Los recursos instrumentales (productos, procesos, sistemas) sobre los que se estructura el aprendizaje en la educación técnica y tecnológica son fuentes de información técnica y de modos de actuación, en un contexto productivo simulado y orientado al aprendizaje que genera capacidades para desarrollar procesos y productos. Son modelos de ciertos aspectos de la realidad que dependen de la situación en que se aplican, de los fines que persiguen y de las personas que involucran.
En términos generales, el concepto de modelo se relaciona con cuestiones vinculadas a lograr, admirar o copiar. Menos frecuente es considerar el modelo como algo para construir, y menos frecuente aún es considerar que nos relacionamos con la realidad a partir de modelos de pensamiento y actuación que están insertos en la cultura.
En el caso de la educación tecnológica (en cualquier nivel educativo), sin ignorar lo genérico, el término "modelo" se relaciona con un recorte muy particular y específico: el que está vinculado a la artificialidad, a lo construido por el hombre en forma de productos, procesos o sistemas. También se refiere a una problemática en particular: la ligada a transmitir información sobre ellos de manera sintética, precisa y, en lo posible, unívoca, con la finalidad de comprender comunicar y actuar.
Bajo esa perspectiva, el modelo es un sistema más o menos preciso que se elabora para facilitar su comprensión y estudio, para aprender. Implica elaborar con determinado nivel de definición y supone determinar la situación de aprendizaje (objetivos, nivel, especialización, etcétera) y el tipo de modelización que en esa circunstancia es factible alcanzar.
Un modelo es una representación / simplificación / interpretación del mundo en el cual uno se sitúa, con miras a un fin.
Un modelo permite comprender, comunicar y actuar.
Adaptado de Gerard Fourez. Saber sobre nuestros saberes. Buenos Aires: Colihue, 1997.
En la educación técnico-tecnológica y en el contexto de un proyecto tecnológico, la etapa o fase del proceso determina el tipo de modelo que se quiere lograr y, en consecuencia, cuáles son los recursos instrumentales para utilizar en la enseñanza, cómo hacerlo y de qué modo evaluar los resultados que los alumnos alcancen por su intermedio.
Por ejemplo, en una etapa de definición del problema, de intercambio de ideas y de la primera materialización de algunas de ellas es poco razonable pretender llegar más allá de los modelos bidimensionales, bosquejos o dibujos que constituyen materializaciones iniciales. Así como verbalizar una idea dista de formalizarla por escrito, avanzar desde la descripción de la posible solución hasta un problema tecnológico, hasta el producto, proceso o sistema que lo logre, requiere de muchos intentos en borrador. Es necesario traducir ideas a representaciones gráficas y ajustarlas en sucesivos acercamientos, ganando precisión en cada paso, hasta alcanzar el dibujo normalizado y llegar a un modelo bidimensional formalizado.
A medida que el proyecto avanza, la materialización es un requisito indispensable para el análisis, la evaluación y el ajuste. La elaboración de modelos (que en el caso educativo puede ser la concreción definitiva del proyecto), siguen también un orden creciente de definición. A pesar de tener un grado elevado de formalización, el registro gráfico de las formas o las relaciones estructurales de un producto, la dinámica de un proceso o sistema realizado de forma manual (dibujo con tablero e instrumentos simples), asistida (dibujo con computadora, plotter, etcétera) o por medio de la fotografía, no siempre proveen la información necesaria verificar el comportamiento de dichos productos, procesos o sistemas.
Se recurre, entonces, a los modelos tridimensionales. Uno de los más típicos y comunes es el usado en arquitectura, con el que mediante una maqueta se transmite una idea acabada de cómo será una construcción una vez realizada. El modelo tridimensional hace perceptibles las características exteriores de un objeto, sus proporciones, las dimensiones de las partes en relació con el conjunto.
Además de ofrecer una representación más concreta de los objetos, los modelos tridimensionales permiten realizar ensayos sobre los materiales, las funciones y otras características del objeto examinado. En el campo de la tecnología, permiten anticipar problemas tanto del producto como de su elaboración con economía de medios.
Aunque es posible distinguir modelos tridimensionales de características variadas, los principales se agrupan en cuatro clases:
En el campo educativo es importante establecer el tipo de modelo que se pretende lograr, dado que esa definición es la que determina los criterios de evaluación.
Tienen la finalidad de representar, en escala adecuada, los aspectos exteriores de una cosa (por ejemplo, geográficos, topográficos, urbanísticos, arquitectónicos). La representación realista de ambientes y de objetos hasta el mínimo detalle es común a todos los modelos descriptivos. Éstos son algunos:
Globos artificiales: en ellos, la tierra emerge y los mares son reproducidos con superficies
curvas como en la realidad.
Modelos geográficos: reproducen a escala continentes enteros, naciones o regiones. En estos plásticos, la altura de las montañas, la profundidad de las pendientes o cualquier otro desnivel de la corteza terrestre, están expresados en relieve o en signos convencionales y adquieren mayor evidencia y eficacia visual.
Modelos de proyectos (arquitectónicos y urbanísticos): ponen en evidencia los
aspectos volumétricos y las relacionesentre las diversas partes de un edificio o de una zona.
Modelos de juguete: generalmente son trenes, aviones y coches.
El principal objeto de los modelos estructurales es analizar el comportamiento y/o verificar la resistencia de estructuras, de materiales y de maquinarias cuando se someten a esfuerzos de distinto tipo. En esta categoría son muy utilizados los modelos de medios de transporte vial, aéreo y marítimo, destinados a verificar la forma aerodinámica más conveniente que ofrezca la mínima resistencia al medio por el cual el vehículo se desplaza.
Con ese fin los modelos son introducidos, por ejemplo, en túneles de viento (conductos atravesados por una fuerte corriente de aire producida por grandes ventiladores en circuito cerrado, accionados por motores de gran potencia), donde se reproducen artificialmente las condiciones que genera la resistencia del aire. Por medio de sensores convenientemente ubicados, que miden las variables en acción, o de visualizaciones que muestran comportamientos, se extraen datos útiles para perfeccionar la forma, el perfil y las dimensiones de las diversas partes de los vehículos.
En otros casos, mediante aparatos y prácticas de laboratorio se efectúan pruebas físicas y mecánicas sobre modelos de determinadas estructuras, para evaluar la resistencia a la tracción, a las fallas, a la compresión, a la flexión, al plegamiento, la dureza, etcétera. También se puede proceder al análisis óptico de los esfuerzos a que son sometidas las estructuras, aprovechando las particulares propiedades de la luz polarizada.
También se puede predecir el comportamiento de los materiales mediante fórmulas matemáticas,
pero esta forma de modelizar no permite observar lo que ocurre en el interior de los materiales, ni la
localización y el efecto preciso de los esfuerzos.
Reproducen objetos o partes de objetos, especialmente mecánicos y electrónicos, en los cuales es necesario verificar el funcionamiento, el modo de empleo, la seguridad u otros factores dinámicos.
Para ser vendido y usado, un producto debe ser confiable, es decir, debe garantizar su propio funcionamiento. Una parte importante de la investigación técnica está, por lo tanto, volcada a la comprobación de métodos y materiales que se utilizarán en la producción, para asegurar que los componentes y los artefactos que la forman cumplan los requisitos de funcionamiento requeridos en determinadas condiciones de uso ambiental. Con este fin se elaboran métodos acelerados de verificación para simular largos períodos de utilización.
Así por ejemplo un relé que será usado un millón de veces durante un período de veinte años puede ser verificado en pocas horas a un ritmo de cientos o miles de operaciones por minuto.
La certificación es de importancia relevante sobre el costo de la investigación y la validez de los resultados. Para efectuarla se recurre a modelos funcionales que ofrecen demostraciones claras y circunstanciales sobre la real eficiencia de un producto. Se trate del estudio de grandes obras de ingeniería o de simples circuitos eléctricos, el empleo de este tipo de modelos presenta muchas ventajas.
En Japón, por ejemplo, se ha construido un modelo hidráulico que reproduce el movimiento del agua del mar interno frente a la bahía de Osaka. El modelo simula el comportamiento de las descargas sobre el mar de toda la zona industrial, tomando en cuenta las acciones de la marea oceánica. Cámaras dispuestas sobre el modelo fotografían los complicados movimientos de las aguas. Además de describir la situación actual, el modelo prevé también intervenciones para regular el flujo de las aguas contaminadas y restablecer el equilibrio ecológico de la zona.
Tienen como finalidad estudiar, buscar y ensayar los modos posibles de agregación entre formas unitarias y elementales (por ejemplo, para armado de muebles, de células habitacionales prefabricadas) y, en general, para encontrar soluciones a problemas de proyectos de plantas, estructuras, mecanismos, entre otros.
Muchos productos industriales están formados por unidades elementales elaboradas en grandes series, pero que dan lugar a objetos diferentes puesto que pueden ser ensamblados según diversas exigencias funcionales y económicas. Un ejemplo son los muebles en kits para armar y las manufacturas prefabricadas para edificación (travesaños, paredes, suelos, etcétera).
La programación de los módulos y de su ensamble se facilita al utilizar modelos operativos. Es suficiente realizar modelos a escala, incluso si están notablemente simplificados, ya que lo que interesa no es la reproducción formal, sino el análisis de todas las posibilidades agregativas (por contigüidad o por superposición) de los elementos modulares empleados.
El juego del "mecano", con su limitada variedad de piezas que pueden ser ensambladas de modos diferentes, es un ejemplo clásico de modelo operativo.
La utilización de los modelos tridimensionales en el campo educativo, además de las finalidades de comunicación y sistematización de conocimiento sobre un sistema en particular, ofrece la posibilidad de desarrollar la creatividad y el espíritu crítico, afinar la capacidad de análisis y presentar evidencias claras para la evaluación de los aprendizajes.