El concepto de esquema tiene una larga tradición no sólo en la psicología, donde se remonta a BARTLETT (1982) y PIAGET (1936) sino en la propia filosofía, en la que fuera usado por KANT (1781). Esta tradición remite a un pasado racionalista y constructivista. Esos orígenes condenaron a los esquemas a la clandestinidad durante la larga glaciación conductista en el estudio de los procesos superiores. Recientemente los esquemas han sido recuperados por la psicología cognitiva actual, si bien el concepto moderno de esquema difiere en algunos puntos de su viejo antepasado. El nuevo concepto de esquema tiene un origen computacional. Más concretamente, el concepto de esquema ha sido recuperado en el marco de los estudios sobre Inteligencia Artificial. Diversos autores (por ej., MINSKY, 1975; SCHANK y ABELSON, 1977) piensan que un programa capaz de realizar tareas que si las hicieran los humanos requerirían inteligencia - l a definición de Inteligencia Artificial según MINSKY (1968)- debe tener no sólo una considerable potencia sin- táctica sino también un componente semántico. Por ejemplo, si se quiere diseñar un programa que comprenda textos no basta con proporcionarle un conocimien- to sintáctico y un léxico general. El programa ha de tener también una cierta can- tidad de conocimientos específicos a la temática del texto presentado. Esos co- nocimientos constituyen los esquemas del sistema de procesamiento.
En cierto sentido, los esquemas son los conceptos de que dispone el sistema de procesamiento. En palabras de David RUMELHART (1984, pág. 163), tal vez el autor más influyente en la teoría psicológica de los esquemas: «un esquema es una estructura de datos para representar conceptos genéricos almacenados en la memoria». Por ello, la teoría de los esquemas puede considerarse como una teoría de la representación y utilización de los conceptos almacenados en la me- moria. Se trata por tanto, al igual que sucediera con el ACT, de una teoría general del procesamiento. Según losteóricosde los esquemas, todo el procesamiento de información depende de la activación de esquemas (RUMELHART, 1984). De es- ta forma, las teorías del aprendizaje elaboradas en el marco de los esquemas de- ben analizarse en relación con la teoría representacional en que se basan (NOR-
MAN, 1978). Como es característico del procesamiento de información, el aprendi- zaje depende de memoria, pero lo inverso no siempre sucede. La teoría de los es- quemas es más una teoría de la representación que una teoría del aprendizaje.
En su calidad de concepto representacional, los esquemas han tenido una notable aceptación. Puede decirse que en los últimos años ha habido una auténti- ca «estampida» (THORNDYKE, 1984) del concepto de esquema hacia áreas de in- vestigación cada vez más amplias. Si inicialmente se utilizó en la comprensión de textos (MINSKY, 1975; NORMAN, RUMELHART y grupo LNR, 1975), en la representa- ción de hechos (SCHANK y ABELSON, 1977), o en el reconocimiento de patrones vi-
suales (MINSKY, 1975), su uso se ha extendido también a la psicología social (NEL- SON, 1981; TAYLOR y CROCKER, 1981), a los estudios sobre razonamiento lógico
(RUMELHART y NORMAN, 1981; WASON, 1983) a la comprensión de la ciencia (HEW- SON y POSNER, 1984) o a la autoinstrucción (MARTIN, 1984). Esta generalidad en el uso del concepto de esquema trae consigo una inevitable diversificación del mis-
Teorías computacionales 137
mo. Hay diversos tipos de esquemas, que varían en la misma medida que los do- minios a que se aplican. Así, hay esquemas de concepto (RUMELHART y ORTONY,
1977) guiones de suceso (SCHANK, 1982; SCHANK y ABELSON, 1977), marcos en la percepción visual (MINSKY, 1975) o estereotipos sociales (TAYLOR y CROCKER,
1981). Cada uno de estos tipos de esquemas tiene rasgos representacionales propios (véase BREWER y NAKAMURA, 1984; SIERRA, 1985; THORNDYKE, 1984; DE VE-
GA, 1984). Pero, por encima de las diferencias entre las diversas teorías de los es- quemas, todas ellas comparten ciertos supuestos comunes con respecto a la for- ma en que se representa la información en la memoria. Tal vez la teoría que mejor desarrolla esos rasgos comunes es la teoría proposicional desarrollada por NOR- MAN, RUMELHART y sus colaboradores (NORMAN, RUMELHART y grupo LNR, 1975;
RUMELHART 1981, 1984; RUMELHART y ORTONY, 1977). Además, a diferencia de otras versiones de la teoría de los esquemas, estos autores se han preocupado no sólo por la forma en que se representa la información sino también por cómo se adquiere (NORMAN, 1978; RUMELHART y NORMAN, 1978, 1981). Nos basaremos, por tanto, en esta versión de la teoría de los esquemas para analizar los mecanis mos del aprendizaje propuestos por este enfoque. Pero antes es necesario repa- sar brevemente en qué consisten los esquemas como sistemas de representa- ción.
La teoría general de los esquemas
Según RUMELHART (1981,1984), la teoría de los esquemas se ocupa de un mo- do general de cómo se representa el conocimiento y de cómo se usa el conoci- miento almacenado. La unidad básica del procesamiento serían los esquemas, consistentes en «paquetes de información» sobre conceptos genéricos. A dife- rencia de otros tipos de representación, los esquemas son unidades molares rela- tivamente complejas. «Los esquemas no son atómicos. Un esquema contiene, co- mo parte de su especificación, la red de interrelaciones que se cree normalmen- te que existe entre los constituyentes del concepto en cuestión» (RUMELHART y
ORTONY, 1977, pág. 118 de la trad. cast.). En este sentido, un esquema es un con-
cepto de un objeto, persona o situación, cuyos rasgos constituyentes se corres- ponden con los atributos del concepto. Más específicamente, «una teoría del es- quema implica una teoría prototípica del significado» (RUMELHART, 1984, pág. 163). RUMELHART y ORTONY (1977) comparan un esquema con el texto de una obra de teatro. Cada representación concreta de la obra de teatro diferirá en algunos aspectos del texto original y, sin embargo, en todas las representaciones (salvo torpeza del director o adaptación vanguardista) se reconocerá fácilmente el texto original. Lo mismo sucede con los esquemas. Cada vez que se actualiza un es- quema, existen ciertos rasgos diferenciales que sin embargo no dificultan la apli- cación del mismo. RUMELHART (1981) considera que los esquemas son como el guión de un juego, como teorías o como procedimientos efectivos. Desde la pers- pectiva de nuestro trabajo, los esquemas son más bien como conceptos prototípi- cos. De hecho es lícito pensar que constituyen una modalidad de concepto proba-
138 Teorías cog nit ¡vas del aprendizaje
bilístico (DE VEGA, 1984), tal como los analizados en el Capítulo V. Es además una modalidad con ventajas con respecto a otras teorías probabilísticas, ya que espe- cifica con mayor detalle los rasgos representacionales del esquema o prototipo.
Una de las características de los esquemas es su posición con respecto a la distinción entre conocimiento declarativo y procedural. Aunque las características del conocimiento procedural parecen asemejarse más al funcionamiento cogniti- vo humano, las representaciones exclusivamente procedurales resultan difícil- mente automod if ¡cables, como pudo verse en el ACT de ANDERSON (1983). Es pre- cisamente la necesidad de considerar los procesos de aprendizaje de los esque- mas la que obliga a dotarles también de un carácter declarativo (RUMELHART y
NORMAN, 1981). Pero si ambos tipos de conocimiento difieren en ciertos aspectos relevantes, no por ello es necesario postular un tipo de representación distinto pa- ra cada tipo de conocimiento. El «saber qué» y el «saber cómo» no serían sino dos usos distintos de una misma representación de conocimiento en forma de es- quemas, constituidos en redes preposicionales. La naturaleza flexible de los es- quemas les permite ser utilizados tanto de modo declarativo como procedural. Esto es posible porque los esquemas son, según RUMELHART (1984, pág. 163), «paquetes de conocimiento en los que, además del propio conocimiento [hay] información sobre cómo debe usarse ese conocimiento».
NORMAN y RUMELHART y LNR (1975) proponen que todo el conocimiento de los esquemas puede recogerse en forma de redes proposicionales. La Figura 6.5. presenta un ejemplo sencillo de esquema según RUMELHART y ORTONY (1977). Se
trata del esquema de «dar». Analizando este esquema sencillo podemos estable- cer las cuatro características fundamentales de los esquemas como sistemas de representación, según estos mismos autores:
1) Los esquemas tienen variables.
2) Los esquemas pueden encajarse unos en otros.
3) Los esquemas representan conceptos genéricos que varían en sus nive- les de abstracción.
4) Los esquemas representan conocimientos más que definiciones.
x — Donante DAR es cuondo Receptor ob|eto dado ogente CAUSAR
FIGURA 6.5. Representación en forma de diagrama del esquema dar según Rumelhart y Ortony
(1977).
Teorías computacionales 139
El término que está dentro del cuadrado en la parte superior de la Figura 6.5. representa el nombre o etiqueta verbal del esquema («dar»). Las flechas repre- sentan las relaciones entre los nodos componentes del esquema. En su conjunto reflejan la estructura interna del esquema. Entre esos nodos, aquellos situados dentro de un círculo son los subesquemas o elementos más simples que compo- nen el esquema. Existen además componentes variables, con valores no preci- sos, representados por las letras X, Y, Z. En el caso del esquema «dar», esas va- riables son el sujeto que da («donante»), el sujeto que recibe («receptor») y el «objeto dado». Mientras que el resto de los componentes del esquema permane- cen constantes, estos tres elementos pueden variar sus valores de una aplicación a otra del esquema. Son las variables tanto del esquema general como de los subesquemas jerárquicamente dependientes de él. Pero el esquema suele conte- ner una serie de restricciones con respecto a los posibles valores de las variables. Así, por ejemplo, tanto el donante como el receptor son prototfpicamente seres vi- vos dotados de voluntad. Estas restricciones no sólo limitan el significado de los esquemas, al restringir su campo de valores, sino que además pueden actuar co- mo «valores por defecto», en caso de que se carezca de información suficiente sobre una actualización concreta del esquema. Así, si oímos que una persona pregunta a otra «¿se lo has dado?» supondremos «por defecto» que el receptor es otro ser humano. Aunque la activación de los valores prototípicos o más pro- bables puede conducir a errores (tal vez le esté preguntando si le dio la comida al gato) permite activar los esquemas ante valores ausentes. En este caso, los valo- res ausentes se determinan por procesos inferenciales que pueden tener en cuen- ta la relación entre las variables (si el «donante» es una niña de tres años es pro- bable que el «receptor» sea su muñeca favorita).
Estos procesos inferenciales dependen en gran medida de los conocimientos almacenados en el sistema, es decir, de la relación de ese esquema con el resto de los esquemas. RUMELHART y ORTONY (1977) piensan que los esquemas se en- cajan unos en otros. El esquema «dar» está compuesto por otros subesquemas («causar», «obtener»). Así, un esquema es una organización jerárquica del co- nocimiento, donde las unidades más globales pueden subdividirse a su vez en otras más simples que serían, según la terminología semántica, sus referentes. Los subesquemas serían equivalentes a los rasgos o atributos de un concepto. Sin embargo, este proceso de subdivisión no puede ser recurrente. Es necesario encontrar finalmente un elemento atómico o unidad de significativo indivisible. Ese esquema no subdivisible a una vez en otros subesquemas se denomina «primitivo». El problema es que no siempre es fácil identificar los primitivos o sig- nificados elementales de un esquema (DE VEGA, 1984). ¿Cuáles son los compo- nentes primitivos del esquema «dar»? Es claro que «causar» y «obtener» pue- den subdividirse a la vez en otros subesquemas. Por ejemplo, el esquema de «causa» remite no sólo a una serie de variables espacio-temporales sino también a diversos subesquemas. En último extremo, pueden identificarse ciertas leyes primitivas subyacentes o principios causales que cumple todo esquema causal, como serían la asimetría causa-efecto, la existencia de una transmisión generativa entre ambos, la constancia y el carácter condicional de la relación causal (Pozo,
140 Teorías cognrtivas del aprendizaje
1987b). No obstante, en el estudio del pensamiento causal no hay un acuerdo ge- neral con respecto a cuáles son los principios causales. Ni siquiera hay un acuer- do con respecto a si es necesario postularlos, lo que resta eficacia al concepto de primitivo semántico, ya que en muchos casos no pueden ser identificados.
El carácter jerárquico de la organización de los esquemas conlleva necesaria- mente la existencia de conceptos genéricos de diverso nivel de abstracción. A diferencia de otros sistemas representacionales, como por ejemplo los modelos probabilísticos de la formación de conceptos, el encaje de unos esquemas en otros hace que todo esquema sea a su vez un subesquema de otro concepto más general, pudiendo provenir la activación de un esquema tanto de sus referentes o subesquemas como de su relación con otros esquemas superiores que determi- nan el sentido del esquema. En el primero caso, se habla de activación «de abajo a arriba» o «determinada por los datos» y en el segundo de activación «de arri- ba a abajo» o «determinada por los conceptos». Así, el esquema «causar» pue- de ser activado tanto por la presencia de algunos de sus subesquemas compo- nentes antes mencionados como por la activación del esquema «dar».
Los esquemas tienen un último rasgo relevante para nuestros intereses. No son definiciones clásicas o «entradas de diccionario» de los conceptos, sino que representan conocimientos para su uso flexible. Al tener variables cuyos valores se rellenan en cada caso según ciertas restricciones probabilísticas que pueden actuar por defecto, los esquemas son representaciones prototípicas de los con- ceptos. Como señalábamos anteriormente, el significado de los valores ausentes se activa por procesos ¡nferenciales. Un esquema no contiene sólo conocimiento verbal estable sino también procedimientos efectivos para su aplicación a contex- tos concretos.
En cuanto representaciones prototípicas, los esquemas poseen todas las ca- raterísticas de los «prototipos» analizados en el capítulo anterior y han de enfren- tarse a todas las limitaciones que aquellos no superaban. Se recordará que una de esas limitaciones era la ausencia de una teoría del aprendizaje capaz de expli- car la formación y el cambio de los prototipos. Esa limitación procedía de la re- ducción de los conceptos a meros referentes carentes de sentido. Los esquemas parecen superar, desde un punto de vista representacional, esa limitación. Queda por determinar si ello es suficiente para proveerles de mecanismos de aprendizaje capaces de explicar el origen del significado en los esquemas.
Aprendizaje por modificación y generación de esquemas
A diferencia de los mecanismos de aprendizaje postulados en el ACT, la teo- ría del aprendizaje de esquemas no tiene en su origen una fundamentación empí- rica sino lógica. Esta es una diferencia importante, ya que, como consecuencia de ello, los mecanismos del aprendizaje de esquemas van a carecer de la preci- sión y coherencia teórica que tenía el aprendizaje en el ACT pero, sin embargo, intentan superar algunos de los límites del cambio de producciones en el ACT. Podríamos decir que ANDERSON (1983) se limita a proponer aquellos mecanismos
Teorías computacionales
que son computacionalmente posibles en el ACT, mientras que RUMELHART y NOR-
MAN (1978) formulan los mecanismos que un sistema cognitivo debería tener para adquirir esquemas semánticamente complejos, pero sin que esos mecanismos estén, por fuerza, actualizados en un programa de ordenador.
Según RUMELHART y NORMAN (1978, 1981; NORMAN, 1978, 1982; RUMELHART,
1984), desde un punto de vista lógico pueden distinguirse tres tipos de aprendiza- je: el crecimiento, la reestructuración y el ajuste (ver Tabla 6.3). Mediante el creci- miento se acumula nueva información en los esquemas ya existentes. Las leyes que rigen este crecimiento son básicamente asociativas: «siempre que se en- cuentra nueva información, se supone que se guarda en la memoria alguna hue- lla del proceso de comprensión. Esta huella de memoria es la base del recuerdo. Generalmente, se supone que ésas son copias parciales del esquema original actualizado» (RUMELHART, 1984, pág. 181). El crecimiento es el mecanismo bási-
co por el que el sistema adquiere las bases de datos con las que rellena las varia- bles de los esquemas. Es, ante todo, un «aprendizaje de hechos» que no difiere en lo esencial de los clásicos procesos de aprendizaje por asociación. Se trata del mecanismo más frecuentemente usado y del más estudiado en la literatura sobre aprendizaje. Pero también se trata del mecanismo que menos cambios produce en el sistema de esquemas (RUMELHART, 1984). De hecho, el crecimiento no modi- fica la estructura interna de los esquemas ni genera por sí mismo esquemas nue- vos. La nueva información no modifica la estructura de los conocimientos ya exis- tentes. Los esquemas necesarios para interpretar la información tienen que estar presentes ya antes de que tenga lugar el aprendizaje (RUMELHART y NORMAN,
1978). Si la única forma de aprender fuera mediante crecimiento de los esquemas, nunca se formarían nuevos conceptos. Para que esto suceda es lógicamente ne- cesaria la acción de los otros dos mecanismos: el ajuste y la reestructuración.
TABLA 6.3. Tipos de aprendizaje según la teoría de los esquemas.
Tipo de Aprendizaje Resultados que produce Mecanismos en que se basa CRECIMIENTO AJUSTE Acumulación de información en los esquemas ya existentes (base de datos) Modificación o evolución de los esquemas (variación en el campo de activación)
4
Copia parcial que rellena los valores de las variables y define constantes Modificación de valores por defecto Generalización Especialización REESTRUCTURACIÓN- Formación de nuevos esquemas a partir de los ya existentes i Generación pautada (por analogía) • Inducción (por contigüidad) ii
.Generalización Especialización Sustitución de constantes o variables142 Teorías cognitivas del aprendizaje
Cuando los esquemas disponibles no bastan para comprender o interpretar una situación es necesario generar nuevos esquemas o modificar los existentes. La modificación o evolución de los esquemas disponibles tiene lugar mediante un proceso de ajuste. Se utiliza cuando, para formar el nuevo esquema, basta con realizar modificaciones en las variables y constantes de un esquema sin que sea necesario cambiar la estructura interna del mismo (RUMELHART y NORMAN, 1978). El «ajuste fino» de los esquemas puede producirse de tres formas (RUMELHART,
1984). En primer lugar, un esquema se puede ajustar mediante modificación de los valores por defecto de un esquema en función de la experiencia en la aplica- ción del mismo. Un segundo tipo de ajuste consiste en una generalización del concepto al sustituir un valor constante del esquema por una variable. Por último, el ajuste por especialización del concepto se produce cuando se sustituye una variable del esquema por una constante.
El ajuste es producto de la práctica (NORMAN, 1982) y tiene como consecuen- cia la modificación del campo de aplicación de un esquema. En realidad no pro- duce esquemas auténticamente nuevos, ya que no afecta a la estructura de los esquemas. La generación o creación de nuevos esquemas tiene lugar mediante el proceso de reestructuración, que consiste en la «formación de nuevas estructu- ras conceptuales o nuevas formas de concebir las cosas» (NORMAN, 1982, pág. 111 de la trad. cast.). Según NORMAN, (1978), para que se produzca la reestructu-
ración, sería necesario un insight o comprensión súbita de una nueva estructura en el área temática correspondiente. Mediante una reestructuración surgen es- tructuras conceptuales o interpretativas que anteriormente no estaban presentes en el sistema. El nuevo esquema se origina en otros esquemas ya disponibles. ¿Pero cómo se forman los esquemas nuevos a partir de los precedentes? Según
RUMELHART y NORMAN (1978) pueden surgir de dos formas. Mediante una genera-
ción pautada el nuevo esquema consiste en una copia con modificaciones de un esquema anterior. Esa copia se forma por un proceso analógico. Así, por ejem-