Todo nuevo conocimiento comienza con “una buena pregunta”. Formular preguntas es una competencia científica y es conveniente desarrollarla durante la instrucción. A pesar de la importancia aceptada de saber formular preguntas, y del impacto que ello tiene en el éxito académico (Rosenshine, Meister y Chapman, 1996), en las clases usuales de ciencias esta competencia no se desarrolla de forma adecuada, como mostró el estudio de Dillon (1988; Chinn y Malhotra, 2002). El objetivo principal de esta tesis es estimular la generación de preguntas destinadas a obtener información en estudiantes de ciencias de diferentes niveles educativos. Además, se clasifican dichas preguntas y se asocian con mecanismos cognitivos subyacentes. Se asume un modelo para explicar los mecanismos cognitivos y metacognitivos de la generación de preguntas, llamado “modelo Obstáculo-Meta” propuesto recientemente por Otero (2009). Los dispositivos experimentales se constituyen no sólo en materiales para procurar la comprensión de la ciencia, sino también para estimular el aprendizaje por investigación que desarrolla otras competencias científicas (Anderson, 2002). No sólo se emplean (o deberían emplearse) en situaciones educativas formales, sino también no formales, como es el caso de los museos interactivos de ciencia. Por tanto, y de forma más específica, nuestro trabajo se centrará en la formulación de preguntas destinadas a obtener información cuando los estudiantes tratan de comprender dispositivos experimentales de ciencias. El modelo Obstáculo-Meta se ha usado para explicar la generación de preguntas durante la lectura de textos (Ishiwa, Sanjosé y Otero, 2012) pero no en situaciones didácticas con dispositivos experimentales. Dado que el modelo Obstáculo-Meta predice que una pregunta surge en el intento de salvar un obstáculo de comprensión cuando el estudiante trata de construir una representación mental determinada, el mecanismo cognitivo de la formulación de una pregunta se asocia con la conciencia de incomprensión. La incomprensión supone ausencia de comprensión. Para estudiar este factor (la incomprensión), nos hemos apoyado en la teoría de comprensión de Kintsch y colaboradores (Kintsch y van Dijk, 1978; Van Dijk y Kintsch, 1983). Este modelo, que se creó para estudiar la comprensión de textos, se ha extendido para explicar la comprensión de otros tipos de información no textual, como la comprensión de problemas matemáticos (Kintsch y Greeno, 1985). Greeno (1989) propuso después la existencia de representaciones mentales de nivel superior, asociadas con el mundo concreto, ordinario, y con el mundo abstracto, científico. Los problemas de comprensión de las ciencias más frecuentes están asociados con inferencias intentadas pero fallidas que los estudiantes acometen para relacionar la información suministrada con su conocimiento previo, o con otra parte de esa misma información (Otero y Graesser, 2001; Graesser y Bertus, 1998). Si esto es cierto, de acuerdo con el modelo Obstáculo-Meta, la tipología de preguntas de comprensión formuladas por los estudiantes debería poder asociarse fácilmente con una tipología de inferencias. Se adoptó la tipología de inferencias de Trabasso y Magliano (1996) que las categoriza en asociativas (para asociar características a entidades como objetos y personas), las explicativas (para justificar por qué las cosas son como son) y las predictivas (para anticipar eventos). Por tanto, en este trabajo se asume una tipología de preguntas paralela: preguntas Q1, descriptivas, destinadas a conocer mejor las entidades (objetos y eventos); Q2 o causales, destinadas a obtener información para justificar por qué las cosas son como son; y Q3 o predictivas, que aparecen ante obstáculos en el intento de predecir qué sucedería en el caso de que las condiciones fueran distintas a las mostradas. El otro pilar de nuestro trabajo es la dependencia que la comprensión humana tiene con los canales sensoriales activados para recibir y procesar la información (embodiment). Una consecuencia de esta teoría es que diferentes formatos de presentación de la información (que implican diferentes canales sensoriales), podría implicar diferencias en el procesamiento, diferentes obstáculos detectados y, finalmente, diferentes preguntas formuladas. Por tanto, podría aparecer una diferencia en el procesamiento de la información (y, por tanto, en las preguntas formuladas por los estudiantes) entre situaciones didácticas en las que se lee sobre dispositivos, se visiona su funcionamiento o se manipulan directamente en el realidad. En resumen, los objetivos de esta tesis fueron: O1.-Estimular las preguntas, mediante un protocolo específico, y clasificarlas, a partir de una taxonomía basada en modelos cognitivos de procesamiento de la información (Torres, Duque, Ishiwa, et al., 2012). O2.-Validar empíricamente el modelo Obstáculo-Meta (Torres y Sanjosé, 2013). O3.-Estudiar la influencia de diferentes formatos de presentación de información científica, sobre las preguntas (Torres, Soto y Sanjosé, 2013). O4.-Estudiar cómo afecta el conocimiento específico en ciencias a las preguntas (Torres, Milicic, Soto y Sanjosé, 2013). O5.-Analizar el contenido científico de las preguntas formuladas por los estudiantes en situaciones que implican dispositivos experimentales (Torres, Milicic y Sanjosé, 2013). Se realizaron varios diseños experimentales para intentar alcanzar estos objetivos.. Se diseñó un protocolo destinado a estimular las preguntas de los estudiantes basado en: a) la perplejidad ante eventos inesperados; b) la privacidad para evitar obstáculos psico-sociales; c) la recompensa. Los alumnos participantes fueron de diferentes niveles educativos (4° ESO, 2° Bachillerato y universidad en grados de ciencias y tecnología). Se usaron varios dispositivos físicos experimentales, con un funcionamiento inesperado (que provoca perplejidad) y textos que narraban su funcionamiento. Se consideraron tres tipos de formatos para las situaciones experimentales: lectura de un texto con imágenes estáticas (similar a la lectura de libros), observación de imágenes dinámicas en DVD (similar a observar experiencias demostrativas) y observación y manipulación de los dispositivos físicos. Además de recolectar por escrito las preguntas formuladas por los estudiantes en cada caso, se realizaron entrevistas en profundidad. Los resultados mostraron que los estudiantes pueden formular un número considerable de preguntas cuando se les da la oportunidad de hacerlo, lo cual apoya el protocolo empleado para estimular las preguntas. Se encontró una relación significativa entre tipo de meta perseguida (tipo de representafción kmental intentada) y tipo de obstáculo encontrado (tipo de pregunta formulada), apoyando empíricamente en este contexto, la predicción nuclear del modelo Obstáculo-Meta. Otra predicción del modelo, la relación directa entre tipología de preguntas formulada y tipología de inferencias fue encontrada en todos los experimentos realizados. Asimismo, encontraron efectos significativos del carácter estático o dinámico de las imágenes que acompañan las explicaciones sobre el funcionamiento de los dispositivos, y también de la posibilidad de manipular además de visualizar el funcionamiento. Se pudo constatar que la manipulación de los dispositivos físicos es una de las herramientas más adecuadas cuando se trata de formular preguntas que buscan información y, con ello, mejorar la comprensión de la ciencia. Es decir, las hipótesis sobre la importancia del canal sensorial por el que se recibe la información fueron apoyadas. La posibilidad de observar los dispositivos en un formato realista parece liberar suficientes recursos cognitivos para generar preguntas de tipo causal e hipotético -deductivas. La mayor cantidad de preguntas con contenido científico fueron generadas por alumnos universitarios en condición de manipular los dispositivos. Sin embargo, se observa que el contenido científico presente en las preguntas de los estudiantes es pobre y no incluye los principios y las leyes de la ciencia con la frecuencia esperada. Finalmente, se encontró un efecto significativo del conocimiento previo sobre el contenido científico de las preguntas formuladas. Sin embargo, la presencia de conceptos, leyes y principios científicos en ideas completas destinadas a intentar comprender los dispositivos, fue muy escasa. Esto alerta, especialmente en el caso de alumnos universitarios de ciencias y tecnología, sobre las dificultades en usar la ciencia para construir modelos de la realidad. Referencias Bibliográficas Anderson, R. D. (2002). Reforming Science Teaching: What Research says about Inquiry. Journal of Science Teacher Education, 13(1), 1–12. Chinn C. A. y Malhotra, B. A. (2002). Epistemologically authentic Inquiry in schools: A theoretical framework for evaluating inquiry tasks. Science Education, 86, 175-218. Dillon, J.T. (1988). The remedial status of student questioning. Journal of Curriculum Studies, 20, 197-210. Graesser, A.C. y Bertus, L. (1998). The construction of causal inferences while reading expository texts on science and technology. Scientific Studies of Reading, 2, 247-269. Ishiwa, K., Sanjosé y Otero, J. (2012). Questioning and Reading goals: Information-seeking questions asked on scientific text read under different task conditions. British Journal of Educational Psychology, 82(3), 1-18. Kintsch, W. y van Dijk, T. (1978). Toward a model of text comprehension and production. Psychological Review, 85, 363-394. Kintsch, W. y van Dijk, T. (1978). Toward a model of text comprehension and production. Psychological Review, 85, 363-394. Otero, J. (2009). Question generation and anomaly detection in texts. En D. Hacker, J. Dunlosky y A. 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Asking questions is a scientific skill that should be developed during instruction, though it is not properly done in science classes. The main objective of this thesis was to stimulate questions generation to get information in science students at different educational levels. Experimental devices not only help science understanding but also stimulate learning some scientific skills. Therefore, we focused on questions generation designed to obtain information when students try to understand science experimental devices. We used Otero’s Obstacle-Goal model to explain questions generation, which predicts that a question arises in attempt to overcome comprehension obstacles when students are determined to build a mental representation. These obstacles are associated to failed inferences students pose to build mental representations of higher order as Kintsch and Greeno stated in their Situation Model or Scientific Model. If this is true, the kind of comprehension questions asked by students should be easily associated with a sort of inferences. We characterized questions in relation with inferences following Trabasso and Magliano: Q1, descriptive (better understanding the entities -objects and events); Q2, causal (justifying why things are as they are), and Q3, predictive, (what would happen in an event if conditions were different from those shown). This doctoral dissertation tried to contrast these Obstacle-Goal model predictions and some predictions from the Barsalou’s Embodiment theory and the Mayer’s Multimedia theory. According to these teories, handling the devices in the laboratory should produce different cognitive processes that reading about the same devices or watching their operation. Therefore, these different learning conditions could generate different question distribution. Several experimental designs were performed to try to achieve the next goals: – To stimulate questions, using a specific protocol, and characterize them with taxonomy based on cognitive models of information processing. – To asses empirically the Obstacle-Goal model. - To study the influence of different formats for presenting scientific information on the questions. – To study how it affects specific knowledge science questions. – To analyze the scientific content of questions asked by students in situations involving experimental devices. A protocol was designed to encourage student questions based on: a) perplexity of unexpected events, b) privacy to avoid psychosocial obstacles, c) reward. Students attended secondary school and university science and technology degrees. We used two experimental physical devices with unexpected operation (perplexing) and texts that states how they work in three kinds of formats: reading a text with static images, observing dynamic images on DVD and observing and manipulating physical devices. Written questions were collected from students in each case, and in-depth interviews were conducted. Results showed that the protocol used encouraged students’ questions. A significant relationship between the kind of goal attempted (mental representation) and the kind of obstacle encountered (question type) was empirically found supporting the main prediction of Obstacle-Goal model. We also found a direct relationship between the kind of questions asked and the kind of inferences in all experiments. There were significant effects of the format information were presented: manipulating physical devices was the most appropriate tool related with seeking information and thereby improving understanding of science. We also found a significant effect of prior knowledge on questions scientific content. However, important scientific principles and laws were not mentioned. This alerts on difficulties for using science to build models of reality.