Conceptos introductorios

Diseño didáctico

Este diseño se refiere a la consideración del “currículo”, definido en términos del proyecto global en el que está incluida la actividad concreta. Y en el caso de temas específicos, se refiere a lo que todo docente debe conocer sobre su material de enseñanza para propiciar su adquisición.

Así, el diseño didáctico se concibe como un cuerpo de conocimientos que se ocupa de: 1) la comprensión, el mejoramiento y la aplicación de métodos de enseñanza, 2) la combinación óptima de métodos, y 3) los contextos o situaciones en los que se espera que dichos métodos de enseñanza produzcan mejores resultados.

Al resultado de un diseño didáctico se le conoce como modelo y es éste la representación final de un conjunto integrado por componentes estratégicos que nos permitirá: 1) secuenciar el material, 2) utilizar grafos conceptuales, 3) utilizar ejemplos, 4) la incorporación de la práctica en un determinado momento, y 5) el uso de estrategias para motivar a los estudiantes.

Otro aspecto importante de este modelo didáctico es que debe mostrar los diferentes aspectos que entran en juego en la enseñanza, con el fin de alcanzar los objetivos deseados del mejor modo posible y bajo las condiciones anticipadas.

Esquemas o modelos mentales

En algunas áreas cognitivas es posible formular teorías de competencia, que especifiquen: qué tiene que ser calculado, cuándo, y por qué; y posteriormente, con base en estas teorías desarrollar un algoritmo que lo represente. A esta área de estudio se le conoce como la teoría de competencia y se realiza a través de los esquemas mentales.

La parte esencial de los esquemas mentales radica en su característica funcional. Son definidos como abstracciones funcionales con respecto al trabajo o trabajos que proporcionan un marco deductivo, para la solución de problemas (Wilson, 1991), (Ryder y Reeding, 1993). Un esquema mental es distinto de otras formas de representación de conocimiento, como lo son las redes semánticas (Laureano, 1995) debido a que no cuentan con un mecanismo de interpretación para saber si una afirmación es o no verdadera.

Tal vez otra característica que dota de importancia a los modelos mentales es que, incluso en áreas cognitivas donde no ha sido posible elaborar teorías de la competencia, sería factible obtener (de Arriaga, El Alami y Ugena, 2001) familias de modelos mentales del experto humano que podrían ser utilizadas para la mejora del aprendizaje y justificación de inferencias que usualmente se sitúan en el terreno de la intuición.

El aspecto básico de esta doctrina radica en asumir que las mayorías de las inferencias realizadas diariamente dependen de conclusiones espontáneas y razonamientos que no siempre llevan a una conclusión valida.

Los esquemas mentales emergen como un intento de dar sentido a las inferencias, de forma implícita y explícita. Johnson-Laird mencionado en Wild (1996) argumenta que un esquema mental permite explicitar aquellos objetos o entidades, así como propiedades y relaciones, que son relevantes para potenciar las acciones. De esta forma, cada entidad es representada por las propiedades de sus componentes. Las relaciones entre estas entidades están representadas por las relaciones entre estos componentes. Los esquemas mentales son importantes debido a que representan objetos, estados de asuntos, secuencias de eventos, la forma en que el mundo se encuentra y las acciones sociales y psicológicas de la vida diaria.

Existen dos grandes tipos de esquemas mentales los preceptúales y los conceptuales. En cuanto a los preceptúales como su nombre lo indica dependen de los sentidos de percepción humanos. Para estos esquemas mentales son importantes dos aspectos: la forma del mundo y la forma en como está el que lo percibe. En cuanto a los conceptuales representan aspectos abstractos. Ambos pueden reflejar: una posible situación, una situación imaginaria o una situación verdadera.

De acuerdo a Jhonson-Laird (1988): a) un esquema mental, representa una posibilidad, que contiene lo que es común a diferentes caminos en que la posibilidad puede ocurrir. Los novatos no tienden a asumir que cada esquema mental es probable a menos que exista evidencia de lo contrario, b) los esquemas mentales representan de forma explícita aquello que es verdadero, pero no lo que es falso. Esta característica lleva a los razonadores novatos a cometer errores sistemáticos. La experiencia obtenida por de Arriaga (de Arriaga et al. 2001) es que los expertos humanos acotan perfectamente el funcionamiento de esos modelos mentales, y además disponen de elementos adicionales que les permite obtener lo falso, mientras que los aprendices ni poseen esos elementos adicionales ni acotan con especificidad los límites del modelo mental.

La naturaleza y características de estos modelos mentales fueron estudiadas por primera vez por Jonson-Laird (1988) y también por Gentner y Stevens (1983). De acuerdo con las ideas del primer autor los modelos mentales emergen como entidades teoréticas de los intentos por dar sentido a las inferencias explícitas e implícitas del experto, en consecuencia, estos modelos mentales son distintos y se apoyan en los otros esquemas mentales o modelos generados también por otras disciplinas como la sintaxis, semántica, etc., e incluso se apoyan también en los modelos elaborados por la propia base científica del experto humano, constituyendo todo un entramado que permite al experto pensar en el problema, analizarlo, tomar decisiones y posiblemente resolverlo.

Los modelos mentales se construyen a partir de ítems o elementos conceptuales que se relacionan entre sí mediante cualquier estructura a fin de representar total o parcialmente un escenario real, concreto y específico. Estos ítems representan los conceptos finales y sus relaciones que el experto utiliza en el diagnóstico y toma de decisiones.

Dado que los modelos mentales sirven a propósitos muy variados, adoptan representaciones también muy diversas; a veces contienen sólo ítems que representan individualidades y relaciones muy simples entre ellas como ocurre con los modelos requeridos para el razonamiento silogístico. Estas relaciones pueden ser causales, temporales, cualitativas o cuantitativas, sencillas o complejas. En definitiva, estas relaciones reflejan la estructura percibida o concebida del mundo sin incluir “conocimiento inerte” sino solo elementos para trabajar conceptualmente con todos ellos.
Un modelo mental necesita un mecanismo para su revisión de forma recursiva y hacer uso de conectores lógicos u operadores de conexión (conjunciones y disyunciones) que permitan determinar la existencia o no de un elemento y poder concluir la existencia o no de las relaciones a las que pertenecen dichos elementos. El uso de las disyunciones debe utilizarse siempre y cuando las condiciones de verdadero sean elementales, para evitar las explosiones combinatorias.

Jonshon-Laird (1983) propone 5 restricciones para los posibles esquemas mentales:

En el caso de estudio el producto será un modelo cualitativo cognitivo basado en los distintos tipos de razonamiento propuesto por Forbus (1984) para procesos dinámicos.

Uno de los objetivos es encontrar relaciones entre los modelos cualitativos y las explicaciones causales, que permiten al estudiante involucrarse con distintas estrategias de aprendizaje como son: explorar, solicitar demostraciones tutoriales, y/o explicaciones, y/o resolución de problemas. Estas relaciones nos permitirán manejar los distintos razonamientos con el fin de abordar los distintos escenarios creados para el aprendizaje de los conceptos involucrados en la teoría de los S1GL (desde el punto de vista cualitativo).

A menudo, los modelos mentales se integran en familias de complejidad creciente que representan determinados aspectos o soluciones de un problema concreto. El experto humano se mueve a lo largo de estas familias para escoger el modelo de complejidad mínima que es capaz de tener en cuenta y posiblemente resolver todas las peculiaridades del problema en cuestión. El aprendiz, en cambio, suele disponer de un solo modelo mental o de unos pocos, a veces con gran complejidad de manera que no es capaz de analizar y menos aun de llegar a solucionar el problema.

Otra cuestión importante en relación con los modelos mentales del experto tiene que ver con las técnicas para su obtención; en líneas generales diremos que son aplicables las técnicas conocidas de elicitación del conocimiento. En nuestro caso, además disponemos de una herramienta que hemos denominado BCTA (Behavioral-cognitive task analysis) (El Alami 1998, de Arriaga et al. 2001) basado en la consideración cíclica de la ejecución de la tarea con niveles crecientes de experiencia y eficiencia.

Diseño cognitivo

Se define a las ciencias cognitivas como aquéllas que estudian la mente humana desde la perspectiva de un sistema que: recibe, almacena, recupera, transforma y trasmite información con el fin de aprender y solucionar problemas.

Las ciencias cognitivas tienen su inicio a mediados de la década de los 50s, surgen como un intento de converger los intereses comunes de: psicólogos cognitivos, investigadores en inteligencia artificial, lingüistas y filósofos. Con el fin de comprender el funcionamiento de la mente humana, cuyo paradigma es: el análisis de la mente humana en términos del procesamiento de la información.

De acuerdo a Estévez uno de los principales conceptos que ha venido a revolucionar la inclusión de las ciencias cognitivas en el desarrollo de modelos didácticos es la concepción del conocimiento como representación interna que se construye y organiza en estructuras internas llamadas esquemas o modelos mentales (Wild, 1996), (Elio y Scharf, 1990), (Johnson-Laird, 1983), (Laureano y de Arriaga, 1998).

Los esquemas mentales permiten conocer los diferentes estados que hacen posible la madurez de la experticia y la diferencia de comportamiento entre novatos y expertos en la solución de problemas utilizando diferentes estrategias para llegar a la solución. De aquí que sean un elemento a considerar cuando se desarrollan sistemas de software que conlleven el uso de técnicas de inteligencia artificial como son: los sistemas de aprendizaje inteligentes y los sistemas expertos, entre otros.

Debido a la apreciación anterior se da lugar al nacimiento de dos áreas de investigación que son: la instrucción de los procesos cognitivos y la didáctica de los procesos; cuyo objetivo común es: utilizar el conocimiento acumulado sobre los procesos y mecanismos del pensamiento para ayudar a las personas a mejorar sus habilidades de aprendizaje y sus estrategias cognitivas.

Así la enseñanza se concibe como un proceso dinámico y flexible, acompañado por etapas de reflexión y de planificación que permiten utilizar la experiencia del maestro, los conocimientos existentes y los resultados de las investigaciones en el área.