Definiciones de modelos

Para realizar esta actividad les proponemos que consulten las definiciones que presentamos en el texto, y que las comparen para decidir.

Teniendo en cuenta lo que fuimos analizando en las actividades anteriores, cuál de ellas es la correcta.
Hablar de modelos, en ciencias, es referirse de un modo particular a un objeto o fenómeno.

  • ¿Cuál de las siguientes definiciones de modelo, tal como se utiliza esta palabra en ciencias, les parece correcta?
  • ¿Piensan que un experimento podría ser un modelo? ¿Y una teoría científica redactada en frases o expresada en fórmulas?
  • ¿Podría haber más de un modelo científico de un objeto o fenómenos que se quiere explicar?

Anoten las respuestas y compártanlas entre todos.

 

Los modelos o representaciones de la realidad
Los hechos o fenómenos naturales existen independientemente de nuestra voluntad; son lo que llamamos la realidad de la naturaleza. Las Ciencias Naturales buscan explicaciones de esos hechos sin utilizar la magia ni la intervención de dioses. Para interpretar los fenómenos naturales, los científicos elaboraban lo que se denomina modelos; estos pueden ser teorías, suposiciones, hipótesis, explicaciones representaciones simplificadas que permiten estudiar los hechos naturales. Por ejemplo, un modelo de universo no es el universo en sí mismo, sino solo una representación o una hipótesis que explica los aspectos que los investigadores consideran más relevantes en un momento determinado de la historia.
Un modelo, se construye primero con ideas y después puede concretarse como una fórmula matemática, un mapa, un plano, una maqueta o un experimento.
Muchas veces, algunos modelos concretos se construyen a escala. Esto quiere decir que los objetos que componen el modelo tienen un tamaño muy diferente al de los objetos reales, pero mantienen las proporciones entre ellos. Por ejemplo, en esta unidad, en la actividad 7 vas a construir modelos de los planetas del Sistema Solar muchísimo más pequeños de lo que son, aunque manteniendo la relación de tamaño y de distancia que hay entre ellos.
Entonces, para las Ciencias Naturales:
Un modelo es una representación esquemática y simplificada de la realidad, de manera que esta resulte más comprensible.

 

La palabra modelo y su uso en ciencias
Extraído del Capítulo 1; Los modelos en la enseñanza de las ciencias de José Antonio Chamizo Guerrero, Alejandra García Franco (coordinadores): Universidad Nacional Autónoma de México; México, 2010.

Modelos
La palabra modelo es polisémica; se ha empleado y se emplea aún con sentidos diversos. Por un lado es ejemplar, es decir indica aquellas cosas, actitudes o personas que se propone imitar. La valentía de un guerrero, la inteligencia de un sabio, la solidaridad de un médico, la velocidad de un corredor o la belleza de una mujer son ejemplos de modelos en este sentido.
En el presente texto se emplea la palabra modelo en su otro y también generalizado sentido. Así, aquí:

Los modelos (m) son representaciones, basadas generalmente en analogías, que se construyen contextualizando cierta porción del mundo (M) con un objetivo específico.

En esta definición todas las palabras son importantes: las representaciones son fundamentalmente ideas, aunque no necesariamente ya que también pueden ser objetos materiales. Las representaciones no son por sí mismas, y valga la redundancia, autoidentificantes. Las representaciones lo son de alguien (ya sea una persona, o un grupo, generalmente este último) que las identifica como tales.

Una analogía está constituida por aquellos rasgos o propiedades que sabemos similares en el mundo m y M. Que se construyen contextualizando ( remite a un tiempo y lugar históricamente definido) , lo que además enmarca la representación.

Cierta porción del mundo indica su carácter limitado; los modelos son parciales respecto al mundo real.

Un objetivo específico establece su finalidad, general pero no necesariamente, la de explicar, y sobre todo predecir.

Hay que recordar que la explicación es una de las más significativas características de las ciencias, pero que en determinados casos aun sin poder del todo explicar, una buena parte de su prestigio radica en predecir.

Hay que precisar más aun sobre tres aspectos de los modelos que permiten identificarlos claramente:

  • De acuerdo con la analogía los modelos pueden ser mentales, materiales o matemáticos.
  • De acuerdo con su contexto, los modelos pueden ser a su vez didácticos o científicos, dependiendo de la comunidad que los justifique y del uso que se les dé. Aquí es muy importante el momento histórico en el que los modelos son construidos. Puede decirse, en general, que los modelos más sencillos son los más antiguos.
  • La porción del mundo real que se va a modelar (o modelizar) puede ser un objeto, un fenómeno o un sistema, integrantes del mismo.

Así, hay modelos materiales didácticos sobre un determinado objeto (por ejemplo un dibujo del sistema solar o de una célula o un mapa) o modelos científicos matemáticos sobre un sistema específico, por ejemplo una ecuación.

 

Dos pensadores sobre los modelos, la ciencia y los científicos
Las ciencias no tratan de explicar, incluso apenas tratan de interpretar, construyen modelos principalmente. Por modelo, se entiende una construcción matemática que, con la adición de ciertas interpretaciones verbales, describe los fenómenos observados. La justificación de tal construcción matemática es sólo y precisamente que se espera que funcione.
John von Neumann

La actividad principal de los científicos es evaluar cuál de entre dos o más modelos rivales encajan con la evidencia disponible y por lo tanto, cuál representa la explicación más convincente para determinado fenómeno en el mundo.
Rosalind Driver

 

Terminología usada en ciencias
La ciencia (del latín scientia ‘conocimiento’) es el conjunto de conocimientos sistemáticamente estructurados obtenidos mediante la observación de patrones regulares, de razonamientos y de experimentación en ámbitos específicos, de los cuales se generan preguntas, se construyen hipótesis, se deducen principios y se elaboran leyes generales y esquemas metódicamente organizados.

Los términos modelo, hipótesis, ley y teoría tienen en la ciencia un significado muy distintos al que se les da en el lenguaje coloquial.

Los científicos utilizan el término modelo para referirse a una descripción de algo, especialmente algo que pueda usarse para realizar predicciones que puedan ser sometidas a prueba por experimentación u observación.

Una hipótesis es una afirmación que aún no ha sido bien respaldada o bien que aún no ha sido descartada. Una ley física o ley natural es una generalización científica basada en observaciones empíricas (fundado en el resultado de los hechos).

La palabra teoría es incomprendida particularmente por el común de la gente. El uso coloquial de la palabra teoría se refiere, equivocadamente, a ideas que aún no han sido demostradas firmemente o que no tienen un respaldo experimental. En contraposición, los científicos generalmente utilizan esta palabra para referirse a un cuerpo de leyes o principios a través de los cuales se realizan predicciones acerca de fenómenos específicos. Formalmente, una teoría es un sistema conceptual, general y explicativo, racional, empírico y suficientemente objetivo sobre hechos o sobre algún aspecto de la realidad.

 

El uso de modelos
Conceptos, modelos, teorías, y leyes son sistemas explicativos que usamos para dar cuenta de las observaciones. Estos son abstracciones que se alejan de la realidad observada, pero que nos sirven para explicar, interpretar y predecir lo que observamos. Estas construcciones teóricas deben tener un sustento evidencial; se basan, generalmente, en evidencias. Este aspecto de la ciencia está relacionado con la capacidad creativa de los científicos. En los párrafos siguientes discutiremos el uso de modelos, ya que es muy corriente en la escuela Media.

En general, todas aquellas ideas inventadas que explican observaciones acotadas se llaman modelos. Las teorías son modelos de gran alcance, ya que tienen la capacidad de explicar un conjunto más amplio de observaciones.

En ciencia, usamos modelos que reproducen aquello de lo que estamos hablando. Los modelos nos permiten analizar e intentar comprender cosas que en la realidad no podríamos o serían muy difíciles de observar. Los modelos son, además, herramientas de pensamiento. Nos ayudan a pensar y comprender ciertos fenómenos. Cuando usamos modelos en clase, es importante tener en cuenta algunos aspectos:

  • Sus limitaciones. Los modelos son construcciones y, como tales, son recortes que hacemos de la realidad. Es decir, las limitaciones están dadas por la naturaleza de los modelos ya que, en general, son simplificaciones de la realidad y, como tales, no toman en cuenta todos sus aspectos.
  • Los modelos no son verdaderos ni falsos, ya que no son el fenómeno sino una representación. Los modelos son buenos o malos según se adecuen o no a nuestras necesidades.
  • Es importante recalcar la naturaleza temporal de los modelos; si uno no resulta adecuado, lo cambiamos. La revisión de modelos es un paso necesario en la construcción del conocimiento.
  • En general, los modelos que usamos en la escuela son imágenes o representaciones físicas de lo estamos estudiando. Estos se construyen usando analogías o sistemas que suponemos se comportan de una manera similar. Un ejemplo de modelo comúnmente utilizado en la escuela es describir el corazón como una bomba.

Cuando trabajamos con analogías y comparaciones, es importante hacer explícitas las relaciones, es decir, establecer no sólo las similitudes entre el objeto y el concepto científico en cuestión, sino también las diferencias entre ellas. ¿En qué se parecen la estructura del ADN y una escalera caracol? Ambas tienen peldaños (en el caso del ADN, estos están representados por los puentes de hidrógeno) y se enrollan. ¿En que se diferencian? La escalera se usa para subir o bajar de nivel, pero no podemos decir lo mismo de la estructura del ADN.