Estrategias de enseñanza en Ciencias. Modelización
¿Qué es un modelo científico?
Un modelo científico es una representación idealizada de una entidad o fenómeno físico (Bunge, 1985).
Es una representación simplificada de un hecho, objeto, fenómeno, proceso, realizada con la finalidad de describir, explicar y predecir. Se trata de una construcción humana utilizada para conocer, investigar y comunicar.
Es un sustituto del sistema real bajo estudio; en los sistemas complejos, con numerosas componentes interrelacionadas, los científicos trabajan con representaciones que solo retienen algunos elementos esenciales de interés.
Por todo lo anterior, constituye una herramienta de investigación que se emplea para obtener información acerca del objeto de estudio, cuando no puede ser observado o medido directamente (ej: átomo, cristal, molécula, etc.).
En un modelo científico no se representa tal cual es en la realidad, pero se representa de forma simplificada o esquematizada para poder investigarlo, entenderlo y estudiarlo.
Significado del término “modelo” (Izquierdo-Aymerich y Aduriz-Bravo)
Este término se utiliza con diversos significados que se podrían agrupar en dos grandes apartados: Objeto o evento del mundo real (arquetipo o ejemplo paradigmático de una clase o conjunto). Evoca la idea de un canon o de unas reglas de juego a seguir. Réplica, esquema o representación simbólica de una entidad real; captura de manera simplificada algunos elementos elegidos con una determinada intención. No es una copia de la realidad, una fotografía no sería considerada como un modelo científico pero una maqueta sí.
El modelo (tanto en su significado de ejemplo como en su significado de imitación) funciona como un facilitador para la comprensión del mundo real (Moreira et al., 2002).
Los rasgos comunes que comparten los científicos naturales y profesores de ciencias son: Sustituto del sistema real bajo estudio. Representación del sistema que solo retiene algunos elementos esenciales de interés. Facilitador para la comprensión del mundo real.
Funciones de los modelos. Ayudar en el razonamiento. Simplificar fenómenos complejos. Posibilitar la elaboración de explicaciones. Ayudar a “visualizar” entidades abstractas o demasiado pequeñas que no podemos ver. Facilitar la interpretación de resultados. Facilitar la comunicación de resultados. Realizar predicciones.
Los modelos más comunes para la enseñanza son dibujos, maquetas, analogías y simulaciones.
Tipos de modelos
Existen diferentes clasificaciones de los modelos pero ninguna de ellas permite establecer realmente unas categorías estrictamente excluyentes. Distinguiremos entre tres tipos básicos de modelos: icónicos, análogos y simbólicos: Icónicos, la relación de correspondencia se establece a través de las propiedades morfológicas, esto implica un cambio de escala con conservación del resto de las propiedades. Representación de objetos reales. Es como una maqueta, donde se ha establecido una reducción de tamaño conservando las relaciones dimensionales básicas. Se conservan las proporciones del objeto real mediante una reducción de escala y una selección de las propiedades representadas. Los modelos análogos no son una reproducción detallada de todas las cualidades del sistema real, sino que reflejan solamente determinadas propiedades y relaciones de la
Modelo científico
¿Qué es? -Representación simplificada de un objeto, evento o proceso -Diseñado con un propósito específico.
¿Qué funciones tiene? -Descriptiva. -Explicativa. -Predictiva. -Función didáctica: aprendizaje sobre ciencia (naturaleza de los modelos científicos).
Otros aspectos a destacar: -No es inmutable, evoluciona con el tiempo a medida que evoluciona el conocimiento científico. Estar acreditado por un grupo de expertos, comunidad científica.
realidad. Se construyen mediante un conjunto de convenciones que sintetizan y codifican propiedades del objeto real para facilitar la Interpretación de las mismas. En el modelo analógico se establece una analogía entre el sistema real y el modelo, de modo que se estudia el sistema real utilizando como herramienta auxiliar el modelo. Suele ser un mapa, construido mediante un conjunto de convenciones cartográficas que hacen legibles propiedades tales como las altitudes, distancias, localización física de objetos, etc. Modelo simbólico: Es una representación de la realidad a través de símbolos, que tienen generalmente un carácter matemático o lógico. Se construye representando el objeto real mediante una codificación matemática (geométrica, estadística, etc.). Un tipo de modelo simbólico puede ser una ecuación; una ecuación es fácil de comprender y de manejar.
¿Qué es eso de la modelización?
Es entendida como el proceso de construcción, uso, evaluación y reconstrucción de modelos.
Tipos de modelos expresados que se utilizan en Primaria: Diagramas y dibujos, analogías, maquetas, simulaciones, gráficos y fórmulas matemáticas…
Importancia de los dibujos y los diagramas en el aprendizaje de las ciencias (Basado en Pujol y Márquez, 2011. Didáctica de la biología y la geología)
Como alumnos: Herramienta que favorece el proceso de reestructuración de los modelos de partida del alumnado. Ayuda a concretar y expresar de una forma simplificada ideas difíciles y en ocasiones abstractas. Obliga a tomar decisiones sobre cómo representar los elementos y sus relaciones.
Como maestros: Permite conocer las ideas del alumnado sobre el fenómeno que se está trabajando, y conocer cómo van progresando en la adquisición de su conocimiento.
El dibujo y los diagramas
Permite al alumnado expresar y reelaborar procesos dinámicos presentes en los fenómenos naturales. En el ejemplo, como ciclo del agua que es, representa un proceso dinámico que sufre cambios, siempre en movimiento.
Se hacen explícitas las referencias estructurales del modelo que representan, así como cómo se encuentran relacionadas dichas estructuras.
Otras representaciones. El uso de cadenas y redes tróficas en el aula de Primaria ¿Qué representan?
Relaciones que se establecen entre los organismos en los ecosistemas. Cada organismo corresponde a un nivel trófico, estos niveles se definen en función de dónde obtenga la energía el organismo, y las flechas representan las transferencias de energía entre organismos.
Analogías (criterios para su selección)
Las analogías son comparaciones entre dominios de conocimiento que mantienen una cierta relación de semejanza entre sí. Pero no son iguales a la realidad. Podemos hacer una maqueta pero siempre será una simplificación de lo real, nunca será exacto, porque no es lo que se busca.
Sirven para ayudar a comprender una determinada noción o fenómeno, que se denomina objeto, problema o blanco, a través de las relaciones que establece con un sistema análogo.
Criterios para la selección de analogías: El análogo debe ser más accesible que el objeto. Se debe evitar el empleo de análogos en los que los alumnos dispongan de concepciones alternativas. La analogía debe ser concreta y, en consecuencia, debe ser susceptible de presentarse a través de una imagen o de algo que sea tangible. El análogo empleado debe que nos permitan aproximarnos al fenómeno de una forma idealizada. Poseer solo algunos atributos
La semejanza entre los fenómenos que se comparan no debe ser ni demasiado grande ni demasiado pequeña. Que no esté muy alejado de lo real pero que no se parezca en exceso.
Deberíamos plantear la analogía, no como algo prefabricado, sino como un proceso en el que los alumnos pueden y deben aportar sus opiniones, tomar decisiones y, en definitiva, contribuir abiertamente en su construcción, considerando las ventajas y las limitaciones que presentan.
El proceso de construcción de modelos en la enseñanza de las ciencias
Dada la importancia primordial que para el desarrollo del conocimiento científico tiene la construcción de modelos, en el aula el profesor puede elegir una de las siguientes posibilidades:
a) Dejar que los alumnos decidan qué forma de representación utilizar. b) Hacer que los alumnos adopten una única forma de representación. c) Poner a disposición de los alumnos diversos recursos y animarles a elegir aquéllos que favorecen la comunicación de sus ideas.
En el aula, el proceso de construcción de modelos se puede desarrollar en tres niveles diferentes: inicialmente cada alumno, de forma individual, elabora su modelo mental y lo comunica a los compañeros del grupo. Después se favorece el proceso de construcción de un modelo consensuado por el grupo. Finalmente el tercer nivel tiene lugar cuando cada grupo comunica su modelo al resto de compañeros del aula.
Análisis de las carácterísticas de los procesos en estos tres niveles.
1. El proceso de elaboración individual del modelo mental de cada alumno no es accesible ni para el profesor ni para los compañeros de grupo. 2. Al comenzar las discusiones entre los miembros, empezará también un proceso de construcción de un modelo consensuado por todo el grupo; en esta etapa los modelos expresados por cada alumno, sus similitudes y contradicciones, interactuarán de forma dinámica. Durante la interacción, el profesor deberá actuar como moderador (Halloun, 2004), es decir, escuchando las ideas y favoreciendo la contrastación de aquellas que no sean comprendidas por el grupo, o bien favoreciendo la discusión de sus ideas, a partir de preguntas que ayuden al razonamiento de las y los alumnos. 3. Finalmente, cuando cada grupo comunica su modelo al resto de compañeros del aula, se producirá una gran interacción entre alumnos al intentar defender sus modelos y a la vez comenzar a reformularlos (Ferreira y Justi, 2005b; Mendonça y Justi, 2005). La actuación del profesor estará orientada a favorecer la discusión acerca de los códigos de representación utilizados por cada grupo.