El modelo sol-tierra-luna en el lenguaje iconográfico de estudiantes de magisterio

153 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(2), 153–166 EL MODELO SOL-TIERRA-LUNA EN EL LENGUAJE ICONOGRÁFICO DE ESTUDIANTES DE MAGISTERIO Gil Quílez, M. José y Martínez Peña, M. Begoña Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales Facultad de Educación. Universidad de Zaragoza [email protected] [email protected] INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA Resumen. Las ilustraciones que acompañan a los textos no siempre facilitan el proceso de aprendizaje. En este trabajo se estudian las representaciones gráfi cas y los textos que acompañan a las mismas, realizadas por estudiantes de Magisterio sobre los movimientos de la Tierra y de la Luna y sus consecuencias. Su análisis permite afi rmar que hay una falta de comprehensión del modelo Sol-Tierra-Luna. Así mismo los estudiantes tienen severas difi cultades en expresarse mediante dibujos. Hay que evitar el refuerzo del carácter de entretenimiento que tienen las imágenes, procurando que las tareas de análisis y elaboración de las mismas en la escuela no se asocien siempre a lo lúdico. El alumnado debe desarrollar sus propias destrezas icónicas para explicar los conceptos y emplear también imágenes, siempre que sea posible, en tareas de evaluación. Palabras clave. Dibujos, modelos alternativos, astronomía, magisterio. The pattern Sun-Earth-Moon in teacher trainee’s iconographic language Summary. The abundance of images within textbooks does not always facilitate the understanding of the concepts. In this paper we study, the graphical representations made by Teacher training students, and the texts accompanying these drawings in relation to the subject of terrestrial and lunar movements and their consequences. Students do not have a clear idea of the Sun/ Earth/ Moon model and they lack some concepts with which to build it. They also have diffi culty in expressing themselves in diagrams. Very strong inducements to attract attention are required in the written text, as well as specifi c instructions on the part of the teacher, if learning is to take place. Keywords. Drawings, alternative models, astronomy, teacher training. INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 154 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(2) INTRODUCCIÓN En la actual sociedad de la información tiene gran importancia la información audiovisual por su capacidad de hacer más atractivo un mensaje. Las imágenes que nos llegan a través de los distintos medios condicionan nuestras concepciones sobre la cultura, la ciencia, la realidad, sobre nosotros mismos y sobre los demás... En defi nitiva condicionan nuestra forma de ver y comprender el mundo. La escuela no es ajena a la importancia de las imágenes y éstas se usan junto con el discurso textual, tanto en la actuación docente del profesor en el aula como en los materiales didácticos para las nuevas tecnologías y en los libros de texto. Las imágenes pueden tener distintas funciones (Fig. 1), se pueden utilizar para que resulte más ameno un determinado tema, es decir, con una función motivadora, pero también para favorecer la comprensión de los conceptos y modelos, es decir, con funciones cognitivas (Levie y Lentz, 1982; Reid, 1990a; Pérez de Eulate et al., 1999). En este segundo caso habría que distinguir dos tipos de imágenes: descriptivas (partes de la fl or, aparato digestivo, anatomía, modelados del relieve...) o ilustrativas de modelos (ADN, interior de la Tierra, transmisión nerviosa, sistema Sol-Tierra-Luna...). En los libros de texto hay una gran proliferación de fotos, dibujos, esquemas, gráfi cos, etc. Los distintos tipos de imágenes de los libros de texto de primaria y secundaria ocupan alrededor del 50% de la superfi cie de las páginas (Pérez de Eulate et al., 1997; Jiménez y Perales, 2001) Esto, qué duda cabe, hace mucho más atractivo el texto y se supone que favorece el proceso de comunicación de la información. Al referirse a las imágenes que ilustran los libros de texto, se habla de «alfabetización visual» (Goldsmith, 1984; Kress y Van Leeuwen, 1990). Sin embargo, la abundancia de imágenes no siempre facilita la comprensión de los conceptos que ilustran. En algunos trabajos se afi rma que las imágenes producen un efecto contrario al que tradicionalmente se les atribuye, especialmente cuando la complejidad del tema aumenta. En tales casos, los alumnos miran más veces y durante más tiempo las imágenes y, en cambio, su aprendizaje es menor (Reid, 1990b; Reid y Beveridge, 1990; Jiménez et al., 1997; Bandiera y Di Macco, 2000). Otros aspectos a los que se les ha prestado atención en investigaciones previas es la importancia de capacidades espaciales para realizar una lectura adecuada de las imágenes de los libros de texto (Macnab y Johnstone, 1990; Reid, 1990b), las limitaciones de las imágenes en dos dimensiones para ilustrar los modelos espaciales (Pérez de Eulate et al., 1997) o la difi cultad de comprensión de los dibujos en sección (Constable et al., 1988; Macnab y Jonhstone, 1990; Bandiera y Di Macco, 2000). Mottet (1996) cuestiona que las imágenes sean una fuente de aprendizaje. Bachelar (1948) y Piaget e Inhelder (1956) ya señalaban que el conocimiento no se produce como consecuencia de la percepción, ya que percibir una imagen no es percibir la realidad, sino que se debe construir a través de ella. Y para que esto ocurra son necesarias unas condiciones didácticas y cognitivas que permitan esa transformación de la imagen en conocimiento (Mottet, 1996) y posteriormente de conocimiento en imagen. Es necesario ayudar a los estudiantes a desarrollar habilidades para leer imágenes (Goldsmith, 1984; Kress y Van Leeuwen, 1990; Reid, 1990a, 1990b), ya que existen múltiples factores que inciden en el aprendizaje y, en muchas ocasiones, la complejidad de las imágenes no se corresponde con las competencias interpretativas de los estudiantes (Bowen y Roth, 1999). Por eso se considera que los libros de texto requieren adoptar un adecuado lenguaje iconográfi co para comunicar información relevante (Pérez de Eulate et al., 1997; Kearsey y Turner, 1999; Mathewson, 1999; Escovedo et al., 2000). Se señala, además, que, para que las ilustraciones tengan un efecto benefi cioso, se debería hacer referencia a ellas en el texto acompañante. En la enseñanza de la ciencia es fundamental tanto el aprendizaje de modelos científi cos como el facilitar a los alumnos la construcción de modelos (Boulter, 2000). Este último aspecto constituye una herramienta metacognitiva, es decir, permite la refl exión por parte del alumno sobre su aprendizaje. Los modelos mentales ponen de manifi esto la manera en que los estudiantes entienden algún tipo de conocimiento. La comparación entre el modelo y el fenómeno representado facilita por parte del profesor la adecuación, según los resultados obtenidos, del proceso de enseñanza-aprendizaje (Boulter 2000; Fanco y Colinvaux, 2000). En este trabajo se han estudiado los modelos mentales de los estudiantes sobre el sistema Sol-Tierra-Luna, expresados, en nuestro caso, mediante textos y dibujos. Es decir, se ha pretendido averiguar cómo representan los estudiantes de manera gráfi ca dicho sistema, si el texto escrito y el dibujo se complementan y permiten explicar un modelo coherente, su correspondencia con el modelo científi co y, en los casos en los no existe esta correspondencia, dónde se encuentran las difi cultades. Figura 1 Clasifi cación de las imágenes y herramientas cognitivas que promueven. IMÁGENES MOTIVADORA COGNITIVA Curiosidad Interés ILUSTRATIVAS DE MODELOS DESCRIPTIVAS Observación Análisis Identifi cación de partes o tipos Interpretación Comparación Clasifi cación Emisión de hipótesis Deducción P R O M U E V E N F A V O R E C E N Tienen diferentes funciones para promover pueden ser INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 155 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(2) PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Del mismo modo que se supone que las ilustraciones favorecen el proceso de comunicación desde el libro de texto o el profesor hacia el estudiante, podríamos pensar que también deberían favorecer el proceso de comunicación inverso, es decir, como fuente de información para el profesor a partir del modelo que el estudiante ha construido sobre un tema concreto. Sin embargo, hemos observado que los alumnos no suelen ayudarse de dibujos para apoyar la exposición verbal o escrita de una idea e, incluso, cuando el profesor les pide expresamente que los utilicen, hay algunos alumnos que siguen sin usarlos (Martínez Peña y Gil Quílez, 2001). En los casos en que los textos de los estudiantes van acompañados de dibujos, resulta muy interesante estudiar con detenimiento la información que éstos proporcionan y la coherencia entre textos y dibujos, puesto que permiten aproximarse mejor a los modelos que los estudiantes tienen. Éste es el objetivo del presente trabajo, analizar los modelos del sistema Sol-Tierra-Luna que tienen los alumnos de Magisterio. En este tema la utilización de imágenes resulta clave para explicar las relaciones entre los componentes del mismo, ya que se trata de cuerpos de muy distintos tamaños, situados a grandes distancias y moviéndose unos con respecto a otros. Todo ello hace que el aprendizaje del modelo Sol-Tierra-Luna tenga una gran difi cultad intrínseca. Partimos de la idea de que la difi cultad para aprehender este modelo estriba en distintos aspectos: en los conceptuales (es decir, en la capacidad de los estudiantes para seleccionar los conceptos clave implicados en cada cuestión planteada), en las destrezas geométricas y espaciales requeridas (es decir, en la capacidad de imaginar el sistema en tres dimensiones y desde distintas perspectivas) o en el lenguaje utilizado (la utilización del lenguaje cotidiano para estas cuestiones expresa lo que se ve: el Sol sale, está más alto o más bajo; mientras que el leguaje del modelo científi co trasciende la observación cotidiana). Este tema se trabaja en toda la enseñanza obligatoria, primaria y secundaria y, tanto en nuestra práctica cotidiana en calidad de docentes como en la investigación didáctica, se han detectado difi cultades de aprendizaje (Fernández y Morales,1984; Jones y Linch, 1987; Baxter,1989; Nussbaum,1989; Lanciano, 1989; Vosniadou y Brewer, 1990; Alfonso et al., 1995; Camino, 1995; De Manuel, 1995; De Manuel y Montero, 1995; García Barros et al.,1996; Domènech y Martínez, 1997; Lanciano, 1997; Moreno, 1997; Navarrete, 1998; Parker y Heywood, 1998; Stahly et al.,1999; Martínez Peña y Gil Quílez, 2001, 2003; Vega Navarro, 2001; Camino, 2004). METODOLOGÍA Se ha realizado el estudio con estudiantes de 3º de Magisterio en el marco de la asignatura Conocimiento del Medio Natural y su Didáctica. Por tanto, se trata de estudiantes que ya conocen este tema, puesto que llegan con el bagaje de la enseñanza obligatoria. Durante cuatro años se han analizado las representaciones gráfi cas realizadas por un total de 312 estudiantes junto con los textos que las acompañan, a propósito del tema de los movimientos de la Tierra y de la Luna y sus consecuencias. Se diseñaron las cuestiones a partir de la literatura existente sobre difi cultades de aprendizaje en relación con el tema y de nuestra propia experiencia en la enseñanza del mismo. Se han realizado dos tipos de cuestiones: a) Preguntas similares a las que aparecen en los libros de texto. Con ellas se quería averiguar cómo presentaban los alumnos su modelo, en un contexto «clásico», mediante texto escrito o bien sólo mediante gráfi cos o utilizando conjuntamente texto y gráfi co: 1) ¿Por qué, cuando en el hemisferio norte es invierno, en el sur es verano? Explícalo, utilizando algún esquema. 2) Realiza un esquema de la situación Sol-Tierra-Luna señalando sus movimientos relativos de manera que se justifi quen las fases de la Luna. b) Pequeños problemas, de manera que, para resolverlos, los alumnos deben aplicar su modelo en nuevas situaciones. En este caso se valora también si la respuesta descansa sobre el texto, sobre el gráfi co o sobre ambos: 3) ¿Cómo varían las sombras a lo largo del año? Explica a qué se deben esas variaciones y represéntalo gráfi camente utilizando esquemas. 4) ¿Qué fase de la Tierra vería un astronauta que se encontrase en la Luna durante la Luna nueva? ¿Y en la Luna llena? Justifícalo utilizando dibujos. 5) Estás en Zaragoza y llamas a un amigo/a que se encuentra en una nave en el espacio. Le dices que se asome a la ventana para que vea, a la vez que tú, la preciosa Luna llena. Pero te contesta que lo que él/ella ve es una preciosa Luna en cuarto creciente. ¿Crees que eso es posible? Justifi ca tu respuesta ayudándote de dibujos. En todos los casos se les sugiere que realicen esquemas para ayudarse. En relación con los dibujos se ha analizado si los estudiantes eran capaces de percibir el sistema desde distintas perspectivas (desde la Tierra y desde el espacio). Es decir, tanto las estaciones (y los cambios que se producen asociadas a ellas) como las fases de la Luna que percibimos desde la Tierra son vivencias astronómicas topocéntricas (Camino, 2004). Pero, para dar una explicación sobre su origen, hay que recurrir a un punto de vista situado en el espacio. También se han analizado las destrezas geométricas, si mantenían una cierta proporcionalidad entre los tamaños de los cuerpos, las distancias, los ángulos... Con respecto a los textos explicativos de los estudiantes se ha considerado si hacían una adecuada selección de los conceptos relacionados con cada cuestión concreta (movimiento de traslación, inclinación del eje de rotación terrestre...) o bien si faltaba alguno o no se utilizaba de acuerdo con el modelo científi co. Además se han INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 156 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(2) analizado aquellas respuestas en las que la utilización del lenguaje cotidiano conducía a forzar el modelo para adecuarlo a dicho lenguaje («a medida que el Sol va bajando a lo largo del año...»). RESULTADOS En la tabla I se expresan los porcentajes de alumnos que presentan difi cultades para cada cuestión en los aspectos anteriormente mencionados. Cuestiones sobre las estaciones Con respecto a la primera cuestión se encuentran respuestas muy variadas. Por ejemplo, el dibujo de la fi gura 2A, que sería adecuado, va acompañado del siguiente texto: «En el hemisferio norte es invierno porque los rayos del Sol llegan de forma más tangencial, sin embargo, en el hemisferio sur es verano porque los rayos de sol llegan de forma perpendicular y por tanto calientan más.» Sin embargo, se encuentran otras respuestas que ponen de manifi esto las difi cultades de los alumnos para explicar las estaciones. En la tabla I se muestra que tanto las difi cultades en el texto como en el dibujo presentan porcentajes similares. – Difi cultades al describir la inclinación del eje de rotación terrestre (concepto clave): «La Tierra al girar sobre sí misma no está recta sino que se desplaza hacia un lado.» – La fi gura 2B lleva asociado el siguiente texto: «Cuando en el hemisferio sur es verano en el hemisferio norte es invierno, en el polo norte es de noche y en el polo sur es de día. Esto se debe a cómo inciden los rayos que proceden del Sol, ya que van directamente al hemisferio sur quedando el hemisferio norte más lejano al Sol». Esta concepción ya ha sido detectada en otros trabajos anteriores (Camino, 1995; De Manuel, 1995) En el esquema (Fig. 2B) se representa la Tierra con el eje de rotación inclinado, los rayos del Sol paralelos incidiendo sobre la superfi cie terrestre, pero llama la atención el problema que tiene para representar los polos: lo hace en posiciones geográfi camente incorrectas, sin ninguna relación con el eje de rotación, ni diametralmente opuestos (difi cultades con la geometría). Tal y como realiza el dibujo, sería al contrario de lo que indica en el texto, es decir, verano en el hemisferio norte e invierno en el sur, y por tanto de día en el polo norte y de noche en el sur. Se diría que el alumno no comprende los argumentos que justifi can las variaciones estacionales, pero sí los que justifi can el día y la noche polares. De ahí la necesidad de cambiar la posición de los polos. – Un dibujo que ha sido repetido por un número importante de alumnos lo podemos observar en las fi guras 2C y 2D. Pueden presentar ligeras diferencias, se dibuja la Tierra con el eje de rotación inclinado, el ecuador puede estar representado perpendicular al eje o bien horizontal, el Sol puede tener el mismo tamaño que la Tierra o más pequeño, pero todos dibujan los rayos solares divergentes, consiguiendo así una incidencia oblicua o perpendicular dependiendo del hemisferio. Los textos que acompañan a estas fi guras en ocasiones son correctos, como el de la fi gura 2C: «[Las estaciones] son debidas a la inclinación del eje de la Tierra que hace que mientras en el hemisferio norte los rayos solares inciden inclinados, en el hemisferio sur lo hacen perpendicularmente.» Pero en otros casos no están adecuadamente construidos, como ocurre con el de la fi gura 2D: «[Las estaciones se producen] por la incidencia del eje longitudinal que “atraviesa” la Tierra y que impide que los rayos lleguen con la misma incidencia a todos los puntos de la misma.» En este ejemplo, el alumno habla del eje longitudinal (¿de rotación?) que impide (?) que los rayos lleguen con la misma incidencia, pero no explica cómo lo impide, y tampoco queda claro si la incidencia se refi ere al ángulo que forman los rayos del Sol con la superfi cie terrestre o a la intensidad de los mismos... En este caso, las difi cultades se centran tanto en los aspectos geométricos del dibujo como en la construcción del texto. – En el caso de la fi gura 2E se trata de un alumno que ha llegado a conceptualizar la importancia del ángulo de incidencia de los rayos solares sobre la superfi cie de la Tierra y comprende que en los polos es invierno mientras en el Tabla I Porcentaje de alumnos que presentan difi cultades en las respuestas a las diferentes cuestiones planteadas, bien en la realización de los dibujos o en la construcción del texto. Cuestión 1 Estaciones % Cuestión 3 Sombras % Cuestión 2 Fases Luna % Cuestión 4 Astronauta Luna % Cuestión 5 Astronauta Espacio % Dibujos Perspectiva 70 11 85 52 65 Geometría 58 10 53 54 64 Textos Conceptos 77 29 21 51 62 Lenguaje 45 70 12 23 19 No contesta 14 10 4 5 10 INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 157 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(2) ecuador es verano, pero no representa el eje de rotación, ni vertical ni inclinado (faltan conceptos clave). El dibujo que realiza es coherente con el texto que escribe: «Cuando los ángulos [de los rayos sobre la superfi cie terrestre] sean más oblicuos estaremos en invierno y cuando sean perpendiculares nos encontraremos en verano.» – El alumno que realiza el dibujo de la fi gura 2F señala: «La causa que explica las estaciones es el movimiento de traslación de la Tierra en torno al Sol. Si los rayos caen directamente sobre el hemisferio norte es verano. Como el hemisferio sur está en el lado opuesto al hemisferio norte no recibirá los rayos del Sol directamente, por lo que ahí será invierno.» En la fi gura 2F se observa que dibuja unas fl echas indicando el movimiento de traslación terrestre y otras indicando el movimiento de rotación terrestre visto desde su eje (?), pero en este caso, tal como sugiere el dibujo, el hemisferio norte pasaría a la posición del hemisferio sur y viceversa. ¿Variaciones estacionales diarias? Éste sería un ejemplo de un alumno con problemas de perspectiva unido a un desconocimiento de conceptos clave que le lleva a forzar el modelo para intentar responder a la cuestión. – A continuación se transcribe el texto que acompaña el esquema de la fi gura 2G, en este caso las difi cultades se presentan tanto en el dibujo como en el texto (en todas las categorías): «Debido a los movimientos terrestres, los rayos apuntarán perpendicularmente a un determinado punto de la Tierra [hemisferio norte o hemisferio sur]. Donde incidan perpendicularmente será verano y por tanto donde no lo hagan será invierno». En el dibujo se observa el Sol en una posición más elevada que la Tierra, y los rayos del Sol incidiendo tan sólo en el hemisferio norte, en el que se indica que es verano. No queda claro qué ocurre en el hemisferio sur, ¿no inciden los rayos del Sol?, ¿lo hacen más oblicuamente? Cuando en el hemisferio norte sea invierno, ¿qué posición ocuparía el Sol en el dibujo? Figura 2 Dibujos realizados por estudiantes de Magisterio para explicar la causa de las diferentes estaciones en el hemisferio Norte y Sur (ver comentarios en el texto). A B C D E F G H INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 158 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(2) – Por último, se encuentran alumnos que no tienen claro el concepto de hemisferio, como se puede ver en la fi gura 2H, en la que aparece dibujada una línea vertical para separar hemisferio norte y sur (De Manuel, 1995, encuentra esa concepción de hemisferio como media esfera dividida por un plano que pasa por los polos). En el texto señala lo siguiente: «En la posición de “Tierra 1” en el hemisferio norte es invierno mientras que en el hemisferio sur es verano porque en éste es donde inciden los rayos del Sol directamente. Al cabo de 6 meses, la Tierra se encontraría en la posición de “Tierra 2” y la situación sería contraria.» Respecto al problema de la variación de las sombras a lo largo del año, la tercera cuestión planteada, se pretendía que los alumnos explicasen por qué en verano las sombras son más cortas que en invierno, utilizando los esquemas que justifi can las variaciones estacionales. Se trata de un problema de aplicación de los conocimientos que los alumnos tienen sobre el origen de las estaciones a uno de los efectos asociados a ellas. En esta cuestión, los alumnos cuentan con su experiencia cotidiana, y fuerzan las respuestas textuales y los dibujos para intentar ilustrar esa experiencia. Por otra parte, la mayoría de los alumnos no realizan dibujos, y por esa razón en la tabla I el porcentaje de los mismos que tiene difi cultades, tanto en lo referente a perspectiva como a la geometría, es bajo comparado con las difi cultades encontradas en los textos. Los dibujos presentan dos situaciones extremas: por un lado, alumnos que se limitaban a describir las diferencias que se observan en cada estación, es decir, cómo son las sombras en verano y en invierno, en relación con la posición del Sol sobre el horizonte, pero no iban más allá (Fig. 3); y, por otro lado, alumnos que trascendían su experiencia cotidiana para intentar dar una explicación global, en la que relacionaban el movimiento de traslación y la inclinación del eje de la Tierra (conocimientos académicos) con las variaciones en la longitud de las sombras a lo largo del año observadas en la vida diaria (Fig. 4). – Algunos alumnos, como el que ha realizado el esquema de la fi gura 3A señalan que «en verano los días son más largos y el Sol está más alto por lo que las sombras que genera son pequeñas. En invierno los días son más cortos y el sol realiza menos recorrido visible que en verano, por lo que queda más bajo y las sombras son más largas.» En el dibujo se observa la sombra que proyecta un palo cuando el Sol se encuentra a la misma distancia en la horizontal (lo que se puede interpretar como que es la misma hora) pero a distinta altura sobre el horizonte, originando sombras de distinta longitud. – Otros alumnos tienen serias difi cultades para construir el esquema que contiene el foco luminoso (Sol), el objeto iluminado y la sombra proyectada. En el dibujo de la fi gura 3B se observa cómo la casa proyecta una sombra larga en invierno, con el Sol bajo, y una sombra corta con el Sol más alto. Sin embargo, la posición relativa del Sol respecto al plano horizontal no es la misma, por lo que el esquema sería válido para explicar la variación de las sombras a lo largo del día, pero no a lo largo del año. Por otra parte, en el dibujo del verano y aunque no lo señala, el Sol proyecta sombras a ambos lados de la casa. En el texto que acompaña al dibujo señala: «Es en invierno cuando el Sol está más cercano a la Tierra. Por lo tanto, sus rayos inciden oblicuamente proyectando grandes sombras. En verano, que es cuando el Sol se encuentra más alejado de la Tierra, los rayos de Sol se proyectan perpendicularmente y produce unas sombras muy pequeñas.» Es decir, sería la distancia entre el Sol y la Tierra lo que determina las diferencias estacionales de las sombras. Figura 3 Diferente longitud de las sombras en invierno y verano, en dibujos que únicamente hacen referencia a la posición del Sol y del objeto iluminado (comentarios en el texto). A B C D E INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 159 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(2) – En el dibujo de la fi gura 3C llama la atención que no hay ninguna relación entre la posición del Sol, el objeto iluminado y la sombra que proyecta. El Sol se encuentra en los dos casos directamente sobre el horizonte, o incluso más bajo. En el caso de la sombra larga, se observan las dudas del estudiante que primero dibuja el Sol en una posición coherente con la sombra, pero luego rectifi ca. El texto que lo acompaña da alguna pista sobre el origen de sus difi cultades: «Las sombras son de mayor longitud cuando los rayos de Sol inciden oblicuamente sobre el objeto. Cuando los rayos de Sol inciden perpendicularmente al objeto la sombra es mucho menor.» Parece que ha confundido el hecho de que los rayos de Sol incidan en verano perpendicularmente a la superfi cie terrestre con el ángulo de incidencia de la luz sobre el objeto, para proyectar la sombra. – En el dibujo de la fi gura 3D, el estudiante representa los distintos recorridos aparentes del Sol en el cielo a lo largo de un día de invierno y un día de verano. En el texto escribe: «El Sol sale por el Este y se oculta por el Oeste, durante todo el año, pero no por el mismo punto exacto, ya que, en verano va más alto y su recorrido es mayor; y en invierno va más bajo, siendo su recorrido menor. Por lo tanto en invierno al ir más bajo habrá más sombras y en verano al ir más alto menos...». Ni en el texto, ni en el dibujo explica a qué se deben esas diferentes trayectorias. – Por último, algunos alumnos hacen referencia a la variación de las sombras a lo largo del día, pero no lo relacionan con las variaciones de las sombras en las distintas estaciones (Fig. 3E). Con respecto a los alumnos que hacen un planteamiento global del problema, nos encontramos con algunos de los modelos ya detectados en la cuestión de las estaciones y otros que lo resuelven correctamente. – La fi gura 4A se trata de un caso intermedio entre los que representan el Sol en el horizonte (Fig. 3 D) y los que hacen un planteamiento global con el dibujo de la Tierra, pero no explica a qué se deben los cambios en el recorrido solar: «El Sol en verano se encuentra más alto que en invierno. De la misma manera realiza un recorrido aparente sobre el cielo mucho mayor dando lugar a mayor número de horas de luz. El Sol sale antes y se pone más tarde.» Como otros muchos casos, el alumno describe una observación. – Así, en la fi gura 4B, podemos observar el esquema de la Tierra y el Sol, con los rayos solares divergentes, para conseguir una incidencia oblicua o perpendicular, según se trate de un hemisferio u otro. – Las fi guras 4C y 4D muestra dos esquemas correctos sobre la longitud de las sombras en los distintos hemisferios en donde están representados los distintos elementos del modelo. El texto que acompaña a estos dibujos explica la relación entre los mismos. Figura 4 Diferente longitud de las sombras en invierno y verano, en dibujos que, en este caso, muestran la posición del Sol, la Tierra y el objeto iluminado (explicación en el texto). AC B D INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 160 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(2) Cuestiones sobre las fases de la Luna En relación con la segunda cuestión, que se refería a las fases de la Luna, las difi cultades se encuentran mayoritariamente en los dibujos (Tabla I). Incluso hay alumnos que no dibujan el esquema, a pesar de que se les pide expresamente, dando sólo una explicación escrita. De las respuestas obtenidas se pueden destacar los siguientes puntos: – Muchos esquemas resultan confusos: no es evidente en ellos cuáles son los elementos constituyentes o cómo se desplazan para dar lugar a las fases; faltan rótulos y fl echas; las partes oscuras e iluminadas de la Luna no están bien representadas (Fig. 5A). – Sólo dibujan el Sol, la Tierra y la Luna llena o nueva, pero no las fases restantes (Figs. 5B y 5C). En estos dos dibujos llaman la atención las órbitas terrestres tan diferentes; mientras en la fi gura 5B es circular, en la fi gura 5C es elíptica pero exageradamente excéntrica. – Indican los movimientos relativos equivocados: el Sol girando en torno a la Tierra (Fig. 5D). Este modelo ha sido detectado anteriormente en otros trabajos referidos a la explicación del día y la noche (Jones y Lynch, 1987; Parker y Heywood, 1998; Jones et al., 1999; Roald y Mikalsen, 2001). – Con frecuencia confunden las posiciones de Luna llena y Luna nueva, a veces porque consideran las fases como algo fi jo (Luna nueva en la izquierda y llena en la derecha), independientemente de la posición relativa del Sol, y otras porque explican la Luna nueva como un eclipse, por la proyección de la sombra terrestre (Fig. 5E). Esta concepción es una de las más habituales reconocida en investigaciones precedentes (Camino, 1995; García Barros et al., 1996). Novak y Gowin (1988), al trabajar con los alumnos la construcción de mapas conceptuales para la poner de manifi esto concepciones equivocadas, identifi can también esta idea de que es la sombra de la Tierra, al cambiar la Luna de posición, la causante de las fases. Respecto a la cuestión sobre las fases que presenta la Tierra vista desde la Luna, la pregunta 4, se pretendía conocer si comprendían el concepto de fases de la Luna y si eran capaces de extrapolarlo a otro constituyente del Sistema Solar como la Tierra. En este caso, como tienen que aplicar su modelo a una nueva situación, las difi cultades se presentan tanto en los aspectos gráfi cos como en la falta de aprehensión de conceptos clave (Tabla I ). Los resultados que se obtienen en algunos casos son correctos, como puede observarse en el dibujo de la fi gura 6A, en la que el alumno señala que «el astronauta situado en la cara oscura de la Luna vería la Tierra en fase llena, mientras que cuando estuviera en la cara iluminada vería la Tierra en fase nueva». Entre las difi cultades observadas destacamos las siguientes: – El dibujo de la fi gura 6B corresponde a un alumno que intenta representar las fases de la Luna para responder a la pregunta, aunque no llega a situar al astronauta ni a nombrar las fases. Tiene difi cultades para representarlas, como se observa por la distribución de las sombras en las distintas posiciones de la Luna. Va acompañado de un texto en el que se refi ere a los movimientos de rotación y traslación de la Luna, y señala que «en la primera fase hay luna llena y en la cuarta fase hay luna nueva» pero sin numerarlas en el dibujo. – El alumno que realiza el esquema de la fi gura 6C considera el movimiento de traslación de la Tierra y dibuja la órbita lunar alrededor del Sol y de la órbita terrestre. Figura 5 Dibujos sobre las fases de la Luna (explicación en el texto). A C BD E INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA 161 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005, 23(2) Señala que la parte superior del dibujo representa la situación de Luna nueva, allí «el astronauta no verá la Tierra porque permanecerá oculta, ya que el Sol la “tapa” debido a su localización espacial.» En cambio en la parte inferior que representa al astronauta en la Luna llena «éste observará toda la Tierra porque el Sol no la oculta. Ello se debe al movimiento de traslación y rotación.» Camino (1995) cita la explicación de ocultación entre la Luna y el Sol para justifi car la sucesión de días y noches, en nuestro caso la ocultación se da entre la Tierra y el Sol. Se trata de un ejemplo en el que se fuerza el modelo para adecuarlo al lenguaje. – En el caso de la fi gura 6D, el alumno representa la órbita de la Luna externa a la Tierra; además representa la Luna en cuarto creciente y menguante tal y como se vería desde la Tierra, no tal y como se vería desde el espacio. Esta doble perspectiva en los dibujos ha sido detectada por Vega Navarro (2001). En el texto que acompaña a la ilustración señala que «el astronauta en la fase de la Luna nueva verá el sistema de rotación ya que verá cómo la Tierra gira sobre su propio eje y cómo se va formando el día y la noche..., cuando el astronauta esté en la fase de Luna llena el Sol no le da directamente y verá la fase de Tierra de traslación...». El esquema sugiere la existencia de dos modelos independientes: por una parte, el del movimiento de traslación terrestre en torno al Sol y, por otra, el modelo de las fases de la Luna en el que no aparece ni el Sol ni la Tierra. El estudiante los yuxtapone, pero no los integra para construir su propio modelo. Los resultados que se obtienen del problema del «amigo que se encuentra en la nave espacial viendo la Luna en cuarto creciente», pregunta 5, son más ricos que los de la segunda pregunta, ya que, al pedirles la elaboración de una imagen referida a un problema concreto, los alumnos deben activar sus representaciones mentales y tienen que manipular sobre su propio modelo para buscar una solución. Como en la pregunta 4, las difi cultades se manifi estan en un porcentaje elevado tanto en los textos como en los dibujos (Tabla I ): - Hay alumnos que resuelven el problema de forma geométricamente correcta (Fig. 7A) si bien hay aspectos que se descuidan como el dibujo de la órbita de la Luna que llega a alcanzar al Sol… Figura 6 Dibujos que muestran al astronauta y las «fases de la Tierra» (explicación en el texto). A C B D