Resumen de Artículo sobre resolución de problemas y modelos mentales

Liga del artículo (en inglés) http://mentalmodels.princeton.edu/papers/2013mm-in-cog-change.pdf

El artículo se basa en una teoría propuesta por Jhonson-Laird, se basa en un supuesto acerca de nuestra mente, la teoría de modelos mentales consiste en que se construyen modelos en nuestra mente sobre el mundo externo y utilizamos esos modelos para razonamiento y toma de decisiones, estos modelos mentales son constructos, que solo se crean en un momento preciso en el que el individuo percibe los datos y su mente empieza a trabajar.

Los investigadores han puesto su atención en la teoría de los modelos mentales para la resolución de problemas, han hecho observaciones y han constatado hechos sobre el desempeño de los alumnos y el tipo de problemas que se les presenta y cómo resolverlos, y la relación de los modelos mentales con su razonamiento.

Una observación fue un vínculo entre el alto nivel de comprensión y la activación de modelos mentales, y entre bajo nivel de comprensión y uso exclusivo de estructuras algorítmicas donde se obtiene un peor desempeño.

Esta relación centra interés en el artículo, donde se diseñó y realizó un experimento con varios objetivos:

a)    Estudiar qué variables instruccionales pueden activar de un modo eficaz los modelos mentales requeridos para resolver problemas conceptuales de un modo satisfactorio.

b)    Estudiar las diferencias ocasionadas por ciertas variables instruccionales en la resolución de problemas algorítmicos y conceptuales.

c)    Analizar la influencia concomitante del conocimiento previo en todo ello

Se han estudiado la influencia de ciertas variables y procesos cognitivos en la resolución de problemas, los resultados que se obtuvieron a partir de análisis es que el conocimiento previo, estrategias de estudio y conocimiento conceptual influyen significativamente en el éxito de resolución de problemas.

Los modelos mentales elaborados vienen determinados por: el enunciado correspondiente del problema, el conocimiento previo del alumno y las variables instruccionales involucradas.

Para controlar las variables instruccionales, existe la teoría de comprensión de textos de Kintsch y Van Dijk que dice que cuando un estudiante lee o estudia un texto crea representaciones mentales en su mente de lo que está leyendo. La teoría ha sido contrastada en varios estudios, se postula que tras la lectura de un texto y para comprenderlo, se construyen dos representaciones mentales diferentes, que se denominan Base del Texto (BT) y Modelo de la Situación (MS).

La Base de Texto refleja las relaciones de coherencia interna entre las proposiciones del texto, tanto como el orden y organización. El Modelo de la Situación se construye integrando el contenido textual con los conocimientos previos que el lector ha desarrollado en experiencias anteriores con el mundo. Existen datos que apuntan que la base de texto de un paso necesario hacia el modelo de la situación, que ambas están relacionadas y deben coexistir para el modelo mental.

Ya que se tienen los objetivos propuestos en el experimento, y se toma como base la teoría de comprensión de textos, se consideran dos grupos de variables instruccionales: las que mejoran la coherencia textual y facilitan la formación de la Base del Texto y las variables que favorecen la integración del texto dentro de lo que el lector ya conoce y promueven la formación del Modelo de la Situación. En base a esto y a los objetivos planteados, se abordan las siguientes hipótesis.

1.    Dado que la formación de un buen Modelo de la Situación se relaciona con el éxito en resolución de problemas, las personas que lean un texto que contenga variables instruccionales que mejoren al mismo tiempo la coherencia textual y el encaje de los contenidos con sus conocimientos, resolverán mejor los problemas. Es decir que las variables facilitarán la presentación de los modelos mentales necesarios para la resolución de problemas.

2.    En las Ciencias, un conocimiento previo alto se asocia con la presencia de modelos mentales bien estructurados y funcionales. Por esto se espera que las personas que tengan alto conocimiento previo se beneficiaran mucho menos que los de bajo conocimiento previo con las variables instruccionales.

3.    La dificultad de un problema se vincula con la cantidad de modelos mentales que deben activarse al mismo tiempo para su correcta resolución. Los efectos de las variables instruccionales sobre la formación de modelos mentales adecuados será más clara cuanta más demanda cognitiva genere el problema. Así, cuanto más difícil sea un problema más será la influencia de las variables instruccionales.

En la investigación participaron 85 alumnos en total de primero de Bachillerato. 43 cursaban primero de Bachillerato durante el ciclo 2001-2002, el resto en el ciclo 2002-2003. Todos cursaban asignatura de Física y Química.

El material que se utilizó fueron 4 textos, se basaron en una parte de los contenidos de la unidad didáctica “El átomo y sus enlaces”, perteneciente al currículum de Física y Química de primero de bachillerato.

A partir de ese contenido común se construyeron las 4 versiones textuales: Texto A, o texto control; texto B, un texto manipulado que incluye variables que supuestamente ayudan a la formación de la Base de  Texto; Texto C, que incluye variables que supuestamente facilitan la elaboración de un Modelo de Situación; Texto D, que recoge a la vez las variables de los textos B y C.

Las variables textuales que se incluían en los textos B y D son:

·         Empezar por principios conceptuales, al inicio del texto o párrafos.

·         Buscar secuencia de ideas apropiada para el estudiante. Las ideas más simples o familiares al inicio y después las ideas con mayor grado de precisión y complejidad.

·         Agregar resúmenes con la información más importante.

·         Títulos bien colocados que den a conocer los temas tratados.

·         Destacar las ideas principales mediante letras en negrita.

·         Emplear expresiones que expliquen vínculos entre conceptos.

·         Ser redundante en ideas clave

·         Eliminar ideas poco relevantes

En C y D las variables introducidas son:

·         Iniciar a partir del conocimiento previo del lector.

·         Establecer relaciones explicitas entre ideas.

·         Presentar el contenido en forma de pregunta/respuesta.

·         Poner énfasis en los conceptos que contradigan las concepciones espontaneas del lector.

·         Incluir analogías y ejemplos que relacionen la información textual con el mundo real del lector.

Con esto se realizan las siguientes pruebas:

Prueba de conocimiento previo: Se intentaba medir su conocimiento proposicional o conceptual del tema de “Modelos Atómicos”. La prueba consistió en proporcionar a los estudiantes una lista de quince conceptos que fueron escogidos previamente por dos profesores de Física y Química tras un análisis de los contenidos del tema de “Modelos Atómicos”. Con esos conceptos se pidió a los estudiantes que escribieran de 5 a 10 frases del tamaño que desearan y con los conceptos que creyeran convenientes, estando o no en la lista. Para la evaluación los profesores confeccionaron un mapa de asociación de conceptos y entraron en la evaluación de la prueba. Se decide que un cuantificador apropiado para la prueba resulta ser la raíz cuadrada del producto de conceptos y relaciones para cada estudiante analizado.

Prueba de resolución de problemas: El propósito fue evaluar la capacidad de los alumnos para transferir y aplicar los conocimientos adquiridos a contextos o situaciones nuevas. Medir el aprendizaje después de una modificación en los esquemas de conocimiento, esto entre la nueva información y la que ya se tenía previamente. Por hipótesis esta prueba valora la construcción de un Modelo de la Situación. Para la prueba se elaboro un cuestionario abierto de seis preguntas sobre Modelos Atómicos 5 conceptuales y uno era algorítmico. En la pregunta 1(problema algorítmico) y 6 (conceptual) estaban implícitos los mismos conceptos. La evaluación era de 1 si era correcta y 0 si la respuesta era incorrecta.

A los alumnos que participaron, se les dividió entre alumnos con CP bajo y alumnos con CP alto.

En base a las hipótesis que se formularon y los resultados que se obtuvieron en la prueba de resolución de problemas, se pudo deducir que las variables instruccionales contenidas en las versiones textuales no afectan a los sujetos de CP alto, pero afectan más a los sujetos de CP bajo. Sin embargo, se necesita la concurrencia de las variables instruccionales del texto D para lograr efectos significativos en la resolución de problemas conceptuales, que requieren de modelos mentales adecuados para resolverlos. Es decir, para ayudar a los estudiantes a elaborar modelos mentales para resolver problemas  a partir de un CP bajo, es necesario que se les proporcione información coherente y que se pueda conectar con su conocimiento previo. Así las primeras dos hipótesis quedan confirmadas en el experimento.

En cuanto a los textos, únicamente el Texto D fue capaz de incrementar el número de estudiantes de CP bajo que resuelven bien los problemas conceptuales, proporciona elementos necesarios para la resolución facilitando la construcción de modelos mentales, la comprensión y razonamiento.

En cuanto a la tercera hipótesis, las preguntas de la prueba, 1,6 5, algorítmica, conceptual y la más difícil, se le da un papel relevante al conocimiento previo, que no estaba mencionada en la hipótesis así que se reformula como: Cuanto más difícil sea un problema y cuanto menor sea el conocimiento previo de los sujetos, tanto mayor será la influencia de las variables instruccionales que mejoran la coherencia textual y la integración de los contenidos en los esquemas de conocimiento del estudiante. Lo que nos deja que las variables instruccionales parecen ser esenciales para ayudar a los alumnos de CP bajo a ejecutar modelos mentales adecuados.

Con estas observaciones se pueden hacer mejoras en el aprendizaje de los alumnos de manera que puedan comprender y que se pueda facilitar su entendimiento.