Las señales que perciben los estudiantes del enunciado de un problema determinan la selección de esquemas resolutivos, es decir, en función de cómo un estudiante codifica la información de un enunciado, se activan unos determinados esquemas u otros. El tipo de esquema activado es un gran predictor del éxito en la resolución, por lo que un hecho deseable, sería aquel en el que el resolutor es capaz de usar las características relevantes del problema para seleccionar el esquema correcto para la resolución. Los resolutores expertos y los novatos, codifican la información de un problema de un modo diferente y es esta la causa por la que utilizan esquemas diferentes en sus resoluciones (Sabella, 1999).
Por su parte, los profesores resuelven y explican uno o varios problemas de ciencias con la pretensión de que los estudiantes desarrollen un esquema que válido para resolver otros problemas similares. Sin embargo, muchas veces los estudiantes solo son capaces de aplicar los esquemas aprendidos a problemas idénticos, es decir, algunos estudiantes, clasifican cada esquema como útil solo para un determinado problema, el explicado. Cuando los estudiantes resuelven problemas por transferencia analógica, o bien rescatan de su memoria los esquemas adquiridos en la resolución de problemas anteriores, o toman un esquema general, de orden superior, construido desde la experiencia previa. En ambos casos, el estudiante debe moldear estos esquemas en función de la demanda del nuevo problema. En muchas ocasiones, los esquemas que poseen los estudiantes son incompletos o poco flexibles para adaptarlos a nuevos problemas y, en su afán por resolver un problema similar (de características similares a los problemas aprendidos pero con alguna característica estructural distinta), seleccionan un esquema aprendido en algún ejemplo anterior, pero no lo modifican correctamente y por tanto, no alcanzan el resultado esperado.
esquemas efectivos ya que no poseen la naturaleza dinámica necesaria para modelar el esquema en función de la situación. Para que los esquemas sean útiles en la resolución de problemas se deben de poder conectar con la nueva situación problemática y, a continuación, adaptarse al problema concreto. Los esquemas rígidos, es decir, aquellos que solo somos capaces de aplicar a un determinado tipo de problema, completamente definido, no ayudan a la transferencia del aprendizaje previo. Los estudiantes, durante su proceso de formación, muchas veces memorizan una gran cantidad de esquemas resolutivos para poder aplicarlos a cada uno de los problemas trabajados, pero, en vez de esto, deberían abstraer características generales de cada uno de los esquemas aprendidos, a partir de las cuales, construir un esquema general flexible, capaz de ser aplicado a distintos problemas.
Cuando se resuelve un problema de ciencias físicas se suele hacer a través de la construcción de una respuesta en términos matemáticos, obtenidos mediante relaciones, a partir de información descrita en el enunciado. Marshall (1995) representó los esquemas mentales a partir de unos grafos formados por nodos y sus conexiones. Los nodos representan hechos declarativos y los procedimientos, reglas o algoritmos. Las líneas que conectan los nodos se refieren a las relaciones entre los hechos declarativos y los procedimientos. Estos esquemas son individuales y pueden tener uniones entre nodos, más fuertes o más débiles, en función del sujeto. Los nodos pueden estar completamente unidos o relacionados (strong schema) o pueden tener relaciones débiles o incluso, no estar relacionados (weak schema). Según Marshall (opus cit), cuando se activa uno de los nodos de conocimiento, este se relacionará con otros nodos, internos (dentro del propio esquema) o externos (nodos pertenecientes a un esquema diferente). La figura 1 muestra dos ejemplos de esquemas donde uno tiene todos sus nodos conectados y otro que solamente muestra conexiones parciales.
Figura 1: Representación de esquemas. Los nodos representan el conocimiento
declarativo y los procedimientos, las líneas representan las relaciones entre los distintos nodos (Tomado de Sabella, 1999, p.11).
En un esquema particular, la relación entre los nodos internos debería ser más fuerte que entre los nodos de diferentes esquemas. Entonces, para que un esquema sea realmente útil en la resolución de un problema, este ha de ser completo, es decir, poseer todos los nodos de información necesarios y ha de ser exacto, esto es, las relaciones entre sus nodos, han de ser correctas. Los estudiantes expertos, además de poseer mayor conocimiento (nodos) que los novatos, también saben usarlo mejor (relaciones). Los expertos y los novatos difieren en la forma en que integran el conocimiento desde diferentes temas. Un buen ejemplo lo encontramos en el ámbito de la física escolar, en la relación entre la dinámica y los conceptos trabajo y energía. Para un experto, los conceptos de dinámica, trabajo y energía están completamente relacionados. Por ello, si un problema lo requiere, son capaces de establecer relaciones y aplicar un esquema completo donde aparezcan todos los componentes necesarios. Los resolutores novatos, sin embargo, encontrarán muchas dificultades para relacionar estos conceptos en un mismo esquema, por lo que activaran esquemas diferentes (uno relacionado con la dinámica y otro con los conceptos trabajo y energía).
En resumen, los esquemas son fuertes patrones de asociación entre elementos de conocimiento que se activan cuando un individuo se enfrenta a un problema. Los
Esquema con nodos de información completamente conectados
Esquema con nodos de información parcialmente conectados
mayor relación y conectividad entre sus componentes (es decir, sus componentes no están separados en distintos objetos de conocimiento), más útiles y efectivos serán estos esquemas.