna salvedad (dibujo, cuestionarios inicial y final, entrevista) destinada en estos instrumentos nuevos para esta ocasión a la obtención de una mayor información sobre los estudiantes.
En el presente trabajo se analizan esas producciones y verbalizaciones de dos estudiantes, Alicia y Alberto, que formaban parte del grupo menor (catorce jóvenes) y que se han seleccionado con el único criterio de que "a priori", ya que no hay hipótesis antecedente, pueden haber operado con modelos mentales distintos, pueden haber construido representaciones diferentes. A continuación se presentan las interpretaciones elaboradas para cada uno de ellos "a posteriori" (es decir, una vez reunidos en su conjunto y estudiados los registros correspondientes a la luz del referente teórico por el que se ha optado en fecha posterior a la finalización del curso escolar), o sea, los "modelos mentales" construidos por los investigadores relativos a los modelos mentales que pueden haber construido los dos sujetos de investigación sobre la estructura y el funcionamiento de la célula durante los ocho meses del trabajo desarrollado con la misma.
Alicia:
Comienza el curso operando con ideas sueltas que son producto de repetición mecánica y que son pobres y escasas como muestran las respuestas a las siguientes cuestiones realizadas en un cuestionario escrito el día 18-10-96:
para funcionar le hace falta energía, la cual la obtiene después de transformar nutrientes,
lo que se corresponde con explicaciones y conclusiones anteriores (llevadas a cabo en clase), respuesta en la que, como vemos, no se incorporan elementos de las respuestas a las preguntas anteriores. En estos momentos, Alicia muestra dificultades para plasmar de manera gráfica tanto la estructura de la célula como su funcionamiento, lo que se interpreta como una consecuencia de ese modo de operar con frases sueltas que se ha comentado. A la pregunta:
Lo anterior contrasta con la respuesta dada en un examen (18-11-96) a la pregunta:
La célula es el resultado de una organización interna ya que la célula se organiza interiormente por unos orgánulos, los cuales tienen una función determinada dentro de la célula, mientras que no hay organización en la probeta.
La célula posee vida debido a las reacciones que se dan dentro de ella, mientras que si metemos materia orgánica no se produce la vida.
La célula necesita nutrirse para tener dentro de ella unos cambios de energía para que se produzca la vida y haga sus funciones vitales.
El examen de proteínas (14-3-97) incluyó un texto que planteaba el problema de la catálisis en la materia viva; la pregunta formulada fue:
El último examen del curso, cuyo contenido incluía todo lo relativo a los ácidos nucleicos (12-5-97) formulaba la pregunta:
Todos los exámenes incluyeron cuestiones destinadas a la aplicación de los conocimientos adquiridos; Alicia, en caso de hacerlas, establece inferencias y deducciones pobres en la mayoría de las ocasiones, lo que se interpreta como una capacidad explicativa y predictiva baja, limitada, como hemos mostrado en la pregunta relativa a enzimas, capacidad baja generada, desde nuestro punto de vista, por la construcción de una representación también limitada de la célula.
Se elaboraron tres mapas conceptuales (Novak, 1984) (8-1-97, 2-4-97 y 19-5-97) todos ellos en hora normal de clase y sin que se supiera previamente la tarea que se iba a asignar en la misma. Estos mapas conceptuales no han constituido instrumentos de calificación del alumnado, extremo este conocido por el mismo, por lo que se han realizado sin la presión que ello supone. En los que ha elaborado Alicia se observa, desde nuestro punto de vista, una selección arbitraria de los conceptos pues no responden a conceptos-clave o ni siquiera selecciona conceptos, como ocurre en el primero de ellos, que, además, se han unido por relaciones simples; las proposiciones han resultado ser nada significativas en su mayoría, es decir, ha plasmado proposiciones que no tienen significado o ha unido tres conceptos para que dichas proposiciones tengan algún sentido incluso semántico, lo que muestra sus dificultades para asignarle significado a las mismas. Estos mapas, por otra parte, adolecen de jeraquización, lo que corrobora los problemas ya comentados en la atribución de significados. Como ejemplo exponemos el segundo de ellos (Fig. 2).
También son tres a lo largo del curso los murales solicitados al alumnado para explicar la estructura y el funcionamiento de la célula, pero en esta ocasión el trabajo se ha realizado organizando a los estudiantes en grupos. Los pósters o murales tienen la finalidad de observar de qué manera sistematizan los estudiantes la información y la manejan, es decir, cómo elaboran o construyen una síntesis de la información trabajada y la plasman gráficamente. La organización en grupos permite, además, la interacción entre los jóvenes y, consecuentemente, la necesaria negociación de los significados que cada uno de ellos ha asignado, de modo que se potencia la estructuración y reestructuración, en su caso, de sus ideas, lo que justifica la elección de dicha tarea como actividad de aprendizaje. En las tres ocasiones el peso del trabajo se ha desarrollado fuera de las horas de clase. Una vez calificados dichos murales, la profesora ha entrevistado al grupo completo, siguiendo en las tres ocasiones, aunque con flexibilidad, el mismo guión. Los grupos han sido variables a lo largo del curso; las entrevistas de los mismos se desarrollaron en horario de recreo en un ambiente distendido y de todas ellas se dispone de registro escrito (directo en las dos primeras ocasiones y grabado y transcrito en la tercera). Algunos de los argumentos de Alicia en estas entrevistas son los siguientes:
Con objeto de valorar la capacidad de plasmar de manera gráfica la información trabajada, se solicitó realizar un dibujo que reflejara la estructura y el funcionamiento de una célula (16-5-97). Nuevamente se trataba de un trabajo individual hecho en una hora de clase y tampoco en esta ocasión suponía la tarea asignada un instrumento de calificación. Alicia construye el siguiente dibujo (Fig. 3):
La encuesta final (28-5-97) es igual a la inicial (18-10-96). Las frases que utiliza Alicia son similares o aún más pobres (unidad mínima de vida, funcionamiento ordenado y sincronizado). En esta ocasión no aparecen analogías y en la misma pregunta en la que al principio se relacionaba a la célula con un taller, ahora aparece el siguiente dibujo (Fig. 4):
Se muestra un diseño limitado en estructuras pero al que Alicia le imprime un cierto dinamismo a través de las flechas que usa.
Se realizó una entrevista final (12-6-97) individual que duró aproximadamente media hora. Estas entrevistas no se planificaron como entrevistas clínicas sino como conversaciones en las que se estableciera un consenso entre entrevistadora y entrevistados; el objeto de las mismas fue, precisamente, compartir significados entre ambas personas y por ello son, incluso, reiterativas. De hecho, con la intención de confirmar dichos significados y si realmente se compartían, se sugirieron y contrastaron algunas ideas para ver si lo que la entrevistadora había captado era realmente lo que la persona quería decir; el esquema de la entrevista es similar para todos los estudiantes. Las calificaciones finales del curso ya se habían entregado, por lo que de ningún modo eran decisivas en ese aspecto; de esta manera, el clima fue, como en las realizadas con los grupos, distendido y cordial. Las entrevistas fueron grabadas y transcritas. Al hilo del concepto "célula" Alicia responde:
Alicia: pues célula es no sé, la unidad mínima que puede tener vida, que dentro de ella tiene lugar algunas reacciones de las que se saca energía que es laaa, la que yo utilizo para diminuir mi entropía ¿no?
Alicia : la célula la eucariota.
ML : la eucariota, ¿Me la describes?
Alicia : pues es redondita, con el núcleo ... bien diferenciado, ... que se ven todos los orgánulos alrededor.
ML : ¿qué ves, qué ves ? vete contándome.
Alicia : pues la membrana plasmática ... redondita, yyy pues la mmm que tiene los poros de la membrana, looos, el hialoplasma que está allí, ¡eh ! la mitocondria, las vacuolas y todos los orgánulos y luego el retículo endoplasmático que está unido a, como si fuera una pelotita ¡jajaj !
ML : ¡mj !
Alicia : que es el núcleo.
ML : vamos a ver, esa imagen que me acabas de describir ¿es plana o tiene volumen ?
Alicia : tiene volumen.
ML : tiene volumen.
Alicia : volumen perooo.
ML : no, la que tú estás viendo ... la que tú estás viendo.
Alicia : más bien plana.
ML : la que tú has visto es plana. (...) La que tú has visto es plana.
Alicia : sí.
ML : ¿y la que tú has visto es una imagen fija, estática o tiene movimiento ?
Alicia : estática.
ML : estática.
Alicia : aunque tiene movimiento.
ML : ... ¿aunque tiene movimiento, es estática ?
Alicia : sí ¿no ? ¡eh ! la imagen es.
ML : tu imagen.
Alicia : mi imagen, claro ; entonces está, es estática.
ML : la tuya es estática. Catabolismo ¿qué imagen te sugiere ?
Alicia : sí.
ML : ¿me las vas diciendo ?
Alicia : ... pueees la membrana que yo había puesto que era redondita pues se ve que tiene como ... no es re , no es totalmente redonda ... ni ... ovalada siquiera, sino ... con, como en una estructura ¿no ? que encaja justamente de, de algo ... todos los dobleces.
ML : ¿y aquí no ?
Alicia : no, ésta es ... ésa ; la mía es ... redondita, la típica redondita.
ML : ¡aja ! ... ¡ya ! ¿qué más diferencias hay ?
Alicia : el color, la forma ... ¡mmm ! todo ¡mjhmjh !
ML : ¿en interior ?
Alicia : todo.
ML : ¿todo ?
Alicia : todo porque la fórmula de la mitocondria es la típica ¡chos ! del trabajo ... y aquí pues no.
ML : aquí no. ... ¿Qué más diferencias hay, Alicia ?
Alicia : ..., ... no sé, demasiadooo, demasiados puntitos negros yo qué sé qué representa ahí, el hialoplasma ¿no ?
ML : demasiados puntitos negros, ¿la tuya no tiene todo esto ?
Alicia : la mía se da por ... ¡jjjj ! supuesta.
ML : se da por supuesta. ¿pero qué es ? ¿más dispersa ?
Alicia : sí.
ML : más dispersa. Vamos a ver, ¿esto es real ?
Alicia : sí.
ML : esta sss, esta foto es real.
Alicia : sí.
ML : ... ¡eeehhh ! pero no tenemos aquí una célula ni la célula tiene este tamaño. (..) no tenemos una célula ni la célula es de este tamaño ¿no ?
Alicia : ¡mj !
ML : entonces, ¿esto podríamos decir que es un análogo, estructuralmente es un análogo a una célula ? ¿a la célula que representa ?
...
ML : similar.
Alicia : similar, sí
ML : esto es algo similar a la célula que representa.
Alicia : no, a la, a la imagen de, de la célula ¿no ?
ML : a la imagen de la célula. Yyy el modelo que tú tienes, la imagen que tú tienes ¿es análoga o similar a lo que es de verdad una célula ?
Alicia : ¡mmm ! sería un modelo ¿no ?
ML : ¡ah ! sería un modelo ¿por qué un modelo ?
Alicia : ... porque estaría nada más que ... una mitocondria, una vacuola, looo, lo que hay realmente dentro de la célula pero nada más que habría uno o dos de cada cosa y poniendo comooo ... un dibujo que no corresponde, correspondería a la realidad pero nooo, no sería ... igual sino parecido.
Alicia : ¿qué modelo ? ... pues el mismo, lo que, lo que pasa es que para el funcionamiento ... es más difícil porque no sabría ... representarlo.
ML : no sabes representar el funcionamiento de una célula.
Alicia : no sabría representarlo eeennn ..., no sabría representarlo en, en un dibujo, yo qué sé, a la mitocondria a lo mejor ponerle la ... como un trono ¿no ? que pone energía para no sé qué, pero representarlo paso por paso no sabría.
ML : no, ¿pero tú tienes en tu mente un modelo de cómo funciona la célula ?
Alicia : sí, más o menos.
ML : ¿cómo es ?
Alicia : pues.
ML : sí, más o menos, me acabas de decir.
Alicia : sí.
ML : ¿cómo es ?
Alicia : pues las vacuolas serían como ¡mmm ! almacenes donde vas poniendo los nutrientes o yo qué sé, cualquier cosa que la célula le interese y cuando necesita, pues van al almacén y lo sacan; laaa mitocondria sería una central eléctrica ¿no ? que produce energía necesaria ... el núcleo, pues no sé, sería también otra especie deee almacén ¿no ? donde tienen guardados los ... computadores o, o algo ¿no ? ... .
ML : eso lo estás viendo, cuando me estás hablando, estás viendo esa imagen en tu mente.
Alicia : sí.
Alicia : supongo ¡mjmj ! ... yo todavía no, no sé, yo pienso queee lo que yo he estudiado en Biología ya ha sido en el momento porque yo, a mí luego se me olvida ... y ahora mismo estoy cero, o sea que verlo, para mí ... no sé.
ML : ¿qué ha supuesto ?
Alicia : pues ¡ajhahj ! primero darme cuenta de la mala memoria que tengo ... y yo qué sé, ... relacionar lo que de momento sí soy capaz de relacionarlo todo cuandooo lo estudio yyy sé más o menos de lo que va, pero ya luego.
Si hacemos uso de los tres conjuntos que Johnson-Laird definía para los modelos físicos, podríamos admitir para la célula:
Si tuviéramos que decantarnos, en términos de la tipología de Johnson-Laird, por alguno de los modelos que él define, diríamos que esta alumna ha construido un modelo físico de la célula porque es una estructura real, física, si bien es cierto que en su mente opera como un ente abstracto que ha construido a partir del discurso y que ella misma no puede verificar, lo que puede ser un indicio, como ya se ha expresado, de la necesidad de profundizar en esta clasificación; un modelo físico que básicamente es relacional simple ya que, a lo sumo, establece algunas relaciones espaciales entre los elementos ("tokens") que considera, y es un modelo que atiende fundamentalmente a la estructura de la célula y muy poco a su funcionamiento.
Como síntesis, podemos decir que Alicia comienza operando con ideas sueltas que son producto de repetición mecánica y que son pobres y escasas; tiene muchas dificultades para plasmar en una imagen su célula -su estructura-. A lo largo del curso logra identificar algunos elementos estructurales más; maneja profusamente conceptos pero esos conceptos no están integrados en un modelo -son producto de repetición mecánica- que siguen siendo difíciles de plasmar en una imagen, si bien en este aspecto, aunque tímido, se ve un avance en su representación. Se observa cierta organización en la información, a pesar de esa repetición, lo que se manifiesta en un establecimiento pobre de inferencias y deducciones, en un discurso algo más coherente y con cierta aplicación o en el establecimiento de proposiciones (en los mapas conceptuales) poco significativas pero con algo de significado, a diferencia de sus producciones de comienzos de curso. Muestra y usa un modelo para estructura que ella misma considera más simple que la célula real, pero confiesa no tener un modelo para funcionamiento; esta ausencia de modelo para funcionamiento se corrobora con el uso y el manejo que hace de los conceptos relativos al metabolismo. En suma, se observa una evolución en su representación que parte de proposiciones simples y aisladas y con una imagen también simple que atiende a estructuras y, al final de curso, llega a otra representación bastante más articulada y compleja en términos de estructura celular, pero igualmente simple en lo relativo a su funcionamiento; esta evolución es similar a lo que nos muestra la historia de la Biología en este tema, ya que las primeras imágenes de célula son, como se sabe, estáticas y muy simples y se tarda ¡dos siglos! en asignarle significado biológico a partir de la Teoría Celular y en imprimir a esa entidad de un funcionamiento característico, ¡en construir los otros dos conjuntos de Johnson-Laird!. No parece, pues, preocupante la evolución seguida por Alicia ya que, por el proceso mental que ha recorrido, está en condiciones de construir un modelo mental más complejo y único sobre la célula que atienda tanto a su estructura como a su funcionamiento.
De los datos expuestos de Alicia se desprende que la organización de la asignatura no responde al esquema general de los libros de texto y de los programas oficiales articulado en torno a los niveles de organización de la materia viva, sino que sigue una secuencia convergente según la cual, una vez que se hace una introducción general, se estudia cada principio inmediato orgánico en términos bioquímicos, citológicos y fisiológicos, lo que "a priori" potencia una integración estructural/funcional de la entidad célula que se estudia.
Ejecutar un modelo, una representación como la que ha construido Alicia, hacerlo rotar, supondría que respondería de manera más o menos predecible a cuestiones sobre la estructura y el funcionamiento celular. Como se recordará, los modelos mentales son modelos de trabajo, tienen poder predictivo y explicativo; por lo tanto, desde esa perspectiva, tendríamos que ser capaces de prever cuáles podrían ser las respuestas en función del modelo construido. Alicia daría respuestas poco articuladas e, incluso, con una relación no directa con la pregunta, es decir, daría respuestas articuladas como frases sueltas que no resuelven o dan una cuenta coherente del problema planteado. Si nos centramos en la célula, establecería deducciones e inferencias muy pobres entre estructuras y funcionamiento, que serían algo más consistentes al final de curso, en las que haría comentarios muy generales sobre ese funcionamiento. Con una representación como la expuesta, no debe haber una incorporación significativa en términos de aprendizaje en una explicación global de los conceptos metabólicos, lo que conducirá a errores conceptuales y concepciones no científicamente válidas al explicar distintas vías y procesos metabólicos por no asignarle el significado biológico a los mismos, por no poder establecer inferencias y deducciones válidas sobre su trascendencia y sus interacciones. Veamos si Alicia efectivamente rota así su modelo al analizar las Vs epistemológicas que ha desarrollado (17-2-97 y 21-5-97) y veamos, con ello, si nuestro modelo sobre su representación rota como lo habíamos previsto (Figs. 5 y 6).
Observando las V heurísticas anteriores vemos que, efectivamente, Alicia ha mostrado los problemas que "a priori" habíamos determinado en función de cómo rotaría su modelo de la célula, su representación, una representación que, como puede verse, incorpora más elementos estructurales que funcionales y lo hace de forma limitada; de hecho, lo que primero llama la atención es la dificultad que tiene incluso para determinar las categorías de contenido, los elementos de la V, y la simplicidad e inconsistencia de sus respuestas. Vemos, también, que, como estaba previsto, hay una diferencia entre los dos momentos señalados, como ya habíamos comentado. Nuestro modelo, pues, en relación con el modelo de célula de Alicia, ha rotado como se preveía, tiene poder explicativo de la forma en la que ha operado mentalmente esta alumna a lo largo del curso y, también, predictivo en términos de sus posibles dificultades y respuestas.
Alberto.
Comienza el curso operando con un modelo bastante completo y compacto en lo que se refiere a estructura y a orgánulos celulares y flojo/débil en lo relativo al funcionamiento de la célula; este joven lleva a cabo una organización autónoma de la información, desde octubre, con establecimiento de deducciones e inferencias. No se detectan en estos primeros momentos muchas analogías, aunque sí algunas, y el uso de imágenes es limitado, pero es capaz, como decíamos, de establecer inferencias. No opera sólo con proposiciones aisladas sino que hay relaciones coherentes entre ellas articulando un discurso organizado en el que aplica los diferentes conceptos con soltura. No parece haber una integración consistente entre estructura y función pero tampoco es del todo ausente. Hace conexiones entre distintos elementos pertenecientes a lo que hemos caracterizado como los tres conjuntos (estructuras celulares, composición y estructura de las mismas, relaciones e interacciones entre ellas -procesos). A lo largo del curso va integrando la nueva información, el nuevo contenido, estableciendo mayores y mejores conexiones entre los distintos conceptos que dan explicación a la estructura y al funcionamiento de la célula. Al final del mismo opera con un único modelo para ambos aspectos; ese modelo lo plasma en una imagen dinámica que tiene muchos más elementos tanto estructurales como funcionales, que al principio de curso. Establece relaciones estructura/función dentro del mismo modelo; de hecho, se observan conexiones que son causales entre elementos trabajados en diferentes momentos y contextos y lo hace, también, en diferentes situaciones y contextos, lo que se interpreta como la construcción de un modelo complejo en el que pone en juego y recupera los elementos que le son necesarios, independientemente de las condiciones en las que los aprendió. Desarrolla a lo largo del curso una progresiva diferenciación ya que integra los procesos metabólicos, por ejemplo, de manera significativa, asignándole significado biológico científicamente coherente, y eso lo hace reconciliando esta nueva información para él con lo que ya posee desde el principio de curso, centrada en estructuras celulares. De este modo, como se comentaba, adquiere la capacidad de recuperar la información adecuada en el momento adecuado, independientemente del contexto y de la demanda, y esto lo hace con fluidez y naturalidad. En lenguaje de Johnson-Laird, Alberto lleva a cabo una revisión recursiva y podríamos entender que desarrolla esa revisión recursiva de modelos dentro de modelos si aceptamos que para cada unidad de trabajo de la asignatura (referida a cada uno de los principios inmediatos orgánicos) ha construido un modelo. De este modo, este estudiante dispone de una representación eficaz que le permite, por esa misma revisión recursiva, incorporar un mayor número de elementos a cada uno de aquellos tres conjuntos de los que ya hemos hablado y, en esa misma medida, establecer más y mejores deducciones e inferencias, plantear más analogías, determinar más relaciones causa/efecto y plasmar esa representación en una imagen dinámica, como hemos dicho, o, para ser más rigurosos, en varias imágenes que también maneja de manera recursiva.
Veamos los datos en los que se apoyan las afirmaciones anteriores.
En el cuestionario inicial, a la pregunta:
- obtiene energía y materia orgánica por una serie de procesos químicos a partir de nutrientes.
- se compone de membrana, citoplasma (donde están los orgánulos) y núcleo (donde está la información genética).
- se reproduce gracias a la información genética que hay en el núcleo que le permite copiarse.
- se relaciona con el medio externo por la membrana citoplasmática.
microscópica, una estructura tan compleja que resulta fundamental en la vida. Poseen la información genética [al margen: posee membrana, citoplasma, núcleo], se dividen (por mitosis, meiosis, bipartición, ...). No sé la forma. A veces redonda, aplanada (etc) y posee una membrana que la aísla del exterior. Posee diferentes orgánulos: mitocondrias, vacuolas, lisosomas, ribosomas, centrosoma, ap. de Golgi, retículo endoplasmático, ... . (Es lo que me acuerdo).
Como ya se había comentado, vemos que efectivamente "recuerda", recupera información pero que está referida a la estructura celular solamente, no haciendo referencia a nada relativo a su funcionamiento. La célula, en este momento, para Alberto es un conjunto de orgánulos, estructuras. Cuando se le pregunta en la misma actividad cómo cree que puede ser el funcionamiento de esa célula, su primera frase es:
Con lo que yo sé ahora me sería casi imposible.
Acaba su párrafo así:
Una célula es una superestructura interrelacionada con funcionamiento muy complejo.
lo que evidencia que en su representación prima el componente estructural.
En el primer examen del curso (que incluía origen de la vida, niveles de organización, teoría celular y principios inmediatos inorgánicos) se observa en la respuesta de este estudiante a la explicación de la célula un uso de la información que muestra organización autónoma de la misma en un discurso coherente y articulado (si bien confunde progenitor/descendiente):
El examen destinado a los glúcidos, como ya vimos al interpretar el material de Alicia, incluyó la pregunta:
En la entrevista de grupo del segundo mural se pregunta si ha cambiado algo el concepto de célula desde el principio de curso; en su respuesta, Alberto también muestra que efectivamente su representación de esta entidad ya no es sólo estructural ya que le asigna significado biológico a través de los procesos que realiza:
El examen de proteínas que hace Alberto es un claro ejemplo de elaboración personal en el que usa un discurso fluido articulado en torno a párrafos largos coherentes en los que aplica con naturalidad y de manera cómoda los distintos conceptos y en el que muestra una organización autónoma de la información; todo ello le permite establecer deducciones e inferencias que son realmente elaboradas. Un ejemplo es la respuesta a la pregunta planteada al hilo de un texto sobre combustión de la glucosa, cuestión que ya comentamos en el caso de Alicia:
El mapa lo "encabecé" con célula, el que es sin duda concepto clave de la Biología de COU, según mi opinión (y no es la única). Luego coloqué los P.I.O. que considero tan importantes ya que a partir de ellos (que por otro lado, pueden existir fuera de la célula) se "obtienen" los demás; o dicho de otro modo, son los cimientos a partir de los cuales se edifican las estructuras celulares.
Ya que no todas las células son iguales, a continuación coloqué los tipos de células (las más importantes) y, a renglón seguido, las estructuras fundamentales, que relacioné con los tipos de célula. Por eso lo puse así.
Más abajo, por seguir una cierta jerarquía, coloqué al metabolismo y sus tipos (como es lógico, subordinados al tipo principal), que traté de conectar con el resto de conceptos con relaciones cruzadas (los puse debajo porque tenían lugar en una estructura). El hecho de que energía lo haya colocado ahí abajo es simplemente porque creo que (sé que habrá quien discrepe) que es un producto de todo el desarrollo que puse. Quiero decir que: gracias a los P.I.O. y la célula en general (estructura, mecanismos metabólicos, ...) es por lo que obtenemos la energía. Ella es capaz de obtenerla a partir de lo que va colocado antes del concepto de energía. Por eso lo puse ahí abajo (es la discusión de siempre del ATP, pero esto es lo que creo yo). (Estoy satisfecho con el mapa que me ha salido. Creo que engloba lo más importante).
El grupo del que forma parte Alberto para hacer el tercer mural decide elaborar una V epistemológica (¡que este alumno rechazó a lo largo de todo el curso!). La importancia de la imagen para él es evidente en el siguiente diálogo:
ML : ¿Cómo es eso, cómo es eso, Alberto ? Una ima, una imagen vale más que mil palabras ; entonces, ¿para ustedes los registros son las imágenes que tienen de lo que es una célula ?
Alberto : los registros es lo que, lo que ... nos ... plasma ...
Gloria : en lo que nos basamos para hacer todo el estudio.
Alberto : es que primero, ¡eh !, nosotros lo vimos ya en clase, que la teoría celular no sé qué, primero se empezaron a ver las células en (...) con microscopio.
Gloria : primero vieron la célula y luego, ya, ...
Alberto : lo primero que se vieron fueron las fotos y después se empezaron a interpretar las fotos ; eso es lo que hacemos nosotros.
Gloria : a estudiar todos los orgánulos ...
Alberto : tenemos los dibujos y después los interpretamos.
Gloria : ... y las funciones ...
Alberto : como podemos.
ML : vale. ¿Más cosas que me quieran decir ?
Alberto : que ... lo que dice ella es verdad ; aquí en los registros teníamos que haber puesto ..., no sé pero ... lo del funcionamiento de la célula nosotros lo conocemos, se supone, porque lo han estudiado ; primero ven la célula cómo es y luego intentan interpretar, vamos a ver : si ves que la membrana ... empiezan a entrar ... moléculas , que las ven por el microscopio y luego ves que aquí no están esas moléculas, entonces ya ahí ha pasado alguna transformación.
ML : ¡ya ! ¡Bueno !
Alberto : es interpretar lo que, lo que hay antes, lo que hay después de la célula, la pones en contacto con otras y ver en qué varía el contenido y luego te pones, bueno, pues entonces, si está cerca de este orgánulo, pues entonces sacas este orgánulo, además lo estudias, estudias la ultraestructura ...
ML : sí.
Alberto : qué puede hacer, qué clase de moléculas, qué puede hacer este orgánulo, cuáles son las características ; todo está relacionado con las características ; a lo mejor, la mitocondria puede hacer la respiración celular porque tiene las partículas esas para después el ATP, las vacuolas no porque no tienen eso, entonces tú tienes que ir interpretándolo ; yo tengo esto de esta cosa y esto de ésta - si la célula necesita esto y esto, entonces esto tiene que ser de aquí y esto de aquí - porque es lo que concuerda con las características de cada uno.
ML : ¡ya !
Alberto : ... glucólisis, respiraciones, fermentaciones, todos los procesos, después ... entra la glucosa, sale pirúvico, después el pirúvico pasa por la membranaaa acetil ¡eh ! acetil CoA, entra dentro del ciclo de Krebs, luego está ... las fermentaciones que ssson menos ..., son procesos degradativos me, me, ¡mmm ! obtención de energía a partir de materia orgánica, como nosotros.
ML : ¿pero qué ves ? estás viendo.
Alberto : reac, reacciones y veo lllos lugares en donde tienen lugar y todo el proceso, tom, comemos un alimento ¿no ?, lo degr, al, lo digerimos, lo pasamos a través de la membrana dentro donde en el hialoplasma la glucólisis, se degrada a pirúvico, ... lo.
ML : ¿o sea que estás viendo como si fuera una película ?
Alberto : sí, lo que pasa ... desde que comes hasta queee.
Alberto : sí.
ML : has aplicado tu modelo a la interpretación de esta foto. ¿Tu modelo, entonces, sólo atiende a la estructura ? ... ¿o es que en este momento sólo has aplicado la estructura ?
Alberto : sólo la estructura, porque si ... bueno, también lo de la función, si guarda cosas o ... esto ... debería ser para transportar cosas de un lado de la célula.
ML : ¿de un lado ?
Alberto : a otro, entre células parece que, como están unidas así.
ML : sí.
Alberto : por la membrana, como que están muy cerca y puedennn realizar, relacionarse unas con otras a través de la membrana, transporte de sustancias.
ML : transporte de sustancias ; entonces me estás queriendo decir que tu modelo es un modelo que no sólo atiende a la estructura.
Alberto : ... no
ML : bueno, a ver, si yo te pidiera ¡aaahhh ! dime cómo es, hazme un análogo a cómo funciona la célula y descríbemelo ; ¿mentalmente tienes una forma análoga del funcionamiento de la célula ?
Alberto : lo que dije antes de eso de las reacciones, pero sucesivas que están como formando, no como una cadena sino los productos de una son los reactivos de otra, después, por otro lado, ... cómo era lo de la b -oxidación que su, el acetil CoA después se podía formar en ácidos grasos en el ciclo de Krebs, luego estaba lo de laaa ... .
ML : ¿en ácidos grasos en el ciclo de Krebs ?
Alberto : no, lo de que looos restos de ¡mmm ! de acetil CoA que podían quedar libres, se podíannn encadenar y junto con glicerina formar ácidos grasos.
ML : ahora sí.
Alberto : ¿y qué más ? lo de los aminoácidos que también pueden entrar en el ciclo de Krebs, no me acuerdo cómo pero sé que sí.
ML : ¡jajaja ! o sea que tú tienes un modelo en tu mente que responde de manera análoga al funcionamiento de una célula.
Alberto : ¡ah ! y también lo de la síntesis proteica .... lo de la tra, laaa descondesación del ADN, hacer una copia, con el ARN mensajero, mandarlo, después llegar a lo del ribosoma, que se va acoplando con la secuencia de bases, lo del código genético.
ML : todo eso forma parte de tu modelo. ... ¿Ese modelo es gráfico o es básicamente textual ?
Alberto : no, yo tengo los dibujos y con los dibujos lo veo.
ML : ¡ah ! entonces vamos a ver, tú tienes una imagen en tu mente que es análoga a cómo funciona la célula
Alberto : ¡shshsh !
ML : ¿y eso es lo que me estás explicando en este momento ?
Alberto : sí. Es que ... yo para estudiar no me podría estudiar todo el texto porque es imposible, no puedo ; tengo que ver lo que estoy haciendo porque si no ... nooo, por ejemplo, cuando lo la síntesis proteica y eso, si yo no veo cómo es un ribosoma y cómo pasa eso del análisis y tal, lo que después nooo.
ML : ¿cómo pasa es de qué ?
Alberto : deee el análisis ¡mi madre !, la unión de que llega el ARN mensaj, ¡eh ! transferente se une a un aminoácido ¿no ? y luego, está unido específicamente y luego con las bases que tiene, el anticodón se une con el codón del ARN mensajero y todo eso.
ML : sí.
Alberto : pero es que va llegando y luego se acopla aquí uno con un enlace peptídico, se va ése, viene otro ARN transferente, o sea, se desplaza así, viene otro ; y tengo más o menos la idea de secuencia así, que se va formando una cadena.
ML : sí, entonces vamos a ver, lo que estás queriendo decir es que tú para estudiarte, para construirte tu propio modelo de cómo funciona la célula, has utilizado imágenes para ir explicando el funcionamiento.
Alberto : sí, bueno, me ayudo de eso.
Comenzábamos el caso de Alberto al contrario de lo que la lógica aconsejaría. Hicimos en un primer momento "su historia" a lo largo del curso, nuestra interpretación de sus producciones y verbalizaciones, nuestro modelo de sus modelos de célula a lo largo del mismo y procedía, a continuación, justificar dicho modelo; para ello, se han adjuntado algunas de esas producciones y verbalizaciones, algunos registros cuyas transformaciones (¡la interpretación en nuestro caso!) nos han llevado a dar, para Alberto también, una respuesta a aquella pregunta que nos habíamos planteado sobre la construcción y evolución, en su caso, de modelos mentales relativos a la célula. Si volvemos a la tipología de Johnson-Laird, estamos nuevamente ante un modelo mental físico ya que atiende o responde a una entidad física (entidad que, por otra parte, es compleja y muy abstracta para el alumnado, como ya hemos expresado), un modelo dinámico puesto que se establecen relaciones causales entre sus elementos constituyentes , que son los elementos de aquellos tres conjuntos (orgánulos, composición/estructura, relaciones entre ellos -procesos), habiéndose enriquecido todos ellos en términos de los "tokens" que Alberto incluye en los mismos al finalizar el curso; y es un modelo dinámico que, como hemos visto, no está restringido o limitado a una única imagen, sino que es plural y diverso en esas vistas, en esas visiones hechas, como dice el autor, desde ángulos particulares. De este modo, un único modelo para estructura y funcionamiento tiene para este alumno un alto poder predictivo y explicativo.
El carácter predictivo y explicativo que tienen los modelos mentales hace que sean, precisamente, eso, modelos de trabajo, es decir, estructuras cognitivas o mentales que se construyen en el momento en el que se solicitan y que se ponen en funcionamiento, que "rotan"; este funcionamiento se supone que es predecible en términos de procedimiento efectivo que puede formularse como un programa de ordenador. De aquí deriva la validez de las previsiones de la Teoría sobre los modelos mentales de los sujetos investigados. Rotar el modelo que ha construido Alberto supondría "a priori" que nos encontraríamos con un modelo que se ejecutaría para dar respuesta a preguntas sobre la célula, estableciendo un discurso conciso, coherente y sintético en el que se integra tanto la estructura como el funcionamiento, tanto los orgánulos como su papel biológico, tanto las moléculas constituyentes como su función en esa compleja estructura. Habría, pues, una integración de los diferentes niveles de organización celulares. Comprobemos la validez de esta previsión en la V heurística que este alumno hizo cuando ya se estaba acabando el curso (mayo, 1997) (Fig. 12).
Discusión y conclusiones.
Presentados los dos estudios de casos seleccionados, corresponde ahora hacer una valoración de conjunto, una discusión que nos permita, en la medida de lo posible, establecer comparaciones y que nos dé pautas para valorar la aplicación de la fundamentación teórica a casos concretos.
Como se recordará, Barquero (1995) planteaba que los modelos mentales son referenciales, concretos, simplificados e incompletos, dinámicos y flexibles, análogos y limitados y son éstas características de los mismos que, a nuestro entender, se han puesto claramente de manifiesto en los dos casos comentados. Ambos estudiantes, por ejemplo, reducen la información de manera distinta en función de la relevancia que le asignan. Y esta relevancia asignada depende del modelo mental construido, de manera que si es muy explicativo incorpora más información y de manera más significativa como una representación simbólica del discurso recibido; si es pobre, simple, poco explicativo, asigna menor relevancia y significado, o no asigna, a la misma información, mostrando dificultades para interpretarla en el propio modelo, en la medida en que éste es simple y poco predictivo y explicativo. Para Alicia, por ejemplo, no es relevante b -oxidación, transferencia de energía o entropía, cadena transportadora de electrones, etc, porque no puede serlo con el modelo que tiene de célula, ya que atiende fundamentalmente a la estructura y, sin embargo para Alberto, según su modelo, esto es relevante. En este sentido, Alberto le da importancia a estos conceptos y le asigna significado (incluso biológico y coherente desde este punto de vista) mientras que Alicia no. Según Barquero (1995), los modelos mentales "se transforman progresivamente con la aparición de nueva información relevante", de modo que son esos modelos los que asignan o permiten esa relevancia. Los modelos mentales, así, resultan primordialmente idiosincráticos y manifiestan su carácter psicológico, como muestran Alicia y Alberto, dos personas que, trabajando con el mismo material, en el mismo contexto, han construido modelos mentales marcadamente diferentes, modelos que están en la base de sus respuestas y actuaciones y, consecuentemente, de sus concepciones, entendidas éstas como elementos a partir de los que se debe construir el aprendizaje. Desde esta perspectiva, la relevancia del estudio de modelos mentales es muy grande y, por ello, abre vías futuras de investigación ya que la resistencia a una evolución o cambio de las mismas encuentra su justificación en el marco de la psicología de la cognición.
Habíamos destacado cuando planteamos la teoría algunos de los principios que Johnson-Laird le había asignado a los modelos mentales. Según el principio de la identidad estructural (nº 9) que hace referencia a que la estructura de los modelos es idéntica a la de los estados de cosas que éstos representan, ya sea percibidos o concebidos, parece evidente que Alberto y Alicia han percibido y concebido células distintas; la misma información se ha procesado de manera diferente, atribuyéndole, por tanto, una y otra persona elementos ("tokens") diferentes. Según el principio del constructivismo (nº 3), "un modelo mental es construido por elementos (tokens) dispuestos en una estructura particular para representar un estado de cosas". (Johnson-Laird, 1983, pág. 398), las representaciones de estos dos estudiantes son personales y muy diferentes, como ha quedado de manifiesto. En aplicación del principio de economía de los modelos (nº 4), "una descripción de un estado simple de cosas se representa por un modelo mental simple, incluso si la descripción es incompleta o indeterminada". (op. cit., pág. 408), se observa cómo ambos sujetos construyen un modelo mental como única salida o solución posible a la interpretación del discurso que reciben y que procesan, precisamente, con el concurso de ese modelo mental construido; pero es un modelo diferente en uno y otro caso. Del mismo modo que Alberto representa las indeterminaciones estableciendo causalidad y, de esa manera, haciendo simple, más simple para él por una cuestión de economía mental, una entidad compleja y abstracta como es la célula, Alicia, por la misma economía mental y ante la imposibilidad de establecer esa causalidad entre los elementos (tokens), construye un modelo mucho más simple, una representación de esa misma entidad compleja y abstracta que posee más indeterminaciones y que es bastante más incompleta, hasta el extremo de dificultarle el establecimiento de inferencias, la causalidad. Y una explicación posible a esto guarda relación con otro principio de los que ya hemos reseñado, principio de la formación de conjuntos (nº 10): "si un conjunto ha sido formado de conjuntos, entonces los miembros de esos conjuntos deben especificarse primero". (op. cit., pág. 429). Alicia no delimita bien los conjuntos de entidades físicas de la célula, de propiedades y características de esas entidades y de relaciones entre ambos, en otras palabras, opera en un terreno relacional en el que, a lo sumo, es capaz de relatar los elementos (¡y no todos!) de esos tres conjuntos, pero muestra serias dificultades para llevar a cabo sus interrelaciones, para el establecimiento de inferencias, para la causalidad, en suma, lo que la lleva a construir un modelo mental que refleja la estructura de la célula y otro, y como mucho, para un funcionamiento de la misma que es pobre e insuficiente en términos explicativos y predictivos.
Como nos decía el principio nº 5 (principio al que Johnson-Laird, como hemos visto, no le asigna un nombre específico, a diferencia de lo que hace con los demás), un modelo mental no puede soportar muchas indeterminaciones, sólo aquellas que sean computacionalmente tratables. Si la información recibida se procesa como un conjunto de indeterminaciones que el modelo no puede integrar, no puede tratar porque no se le asigna significado, no se construye un modelo mental para la misma y el sujeto se queda operando, dentro de sus posibilidades, con proposiciones que son verbalmente expresables, que actúan como frases sueltas que sí puede recordar porque las representa como tales proposiciones pero en un corto espacio de tiempo, no permitiéndole integrar una forma explicativa y predictiva de esa información, con lo cual, no lo capacitan para establecer deducciones e inferencias; no ha construido un análogo estructural del mundo que se le ofrece. Descripciones verbalmente expresables y sin posibilidad de recordar, de recuperar, es lo que parece haber desarrollado Alicia en lo relativo al metabolismo, al funcionamiento celular en definitiva, observándose, como hemos visto, que para su estructura opera de hecho con un modelo que aplica, y lo hace de la misma manera, en diferentes contextos y situaciones. No ha podido construir un modelo mental más elaborado, más consistente, más próximo a lo que Norman (1983) considera modelo conceptual (inventados por los profesores e investigadores para facilitar su comprensión o su enseñanza), más explicativo y predictivo de la estructura y el funcionamiento de la célula como un todo porque el principio de formación de conjuntos que comentábamos, digamos, no se está cumpliendo en su construcción mental de esa entidad compleja y abstracta, sobre todo para ella, que es la célula. Sin embargo, como se ve, Alberto parece tener desde un primer momento bien delimitados esos tres conjuntos, bien definidos sus miembros constituyentes, lo que le permite, por una parte, ampliar dichos conjuntos incorporando a los mismos elementos ("tokens") nuevos y, por otra, establecer un mayor número de conexiones entre ellos en la medida en que construye una representación cada vez más completa y más determinada, tan determinada que es capaz de plasmarla desde diferentes puntos de vista en las distintas imágenes que construye, una representación en la que las inferencias y deducciones son cada vez más evidentes y más consistentes desde el punto de vista biológico, una representación más versátil en términos de causalidad que tiene para él un mayor poder predictivo y explicativo; es, consecuentemente, un modelo mental más elaborado, más evolucionado. Alberto re-presenta la célula a partir de una serie de elementos ("tokens") que se correlacionan con la célula como entidad real -(¡mundo!) - que él dispone de una manera particular, es decir, construye con esos elementos ("tokens") su propio modelo, un modelo que hace rotar con fluidez y que le es útil a pesar de que trabaja, también, como Alicia, con indeterminaciones, si bien es cierto que con pocas pues puede manejarlas haciendo uso del propio modelo, como se ha visto, por ejemplo, en los fragmentos seleccionados de la entrevista; es un modelo que responde al principio de identidad estructural pues concibe y percibe esa unidad de vida, esa estructura dinámica, elaborando una representación que incluye todos sus elementos (de los tres conjuntos) aunque de manera más simple, lo que guarda relación con el principio de economía de los modelos mentales. Es un modelo que a él le permite enfrentarse a nueva información, a un mundo nuevo sobre este tema, y operar/actuar en el mismo en tanto que tiene una representación compleja y completa que actúa como intermediaria, lo que le permite, entre otras cosas, recuperar esos elementos que precisa a través de la revisión recursiva que pone en juego; esto es, precisamente, lo que Alicia no podía hacer, según ella misma confesaba, fundamentalmente para funcionamiento, porque "no podía recordar", operando en este aspecto en un terreno proposicional.
Como hemos mostrado en los párrafos precedentes, se han aplicado a casos concretos, a sujetos concretos, algunos de los principios que Johnson-Laird le atribuye a los modelos mentales y, al hacerlo, se ha puesto de manifiesto que no son principios teóricos que no sean aplicables sino que, todo lo contrario, son, precisamente, principios prácticos, en la acción, que nos permiten delimitar criterios que faciliten la interpretación de lo que son modelos mentales como mecanismos de representación que la mente humana pone en juego como intermediarios en el procesamiento de la información, una información que es percibida o concebida de diferentes maneras en función de cómo operan esos criterios, de cómo actúan esos principios, y que hacen de "modelos mentales" en la perspectiva de Johnson-Laird un constructo plausible, un modelo mental aplicable como intermediario para interpretar las representaciones que el alumnado construye para "representar" la información recibida.
Esa forma de representar, como hemos tenido ocasión de mostrar, es producto de un proceso mental complejo, proceso de cognición que es extraordinariamente rico como rico debe ser el procedimiento que aporte los datos que nos permitan, si no determinarlo, sí hacer inferencias de cómo se produce; y el enfoque de estudio de casos, como hemos tenido ocasión también de observar, se ha mostrado fructífero en este sentido. A pesar de la dificultad que Caravitas y Tonucci (1988) expresaban y de la que el presente trabajo es un ejemplo, es posible encontrar criterios comunes en esos productos elaborados por los estudiantes, categorías de análisis que faciliten la comprensión, como investigadores y como docentes, de sus estructuras mentales; esos criterios comunes, esas categorías de análisis guardan relación con la significatividad en el uso de los conceptos, con la utilización mecánica o autónoma de los mismos, con la calidad del discurso y, consecuentemente, de la información, con el establecimiento de deducciones e inferencias, con la organización, etc, y esto es aplicable a diferentes producciones y actuaciones de los estudiantes, de las personas. De este modo, y usando el referente teórico expuesto, hemos encontrado aquellas pautas que buscábamos para obtener una formación y una información más satisfactoria sobre las representaciones del alumnado que nos permita superar los obstáculos y las dificultades de nuestros estudiantes frente al aprendizaje. Hemos trabajado en el terreno psicológico, corresponde ahora aplicarlas en los procesos de enseñanza y de aprendizaje, tener en cuenta este bagaje para articular la organización del contenido y las estrategias más adecuadas para conseguir que estos jóvenes construyan en la escuela las representaciones mentales que el sistema educativo pretende, o sea, pensar y repensar desde esta perspectiva pero como paso posterior, en el nivel pedagógico. Los datos expuestos no dejan lugar a dudas sobre el papel que estas representaciones tienen en esos procesos de aprendizaje y su influencia en los mismos, su carácter idiosincrático. Disponer de esta información para articular la docencia y tratar en la misma con esas diferentes formas de pensamiento es crucial si lo que se pretende es desarrollar aprendizajes significativos científicamente aceptados y en las páginas precedentes se ofrecen indicios y pautas para llevar a cabo esta tarea. Como investigadores y como docentes estamos obligados a conocer esas representaciones y estudiarlas bajo la forma de estudio de casos parece abrir una vía utilizable para abordar esta tarea.
Resulta comprensible, pues, a raíz del análisis de los estudiantes presentados, la dificultad que entraña la entidad "célula" y su papel vital en la conceptualización biológica, así como la construcción de una representación más coherente y explicativa que favorezca un aprendizaje significativo científicamente aceptado de la misma, un aprendizaje que no puede producirse, que no puede vencer las concepciones erróneas, incompletas y no aceptadas si no se atiende a esos modos de representación que están detrás de las mismas como sustrato psicológico del proceso de cognición. Y "modelos mentales" como forma de explicar esas representaciones resulta un constructo comprensible, plausible y fructífero porque explica y fundamenta ese proceso de la cognición humana y ofrece pautas sobre cómo desarrollarla, cómo hacer que ésta evolucione, en definitiva, cómo, a partir de su conocimiento, generar aprendizaje, un aprendizaje que, efectivamente, sea significativo y cuya significatividad está psicológicamente argumentada. Nuevamente, nos planteamos la necesidad, pues, de dar el siguiente paso y pasar a la acción, al día a día del aula, como consecuencia del conocimiento obtenido, abordando a partir de aquí y de ahora las estrategias pedagógicas necesarias y suficientes para ello. Los procesos psicológicos de procesamiento de la información cuya interpretación se ha descrito en las páginas precedentes dan algunas pautas al respecto, por ejemplo, en lo que se refiere a la necesidad de construir ciertos conceptos antes que otros, pero, en todo caso, eso supone líneas de trabajo posteriores que se espera que se desarrollen en el futuro para conectar la investigación educativa con la labor profesional docente.
A raíz de lo expuesto, ¿se han construido y, en su caso, han evolucionado los modelos mentales relativos a la estructura y al funcionamiento celular a partir de la información, del discurso trabajado en el aula? ¿Le hemos dado respuesta en estas páginas a esta cuestión? Si es así, habremos favorecido que se generara algún conocimiento en estos estudiantes, en nuestros sujetos de investigación, y habremos generado, también, conocimiento acerca de sus modos de operar mentalmente, de sus modelos mentales, construyendo nuestros propios modelos sobre los mismos. ¿Supone esto alguna validación empírica a la Teoría de los Modelos Mentales de Johnson-Laird? Ese modelo mental construido como investigadores y como docentes al interpretar los casos presentados así parece indicarlo.
Bibliografía.
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