Estudio sobre la docencia y dificultades en conceptos de astronomía

ESTUDIO SOBRE LA DOCENCIA Y DIFICULTADES EN CONCEPTOS DE ASTRONOM´ IA M´aster en Profesor de Educaci´on Secundaria Obligatoria y Bachillerato, Formaci´on Profesional y Ense˜nanza de Idiomas Ismael Ayuso Marazuela Trabajo Fin de M´aster dirigido por: Dr. Manuel ´ Angel Gonz´alez Delgado Dr. Miguel ´ Angel Gonz´alez Rebollo Junio de 2023 ESTUDIO SOBRE LA DOCENCIA Y DIFICULTADES EN CONCEPTOS DE ASTRONOM´ IA Ismael Ayuso Marazuela Junio 2023 ´ Indice 1. Resumen 3 2. Introducci´on 3 2.1. Justificaci´on.................................... 6 2.2. Introducci´on bibliogr´afica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3. Objetivos 12 4. Plan de trabajo 12 5. Metodolog´ıa 13 5.1. Metodolog´ıa seguida para el an´alisis de los cuestionarios . . . . . . . . . . . 15 5.2. Descripci´on del cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 6. Resultados 22 6.1. Cuesti´on1..................................... 23 6.1.1. An´alisis de los resultados de la pregunta 1. . . . . . . . . . . . . . . . 25 6.2. Cuesti´on2..................................... 28 1 6.2.1. An´alisis de los resultados de la pregunta 2 . . . . . . . . . . . . . . . 30 6.3. Cuesti´on3..................................... 32 6.3.1. An´alisis de los resultados de la pregunta 3 . . . . . . . . . . . . . . . 34 6.4. Cuesti´on4..................................... 38 6.4.1. An´alisis de los resultados de la pregunta 4 . . . . . . . . . . . . . . . 40 6.5. Cuesti´on5A.................................... 43 6.5.1. An´alisis de los resultados de la pregunta 5A . . . . . . . . . . . . . . 45 6.6. Cuesti´on5B.................................... 47 6.6.1. An´alisis de los resultados de la pregunta 5B . . . . . . . . . . . . . . 49 6.7. Otros resultados detectados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 7. Propuesta de acci´on 51 8. Conclusiones 55 Referencias 57 ´ Indice de Figuras 57 ´ Indice de Tablas 59 A. Ap´endice 59 2 1. Resumen El 12 de agosto de 2026 se producir´a sobre la Pen´ınsula Ib´erica un eclipse solar total. Este fen´omeno pone sobre la mesa la problem´atica de explicar algunos de los conceptos astron´omicos fundamentales de los eclipses a alumnos de educaci´on secundaria y bachillerato, paralelamente a la oportunidad ´unica para que los alumnos experimente personalmente con dicho fen´omeno y la din´amica del Sistema Solar. El primer contacto que los alumnos tienen con movimientos planetarios se produce en 4º de Educaci´on Secundaria Obligatoria (E.S.O.), cuando se introduce el Movimiento Circular Uniforme (MCU) y la ley de la Gravitaci´on Universal de Newton, pero no es hasta 1ºde Bachillerato cuando se dan unas pinceladas m´as profundas al estudiar las leyes de Kepler. En este trabajo, se pretende indagar sobre los conceptos previos que tiene el alumnado, y si ´este viene condicionado por a˜nos de experiencia personal, creencias e ideas previas, que puedan estar equivocadas; o si por el contrario, la ense˜nanza de la astronom´ıa a estas edades es un terreno totalmente virgen sobre el que construir. Para ello, se ha desarrollado un cuestionario el cual ha sido probado con alumnos de 4º de ESO y 1ºde Bachillerato del IES Andr´es Laguna en la poblaci´on de Segovia. Mediante los resultados obtenidos se analizar´a el imaginario sobre eclipses que tiene el alumnado y se estudiar´a si hay diferencias significativas entre ambos cursos. Estos resultados nos permitir´an elaborar una propuesta educativa enfocada al ya mencionado eclipse de 2026, al mismo tiempo, que se profundizar´a en el origen de los errores conceptuales y c´omo resolverlos en a˜nos posteriores. 2. Introducci´on El objetivo principal de cualquier disciplina cient´ıfica es el an´alisis y comprensi´on de los fen´omenos que observamos en la naturaleza. Este car´acter de observaci´on y b´usqueda de respuestas adquiere su m´aximo potencial en ramas del conocimiento como la F´ısica y la Qu´ımica. Consecuentemente, hacer especial hincapi´e en esta visi´on de la ciencia, cuando es presentada a j´ovenes alumnos, es de vital importancia para su real entendimiento. Sin embargo, la experiencia educativa nos demuestra que, en la mayor´ıa de los casos, las 3 ciencias son presentadas como un conjunto de problemas matem´aticos con f´ormulas “m´agicas”, descontextualizados, y carentes de una verdadera motivaci´on para el alumnado. El punto de partida es el de transmisi´on de conocimientos, en lugar del de aprendizaje y an´alisis de la realidad. Esto provoca una gran brecha entre el conocimiento que el profesor cree estar inculcando a sus alumnos y el que realmente adquieren. Adem´as, se corre el riesgo de no suministrar un aprendizaje significativo que permita al alumno tener una visi´on realmente profunda, la cual les permitir´ıa conectar las ideas y conocimientos entre s´ı para resolver y entender problemas de una mayor complejidad y abstracci´on. Recordemos, que el objetivo de la ense˜nanza de las ciencias debiese ser la adquisici´on de la habilidad para observar y entender la Naturaleza, no la mera resoluci´on de problemas guiados y enfocados en un ´unico aspecto, o concepto aislado de todos los dem´as. Es por ello que el aprendizaje significativo adquiere especial importancia y relevancia. Adem´as, la ense˜nanza de las ciencias cuenta con una dificultad a˜nadida que no se suele presentar en otras ´areas del conocimiento, y esta viene de la experiencia personal e interacci´on con el mundo en el que vivimos, que puede llevar a que alumnos (y, en ocasiones, adultos) tengan unas explicaciones preconcebidas y err´oneas sobre los fen´omenos observados. Por supuesto, esto mismo puede suceder en otras ´areas del conocimiento, pero nuestro contacto con la naturaleza es continuo e involuntario. El contraejemplo en ´areas como los estudios literarios, hist´oricos, o art´ısticos, se manifiesta en que, en estos ´ultimos, no se da una interacci´on continua y s´olo se accede a ellos de forma voluntaria y consciente generalmente, lo que hace tener un esp´ıritu mucho m´as cr´ıtico y motivado. Esta dificultad a˜nadida ha sido recogida y expuesta en diversas investigaciones como las realizada por (Hestenes, Wells, y Swackhamer, 1992; Jones, Carter, y Rua, 1999; Mora y Diana, 2009), donde se puede apreciar que las ideas previas y preconceptos que tienen los alumnos, influencian enormemente en la nueva adquisici´on de conocimientos. Esto hace que aquellas propuestas educativas que no tienen en cuenta estas ideas previas, para reforzarlas en el caso de ser acertadas, o desterrarlas razonadamente en el caso de ser erradas, fracasen estrepitosamente, a la vez que producen frustraci´on y desorientaci´on en los alumnos, los cuales tienen ideas que chocan y se oponen en sus mentes. 4 Abordar toda esta problem´atica en el ´area cient´ıfico y f´ısico ser´ıa una labor de a˜nos, y de no f´acil resoluci´on, por lo que en este Trabajo Fin de M´aster, tendremos objetivos m´as modestos, tomando como marco de trabajo la ense˜nanza de los conceptos relacionados con los eclipses. Para ello, el punto de partida de este estudio ser´a la utilizaci´on de un cuestionario dise˜nado expresamente para esta labor. De esta forma buscamos concocer y entender el imaginario global que los alumnos tienen sobre la din´amica celeste y m´as especificamente sobre los eclipses. El cuestionario consta de 5 preguntas de respuesta abierta dise˜nadas en colaboraci´on con el departamento de f´ısica de la Universidad del Pa´ıs Vasco. Dicho cuestionariono s´olo indaga sobre los eclipses, sino tambi´en sobre otros conceptos que, a´un estando relacionados, son m´as gen´ericos y propios de la din´amica planetaria como son las fases lunares. Adem´as, este estudio vendr´a motivado por la oportunidad ´unica que se nos presentar´a el 12 de agosto de 2026, cuando podremos trabajar los eclipses solares directamente con los alumnos, y no apenas de forma te´orica, ya que ser´a en esa fecha cuando se producir´a sobre la Pen´ınsula Ib´erica un eclipse solar total. En la Fig. 1 puede verse la zona de la Pen´ınsula Ib´erica desde la que se ver´a el eclipse total de Sol, siendo de Oeste a Este el sentido de barrido del mismo. Es natural suponer que a los estudiantes no les resulta dif´ıcil comprender la naturaleza de los eclipses. Despu´es de todo, la noci´on de que los eclipses se producen cuando la Luna nueva impide que la luz del Sol llegue a la Tierra o, alternativamente, cuando la Tierra impide que la luz del Sol llegue a la Luna llena parece bastante simple. Sin embargo, las investigaciones sobre la ense˜nanza de la astronom´ıa en las distintas disciplinas muestran que los estudiantes tienen grandes dificultades para desarrollar una comprensi´on conceptualmente coherente de los eclipses (Kavanagh et al., 2005). As´ı, conceptos como el de fases lunares, ocultaciones astron´omicas, tama˜nos relativos de los cuerpos celestes o incluso el modelo Sol- Tierra-Luna, parecen no estar del todo claro en una parte importante del alumnado, lo que conlleva una clara p´erdida de conocimiento y consciencia de c´omo funciona el mundo que habitamos y la posici´on que ocupamos en el Universo. Entender la din´amica celeste no es un mero conocimiento esp´ureo que conlleve un saber m´as, sino que nos hace integrarnos como parte de un algo mucho mayor y comprender la fragilidad de d´onde vivimos. Entender esto 5 Figura 1: Imagen de la zona desde la que se ver´a el eclipse del 12 de agosto de 2026.El sentido de barrido es de Oeste a Este. Fuente: https://eclipse-spain.es es imprescindible para generar futuras generaciones responsables y ubicadas en su realidad y el entorno en el que viven. 2.1. Justificaci´on Como ya se ha comentado brevemente en la introducci´on, la principal justificaci´on para este estudio es la oportunidad ´unica que se nos ofrece en 2026 debido al eclipse total de Sol que podremos ver desde la Pen´ınsula Ib´erica. Esto nos lleva a desarrollar uno de los pilares fundamentales de las ciencias experimentales: entender los fen´omenos naturales que suceden a nuestro alrededor. No obstante, para abordar este tema en clase desde una correcta propuesta educativa, se deber´a conocer previamente los conceptos y conocimientos que los alumnos tienen para que se pueda desarrollar un aprendizaje realmente significativo. Desde un punto de vista puramente legislativo, en el curr´ıculo espec´ıfico de F´ısica y Qu´ımica de Castilla y Le´on (Comunidad Aut´onoma donde se ha realizado el estudio), que se presenta recogido en el decreto 39/2022, de 29 de septiembre, por el que se establece la ordenaci´on y el curr´ıculo de la educaci´on secundaria obligatoria en la Comunidad de Casti- 6 lla y Le´on, apenas aparecen unas pinceladas sobre la din´amica celeste. De forma general se menciona la comprensi´on de las leyes que gobiernan el Universo, descripci´on de los fen´omenos naturales. Este proceso viene detallado en las competencias espec´ıficas: El alumnado debe comprender los porqu´es de los fen´omenos que ocurren en el medio natural y tratar de explicarlos a trav´es de las leyes f´ısico qu´ımicas adecuadas y aplicar metodolog´ıas propias de la ciencia: observar, formular hip´otesis y aplicar la experimentaci´on, la indagaci´on y la b´usqueda de evidencias.. De forma espec´ıfica, los contenidos en gravitaci´on, astronom´ıa y din´amica celeste que aparecen en los contenidos son: Tercer curso ESO: Guion D de los contenidos (La interacci´on), punto 4º: Fen´omenos gravitatorios. Cuarto curso ESO: Guion D de los contenidos (La interacci´on), punto 5º: Ley de gravitaci´on universal: atracci´on entre los cuerpos que componen el universo. Es en Bachiller, donde podemos encontrar algunos rastros mayores de esta din´amica celeste en el decreto 40/2022, de 29 de septiembre, por el que se establece la ordenaci´on y el curr´ıculo del bachillerato en la Comunidad de Castilla y Le´on: Asignatura F´ısica y Qu´ımica de 1ºde Bachillerato: bloque C (cinem´atica): movimiento relativo de los cuerpos en la situaciones de la vida cotidiana, sistemas de referencia. Asignatura F´ısica de 2ºde Bachillerato: campo gravitatorio es uno de los cuatro bloques en torno a los que se estructura la materia en el que aparecen las leyes de Kepler como leyes qye se verifican en el movimiento planetario, extrapolaci´on de estas leyes al movimiento de sat´elites y cuerpos celestes. Velocidad orbital y velocidad de escape. Introducci´on a la cosmolog´ıa y astrof´ısica. En ambos curr´ıculos encontramos la competencia clave designada como: Competencia matem´atica y competencia en ciencia, tecnolog´ıa e ingenier´ıa (STEM): De sus siglas en ingl´es “Science, Technology, Engineering &Mathematics”, la competencia STEM integra la comprensi´on del mundo, junto a los cambios causados por la actividad humana, utilizando el pensamiento y la representaci´on matem´atica, los m´etodos cient´ıficos, 7 la tecnolog´ıa y los m´etodos de la ingenier´ıa para transformar el entorno a partir de la responsabilidad de cada individuo como ciudadano. As´ı, la competencia matem´atica es la habilidad de desarrollar y aplicar la perspectiva y el razonamiento matem´aticos, junto a sus herramientas de pensamiento y representaci´on, al objeto de describir, interpretar y predecir distintos fen´omenos que permitan resolver problemas en situaciones cotidianas. Es por todo ello que pensamos y defendemos que la ense˜nanza de los eclipses es un ejemplo perfecto y pr´actico para adquirir estas competencias, brind´andosenos la oportunidad ´unica del eclipse de Sol de 2026. 2.2. Introducci´on bibliogr´afica El primer obst´aculo conceptual con el que se encuentran los profesores que ense˜nan sobre eclipses es que muchos alumnos carecen de una comprensi´on cient´ıficamente exacta de por qu´e se producen las fases lunares. Podemos encontrar estudios que defienden que la creencia por defecto de los alumnos es que la Luna esf´erica en el cielo nocturno debe aparecer siempre llena y redonda. Si la Luna tiene un aspecto diferente, como una media luna, la explicaci´on que se da por supuesta es que hay algo que nos impide ver la Luna, como las nubes o la sombra de la Tierra (Barnett y Morran, 2002). Este mecanismo err´oneo es muy diferente de la explicaci´on cient´ıfica seg´un la cual la mitad de la Luna siempre est´a iluminada por el Sol y las fases cambiantes son el resultado de que los observadores terrestres ven m´as o menos de este lado iluminado en funci´on de la posici´on de la Luna en su ´orbita mensual alrededor de la Tierra. Tras este primer paso de entender las fases lunares como la parte que vemos nosotros de la cara iluminada desde la Tierra, los alumnos se preguntan si entonces los eclipses debiesen ocurrir cada mes en Luna nueva y Luna llena (Slater, 1995). Este concepto err´oneo tiene sentido si uno imagina que la Luna orbita la Tierra bastante cerca, de tal forma que las sombras de los objetos caen una sobre otra una vez al mes. Sin embargo, lo cierto es que la Luna est´a sorprendentemente alejada de la Tierra, orbitando a una gran distancia de casi 30 di´ametros terrestres. Adem´as, el plano de la ´orbita de la Luna est´a inclinado con respecto a la ´orbita de la Tierra, lo que significa que los eclipses s´olo pueden producirse en las fases 8 grupo de 25 alumnos pertenec´ıa al Bachillerato de Investigaci´on y Ciencia (BIE), por lo que se les puede presuponer una cierta tendencia cient´ıfica, investigadora, e indagatoria. Se ha elegido que fuese lo m´as cercano al fin del curso posible, para asegurarnos que ya hubiesen dado la mayor´ıa de contenidos propios del curso en el que se encontrasen. Este cuestionario ser´a utilizado en paraelo en la UPV-EHU para comparar resultados en un trabajo futuro y tener un mayor n´umero de respuestas que nos permita un an´alisis estad´ıstico mejor o m´as significativo. Adem´as, se ha realizado en horario lectivo en una clase de F´ısica y Qu´ımica (50 minutos) y en las que se les inform´o de que no eran pruebas evaluables y que los datos extra´ıdos ser´ıan utilizados con fines educativos para un Trabajo Fin de M´aster. La prueba se les dio en papel e impreso en blanco y negro para el ahorro de recursos. Tambi´en se les explic´o que no ser´ıan permitidas las preguntas, ya que la incomprensi´on de una pregunta tambi´en deb´ıa ser evaluada y nuestra intervenci´on particular podr´ıa introducir sesgos. 5.1. Metodolog´ıa seguida para el an´alisis de los cuestionarios Debido a que el cuestionario ha sido elaborado en su totalidad para este Trabajo Fin de M´aster, no encontramos categor´ıas propuestas por estudios anteriores. Es por ello que las categor´ıas que aparecen a modo clasificatorio de las respuestas han sido elaboradas por nosotros mismos. Estas han sido creadas de modo fenomenogr´afico, que consiste en identificar las diferentes visiones en las que los alumnos entienden o perciben un fen´omeno y clasificarlos y agruparlos de la manera m´as l´ogica. Para ello, se ha hecho una primera revisi´on y lectura de las respuestas para identificar las diferentes formas de razonamiento, dificultades y tipolog´ıa de los errores. Con ello, se elaboraron unas categor´ıas provisionales, que tras pasar a una lectura m´as detenida y analista de cada respuesta por individual, se realizaron modificaciones hasta llegar a las categor´ıas propuestas y definitivas. 15 5.2. Descripci´on del cuestionario Las preguntas que se proponen en el cuestionario han sido planteadas para que el alumno sea capaz de responder de una forma concisa y clara, y que permita dilucidar de manera precisa qu´e conceptos tiene en su cabeza, sin entrar en interpretraciones propias y sesgadas que contaminar´ıan los resultados. De la misma forma, se intenta que ninguna de las preguntas sucesivas aporten informaci´on que permita responder la propia pregunta o alguna de las anteriores, yendo en un aumento de la dificultad y la abstracci´on en los conceptos que analiza cada una de ellas. Durante la recogida de datos no se han resuelto dudas, ya que si alguna pregunta estuviese mal formulada y el alumnado en general no supiese responderla, tambi´en ser´ıa un resultado a tener en cuenta para la elaboraci´on de pr´oximos cuestionarios. Esto quiere decir que la manera en la que el alumnado sea capaz de entender e interpretar la propia pregunta es en s´ı mismo un resultado que no debe ser contaminado por una explicaci´on personal del profesor a un alumno concreto. A continuaci´on se detallan las 5 preguntas, junto con una breve explicaci´on de los conceptos que se quieren analizar en cada una de ellas. La mayor´ıa combinan la solicitud de una explicaci´on apoyada en un dibujo para que tambi´en sea m´as sencillo vislumbrar, a la hora de analizar las respuestas, los conceptos y el imaginario que el alumnado tiene en su cabeza. Pregunta 1: Observa con atenci´on la siguiente imagen que muestra el Sol, la Tierra y la Luna. Figura 3: Dibujo presente en la encuesta de elaboraci´on propia. 16 Tomando como modelo el esquema de la imagen, dibuja sobre la l´ınea discontinua las 4 lunas correspondientes a las 4 fases: Luna nueva, Luna creciente, Luna llena y Luna menguante. Indique la cara de la Luna iluminada por el Sol en cada fase (pintando la iluminada en blanco y la que est´a a oscuras en negro) y dibuje c´omo la ver´ıamos desde la Tierra. Figura 4: Dibujo presente en la encuesta de elaboraci´on propia. Con esta primera pregunta queremos analizar el conocimiento y la interpretaci´on que los alumnos hacen de las fases lunares. Para ello, se les ofrece previamente una imagen en la que se orienta el Sol, Tierra y Luna y en base a la cual han de saber colocar la Luna seg´un sus respectivas fases vistas desde la Tierra. El esquema se acompa˜na por 4 dibujos de la Luna exactamente iguales, lo que nos ense˜nar´a si son capaces de entender que el porcentaje de la superficie lunar que recibe luz solar es siempre el mismo y lo ´unico que cambia es nuestra perspectiva del mismo. Paralelamente sabremos si conocen c´omo se nombra cada fase y si intercambian alguna de ellas. Adem´as, la pregunta se plantea desde una perspectiva exterior a la Tierra, por lo que se intenta comprobar si son capaces de abstraer el concepto (y dibujo) al que puedan 17 estar relativamente acostumbrados para cada fase, y expresar este conocimiento desde un punto de vista diferente. No obstante, presuponemos que algunos de los errores que pueden responder ser´an el intercambio de nombres, error en las posiciones y giro de los respectivos 4 dibujos de la luna para imagin´arselos desde la propia perspectiva de la Tierra. Se ha de tener en cuenta que es posible que la mayor´ıa del alumnado est´e acostumbrado a pensar en las fases lunares como se representan en los calendarios y siempre desde una perspectiva terrestre, por lo que esta pregunta intenta ir m´as all´a y comprender si son capaces de abstraer el concepto y llevarlo a una posici´on fuera de la Tierra. Adem´as, existen estudios (Slater y Gelderman, 2017) con estudiantes estadounidense que demuestran que algunos alumnos interpretan las fases lunares como consecuencia de hechos erroneos, tales como que no ver la Luna siempre llena se deba a factores atmosf´ericos que tapan una parte de ella. Sin embargo, nuestra pregunta no va tan dirigida en esa direcci´on, pero no podremos descartar que una parte de las respuestas err´oneas que encontremos se deba a que no relacionen las fases lunares con el fenomeno de traslaci´on lunar y la perspectiva que se tiene de la Luna desde la Tierra. De la misma forma, tampoco indagamos si saben que la parte iluminada que ven es debido al reflejo proveniente de la luz solar, es decir, la Luna no tiene luz propia. De hecho, con el dibujo previo a la respuesta, pueden extrapolar esta misma conclusi´on ellos y de esta forma analizar, nosotros, si son capaces de abstraer el movimiento y la perspectiva de la Luna desde la Tierra. Pregunta 2: Hoy en las noticias, has o´ıdo que el 12 de agosto de 2026 habr´a un eclipse total de Sol que ser´a visible desde nuestro pa´ıs, un fen´omeno nada habitual. ¿En qu´e fase se encuentra la Luna en un eclipse de Sol? ¿Y en un eclipse de Luna? Razona tu respuesta y utiliza dibujos si lo necesitas. Con esta pregunta se intenta vislumbrar si los alumnos entienden que los eclipses no pueden desligarse de las fases lunares y que ambos fen´omenos son producidos por las posiciones relativas de Sol-Tierra-Luna. Adem´as, buscamos que razonen la respuesta, ya sea de palabra o mediante un dibujo, para intentar aproximarnos a la imagen que 18 tienen tanto de uno como de otro y a la manera que tienen de imaginar las posiciones relativas. De esta forma, pretendemos estudiar la relaci´on entre la fase lunar y los eclipses de forma directa, y las posiciones relativas de forma indirecta. Adem´as, esta pregunta intenta partir de una contextualizaci´on en la que perciban que los eclipses son fen´omenos lo suficientemente relevantes e interesantes como para que aparezcan en las noticias y, con ello, ir introduci´endo la fecha en la que ser´a visible el eclipse de Sol en Espa˜na. Pregunta 3: En la respuesta anterior has relacionado los eclipses de Sol con una fase de la Luna. Por un lado, sabes que esa fase de la Luna se repite cada 28 d´ıas. Por otro lado, la experiencia te dice que los eclipses no se producen cada mes. ¿Por qu´e no? Razona tu respuesta y utiliza dibujos si lo necesitas. En este caso, se busca comprobar si perciben que el fen´omeno de los eclipses apenas se producen cuando Sol-Tierra-Luna est´an alineados. De la misma forma, se comprobar´a si conocen, o son capaces de llegar a la conclusi´on, de que el plano de la ´orbita lunar ha de estar inclinado. Lo que se busca con esta pregunta es su capacidad para saltar del pensamiento bidimensional en el que se suelen representar las ´orbitas planetarias, al pensamiento tridimensional en el que las ´orbitas puedan estar alineadas y que es la causa de que no se produzcan eclipses cada 28 d´ıas. Por tanto, esta pregunta lleva un salto en la capacidad de abstracci´on y visi´on espacial. Es posible que una parte importante del alumnado no se haya planteado esta cuesti´on con anterioridad, por lo que los resultados arrojar´an luz, esencialmente, a si, con los conocimientos que tienen y su capacidad de abstracci´on espacial tridimensional, pueden deducir y dar respuesta al problema de din´amica celeste que se les plantea. Dicho de otro modo, en esta pregunta m´as que analizar sus conceptos previos o errores conceptuales, se intenta ver sus capacidades propias. 19 Figura 5: Imagen de un eclipse lunar. Este ser´a visto por toda la poblaci´on que vea la Luna en ese momento. Pregunta 4: En la d´ecada de 2021-2030 se producir´an 22 eclipses de Sol y 22 eclipses de Luna. Desde esta zona se podr´a observar 1 eclipse total de Sol (y seremos afortunados, ya que se produce aproximadamente cada 100 a˜nos) pero tendremos la oportunidad de ver 7 eclipses de Luna completos. ¿C´omo puedes explicar esta diferencia? Razona tu respuesta y utiliza dibujos si lo necesitas. Con esta pregunta intentamos descubrir si entienden que mientras que la Luna es vista a la vez por una gran parte de la poblaci´on en el mismo momento (y por tanto un eclipse lunar como se muestra en la Figura 5), un eclipse de Sol s´olo ser´a visto por aquellas personas que caigan justo en la sombra proyectada por la Luna sobre la Tierra, la cual corresponde a una poblaci´on mucho menor. De forma menos directa tambi´en analizaremos si sus respuestas dan cuenta de los tama˜nos relativos, ya que la sombra de la Luna en la Tierra es un punto bastante peque˜no en comparaci´on con la sombra de la Tierra sobre la Luna. 20 Pregunta 5: En un eclipse solar total se puede ver la corona del Sol (detallada en la fotograf´ıa en color claro). ¿Por qu´e se produce este fen´omeno? Razona tu respuesta y dibuja las posiciones relativas del Sol, la Luna y la Tierra en un eclipse total de Sol. Esta pregunta se acompa˜na con una imagen de la corona solar para que no sea este concepto, posiblemente novedoso o no conocido por los alumnos, el que les dificulte la respuesta. Si en la anterior pregunta ya se pretend´ıa tantear la idea que tienen de los tama˜nos relativos, esta pregunta est´a totalmente enfocada a conocer la idea que tienen de este punto. De forma curiosa, el Sol y la Luna coinciden en un eclipse total de Sol, esto se debe a que a pesar del Sol tener un tama˜no 400 veces mayor al tama˜no de la Luna, tambi´en est´a a una distancia exactamente 400 veces mayor, lo que provoca esta conjetura o casualidad c´osmica. Luego, con esta pregunta no s´olo veremos su percepci´on de los tama˜nos relativos, sino tambi´en su contextualizaci´on con las distancias relativas. Ambos conceptos son abstractos y posiblemente con escalas dif´ıciles de imaginar para alumnos de 16 a˜nos, por lo que se espera que esta sea la pregunta con la que tengan m´as dificultades. Adem´as, con el dibujo se busca ver si intentan reproducir el modelo Sol-Tierra-Luna a una escala m´as o menos aproximada o ponen los 3 cuerpos celestes a la misma distancia como aparece en la mayor´ıa de los casos en los libros de texto. Esta simplificaci´on de los libros es entendible por la gran diferencia que hay en estas distancias, pues como ya se ha mencionado, el Sol se encuentra a 400 veces la distancia de la Luna, pero la preocupaci´on est´a justificada en tanto que son estos libros de texto la principal herramienta con la que los alumnos acceden a comprender el Universo que los rodea. Dicho de otro modo, se busca ver si saben/comprenden que las escalas utilizadas en los libros son una mera simplificaci´on o si realmente el modelo que est´a en sus cabezas se encuentra contaminado por dichas im´agenes. 21 6. Resultados En esta secci´on presentaremos los resultados obtenidos de la encuesta tras ser respondidos por los alumnos de 4ºde ESO y 1ºBachillerato. Adem´as, se ha decidido dividir la pregunta 5 en dos preguntas debido a las respuestas obtenidas y para una mayor riqueza en el posterior an´alisis. Para ello comenzaremos presentando las diferentes categorias en las que se han categorizado las respuestas. Recordemos que estas categorias han sido realizadas tras un primer an´alisis de las respuestas y que de esta forma se ajusten lo m´as posible a lo expresado por los alumnos, minimizando la contaminaci´on por nuestros sesgos o por lo que se podr´ıa pensar a priori que responder´ıan. Tras ello, mostraremos el porcentaje de respuestas que se han obtenido en cada categor´ıa y subcategor´ıa, y enforma de tabla, divididas en tres grupos: 4ºESO. (35 alumnos) 1ºno BIE. (18 alumnos) 1ºBIE. (25 alumnos) Se ha decidido separar en estos tres grupos para poder analizar si hay diferencias de conocimientos en un a˜no de diferencia de conocimientos y madurez entre 4ºde ESO y 1ºde Bachiller. Adem´as, se ha decidido separar los dos grupos de 1ºde Bachillerato por la gran diferencia que encontramos en las respuestas y por la peculiaridad de los alumnos que est´an estudiando un Bachillerato de Ciencia e Investigaci´on y que se presuponen m´as predispuestos a estos conocimientos cient´ıficos. Tambi´en mostraremos los resultados de las categor´ıas principales en forma de diagrama circular, y que nos permite englobar cada una de las subcatecor´ıas, para realizar una lectura m´as global. Por ´ultimo, realizaremos un an´alisis de los resultados obtenidos, origen de los problemas y construcci´on del imaginario que los alumnos tienen para cada una de las preguntas. 22 6.1. Cuesti´on 1 El enfoque de esta pregunta parte del concepto de fases lunares y la capacidad de los alumnos para entenderlas e imaginarlas desde un punto exterior a la Tierra. Para analizar los datos obtenidos, se han categorizado las respuestas de la siguiente forma: A. Responde correctamente. B. Correcta salvo un error (´unico). B1 Error de dibujo en alguna de las fases. B2 Intercambio en el nombre de Luna menguante con Luna creciente. B3 Intercambio en el nombre de Luna nueva con Luna llena. C. Nombra correctamente las fases lunares, pero la representaci´on es equivocada. C1 Representa las fases vistas desde la Tierra, pero la posici´on es correcta. C2 Representa las fases vistas desde la Tierra, pero intercambia Luna llena con Luna nueva, o Luna menguante con Luna creciente. C3 Representa las fases vistas desde la Tierra, pero la posici´on est´a equivocada en todas ellas. C4 La posici´on est´a equivocada, pero la perspectiva es correcta. D. No nombra las fases lunares. D1 Representaci´on correcta (sin nombre). D2 Representaci´on desde la Tierra de forma correcta. E. Representaci´on err´onea y/o nombre err´oneo de la mayor´ıa de las fases. F. Respuesta inv´alida. G. Deja la respuesta en blanco. 23 Los resultados obtenidos son: Cuadro 1: Resultados pregunta 1. Fuente: Elaboraci´on propia. CATEGOR´ IA 4ºESO 1ºNo BIE 1ºBIE A 17 % 11 % 28 % B 17 % 11 % 8 % B1 2,86 % 0 % 0 % B2 11,43 % 5,56 % 8 % B3 2,86 % 5,56 % 0 % C 9 % 11 % 32 % C1 2,86 % 0 % 16 % C2 0 % 5,56 % 8 % C3 2,86 % 5,56 % 0 % C4 2,86 % 0 % 8 % D 9 % 11 % 4 % D1 2,86 % 0 % 4 % D2 5,71 % 11,11 % 0 % E 34 % 56 % 20 % F 11 % 0 % 0 % G 3 % 0 % 8 % 24 Figura 11: Ejemplo respuesta err´onea a la pregunta 2 categorizada en D. abstracci´on. Al hablar de que la Luna tapa al Sol, el alumno piensa que esta debe estar llena, pues es de esta forma que puede taparla, dej´andose llevar por el nombre que puede llevar a error. Es posible que este tipo de errores tambi´en se deba a que imaginen que la Luna cambia de tama˜no, como se muestra en el estudio (Slater y Gelderman, 2017) y s´olo toma su tama˜no total y mayor cuando est´a en Luna llena, haciendo que en Luna nueva practicamente desapareciese su influencia. Sin embargo, por la forma que tienen de expresarse a trav´es de los dibujos, descartamos esta opci´on. De esta forma, nuestra conclusi´on es que en la mayor´ıa de los casos este error es debido a la palabra “llena” presente en la fase de Luna llena y a que asocian correctamente que en un eclipse de Sol, la Luna tapa al Sol, por lo que esta debe estar llena, sin pararse a pensar que los nombres es apenas una cuesti´on de perspectiva de c´omo vemos a la Luna desde nuestra posici´on terrestre. Esto nos induce a pensar en una problem´atica t´ıpica de las ciencias y es la ense˜nanza de conceptos sin un an´alisis profundo y abstracto que les permita llegar a 31 conclusiones reales, aunque puedan ser antiintuitivas. 6.3. Cuesti´on 3 Esta pregunta busca analizar si los alumnos comprenden y saben que la ´orbita de la Luna est´a inclinada. Presuponemos que la gran mayor´ıa de ellos no lo saben previamente por la forma en la que se suelen representar el modelo Sol-Tierra-Luna, pero con la informaci´on que tienen, pueden ser capaces de deducir la explicaci´on, por lo que tambi´en entramos a valorar su capacidad de an´alisis y abstracci´on una vez m´as. Para analizar los datos obtenidos, se han categorizado las respuestas de la siguiente forma: A. Responde correctamente total o parcialmente. A1 Responde correctamente mencionando el concepto de alineaci´on y de ´orbita de la Luna inclinada (o lo dibuja). A2 Se acerca a la respuesta desde el concepto de alineaci´on. A3 Menciona la forma de la ´orbita lunar. B. Asocia que debido al movimiento de rotaci´on y traslaci´on, los 3 cuerpos no “coinciden”. C. Piensa que es debido a que no son observados por nosotros concretamente, no a que no se produzcan. D. Menciona la inclinaci´on de la Tierra. E. Relaciona la respuesta con las fases lunares. E1 Asocia que no se produzca debido a las fases de la Luna. E2 Afirma que los eclipses no dependen de las fases lunares. F. Respuesta inv´alida o no consigue responder informaci´on real. G. Deja la respuesta en blanco. 32 Es importante destacar que la categorizaci´on de las respuestas B, C, D yEcorresponde a respuestas igualmente err´oneas y no es una graduaci´on respecto a la cercan´ıa que se encuentran con la respuesta correcta. No obstante, nos parece importe mostrarlo de esta forma, ya que las diferencias conceptuales de los errores son lo suficientemente grandes como para pertenecer a categor´ıas separadas y diferenciadas. Los resultados obtenidos son: Cuadro 3: Resultados pregunta 3. Fuente: Elaboraci´on propia. CATEGOR´ IA 4ºESO 1ºNo BIE 1ºBIE A 34 % 39 % 48 % A1 5,71 % 16,67 % 12 % A2 25,71 % 22,22 % 28 % A3 2,86 % 0 % 8 % B 26 % 5 % 32 % C 6 % 5 % 0 % D 3 % 0 % 4 % E 3 % 6 % 0 % E1 2,86 % 0 % 0 % E2 0 % 5,56 % 0 % F 17 % 17 % 12 % G 11 % 28 % 4 % En forma de gr´afico circular para las categorias principales: 33 Figura 12: Resultados pregunta 3. 6.3.1. An´alisis de los resultados de la pregunta 3 De la Tabla 3 y la Fig. 12 se desprende que un gran porcentaje del alumnado busca la respuesta correcta, pero acerc´andose desde el concepto de alineaci´on, es decir, son capaces de razonar que para que se produza un eclipse, los 3 cuerpos han de estar alineados; y si esto no sucede cada 28 d´ıas, es porque no se alinear´an por algun motivo. No obstante, muy pocos alumnos llegan a encontrar la raz´on de por qu´e esta alineaci´on no se produce: la inclinaci´on de la ´orbita lunar. Tengamos en cuenta que hasta ahora pod´ıan haber respondido las preguntas anteriores pensando apenas bidimensionalmente y las posiciones relativas de de los 3 cuerpos en este plano bidimensional. Esta pregunta, intenta analizar si son capaces de dar el salto e imaginar el movimiento tridimensional, ya que si en dos dimensiones deber´ıa ocurrir un eclipse cada 28 d´ıas (o 14 si tenemos en cuenta los dos tipos), no queda m´as opci´on racional que pensar que la no alineaci´on se produce por la tercera dimensi´on, y que la ´orbita Sol-Tierra no puede estar 34 alineada con la ´orbita de Luna-Tierra. Los resultados arrojan que los alumnos no consiguen dar este salto de visi´on espacial y que est´an fuertemente condicionados por movimientos en un ´unico plano. De hecho, estos resultados son coherentes con lo obtenido en la pregunta 2, donde alrededor de un 45 % de los alumnos hab´ıa demostrado saber asociar las posiciones relativas en un eclipse desde un punto de vista bidimensional. Por ello, creemos que este porcentaje de alumnos entienden lo b´asico en cuanto a posici´on relativa, pero no la orientaci´on 3D. Tambi´en encontramos un porcentaje de alumnos bastante alto que intenta justificarlo desde el movimiento de rotaci´on y traslaci´on de la Tierra. Si bien el movimiento de rotaci´on no tiene sentido cient´ıfico, es verdad que el movimiento de traslaci´on podr´ıa adelantar o separar ligeramente el periodo del eclipse de esos 28 d´ıas en caso de que estuviesen en el mismo plano orbital los 3 cuerpos, pero nunca como para separar tanto el tiempo entre dos eclipses. Figura 13: Ejemplo respuesta de categor´ıa Ben la pregunta 3. 35 Este tipo de respuesta nos demuestra que han intentado buscar una explicaci´on con los conceptos y herramientas que ten´ıan, pero les ha faltado piezas del puzzle para poder resolverlo, por lo que parte de este problema es en buena medida de la educaci´on recibida y de c´omo los libros de textos les ha condicionado para llegar a una respuesta incorrecta. Un ejemplo de respuestas que ha sido categorizada como Bse muestra en la Fig. 13. En resumen, el problema que se detecta aqu´ı es una consecuencia directa de que la mayor´ıa de libros de texto y dibujos que han visto en su corta vida les muestra la din´amica celeste desde arriba y en un plano, por lo que les cuesta imaginarse este baile de la Tierra-Luna-Sol en 3 dimensiones y saltar de ah´ı a que la ´orbita lunar pueda estar inclinada, lo que hace que la Luna pase por “encima” o por “debajo” de la l´ınea que une a la Tierra-Sol, haciendo que los 3 cuerpos no est´en alineados. De esta forma, se ha de proponer pasar de la ense˜nanza bidimensional a la que se est´a acostumbrada en la educaci´on astron´omica, a una ense˜nanza realmente tridimensional o una combinaci´on de ambas. En la Figura 14 se muestra un ejemplo de este cambio. Figura 14: A la izquierda una imagen t´ıpica de libro de texto en el que se suele mostrar el modelo Sol-Tierra-Luna, en este caso para la explicaci´on del concepto de las mareas. A la derecha el modelo que proponemos representar en los dibujos donde se pueda ver expl´ıcitamente la inclinaci´on de la ´orbita lunar y el movimiento tridimensional de los cuerpos celestes. 36 Hemos de mencionar que muchos de los alumnos, cuya respuesta ha reca´ıdo en la categor´ıa B, tambi´en mencionaban el concepto de alineaci´on, pero al ir un paso m´as all´a y hacernos entender por qu´e presuponen que no se produce esta alineaci´on, hemos decidido categorizarlos de forma diferente. Con esto, lo que queremos decir es que posiblemente muchas respuestas de las que han sido catalogadas como B1 esconden este mismo razonamiento, pero al no verse expresado, no lo podemos determinar y la respuesta queda como parcialmente correcta. Esto nos ayudar´ıa a entender tambi´en por qu´e el grupo 1ºno BIE, que en general su porcentaje de acierto es menor, consigue un mayor n´umero de respuestas correctas en este caso. Este hecho, tambi´en explicar´ıa la gran diferencia que se produce en el grupo 1ºno BIE entre las respuestas correctas y los alumnos que dejan las respuestas en blanco, no habiendo pr´acticamente respuestas intermedias, lo que significar´ıa una gran brecha entre unos alumnos y otros que podr´ıa ser falsa debido a lo explicado anteriormente. De forma casi residual encontramos otras respuestas m´as “imaginativas” como que s´ı se producen, pero no podemos observar estos eclipses; o que se debe a la inclinaci´on de la Tierra. Esta ´ultima respuesta nos podr´ıa invitar a pensar, siendo optimistas, que algunos alumnos asocian la inclinaci´on de la Tierra con la de la ´orbita lunar. A continuaci´on mostramos algunas respuestas representativas de cada una de las categorias: Figura 15: Ejemplo respuesta de categor´ıa Cen la pregunta 3. 37 Figura 16: Ejemplo respuesta de categor´ıa Den la pregunta 3. Figura 17: Ejemplo respuesta de categor´ıa Een la pregunta 3. 6.4. Cuesti´on 4 Esta pregunta busca analizar si los alumnos comprenden que para ver un eclipse lunar apenas tiene que ser de noche en el lado de la Tierra en el que estemos, mientras que un eclipse de Sol s´olo es visto por aquellas personas en cuyo territorio recae precisamente la sombra lunar, la cual es un ´area realmente peque˜na. Con ello, analizamos de forma sutil tambi´en conceptos como el de tama˜nos relativos Tierra-Luna. Para analizar los datos obtenidos, se han categorizado las respuestas de la siguiente forma: A. Responde correctamente. B. Responde parcialmente. B1 Habla de tama˜nos relativos y precisi´on de la alineaci´on. B2 Menciona apenas la dependencia con el lugar para ver uno u otro eclipse y/o menciona que el eclipse de Sol se ve en menciones concretas, aunque no hable de la noche en el de Luna. 38 C. Respuesta err´onea. Piensa que los eclipses de Luna son m´as probables que los de Sol. C1 Diferencia ambos eclipses por su alineaci´on y probabilidad de que sucedan. Piensa que los eclipses de Luna se producen m´as frecuentemente, no que se vean m´as f´acilmente. C2 Intenta justificarlo mediante conceptos astron´omicos errados: ´orbita, movimiento de rotaci´on y traslaci´on, inclinaci´on de la Tierra y fases lunares. D. Respuesta inv´alida o no consigue responder informaci´on real. E. Deja la respuesta en blanco. Los resultados obtenidos son: Cuadro 4: Resultados pregunta 4. Fuente: Elaboraci´on propia. CATEGOR´ IA 4ºESO 1ºNo BIE 1ºBIE A 3 % 5 % 12 % B 8 % 17 % 8 % B1 5,71 % 11,11 % 8 % B2 2,86 % 5,56 % 0 % C 66 % 39 % 36 % C1 34,29 % 11,11 % 12 % C2 31,43 % 27,78 % 24 % D 14 % 0 % 24 % E 9 % 39 % 20 % 39 En forma de gr´afico circular para las categorias principales: Figura 18: Resultados pregunta 4. 6.4.1. An´alisis de los resultados de la pregunta 4 En esta pregunta vemos un gran descenso en el n´umero de respuestas correctas. Lo primero que llama la atenci´on es el elevado n´umero de alumnos cuya respuesta se cataloga dentro de la opci´on C. Tanto en la categor´ıa C1, como en la categor´ıa C2, los alumnos mencionan que los eclipses de Luna son m´as probables que los de Sol, pese a que la pregunta menciona que se producir´an el mismo n´umero de eclipses de ambos tipos. Esto nos invita a pensar que el enunciado de la pregunta no sea del todo claro para ellos y debamos reformularlo para futuras ocasiones, adem´as de que pueda deberse que no leen con suficiente cuidado o atenci´on. Este segundo an´alisis se plantea ya que tuvieron tiempo suficiente, sobrando en todos los casos. 40 y el Sol como estrella. Adem´as, las respuestas de la categor´ıa C1,C2 yC3 apuntan a que no saben lo que es la corona solar, ni son capaces de interpretarla a trav´es de una fotograf´ıa. Esto nos muestra que el nivel de conocimientos en este ´area es bastante pobre y que de forma natural ellos no sienten curiosidad o indagan sobre la posici´on que ocupan en el Universo. Hemos de a˜nadir que el porcentaje de alumnos que responde incoherentemente o deja la respuesta en blanco es elevado, y es especialmente preocupante en el grupo de 1ºno BIE. 6.6. Cuesti´on 5B La segunda parte de la pregunta 5 la hemos llamado pregunta 5B y es la parte que hace referencia al dibujo de un eclipse. Para analizar los datos obtenidos, se han categorizado las respuestas de la siguiente forma: A. Dibujo correcto. A1 Totalmente correcto: posiciones, distancias y tama˜nos. A2 Parcialmente correcto. Dibuja bien posiciones y tama˜nos. B. Dibujo incorrecto. B1 Incorrecto en tama˜nos y distancias. B2 Incorrecto en distancia y posiciones. C. No realiza ning´un dibujo. Los resultados obtenidos son: 47 Cuadro 6: Resultados pregunta 5B. Fuente: Elaboraci´on propia. CATEGOR´ IA 4ºESO 1ºNo BIE 1ºBIE A 71 % 22 % 64 % A1 37,14 % 16,67 % 48 % A2 34,29 % 5,56 % 16 % B 6 % 33 % 32 % B1 2,86 % 33,33 % 28 % B2 2,86 % 0 % 4 % C 23 % 45 % 4 % En forma de gr´afico circular para las categorias principales: Figura 25: Resultados pregunta 5B. 48 6.6.1. An´alisis de los resultados de la pregunta 5B En este caso podemos ver con tranquilidad que un gran porcentaje de los alumnos de 4º ESO y 1ºBIE responden correctamente. En el caso de las respuestas err´oneas, la mayor´ıa de ellas giran en torno a la categor´ıa B1 por la cual el dibujo realizado representa de forma incorrecta los tama˜nos y distancias. En casi todos ellos, representan el Sol y la Tierra con el mismo tama˜no (aunque no la Luna curiosamente) y sit´uan la Luna a una distancia intermedia entre el Sol y la Tierra en lugar de mucho m´as cerca de la Tierra. Un ejemplo de esta representaci´on se muestra en la Fig. 26. Figura 26: Ejemplos de respuestas de la categor´ıa B1 en la pregunta 5B. Debido a estos casos, creemos que deber´ıamos sustituir la pregunta “dibuja las posiciones relativas del Sol, la Luna y la Tierra en un eclipse total de Sol”, por la pregunta: “dibu- ja las posiciones relativas del Sol, la Luna y la Tierra en un eclipse total de Sol a escala aproximada”. Con ello, llegar´ıamos a apreciar si los tama˜nos y las distancias son un error real que tienen en su imaginario, o si simplemente se han expresado as´ı por responder de forma esquem´atica y simplificada. Por supuesto, para realizar este dibujo realmente a escala deber´ıamos dar hojas enormes o asumir que la Luna y la Tierra van a ser meros puntos, pero con esto simplemente queremos ver si hacen hincapi´e en que: Tama˜noLuna ≪Tama˜noT ierra ≪Tama˜noSol. DistanciaLuna−T ierra ≪distanciaT ierra−Sol. 49 6.7. Otros resultados detectados Un resultado importante, que tambi´en se ha encontrado en las respuestas, es que algunos alumnos reconoc´ıan no saber lo que son los eclipses de Luna. Hemos decidido no categorizar esta respuesta ya que en ocasiones esto lo expresaban en la cuesti´on 2, y otras veces en la cuesti´on 4. Adem´as, al no preguntarlo directamente, tampoco podemos asegurar que los que no han expresado expl´ıcitamente que no saben lo que es un eclipse de Luna, conozcan lo que es, de forma que no podemos obtener una estad´ıstica real. De hecho, podemos suponer que una parte de los alumnos que han dejado la cuesti´on 2 o la 4 en blanco, pueda deberse a este motivo, pero no podemos afirmarlo categ´oricamente. Por ello, propondremos para cuestionarios futuros que se pregunte expl´ıcitamente por cada uno de los eclipses y poder separar as´ı esta informaci´on del resto de preguntas. Tambi´en hemos encontrado una deficiencia transversal del sistema educativo, y es que aunque se les invit´o a que si no sab´ıan una respuesta, o no la entend´ıan, lo expresasen as´ı o la dejasen en blanco, vemos como en muchas ocasiones intentan dar una respuesta sin decir realmente nada. Un ejemplo de esto se muestra en 27. Figura 27: Ejemplo de respuesta que no aporta m´as informaci´on que la del enunciado. Este problema detectado tiene sus ra´ıces en la forma en la que acostumbramos a los alumnos a que se enfrenten a un papel con preguntas. Hemos de recordar que se dijo que el 50 cuestionario era an´onimo y por supuesto no evaluable, por lo que respondiesen tranquilamente con total sinceridad. Sin embargo, el sistema educativo les ense˜na que siempre tienen que intentar responder algo para intentar “rascar” esos posibles puntos extra. 7. Propuesta de acci´on Si buscamos en la literatura, podemos encontrar alguna propuesta de acci´on con alumnado espa˜nol, como la publicada en (Garc´ıa, 2011). Sin embargo, esta parte de un estudio muy cualitativo y superficial a trav´es de preguntas orales a un grupo de alumno y m´as enfocado a las estaciones del a˜no. Esto hace que no se puedan determinar con exactitud los problemas que tiene cada alumno como individuo, y m´as especialmente en el tema de los eclipses, al no ser estos el eje central de la propuesta. Por ello, en nuestro caso vamos a utilizar el an´alisis de los resultados expuestos en la Secci´on 6 para plantear una propuesta de acci´on educativa que creemos propicia. Para ello, se har´a especial ´enfasis en las dos dificultades encontradas: Introducci´on y/o profundizaci´on en los conceptos. Capacidad visi´on espacial. No obstante, esta ser´a una propuesta inicial desde la que empezar a trabajar con los alumnos, sin que esta deba ser tomada como una propuesta definitiva y cerrada. De esta forma, planteamos una primera aproximaci´on para tratar de corregir los errores encontrados y trabajar las dificultades detectadas. Por ello, el plan de trabajo que se propone a partir de este punto es la utilizaci´on de la presente propuesta de acci´on como una primera aproximaci´on y tras la cual se habr´a de analizar los resultados con nuevos cuestionarios, que nos posibilite discernir el conocimiento transmitido. Esto nos permitir´a ir modificando y ajustando las sucesivas propuestas educativas hasta dar con la m´as correcta o acertada de forma iterativa. Si adem´as tenemos en cuenta que los alumnos y su entorno evolucionan y cambian, siempre deberemos estar abiertos a reevaluaciones de la propuesta. El punto de partida en esta primera propuesta ser´a el modelo Sol-Tierra-Luna de manera. Para ello, se empezar´a con una introducci´on te´orica, cualitativa y muy b´asica de este modelo 51 con el objetivo de que todos los alumnos consigan una definici´on m´ınima y clara y evitar as´ı que se encuentren perdidos en el resto de actividades. De esta forma, se pretende que todos consigan partir desde una misma posici´on de conocimientos m´ınimos sobre los que crear el resto de conocimientos y actividades. Se intentar´a evitar que esta primera parte de la propuesta de acci´on sea una clase puramente te´orica, y se buscar´a el di´alogo con los alumnos. Para ello, se contar´a con alumnos que tengan el modelo claro, intentando que sean los propios alumnos como colectivo los que lleguen a una conclusi´on adecuada, pudiendo incluso el profesor hacer de “abogado del diablo” para que se cuestionen lo que creen saber y lleguen a una conclusi´on que realmente entienden m´as all´a de lo que simplemente han o´ıdo o le´ıdo en sus libros de texto. Esta parte de la propuesta de acci´on puede ser reforzada mediante la utilizaci´on de modelos y maquetas 3D, m´as o menos a escala, simulaciones y videos. Incluso se puede promover la creaci´on de videos explicativos, por parte de los alumnos, en redes sociales que les aporte un extra de motivaci´on. As´ı por ejemplo, se podr´a empezar trabajando y planteando abiertamente la pregunta de ¿cu´al es el modelo Sol-Tierra-Luna?. Esta pregunta en abierto har´a que los estudiantes que est´en muy seguros de la respuesta se lancen a explicarla, mientras que el profesor ha de estar atento a aquellos alumnos que parezcan no tener una idea clara. El cuestionamiento por parte del profesor vendr´a en c´omo puede ser que sea la Tierra la que gire en torno al Sol si nosotros vemos al Sol moverse en el firmamento. Es en este punto donde se espera favorecer un debate participativo en el que el profesor debe analizar c´omo se expresan e intentan convencerlo de lo correcto. Tras ello, se pasar´a a analizar las fases lunares y c´omo puede ser que parezca que “brille” m´as o menos y a que se deben esos cambios. Recordemos que al final deberemos hacer una aclaraci´on concisa de que lo que vemos es la luz del Sol reflejada y que hay una parte de la Luna que no estaremos viendo, de la misma forma que el Sol no ve la cara de la Tierra en la que es de noche. Una vez que se haya hecho esta primera parte introductoria y m´as te´orica, promoviendo el debate para no perder su atenci´on y retando a los alumnos con m´as conocimientos a explicar sus ideas frente a la ligera oposici´on del profesor, se pretende hacer un peque˜no 52 teatro que les ayude a imaginarse realmente el modelo desde diferentes perspectivas. Con esto buscamos tambi´en una participaci´on activa y un aprendizaje singnificativo. Para ello se empezar´a tomando como ayudantes a aquellos alumnos que menos hayan participado en el debate y que posiblemente tengan m´as dificultades en los conceptos. Lo que se propone a continuaci´on es la utilizaci´on de una bombilla potente1y, en un aula amplia sin mobiliario, o que se puedan apartar, apagar las luces y bajar las persianas para ejemplificar que estamos en el Universo y en un entorno de oscuridad total con la bombilla como fuente luminosa. Sin embargo, en esta actividad contamos con dos posibles riesgos. El primero vendr´a por conseguir un espacio totalmente oscuro sin interferencias de reflejos en las paredes o vidrios de las ventanas, lo que se intentar´a resolver con un espacio lo suficientemente espacioso como un sal´on de actos. El segundo riesgo depender´a m´as del grupo y se basar´a en un posible problema de comportamiento, para lo cual se propone que pueda haber un desdoble, en caso de ser grupos de muchos alumnos o problem´aticos. Si pese a ello continuase el problema, o se preve que pueda continuar, se propone sustituir esta teatralizaci´on directa por la utilizaci´on de globos terr´aqueos, pelotas de ping pong (Luna) y un foco grande a modo de Sol. Figura 28: Bombilla como ejemplificaci´on del Sol. Todo esto puede ir acompa˜nado con algo de teatro tambi´en por parte del profesor para que los alumnos se vean motivados a participar y lo encuentren una actividad divertida. Un alumno seleccionado representar´a la Tierra y, a una distancia determinada de la bombilla, empezar´a a girar sobre si mismo, ejemplificando el movimiento de rotaci´on de la Tierra (que tambi´en ser´a uti- 1Se habla de bombilla en lugar de linterna para que pueda ser visto como un foco de luz que emite en todas las direcciones y sea as´ı lo m´as parecido al Sol. Cuanto m´as potente sea la bombilla y oscuro el cuarto, mayor ser´a el efecto. Adem´as se recomienda una bombilla amarilla para que, por comparaci´on, les cueste menos visualizarla como el Sol. 53 lizado para la introducci´on del concepto). Con este primer ejemplo preguntaremos al alumno que gira si ve c´omo el Sol se mueve, aunque todos sabemos que est´a parado. De la misma forma, preguntaremos al resto de alumnos si entonces la Tierra tambi´en presenta fases. De hecho, podemos utilizar a varios alumnos para que vean diferentes fases de la Tierra dependiendo del punto en el que se ubiquen. Tras este primer paso, se har´a una pareja para que ejemplifiquen el caso de la la Luna orbitando la Tierra2. En este caso pretendemos que el resto de alumnos, que observan la escena desde fuera, entiendan las fases lunares como la visi´on que tenemos de la cara iluminada de la Luna, aunque la cantidad de superficie lunar sea siempre la misma. Despu´es se puede permitir que hagan parejas para que todos pasen por representar a la Luna y a la Tierra, pero se ha de recordar que la dificultad se ha encontrado especialmente en imaginar las fases lunares desde un punto distinto al terrestre, por lo que la primera parte de la representaci´on ha de ser la que m´as peso tenga. Durante la siguiente intervenci´on se propone la explicaci´on breve de un eclipse solar y uno lunar que se centrar´a en la definici´on b´asica y lo que diferencia uno de otro. Tras ello, volveremos a la representaci´on teatral y, esta vez s´ı que todos en parejas, deber´an ejemplificar en qu´e posici´on se produce un eclipse de Sol y uno de Luna. Adem´as, el profesor les preguntar´a por las sombras. A modo de ejemplo, en el caso del eclipse lunar, preguntaremos al actor- Tierra qu´e ve que sucede a su compa˜nero-Luna cuando su sombra recae sobre ´el. Se ir´an intercambiando los papeles, siempre desde bajo la direcci´on y supervisi´on del profesor y la respuesta en forma de actuaci´on (o posicionamiento) a las preguntas que se vayan formulando. La siguiente parte de la intervenci´on consistir´a en la creaci´on de forma individual de cada alumno de una maqueta en la que representaremos el Sol y la Luna, para ello se necesitar´a el siguiente material, que puede ser pedido a los alumnos o que dispondr´a el centro escolar: Dos esferas de poliestireno por cada alumno. Una de 10 cm (Luna) y otra de 37 cm (Tierra) para que guarden la proporci´on de tama˜no Luna-Tierra que es 3,7. List´on de madera de 1,2 metros (como m´ınimo) y dos palitos cortos por cada alumno. 2Si se quiere ser preciso, se ha de recordar que el periodo de rotaci´on de la Luna coincide con su periodo de traslaci´on, por lo que siempre vemos la misma cara de la Luna 54 Cola o silicona para pegar madera y poliestireno. Siguiendo la escala utilizada de tama˜nos [1 : 35 ×106], deberemos posicionar la Luna a una distancia de 1,1 metros para generar nuestra maqueta. El objetivo es que cada alumno pueda generar una maqueta a escala del modelo Sol-Tierra-Luna y representar los dos tipos de eclipses seg´un se muestra a modo de ejemplo en la Figura 29. Figura 29: Ejemplificaci´on de la maqueta para la realizaci´on de los eclipses a escala. 8. Conclusiones En el presente Trabajo Fin de M´aster se ha dise˜nado un cuestionario para analizar los problemas conceptuales del alumnado de 4ºde ESO y 1ºde Bachillerato sobre los eclipses. Los principales errores que se han observado son los siguientes: Dificultad para explicar las fases lunares mediante un esquema Sol-Tierra-Luna que no s´olo tenga en cuenta c´omo vemos nosotros la Luna en cada fase. Falta de herramientas o visi´on para poder explicar por qu´e el Sol-Tierra-Luna no se encuentran alineados cada 28 d´ıas, si es este el periodo en el cual se repite la fase Lunar. 55 Problemas a la hora de imaginar y comparar ambos eclipses, de forma que puedan entender que un mismo eclipse de Luna podr´a ser visto por una gran parte de la poblaci´on terrestre, en oposici´on a uno de Sol que ser´a visto por una minor´ıa. Falta del concepto corona solar para poder analizar si entienden la perspectiva de tama˜nos relativos de Sol-Luna. Con toda esta informaci´on, hemos elaborado una propuesta de acci´on que permite trabajar estos conceptos y especialmente la capacidad de visi´on espacial destinada a la din´amica planetaria. Esta propuesta parte del di´alogo socr´atico con los alumnos para que analicen los conceptos que tienen en su cabeza y los cuestionen. Tras ello se pasa a una parte m´as teatralizada y din´amica que los ayude a desarrollar la visi´on espacial, para terminar con la elaboraci´on de maquetas. De esta forma tambi´en les ayudamos a que pasen de un punto de referencia a otro de una forma m´as o menos natural y en primera persona. Sin embargo, esta propuesta ha de estar abierta a un an´alisis desde un segundo cuestionario que permita conocer si ha sido ´util, y si realmente se ha producido un aprendizaje significativo. Esto quedar´ıa propuesto como trabajo en el futuro para afianzar y mejorar la propuesta de acci´on en un proceso iterativo hasta dar con la m´as adecuada. 56