Simulaciones mentales

Muchos de nosotros nos sentimos cómodos con la creencia de que la analogía juega un papel importante en el proceso de creatividad. Pero el debate en curso sobre la existencia de imágenes mentales nos hace sentir incómodos a algunos de nosotros con relación a las imágenes mentales -las visiones y simulaciones- que vemos y usamos durante los actos de creación. Algunos de nosotros podemos simplemente necesitar la seguridad de los "expertos", que presumiblemente pueden decirnos si lo que estamos viendo es o no una especie de "epifenómeno". Algunos de nosotros esperamos que el pragmático dentro de nosotros, que a menudo hace un buen uso de las imágenes mentales, de alguna manera convenza a nuestro interior gruñón y realista de que lo útil puede ser real .

Gran parte de nuestra (des) comodidad y quejas pueden resolverse leyendo el análisis sobresaliente de John Clement sobre la resolución de problemas y las actividades de construcción de modelos de científicos y estudiantes. El análisis de Clement sugiere que las imágenes mentales, que a su vez pueden surgir en forma de analogía, a menudo son muy útiles, y posiblemente incluso reales. De hecho, una lectura atenta del maravilloso libro de John Clement, Creative Model Construction in Scientists and Students: El papel de las imágenes, la analogía y la simulación mental , puede permitirnos a algunos de nosotros finalmente admitir que sí, también tenemos visiones dinámicas. también puede generar analogías, reestructurar problemas y ejecutar simulaciones en el ojo de nuestra mente.

La realidad es que muchos de los problemas que enfrentan los científicos y los estudiantes son problemas novedosos que requieren soluciones novedosas y un aprendizaje iterativo basado en la investigación. Clement hace un buen uso de los nuevos problemas de física en su investigación. Luego utiliza los protocolos de científicos y estudiantes que responden a estos problemas como base para su análisis de los procesos de razonamiento formal y no formal que las personas aplican a un problema novedoso.

Es importante destacar que el análisis de Clement apunta a un mundo en gran medida infravalorado y parcialmente oculto de procesos de razonamiento cualitativos y no formales pero poderosos basados ​​en imágenes y esquemas motores concretos, perceptibles y ejecutables que muy a menudo son utilizados por científicos y estudiantes cuando enfrentan problemas novedosos. Esto contrasta con la visión de los científicos como pensadores abstractos que usan solo la lógica formal y las matemáticas para resolver problemas. Otra idea del análisis de Clement es que estos procesos de resolución de problemas no formales, concretos y basados ​​en imágenes a menudo preceden o trabajan iterativamente con procesos matemáticos más abstractos y formales.

Por ejemplo, en un análisis fascinante de cómo los estudiantes y científicos resolvieron un nuevo problema de física utilizando resortes (es decir, cuál de los dos resortes, un resorte angosto o ancho, se estiraría más cuando se le aplicara una fuerza idéntica), Clement detalla cinco etapas y múltiples actos mentales y físicos que facilitaron la construcción de un modelo en cuanto al funcionamiento de los manantiales. Algunos científicos comenzaron tratando de describir los funcionamientos matemáticos basados ​​en fórmulas conocidas, que finalmente no lograron distinguir en particular el funcionamiento específico de manantiales estrechos y anchos. Esto llevó a muchos a construir analogías e imágenes mentales que les ayudaron a construir una mejor comprensión del problema (por ejemplo, comparar el estiramiento en un resorte angosto y ancho con un doblez corto y largo).

Si bien se descubrió que muchas de estas analogías e imágenes mentales tienen fallas (por ejemplo, la analogía del cable de flexión no ayuda a uno a lograr la percepción de que los resortes funcionan por torsión), el conflicto generado como resultado de experimentos de pensamiento fallidos o simulaciones mentales fallidas a menudo catalizadores para el desarrollo de analogías e imágenes mentales más refinadas, que ayudaron a algunos científicos y estudiantes a pasar de simples descripciones cualitativas (Etapa 1) a modelos explicativos tentativos (Etapa 2), y de aquí a modelos completamente imaginables y espaciotemporalmente integrados incorporando efectos de torsión (Etapa 3).

Para el extraño pensador que invirtió su tiempo, energía e inteligencia aún más (Clement mismo pasó meses en el problema), estos modelos integrados de la Etapa 3 se podrían traducir en modelos con niveles de precisión cada vez más geométricos (Etapa 4). Finalmente, a través de un proceso iterativo de abducción generativa, evaluación de modelos, alineación de esquemas y matematización, algunos científicos (en este caso el propio Clement) trabajaron para desarrollar un modelo cuantitativo del problema de primavera que se basó en modelos cualitativos cada vez más adecuados (Etapa 5) .

De acuerdo con el razonamiento de Shepard (Shepard, 1984) y Kosslyn (Kosslyn, 1994, Kosslyn et al., 2006), Clement considera que las imágenes son una forma natural de representar propiedades perceptuales como la forma, posición relativa, textura de la superficie, estructura geométrica, movimiento trayectorias y ciertos tipos de relaciones causales (p. ej., restricciones espaciotemporales en cualquier sistema de objetos). Notablemente, la simulación imagista impulsada por el esquema es central para la teoría de Clement del pensamiento creativo y constructivo basado en las imágenes en la ciencia. La simulación imaginaria impulsada por esquemas puede participar en operaciones de razonamiento y en experimentos de pensamiento, que a menudo extienden esquemas a casos fuera de su dominio normal de aplicación y aprovechan el conocimiento implícito en el esquema (por ejemplo, conocimiento espaciotemporal que emerge en el contexto de la simulación imagista).

La activación perceptiva flexible de los esquemas perceptuales / motores también puede contribuir a la generación flexible de analogías o al acceso a nuevas ideas a través de la asociación; y las ideas divergentes también pueden ser moduladas por transformaciones imagistas. Las simulaciones dobles se pueden ejecutar simultáneamente para comparar y contrastar modelos, y las imágenes se pueden usar para representar varias restricciones de modelo de manera eficiente. Por ejemplo, similar a los procesos descritos por Watson (1968) con respecto a su descubrimiento de la doble hélice, Clement considera cómo un químico al tratar de imaginar qué ion podría estar reaccionando con una cierta superficie de cristal podría primero imaginar las configuraciones de átomos en la superficie del sustrato; luego imagine el tamaño de un ion que podría reaccionar con él; luego elija una molécula candidata de una forma conocida; luego gire la imagen de la molécula en varias direcciones para examinar si la molécula podría adaptarse a la forma del sustrato.

Por lo tanto, según Clement, la simulación imagística es una herramienta poderosa que los científicos y los estudiantes pueden aprovechar: se puede usar para generar, evaluar y modificar modelos de una manera muy flexible y eficiente. Además, aunque a menudo se supone que los científicos y los estudiantes piensan y actúan de diferentes maneras cuando resuelven problemas, los científicos y los estudiantes pueden profundizar en las formas en que las imágenes, la analogía y la simulación mental pueden ayudar a informar a los maestros sobre el común el suelo y las herramientas comunes que refuerzan la creatividad, el razonamiento y la construcción de modelos explicativos tanto en científicos como en estudiantes.

Estas ideas también pueden tener implicaciones para la práctica docente. Por ejemplo, al enseñar ciencias en el aula, en lugar de apuntar solo a que los estudiantes adquieran estructuras simbólicas estáticas, el objetivo de la instrucción podría ser el desarrollo de modelos mentales dinámicamente ejecutables de fenómenos observables y mecanismos que operan "por debajo" de los fenómenos observables que se estudian . Además, debido a que muchos de los científicos y estudiantes en la investigación de Clement utilizaron movimientos de manos mientras informaban que estaban ejecutando simulaciones imagéticas, es posible que los movimientos de manos descriptivos, como un indicador de procesos de simulación mentales, sean medios de comunicación infravalorados importantes que pueden contribuir a los objetivos de contenido y proceso de los profesores. En una línea similar, Clement señala cómo los dibujos, un medio obvio de comunicación que puede mejorar el uso de las imágenes por parte de los estudiantes, generalmente no se utilizan bien en el aula. En general, Clement cree que las técnicas de mejora de imágenes pueden ser una poderosa herramienta de instrucción, pero también reconoce la necesidad de más investigación en el área.

Clement también reconoce las limitaciones en su método de análisis y es consciente de que infiere ciertos procesos de imágenes de sus protocolos que siguen siendo algo especulativos y abiertos a un reanálisis crítico. Destaca muchos procesos que aún son poco conocidos, incluida la naturaleza detallada de las representaciones de imágenes, simulaciones y transformaciones de imágenes, y cómo estos están conectados a los sistemas de navegación y manipulación manual; cómo los diferentes tipos de analogía, imágenes y simulación mental son secuenciados y coordinados y controlados por la mente y el cerebro; cómo estas operaciones mentales se coordinan con el diseño y la implementación de experimentos reales (por ejemplo, cómo los experimentos de pensamiento informan experimentos reales y viceversa); cómo estos procesos pueden ser ayudados, impedidos o complementados por los de las interacciones sociales y por las representaciones externas; cómo las emociones pueden ayudar o interferir con el proceso creativo; etc.

Aunque Clement argumenta que una cierta cantidad de volatilidad en el nivel de simulaciones elementales y transformaciones puede filtrarse hacia arriba y apoyar el razonamiento no formal creativo, la construcción de modelos y los procesos de aplicación de modelos, se necesita trabajo experimental para aclarar y explicar cómo podría funcionar este proceso. El análisis cualitativo de los protocolos de Clement fue ciertamente generativo, generó un gran conjunto de procesos cognitivos candidatos que pueden ser críticos para nuestra comprensión de la construcción del modelo creativo, y hace un excelente trabajo al trabajar con este gran conjunto de procesos cognitivos para generar hipótesis y una teoría preliminar sobre el funcionamiento de las imágenes, la analogía y la simulación mental en el proceso creativo. Sin embargo, también reconoce que se necesita más trabajo experimental para afinar las hipótesis individuales. Un libro verdaderamente maravilloso: un maravilloso acto de creación.

Referencias

KOSSLYN, SM 1994. Imagen y cerebro: la resolución del debate de imágenes, Cambridge, Massachusetts; Londres, MIT Press.

KOSSLYN, SM, THOMPSON, WL & GANIS, G. 2006. El caso de las imágenes mentales, Oxford; Nueva York, Oxford University Press.

SHEPARD, RN 1984. Restricciones ecológicas en la representación interna: cinemática resonante de percibir, imaginar, pensar y soñar. Psychological Review, 91, 417-447.

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