¿Por qué hay veranos e inviernos? Representaciones de estudiantes (12-18) y de futuros maestros sobre algunos aspectos del modelo Sol-Tierra

i POR QUÉ HAY VERANOS E INVIERNOS? REPRESENTACIONES DE ESTUDIANTES (12-18) Y DE FUTUROS MAESTROS SOBRE ALGUNOS ASPECTOS DEL MODELO SOL-TIERRA DE MANUEL BARRABÍN, J. IES Joan Miró, Av. Europa, 153, Bellvitge. L'Hospitalet de Llobregat, 08907 Barcelona. SUMMARY This paper shows the results of an investigation conducted on more than 900 students aging 12-18, and 50 teacher training students. Misconceptions related with the Sun-Earth model in relation with summers and winters were studied using a single questionnaire and an interview. Changes derived from an instruction based on a simulation activity on the model were also tested, 1, 2, and 3 years later. A comparative analysis, between instructed and uninstructed students, also carried out. These analysis and the interpretation of the probable origin of misconceptions are used for some educational suggestions. Veranos e inviernos, la diferente duración del día y la noche en las estaciones, los eclipses, las diferencias de horario entre lugares lejanos del mundo, etc. son hechos y fenómenos que se suceden a lo largo de nuestra vida. Para casi todos ellos tenemos nuestras propias representaciones. De hecho, para gran parte de los conceptos científicos sobre fenómenos y procesos naturales, las personas poseemos nuestras propias ideas, teorías personales (Claxton 1984) que configuran una ciencia intuitiva (Osborne y Freyberg 1985), la cual confiere una cierta funcionalidad, coherencia y capacidad de predicción a nuestro mundo. Estas ideas pueden tener diversos orígenes (Pozo et al. 1991) y a menudo no coinciden con los conceptos científicos vigentes. En la enseñanza de las ciencias, en el marco del paradigma constructivista, el conocimiento de las ideas de los estudiantes sobre conceptos científicos es imprescindible. Se han propuesto diversos modelos de instrucción (Posner et al. 1982, Osborne y Wittrock 1983, Pozo 1989) que parten de las concepciones de los estudiantes, y pretenden reestructurar y cambiar las ideas alternativas. En diferentes momentos del currículo de la enseñanza primaria son tratados diversos conceptos de cosmología, entre los que se incluye el modelo Sol-Tierra. Frecuentemente estos contenidos no vuelven a ser considerados de un modo directo en la enseñanza secundaria. No obstante, algunos temas relacionados con la astronomía aparecen con intermitencia en la ciencia escolar, y quizás con más frecuencia en los aprendizajes no formales de los adolescentes. El aprendizaje de un modelo adecuado Sol-Tierra facilita la comprensión de fenómenos como: la sucesión estaciona1 a lo largo del año, el sistema horario, la diferente duración de los días y de las noches en el ciclo anual y, en general, de una serie de situaciones derivadas de fenómenos naturales que a menudo no tienen una explicación sencilla ni deducible a partir de la lógica y del sentido común. Se han realizado numerosas investigaciones para conocer las concepciones asociadas al modelo cosmológico Sol-Tierra. Las más relevantes, con su metodología y resultados, se encuentran esquematizadas en la tabla 1. ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (2), 227-236 Tabla 1 Ciiadro esquemático de las investigaciones sobre las concepciones del modelo Sol-Tierra. Este trabajo tiene como propósito la detección de representaciones que tienen estudiantes de 12 a 18 años y futuros maestros sobre algunos aspectos del modelo SolTierra, especialmente sobre el modelo de órbita terrestre y en las causas que hacen que haya veranos e inviernos. Pretende también explicitar ciertas implicaciones didácticas a partir de las concepciones encontradas y de sus posibles orígenes. Finalmente, se investigan los mismos conceptos uno, dos y tres años después de realizar una determinada instrucción, basada en una simulación sobre dicho modelo. Referencia Giordan y de Vecchi (1987) Jones, Lynch y Reesinch (1987) Kapterer y Dubois (1981) Klein (1982) Nussbaum y Novak (1976) Schoon (1992) DISENO EXPERIMENTAL Se preparó un cuestionario (Fig. 1) para detectar las ideas de los alumnos con relación a algunos aspectos del Muestra y metodología 76 niños (9-11 años) Cuestionario y entrevista 32 niños (9-12 años) Entrevista Niños, adolescentes y adultos Cuestionario 24 niños (7-8 años) Entrevista 60 niños (8-9 años) Entrevista 1.213 estudiantes (enseñanza elemental, secundaria y adultos) Cuestionario modelo. En una primera pregunta se debía escoger entre 3 dibuios corres~ondientes a diferentes modelos de órbita terrestre (A, trayectoria elíptica con la Tierra situada en uno de los focos; B, trayectoria elíptica con la Tierra situada en el centro; C, trayectoria circular con la Tierra en el centro). Posteriormente se pedía la aplicación de algunas de las bases teóricas del modelo; primero en una Conceptos investigados Modelo heliocéntrico Representaciones Tierra-Sol-Luna: forma, tamaño movimientos Modelo heliocéntrico Sistema Sol-Tierra Forma y tamaño Movimiento de rotación y días y noches La Tierra como cuerpo cósmico. Forma Dirección de caída de los objetos Diversas representaciones y conceptos de la Tierra y del espacio ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (2) Concepciones más relevantes detectadas - Visión heliocéntrica (correcta) 80%. Aunque en las entrevistas muchos muestran una visión geocéntrica - 5 modelos espaciales del sistema Sol-Tierra-Luna (3 geocéntricos y 2 heliocéntricos) -Formas bidimensionales de estos astros - Formas tridimensionales (no esféricas) - Formas esféricas - Sol, Tierra y Luna del mismo tamaño - Dos astros del mismo tamaño y uno diferente - Visión geocéntrica, 30,5% -La Tierra es más grande que el Sol -La Tierra y el Sol tienen el mismo tamaiio -Días y noches no se deben a la rotación sino a que el Sol se "esconde" (cae verticalmente) - La Tierra es plana, no es esférica - La Tierra es una bola compuesta por dos hemisferios, el inferior es sólido, el superior es el cielo (aire) - Concepto de arriba y abajo en el espacio cósmico. Objetos en el hemisferio sur «caen hacia el cielo)). -La Tierra es esférica pero no hay relación arriba-abajo respecto al centro de la Tierra - A las 12 del mediodía el Sol está verticalmente por encima nuestro, 82,4% - En verano hace más calor que en invierno porque la Tierra está más cerca del Sol, 77,6% -En mayo, junio y julio el Sol se pone por el oeste, 58% - En cada día de verano la cantidad de luz diurna es mayor que la del día anterior, 32,4% - La Luna tarda un año en dar la vuelta a la Tierra, 19,5% -LaLunabrillaporque escomo unagran estrella 15,7% - Días y noches se dan al ir la Tierra alrededor del Sol, 19,6% -Días y noches se dan porque el Sol va alrededor de la Tierra (visión geocéntrica), 8,876 Ijregunta abierta (Da una explicación de por qué en verano hace calor-hace más sol-y en invierno hace frío -hace menos sol-) y, en segundo lugar, en una situación problema (En Australia -hemisferio surmucha gente celebra la Navidad bañándose en la playa. Explica por qué en el hemisferio sur es verano cuando en el hemisferio norte -nosotroses invierno). También partiendo de dicho cuestionario se diseñó un modelo de entrevista con el propósito de profundizar en las concepciones de los estudiantes. Figura 1 Cuestionario usado en esta investigación. Como ya sabes, la Tierra gira alrededor del Sol mediante un movimiento denominado traslación. Tarda 1 año en dar una vuelta completa. A lo largo del año, nosotros tenemos distintas estaciones que se suceden: verano, otoño, invierno y primavera. 1. ¿Cuál de estos tres dibujos se aproxima más a la trayectoria que sigue la Tierra alrededor del Sol? (Pon un círculo en la letra). 2. Da una explicación de por qué en verano hace calor y en invierno hace frío. 3. En Australia (hemisferio sur) mucha gente celebra las Navidades bañándose en la playa. Explica por qué en el hemisferio sur es verano cuando en el hemisferio norte (nosotros) es invierno. El cuestionario fue realizado por 904 estudiantes (en una proporción genérica aproximada del 50 %), pertenecientes a 11 centros de enseñanza primaria y secundaria de Cataluña. La muestra se estratificaba en la edad (12 a 18 años), en el currículo (primaria, formación profesional, nueva secundaria obligatoria y bachillerato) y en el marco socioeconómico del centro (6 centros públicos y 5 privados; 5 en áreas urbanas, 4 en áreas suburbanas, 2 en áreas rurales relativamente urbanizadas). También realizaron el cuestionario 50 estudiantes de magisterio (de 1" 2" curso de 2 escuelas universitarias de formación de profesorado). Las características de las poblaciones investigadas se muestran en la tabla 11. También se llevaron a cabo entrevistas partiendo de las situaciones problema planteadas en el cuestionario. Para ello se eligieron diversos alumnos al azar que previamente habían realizado el cuestionario. La corrección de los cuestionarios fue realizado mediante el establecimiento de categorías de respuestas para facilitar el análisis de los resultados. Las entrevistas fueron transcritas y las respuestas contribuyeron al establecimiento de las categorías y a la detección de concepciones. En el Ir. curso de bachillerato de dos de los centros de secundaria, se había realizado en el primer trimestre de curso, dentro de los contenidos de geología, una actividad en relación con las estaciones y la duración de días y noches. La actividad, de unos 50 minutos de duración consistía en una simulación en una aula oscura, partiendo de superficies planas que se inclinaban, en las cuales incidía un haz iluminado (diapositiva recortada), pasando posteriormente a un modelo más complejo con un balón (Tierra) y el foco de luz (Sol), donde se introducían variables como la inclinación del eje de la Tierra o la distancia al Sol (para más detalles ver de Manuel y Montero 1992). Con el mismo cuestionario se investigaron las concepciones del modelo en diferentes grupos que hacían uno, dos y tres años, respectivamente, que habían realizado la simulación, con el fin de evaluar si este tipo de instrucción había modificado las concepciones más comunes. Los resultados de esta muestra no se tuvieron en cuenta a la hora de realizar el cómputo global por edades, y fueron comparadas posteriormente con el cómputo conjunto de otros grupos del mismo nivel educativo (es decir, 2"y 3"de BUP y COU) que no habían realizado la simulación. Tabla 11 Características de la muestra de estudiantes que realizaron el cuestionario de esta investigación (Fig. 1). ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (2) Edad 12-13 13-14 14-15 15-16 16-18 >18 Muestra 5 grupos-clase (4 de 7Q de EGB, 1 de 1Ve ESO) 4 centros n = 128 5 grupos-clase (4 de 8We EGB, 1 de 2Q de ESO) 4 centros n = 116 8 grupos-clase (5 de 1We BUP, 3 de le de FP) 6 centros n = 209 8 grupos-clase (7 de 2* de BUP, 1 de 2* de FP) 4 centros n = 230 10 grupos-clase (7 de 3Q de BUP, 3 de COU) 7 centros n = 221 2 grupos clase (lQ de magisterio, especialidad lengua extranjera; 2Q de magisterio, especialidad ciencias) 2 centros n = 50 RESULTADOS En la figura 2 pueden observarse los porcentajes de respuestas para cada grupo de edad en relación con el modelo de órbita terrestre (cuestión 1). La elección de trayectorias elípticas (A y B) fue la más frecuente. La trayectoria circular (C) fue minoritaria, y elegida por muy pocos chicos y chicas de 15 a 18 años. La elección de la trayectoria elíptica con la Tierra en el centro (B) fue mayoritaria en estudiantes de 13 a 14 años, al contrario que en los otros grupos de edad estudiados. Figura 2 Representación de los porcentajes por edades referidos a las respuestas dadas en la pregunta 1 (Fig.1, modelo orbital): A, órbita elíptica con el Sol aproximadamente en uno de los focos; B, órbita elíptica con el Sol en el centro; C, órbita circular con el Sol en el centro. Los asteriscos corresponden a los porcentajes de las respuestas dadas por los estudiantes de magisterio. I 1 1 I L.- i * J 12-13 13-14 14-15 15-16 16-18 Edades ( 1281 ( 116) ( 20s) (148) (199) (n) Pocos estudiantes dieron una explicación satisfactoria al porqué de veranos e inviernos. La concepción más común fue explicarlo por la distancia a la que la Tierra se encuentra del Sol en su trayectoria alrededor de éste (verano, más cerca; invierno, más lejos) (Fig. 3). Concepción muy persistente, que se dio con una frecuencia semejante en las distintos grupos de edad estudiados (así como en un 60 % de estudiantes de magisterio). En esta concepción se distinguieron dos categorías: aquellos estudiantes que explicaron el calor o el frío únicamente por la distancia al Sol, y aquéllos que además mencionaron la inclinación del eje de rotación terrestre (Fig. 4). En la tabla 111 se muestran los porcentajes, por edades, de las principales ideas alternativas detectadas en las respuestas de los cuestionarios; en la figura 6 se exponen dibujos, realizados por los estudiantes, que ilustran algunas de las concepciones aparecidas. Figura 3 Representación de los porcentajes por edades referidos a las respuestas dadas en la pregunta 2 (Fig.1, ¿Por qué en verano hace calor y en invierno hace frío?). En la tabla 111 se muestran otras categorías de respuestas dadas en dicha pregunta. Los asteriscos corresponden a los porcentajes de las respuestas dadas por los estudiantes de magisterio. 9; 1 ¿POR QUÉ HAY VERANOS E INVIERNOS ? 4 invierno por ia distancia al sol * explicación aceptable 10 5 1 l 1 12-13 13-14 14-15 15-16 16-18 Edades (128) (116) (209) (148) (199) (n) Figura 4 Representación de los porcentajes por edades de la concepción «verano o invierno por la distancia al Sol» (Fig. 3). Se separan los porcentajes de respuestas en las que se da la distancia como única causa, de las respuestas que además hacen referencia a la inclinación del eje terrestre. Los asteriscos corresponden a los porcentajes de las respuestas dadas por los estudiantes de magisterio. 80 75 1- ¿POR QUÉ HAY VERANOS E INVIERNOS ? 1 I 1 1 por la distancia al Sol y la inclinación del eje 5 1 1 1 I 1 I 12-13 13-14 14-15 15-16 16-18 Edades (128) (116) (209) (148) (199) (n) 230 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (2) Tabla 111 Categorías de respuestas dadas en las preguntas 2 y 3 del cuestionario. Los resultados se expresan en tantos por ciento, sin incluir en el cómputo aquellos grupos-clase que recibieron la instmcción que se comenta en el texto. Se entiende por «respuesta aceptable» todas aquéllas que hicieron referencia a la inclinación del eje de la Tierra o al grado de incidencia de los rayos solares para justificar la situación de verano o invierno. r I 12-13 13-14 14-15 15-16 16-18 Estud. magist. n = 128 n = 116 n = 208 n = 148 n = 155 n = 50 Cuestión 2. ¿Por qué hay veranos e inviernos? Respuesta aceptable 7,8 69 63 11,s 19,9 22 Se debe a la distancia de la Tierra al Sol 60,9 59,s 62,3 71,6 57,7 46 Distancia más inclinación del eje terrestre 63 12,l 82 7,4 12,2 14 Se debe al movimiento de rotación de la Tierra 11,7 9,s 63 4,1 4,s 8 Representación bidimensional 4,7 1,7 33 0,7 2,s 6 Otras respuestas 8,6 10,3 12,6 4,7 32 4 Cuestión 3. Aplicación del modelo Respuesta aceptable Más cerca al Sol por la inclinación del eje Más cerca al Sol (hemisferio sur en Navidad) Se debe al movimiento de rotación de la Tierra El sur es siempre más cálido Visión bidimensional Aquí verano, allí invierno Otras respuestas El hecho de que muchos estudiantes justificasen veranos e inviernos por la rotación terrestre demuestra las dificultades propias del modelo. En este sentido, una representación interesante detectada en las dos últimas cuestiones fue entender el modelo Sol-Tierra en un plano, no en el espacio. Esta representación les permite explicar mejor su modelo de que las estaciones dependen de la distancia entre el Sol y la Tierra, y que hay zonas de ésta permamentemente sin radiación, lo cual es el argumento de muchos estudiantes para justificar el invierno (pero no la noche!) (Fig. 6, 10-13). El diseño del cuestionario no permitió detectar claramente esta concepción; sin embargo, ésta pudo identificarse cuando se realizaba un dibujo o en las entrevistas. Por ello, posiblemente esta representación se presente realmente con más frecuencia de la que se muestra en la tabla 111. En la situación problema (cuestión 3), al aplicar el modelo, se observaron (Fig. 5) resultados más favorables que en la cuestión anterior (Figs. 3 y 4). Abundaron más las respuestas haciendo referencia a la inclinación del eje terrestre y al grado de incidencia de los rayos solares. Aparecieron, no obstante, nuevas concepciones (en el sur siempre hace más calor), se confirmaron otras ya aparecidas (se debe a la rotación, el eje inclinado hace que el sur esté más cerca del Sol, representación bidimensional del modelo) y se dieron respuestas teleológicas («cuando aquí es invierno, allí tiene que ser verano», «el mundo está hecho así», etc.). Figura 5 Representación de los porcentajes por edades en relación con las respuestas a la pregunta 3 (Fig.1). En la tabla 11 se muestran otras categorías de respuestas dadas en dicha pregunta. Los asteriscos corresponden a los porcentajes de las respuestas dadas por los estudiantes de magisterio. explicación aceptable Li el sur siem~re es más cálido 4 12-13 13-14 14-15 15-16 16-18 Edades (iza) (116) (zog) (148) (199) (n) ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (2) 23 1 INVESTIGACI~N Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS Figura 6 Dibujos seleccionados (procedentes de cuestionarios y entrevistas) que ilustran algunas de las concepciones detectadas L s'hy / I .: CP wh-) Cb WI '/ t 3. chico 13 años 4. chica 14 años 5. chica 13 años akb 7. chico 15 años tecic km 8. chica 12 años a'0r 6. chico 13 años Ms 9. chica 19 años 10. chica 14 años 11. chico 19 años 12. chica 13 años l &@S, 13. chica 16 años 14. chico 17 años Fst:u ~r-J /dorol, 232 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995, 13 (2) INVESTIGACI~N Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS La visión geocéntrica se encontró en tres casos, a pesar común, con una frecuencia superior al 75 % (Tabla 1), de que los dibujos y el texto introductorio del cuestionaque Schoon (1992) detectó en una investigación realizario explicitaban la visión heliocéntrica. da en más de 1.200 estudiantes de diversas edades. Camino (1995), en una reciente investigación sobre las En la tabla IV y en la figura 7 se comparan los porcentaideas de estudiantes de magisterio, también detecta esta jes de respuestas aceptables dadas globalmente por los común representación (35 %). grupos estudiados (control) con las respuestas dadas por grupos de estudiantes que realizaron la actividad de Explicar veranos e inviernos por la rotación terrestre simulación uno, dos o tres años atrás. Hay diferencias (Fig. 6,4-6) fue otra concepción importante: «la Tierra significativas entre la respuestas dadas por los grupos está mirando al Sol en verano, y está de espaldas al Sol control y las de aquellos grupos que habían realizado la en invierno» (chico de 12 años); «la Tierra va dando simulación. Las diferencias son más importantes en los vueltas sobre sí misma, por tanto cuando en un lugar es alumnos mayores (aquéllos que realizaron la actividad invierno en el otro hemisferio es verano* (chica de 13 tres cursos atrás). años). Aunque algunas veces no fue posible diferenciar esta concepción de la representación en un plano del modelo Sol-Tierra (Fig. 6,7-8): «la Tierra va girando y, si nos hallamos en el lugar contrario del Sol, no nos dará DISCUSIÓN tanto» (chico de 13 años); «la Tierra gira sobre su eje, y por eso hay determinadas épocas en que un hemisferio Origen de las concepciones está más cerca del Sol que otro» (chica de 17 años). Asumiendo que la Tierra, en su trayectoria alrededor del La concepción compartida por algunos estudiantes de Sol, no está siempre a la misma distancia de éste, que en que en el hemisferio sur hace siempre más calor que en verano haga calor por estar más próximos al Sol y en el norte, probablemente sea debida a que extrapolan invierno haga frío (menos calor) por estar más lejos de situaciones regionales a una escala planetaria: «en el éste, es una concepción espontánea analógica (Pozo et hemisferio sur no hace frío ni nieva. En cambio en el al. 1991). Es una representación que nace del sentido hemisferio norte nieva» (chico de 13 años); «en la parte común y de la lógica, muy consistente con independensur siempre da más luz del Sol, y por esto siempre hace cia de la edad (Fig. 3). También es una concepción calor» (chica de 14 años); «al encontrarse en el hemisfeTabla IV Comparación de resultados, expresados en tantos por ciento, entre las respuestas dadas al cuestionario por estudiantes de 15-16 con 2 grupos clase que habían realizado una actividad de simulación del modelo hace un año. Y entre los resultados de la muestra 16-18 con dos grupos que realizaron hace dos y tres años respectivamente una actividad de simulación del modelo. 15-16 15-16 16-18 16-17 17-18 1 a60 2 años 3 años n = 148 n = 82 n = 155 n = 55 n = 22 Cuestión 1 Opción A (órbita elíptica, Sol en un foco) 64,2 81,7 74,8 86,7 100 Opción B (órbita elíptica, Sol en el centro) 34,5 15,9 23,9 10 O Opción C (órbita circular, Sol en el centro) 1,4 2,4 1,3 3,3 O Cuestión 2. ¿Por qué hay veranos e inviernos? Respuesta aceptable 11,5 17,l 19,9 16,7 40,9 Se debe a la distancia de la Tierra al Sol 71,6 54,9 57,7 70 50 Distancia más inclinación del eje terrestre 7,4 14,6 12,2 67 4s Se debe al movimiento de rotación de la Tierra 41 3,7 4,5 3,3 4s Cuestión 3. Aplicación del modelo Respuesta aceptable 29,5 39 34,9 36,7 45,s Más cerca al Sol por la inclinación del eje 11,6 11 14,5 67 13,6 Más cerca al Sol (hemisferio sur en Navidad) 1,4 2,4 5,9 3,3 O Se debe al movimiento de rotación de la Tierra 19,9 22 17,l 30 27,3 El sur es siempre más cálido 63 3,7 1,3 13,3 4,5 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (2) 233 INVESTIGACI~N Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS Figura 7 Comparación entre las respuestas de estudiantes que realizaron una actividad de simulación del modelo Sol-Tierra en el primer curso de bachillerato (hace 1,2 ó 3 años: columnas de la derecha), y las respuestas de estudiantes del mismo nivel educativo que no realizaron dicha actividad (control: columnas de la izquierda). (pregunta 1) (pregunta 2) ; (pregunta 3) MODELO ORBITAL VERANOS E 100 - m rio sur recibe durante todo el año con más fuerza los rayos del Sol» (chico de 17 años); «el hemisferio sur está situado por debajo del Ecuador, de manera que para ellos siempre es verano» (chica de 15 años); «el Sol siempre está más cerca del hemisferio sur, esté la Tierra en la posición que esté, en el hemisferio sur siempre hace más calor» (chico de 17 años). Algunos estudiantes opinaron que en el sur hace más calor porque el Sol siempre está más cerca del sur que del norte, creencia que pudo ser inducida por la imagen del eje inclinado (Fig. 1). Otras interpretaciones del modelo, interesantes pero minoritarias, fueron la relación de las estaciones con la velocidad de rotación terrestre (concepción probablemente creada por un pensamiento causal, ya que las horas de luz diaria cambian con las estaciones), o con el tiempo que tarda la luz en llegar a la Tierra. Las presentaron algunos estudiantes de distintas edades: «en verano la Tierra gira más lentamente, y por eso los días són más largos» (chica de 14 años); «en verano la rotación es más lenta, por esto hay más horas de Sol» (chica de 17 años); «los rayos del Sol tardan más en llegar al estar mis lejos, por eso es invierno» (chico de 17 años); «es verano porque estamos más encarados al Sol, y la Tierra gira más poco a poco» (chico de 17 años). Una representación más compleja que la simple analogía mostrada por la mayoría fue la idea de que la luz del Sol ilumina más la Tierra si ésta se encuentra lejos que si se halla cerca (Fig. 6, 14): «en verano la Tierra tiene más ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (2) INVESTIGACI~N Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS Sol porque está más lejos, y en invierno está más cerca nes de por qué hay verano e invierno (la de la distancia y coge menos calor» (chica 14 años); o «al alejarse la al sol, y la correcta), y haciendo que éstos encuentren Tierra del Sol, tiene más horas de luz. Por eso hace más evidencias que estén de acuerdo con cada una de las calor» (chico de 16 años). hipótesis. En cualquier caso, conviene causar conflictos que cuestionen las concepciones de los estudiantes. En Muchos estudiantes probablemente habían oído hablar o las entrevistas, por ejemplo, chicos y chicas convencihabían leído (en el contexto escolar o fuera de él) sobre dos que la rotación terrestre era la causa de los inviernos la importancia de la inclinación con la que incide la y veranos, veían su teoría «desvanecerse» al pedirles la radiación solar en la determinación de las estaciones. Sin causa de los días y las noches. embargo, al aplicar su saber sobre este tema, mostraron frecuentes imprecisiones y un alto grado de confusión: Nussbaum (1979) considera erróneo tratar aspectos con- «es verano porque el Sol está inclinado, e invierno ceptuales avanzados, dejando de lado, o dando por sabiporque está más recto» (chica de 15 años); «al estar la das, la identificación y la caracterización de la propia Tierra más lejos del Sol, la luz llega con un ángulo Tierra como cuerpo cósmico. En este sentido, la promayor, y por eso es verano» (chico de 14 años); «porque puesta de realizar simulaciones del modelo Sol-Tierra el plano donde está el Sol respecto al de la Tierra es como actividades complementarias (aunque no únicas) inferior» (alumna de magisterio de 21 años). debería ser posterior al aprendizaje de conceptos referentes a la Tierra como cuerpo en el espacio (tamaño, forma, inclinación del eje, representación espacial, etc.). Implicaciones didácticas El lenguaje y los textos utilizados en clase de ciencias No es fácil relacionar la inclinación del eje de rotación pueden inducir a ideas alternativas y confusiones. Que de la Tierra con la cantidad de radiación recibida por los estudiantes memoricen (¿aprendan?) fragmentos de unidad de superficie. La comprensión del modelo puede textos o expresiones como los extremos de la perpendifacilitarse con el uso de simulaciones, por ejemplo, cular a la línea de los equinoccios se llaman solsticalcular las áreas iluminadas de superficies planas (una cios[ ...] En la actualidad el soslticio de verano correscarpeta, un trozo de madera ...) que se inclinan, y diseñar ponde en el hemisferio sur alperihelio, mientras que en un modelo sencillo Tierra-Sol con un balón y un foco de el hemisferio norte, al afelio» (extraído literalmente de luz (de Manuel y Montero 1992, Albaladejo et al. 1993). un libro de texto dirigido a estudiantes de 14 a 15 años) Este tipo de actividad puede ser eficaz, pero también resulta poco adecuado para que comprendan el modelo puede generar nuevas representaciones erróneas si el Sol-Tierra y lo relacionen con las estaciones. La instrucalumno aplica literalmente algunos aspectos de la simución debe favorecer aprendizajes significativos, y el lación a la realidad (por ejemplo, la escala). lenguaje usado en clase debe estar más de acuerdo con la posibilidad de comunicar ideas que con el conocimiento Los resultados del anilisis comparativo, llevado a cabo de los términos concretos que usan los científicos entre los cursos que habían realizado una actividad de (Izquierdo 1993). El lenguaje científico interacciona simulación con otros que no lo habían hecho (Fig. 7), con el significado del lenguaje cotidiano (Llorens et al. deben considerarse con cautela. La heterogeneidad de la 1989). Términos bastante comunes como rotación o muestra, así como otras variables (tipo de simulación hemisferio se confunden con otros conceptos o se aplirealizada, ejemplos de aplicación usados en la actividad, can incorrectamente. Así, en las entrevistas se constató el hecho de que ésta fue realizada por profesores diferenque algunos alumnos, y no solamente entre los más tes, etc.) deben tenerse en cuenta en la interpretación. jóvenes, utilizaron el término rotación refiriéndose en Los resultados más correctos no se observaron en cursos realidad al movimiento de traslación. Otros al hablar de que habían realizado hacía un año la simulación, sino los hemisferios estaban refiriéndose en realidad a las con los mayores, que la habían realizado tres cursos mitades que resultaban de partir la Tierra por un plano atrás; quizá al tener más información (formal o informal) que pasase por los polos (Fig. 6,9). Ello debe tenerse en habían sido capaces de aprender más significativamente consideración en la interpretación de algunos porcentael modelo. Sin embargo, algunas representaciones alterjes dados en la tabla 11. Menos grave es asignar equivonativas siguieron presentándose con firmeza en todos cadamente conceptos como fuerza (los rayos solares en los cursos a pesar de haber realizado la simulación, verano llegan con mucha más fuerza que en invierno) especialmente al atribuir los veranos e inviernos a la atribuida a los rayos del Sol. distancia al Sol y a la rotación. Nusbaum y Novak (1976) y Nussbaum y Sharoni-Dagan (1983) investigaron cómo Conviene que en el currículo de la enseñanza secundaria cambiaba la noción de la Tierra como cuerpo cósmico obligatoria se aborden contenidos de astronomía, especon una determinada estrategia didáctica, concluyendo cialmente del sistema Sol - Tierra - Luna. Los libros de que buena parte de las concepciones subsisten a pesar de texto o los materiales curriculares deben incluir estos la instrucción. contenidos, y las clases de ciencias no pueden obviarlos. Nuestros alumnos y alumnas tendrán estaciones cada Osborne (1991) sugiere la simulación escénica del moaño de su vida, notarán que el período de luz de los días delo Sol-Tierra-Luna, con estudiantes que hacen los varía a lo largo del año que muchas noches verán la Luna roles de la Luna, la Tierra y del Sol. El mismo autor de diferente forma y posiblemente hayan visto o verán propone, para comprender las estaciones, diseñar situaalgún eclipse. A partir de estos hechos y fenómenos que ciones problema y ofrecer a los alumnos dos explicacioforman parte de la vida cotidiana, los chicos y chicas ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (2) 235 - --- - --- -- - -