InvestigaciónGuiada

UNIDAD DE APRENDIZAJE II: EL ESTUDIO DE LOS FENÓMENOS
NATURALES MEDIANTE UNA INVESTIGACIÓN GUIADA
1. Ejemplo de una investigación guiada: ¿Para qué puede servirnos conocer el
movimiento de los astros?
a) Descripción y registro de características del Sol y las estrellas como:
forma, color, lejanía, cambio de posición, visible en el día o la noche y
emisión de luz y calor
b) Fuentes naturales de luz y calor, y sus aplicaciones en el lugar en donde
se vive
c) Ubicar el territorio mexicano dentro del globo terráqueo
d) Elaborar un modelo Sol – Tierra que nos permita explicar los cambios
estacionales
2. ¿Qué es la ciencia?, ¿Cómo se construyen las ideas científicas?, ¿Qué es
la ciencia escolar?
a) Conocimiento en constante construcción
b) ¿Cómo puede estructurarse un tema mediante una investigación
guiada?
1. UN EJEMPLO DE UNA INVESTIGACIÓN GUIADA: ¿PARA QUÉ PUEDE
SERVIRNOS CONOCER EL MOVIMIENTO DE LOS ASTROS?
Actividad inicial: ¿Cuáles son tus expectativas de la unidad?
¿Sabes en qué consiste el enfoque de enseñanza como una investigación guiada?
Antes de comenzar a trabajar sobre un tema, debe quedar claro para quienes
vamos a involucrarnos en él, por qué tiene un interés ese estudio y a dónde
pretende llegarse con él.
La enseñanza de las ciencias como una investigación guiada, o enseñanza
problematizada, es un enfoque de investigación didáctica desarrollado
principalmente en las Universidades de Valencia y Alicante (por profesoresinvestigadores como Daniel Gil, Joaquín Martínez Torregrosa y Carles Furió, entre
algunos otros) que puede entenderse como una forma de estructurar un tema (o
un curso entero) mediante problemas de interés que van orientando nuestro
trabajo hacia la consecución de conocimiento científico.
La mejor forma de conocer una metodología de trabajo es aplicándola, adelante se
verán detalladamente los elementos que constituyen el enfoque por investigación
guiada, podemos hacer uso de ella con la primera parte de esta unidad de
aprendizaje, donde veremos cómo se hace una investigación guiada tomando
como base un ejemplo de un tema concreto:
¿Para qué puede servirnos conocer el movimiento de los astros?
a) Descripción y registro de características del Sol y las estrellas como:
forma, color, lejanía, cambio de posición, visible en el día o la noche
y emisión de luz y calor
b) Fuentes naturales de luz y calor, y sus aplicaciones en el lugar en
donde se vive
c) Ubicar el territorio mexicano dentro del globo terráqueo
d) Elaborar un modelo Sol – Tierra que nos permita explicar los cambios
estacionales
Notemos que, la forma en cómo están organizados los contenidos temáticos
pueden ayudarnos a darle sentido a nuestro estudio. No obstante, es importante
remarcar que al llegar al punto “d”, tendremos suficientes conocimientos para
poder explicar y predecir el movimiento de los astros, específicamente del Sol y de
algunas estrellas, como la Polar.
PROPÓSITO CLAVE:
Conseguir que los estudiantes se apropien de un modelo Sol/ Tierra sencillo y
simétrico (el modelo de Aristarco, Copérnico o Galileo) hasta poder explicar y
predecir las observaciones y ciclos más relevantes sobre el movimiento del Sol en
el horizonte local, en cualquier lugar de la Tierra (alternancia día /noche y los
ciclos y simetrías que permiten caracterizar las estaciones).
PROBLEMA ESTRUCTURANTE
¿Cómo deben moverse el Sol y/o la Tierra para que se produzcan los cambios en
el movimiento del Sol que podemos observar desde nuestra localidad o en
cualquier punto de la Tierra?
SUBPROBLEMAS ESTRUCTURANTES
•
¿Existen regularidades, ciclos, en el movimiento del Sol?
•
¿Cómo deben moverse el Sol y/o la Tierra para que ocurran los ciclos que
observamos?
INDICADORES DE COMPRENSIÓN
1.
Ser conscientes del interés práctico de conocer con precisión el movimiento
de los astros y de la influencia que ha tenido la evolución del pensamiento
científico sobre el modelo Sol/ Tierra en el pensamiento y cultura occidentales
2.
Conocer con precisión (suficiente para realizar predicciones aproximadas)
la existencia de ciclos y simetrías en el movimiento del Sol que podemos observar
desde un lugar concreto. Esto implica:
Saber organizar el horizonte local para seguir el movimiento del Sol y
representar gráficamente la trayectoria del Sol en el horizonte (saber utilizar y
medir con un nomon, cuadrante, semicírculo, brújula y ventana astronómica)
Identificar los días especiales o marcas naturales que permiten dividir el
tiempo por sus características observacionales (duración del día, azimut del orto/
ocaso y valor de la culminación)
Identificar las simetrías (aproximadas) en un día (en duración respecto al
momento de la culminación y en azimut del orto/ ocaso respecto al Sur) y
simetrías y ciclos a lo largo del año: de la duración en torno a 12 horas; del orto y
ocaso respecto al Este/ Oeste y de la culminación respecto a su valor en los días
de equinoccio
Identificar qué simetrías y ciclos son comunes a cualquier punto de la
Tierra y utilizar este conocimiento para hallar datos sobre el movimiento del Sol en
lugares distintos a su localidad, partiendo de datos correspondientes a días
singulares
Relacionar los ciclos de temperatura media en un lugar (aspecto
climatológico) con los factores que los producen (geográficos y astronómicos), y
comprender la influencia de los factores relativos al Sol. En particular, deben
conocer evidencia observable (tamaño del disco solar) que muestra que la
distancia Sol/ Tierra no influye (o lo hace en muy pequeña medida y en sentido
opuesto al esperado en el Hemisferio Norte) en los ciclos de temperatura.
3.
Saber colocar un observador en el modelo de Tierra esférica que
corresponda a un observador local, lo que requiere:
Saber representar la vertical y el plano del horizonte local con los puntos
cardinales de un observador en la esfera terrestre.
Saber colocar a un observador en un punto de la superficie esférica (latitud
y longitud) a partir de datos sobre la posición del Sol en los días singulares en su
localidad (longitud, en relación a Greenwich).
4.
Saber utilizar, en vista lateral y vista superior, el modelo Sol/ Tierra
(heliocéntrico) para:
Explicar la trayectoria del Sol desde su localidad (duración día / noche;
orto/ocaso y elevación angular en la culminación) en los días singulares
(equinoccios y solsticios)
Predecir y comparar, cualitativa (orto/ ocaso) y cuantitativamente (duración
y culminación) las características principales de la trayectoria del Sol (en
equinoccios y solsticios) en cualquier lugar de la Tierra de latitud conocida y las de
su localidad.
Explicar la diferencia de temperatura media entre verano e invierno,
superando la analogía térmica (Sol/ estufa) que conduce a la creencia espontánea
generalizada sobre la influencia de la distancia Sol/ Tierra.
METAS PARCIALES (O PASOS NECESARIOS) Y OBSTÁCULOS ASOCIADOS
1.
Ser conscientes del interés práctico de conocer con precisión el movimiento
de los astros y de la influencia que ha tenido la evolución del pensamiento
científico sobre el modelo Sol/ Tierra en el pensamiento y cultura occidentales.
Posibles obstáculos:
•
Una visión descontextualizada y lineal de la ciencia
•
La imagen transmitida por los textos, medios de comunicación u otras
fuentes, hace que parezca “evidente” cómo es el sistema Solar
2.
Conocer con precisión (suficiente para realizar predicciones aproximadas,
para orientarse espacial y temporalmente con el Sol en su localidad) los ciclos y
simetrías en el movimiento del Sol en su localidad y en otros lugares de la Tierra.
Posibles obstáculos:
•
Ideas espontáneas (de origen social y escolar) sobre aspectos observables
del movimiento del Sol. Por ejemplo: creer que el Sol sale/ se pone siempre por el
Este/ Oeste; que el Sol llega a estar siempre sobre nuestra cabeza al mediodía;
asignar carácter extremo al verano e invierno, e intermedio a primavera y otoño
(influidos por aspectos climatológicos). Asimismo, la identificación de la elevación
del Sol sobre el horizonte con la distancia Sol-Tierra.
•
Aprendizaje repetitivo anterior de definiciones estereotipadas, sin referente
práctico alguno. Por ejemplo: puntos cardinales, meridiano (línea N/S o
meridiana), paralelo, Ecuador, etc.
•
Estereotipos sobre cómo es el movimiento del Sol en otras latitudes
(confusión entre lo que ocurre en los polos y en los círculos polares; los días
tienen que ser más cortos cuanto más al Norte; en el Ecuador el Sol siempre está
en la vertical; por citar ejemplos.
•
Inexperiencia en el manejo de técnicas e instrumentos para la observación
astronómica (dibujar el horizonte natural; orientarse con la brújula; utilizar un
nomon y un cuadrante; dibujar la trayectoria del Sol con la ventana astronómica).
3.
Inventar y apropiarse de un modelo del Sistema Sol/ Tierra que explique los
ciclos y simetrías en el movimiento del Sol (alternancia día/ noche; duración del
día; orto/ocaso y la elevación angular máxima).
Posibles obstáculos:
•
La visión espacial y la relatividad visual (obstáculo histórico: Copérnico hizo
grandes esfuerzos para convencer a sus contemporáneos de que se “vería lo
mismo” independientemente de que girara el Sol alrededor de la Tierra o la Tierra
sobre sí misma). Tienen que pasar la observación realizada desde una esfera en
movimiento (la Tierra) a la observación que se vería en el suelo, y viceversa.
•
El uso anterior reiterado de modelos gráficos del sistema Sol/ Tierra
deformados y erróneos: por su escala; por acentuar la trayectoria elíptica (cuando
es prácticamente circular) de la Tierra; por colocar erróneamente el Sol más cerca
de la Tierra en el verano del hemisferio Norte; y por dibujar la luz del Sol como
haces divergentes (en vez de paralelos) cuando llega a la Tierra.
•
Identificación de observaciones y explicaciones: asignan el estatus de
“hecho” a aspectos que forman parte del modelo, fruto de invenciones. Por
ejemplo: creen que es observable la distancia Sol/ Tierra; o la “inclinación del eje”;
identifican altura sobre el suelo con distancia Sol/ Tierra, mayor duración con
mayor cercanía, etc.
•
La analogía térmica: asocian la mayor o menor temperatura únicamente con
la distancia Sol/ Tierra. Se trata de la idea espontánea más arraigada (como
muestran las investigaciones hechas sobre la comprensión del modelo Sol/ Tierra)
y requiere un tratamiento específico hasta que puedan explicar con comprensión
las múltiples causas de la diferencia de temperatura media sin recurrir a la
distancia Sol/ Tierra.
•
El aprendizaje anterior de definiciones estereotipadas: eje “inclinado”,
meridiano, paralelo, latitud y longitud; que deben ser sustituidas por conceptos con
referentes prácticos, medibles y, sobre todo, con sentido dentro de un proceso de
solución de algún problema (¿cómo podemos saber dónde nos encontramos en la
esfera terrestre si vivimos en su superficie?).
a) Descripción y registro de características del Sol y las estrellas como:
forma, color, lejanía, cambio de posición, visible en el día o la noche y
emisión de luz y calor
Los movimientos del Sol, la Luna, y las estrellas han llamado la atención de los
seres humanos desde tiempos remotos. Aunque en la vida actual la observación
del cielo nocturno no es muy habitual (y la luz artificial hace difícil una observación
cómoda en las ciudades), en la Antigüedad, cuando el contacto con la Naturaleza
era mayor y la contaminación lumínica inexistente, dichos movimientos debieron
atraer la atención y generar fascinación. En efecto, no sólo son movimientos
omnipresentes sino que todos intuimos que aunque existen algunos cambios en
ellos, se producen periódicamente, con una cierta regularidad asociada al clima
que, a su vez, afecta al comportamiento de los seres vivos. Todos conocemos que
determinados comportamientos o procesos de las plantas y los animales están
relacionados con el clima.
A.1 Describe cambios que podríamos observar en el “movimiento que observamos
del Sol” si lo siguiéramos durante muchos días. Representa mediante dibujos los
cambios que has indicado
A.2 ¿Qué interés podría tener el estudio de las regularidades observadas en el
movimiento aparente de los astros, como el Sol o la Luna?
Efectivamente, la cuestión de si estas regularidades percibidas se producen con
una periodicidad estricta o no, siempre de la misma manera, con el mismo ciclo, y
si los cambios que observamos están relacionados entre ellos o no, fue una
cuestión que interesó mucho hace más de 3000 años. De hecho, los primeros
datos numéricos sobre un aspecto científico que se conocen son los relativos a las
posiciones del Sol, la Luna, los planetas y las estrellas (Asiria, Babilonia, Caldea,..)
y las primeras “plantas científicas” son observatorios astronómicos (como los de
Stonehenge o los observatorios mayas).
Pero no sólo se trataba de un problema de interés práctico: desde tiempos
también remotos, las observaciones y relaciones cuantitativas de las posiciones de
los astros, han ido acompañadas de especulaciones sobre cómo era el
“mecanismo” real de dichos movimientos, y qué es lo que hacía que los astros se
movieran como lo hacen. En definitiva, cómo debían moverse el Sol y la Tierra
para que se produjeran las regularidades y relaciones que se observan (es decir,
se buscaba una explicación).
Por tanto, los problemas que nos vamos a plantear son los siguientes:


¿Cómo es el movimiento (que podemos observar) del Sol (nos limitaremos,
para empezar, a la astronomía diurna)? ¿Los cambios que observamos en el
movimiento del Sol se repiten periódicamente? ¿Lo hacen siguiendo una
periodicidad estricta, matemática?, ¿Existe relación entre dichos cambios u
ocurren independientemente unos de otros?
¿Podemos encontrar un modelo de Sistema Sol/Tierra, es decir de cómo se
mueven el Sol y la Tierra que explique conjuntamente las regularidades
observacionales y las relaciones entre ellas?
I. ¿EXISTEN REGULARIDADES EN EL MOVIMIENTO DEL SOL? ¿ESTÁN
RELACIONADOS LOS CAMBIOS ENTRE SÍ?
Ya hemos citado el gran interés práctico que tendría conocer –en el caso en que
existan- si los cambios que intuimos en el movimiento del Sol se repiten de una
manera estricta, cíclica.
¿Cómo podríamos responder a esta cuestión?.
Efectivamente, realizando observaciones y midiendo los distintos aspectos que
sabemos que van variando con los días, con la intención de ver si hay
regularidades, simetrías, ciclos en dichas mediciones. Comenzaremos con la
duración del día, después la posición de salida/ puesta y , por último, la altura del
Sol sobre el horizonte.
I.1. ¿CÓMO DETERMINAR LA EXISTENCIA DE REGULARIDADES EN LOS
CAMBIOS EN EL MOVIMIENTO DEL SOL?
1.1 LOS CAMBIOS EN LA DURACIÓN DEL DÍA
A.3 Planifica cómo podríamos comprobar si los cambios en la duración del día son
o no regulares. Propone formas de medir con la mayor precisión posible la
duración del día.
A.4 Es evidente que ya tenemos intuiciones sobre lo que esperamos obtener. Es
conveniente, pues, que, antes de proceder a realizar las mediciones precisas de la
duración de los días, expresemos lo que pensamos intuitivamente para comparar
después con las medidas que realicemos (ello contribuye a interpretar los
resultados mejor). Utiliza los ejes que se adjuntan para dibujar cómo crees que
varía la duración del día a lo largo del año considerando la duración de los días 21
de cada mes.
Sep
Oct
Nov
Dic
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
A.5 Siguiendo el plan previsto, se han realizado mediciones de la duración del día
en distintos meses (Ciudad de México, 2012-2013). Representa los datos para
poder analizarlos mejor (realiza la gráfica como en el caso anterior).
DURACIÓN DE LOS DÍAS EN LOS MESES EN QUE
OCURRE “ALGO ESPECIAL” CON LA DURACIÓN DEL DÍA
Día
1
6
11
16
21
26
Septiembre 12:29 12:24 12:19 12:13 12:08 12:02
2012
Diciembre
2012
Marzo
2013
Junio
2013
11:03
11:01
10:59
10:58
10:58
10:58
11:46
11:52
11:57
12:03
12:08
12:14
13:13
13:15
13:17
13:18
13:18
13:17
¿En esos meses, existen algunos días “especiales” que puedan tomarse como
“señales” o marcas para dividir el tiempo?, ¿Cuáles? Esos días reciben el nombre
de equinoccios (“noches iguales”) y solsticios (“sol – estare”, el sol quieto: parece
que la duración del día no varía en las cercanías de esos días).
Pero, ¿qué ocurre en los otros meses. Podemos intuirlo y comprobarlo:
A.6 Realiza, ahora, una gráfica como la de la A.4, teniendo en cuenta lo que has
aprendido a partir de las mediciones anteriores. Dibuja en la misma gráfica, con
otro color, la duración de las noches.
A.7 Con los datos, sobre la hora de salida/puesta del Sol en la Ciudad de México,
de este año y el próximo, representa la gráfica de la duración de los días en papel
milimétrico o cuadriculado (utiliza sólo los días 1 y 15 de cada mes). (Puedes
obtener directamente los datos en http://aa.usno.navy.mil/) (Data services- Form
B. Poner: Latitud 19º Norte; longitud 99º W; Time Zone: -6).
ES MUY IMPORTANTE QUE DIBUJES BIEN LA GRÁFICA, pues la existencia de
ciclos permite orientarse en el tiempo, y es muy fácil recordarlos en forma gráfica.
A.8 La duración de un día en la ciudad de México, cuando los días están
decreciendo, es 11 horas y media . Determina la fecha probable de medición y el
tiempo que falta para que vuelva a haber un día que dure lo mismo.
A.9 Prepara un ejercicio similar para que sea resuelto por otro compañero.
Intercámbienlos y resuélvanlos.
Aunque el mediodía -el momento en que el Sol alcanza su culminación- no ocurre
siempre a la misma hora del reloj (puede oscilar), el valor medio es a las 12:00
solares (aunque puede variar, según el desfase horario), y el tiempo que
transcurre desde que sale el Sol hasta el mediodía local es aproximadamente el
mismo que transcurre desde el mediodía hasta que se pone el Sol.
A.10 Utiliza la simetría que existe respecto al mediodía de la hora de salida y de
puesta, para responder las siguientes cuestiones:
a) ¿A qué hora será el mediodía local, en la Ciudad de México, el 6 de
diciembre de 2012 (hora de salida/ puesta: 7:00/ 17:58)
b) ¿A qué hora aproximada se pondrá el Sol el 16 de octubre de 2012 si ha
salido a las 6:35? (en esta época el mediodía oficial es a las 12:00).
Compara el valor obtenido con el de la tabla de la A.7 (la diferencia es
debida a que el mediodía local no ocurre exactamente a las 12:00).
Actividades complementarias I.1:
AC1 Compara la duración de los días singulares en Mexicali y en la Ciudad de
México, en 2012 y 2013 (utiliza la web del Observatorio naútico estadounidense).
Con sólo esos ocho valores, dibuja aproximadamente la gráfica de la duración del
día en Mexicali 2013.
AC2 Escribe unos pocos párrafos donde se resuman las características generales
de los cambios en la duración del día.
AC3 Todos hemos oído hablar de lugares en que la forma en que varía la duración
del día es bastante diferente de lo que ocurre en la Ciudad de México. Di alguno
de estos lugares y escribe lo que sucede allí con la duración de los días.
1.2 LOS CAMBIOS EN LA POSICIÓN DE SALIDA Y PUESTA DEL SOL
A.11 Planifica cómo podríamos comprobar si el Sol sale/ se pone siempre por el
mismo sitio y, si cambia, si existen regularidades en estos cambios.
A.12 Uno de los problemas que debemos resolver para llevar a cabo el plan
previsto es indicar con precisión la posición de salida (orto) y de puesta (ocaso)
del Sol en el horizonte. Piensa posibles formas de representar el horizonte de
manera que podamos dibujar el orto y el ocaso.
Como se habrá visto, observadores distintos tendrán horizontes naturales distintos
por lo que las referencias a señales como montañas, edificios, etc., tienen grandes
limitaciones. Necesitamos, pues, organizar el horizonte de un modo universal y
común para todos que nos permita dar la dirección del orto y el ocaso sin usar
señales locales. ¿Conoces algún instrumento que nos pueda suministrar una
referencia fija, a partir de la cual sea posible determinar la dirección en que se
encuentra un objeto en el plano del horizonte? Efectivamente, la brújula –que
debes aprender a utilizar- señala siempre una misma dirección (si está colocada
horizontalmente) y sentido (al Norte) y nos permite medir el ángulo que forma una
recta que pasa por nuestro ojo y el Norte y otra recta que pasa por nuestro ojo y el
objeto o lugar que deseamos situar. A este ángulo se le llama azimut y está
medido en el plano del horizonte del observador (no nos dice la altura del objeto
sobre el horizonte). No obstante, antes de la utilización de la brújula, se podía
tomar unos ejes fijos en el plano del horizonte: la línea que contiene la sombra
más corta de un palo vertical siempre es fija independientemente del día en que la
obtengamos. A esta línea se le llama “línea meridiana”. El sentido de la sombra
indica el Norte1 (geográfico) y el sentido hacia el Sol, el Sur. La línea perpendicular
a esta señala el Este (menor ángulo con el Norte, en el sentido de las agujas del
reloj) y el Oeste.
A.13 Utiliza la brújula e indica las direcciones de azimut 0 0, 900, 1800, 2700, 3600.
Dichas direcciones se llaman “puntos” cardinales. Indica el azimut que
corresponde al NE, NW, SE, SW.
A.14 Para representar el horizonte se utilizan dos perspectivas: la de “vista de
pájaro” (como la que se encuentra en los planos de una casa o en un mapa) y la
vista natural desplegada (como la de A.15). Representa el orto del Sol un día en
que sale por el Este, en ambos tipos de vista.
A.15 Antes de realizar las mediciones con la brújula del orto y el ocaso conviene
que representemos lo que creemos que vamos a encontrar: Dibuja en el horizonte
de la figura por dónde crees que sale y se pone el Sol en el día de hoy y dentro de
un mes
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
A.16 Dibujar el horizonte en vista natural panorámica o completa (180 o 360 0)
desde un lugar en que se pueda observar la salida y la puesta de sol, utiliza la
brújula para indicar el azimut de ambas posiciones.
A.17 La siguiente tabla recoge mediciones del azimut de salida/ puesta del Sol en
la Ciudad de Mèxico, en algunos días. Represéntalos en una vista panorámica
completa (como la de la A.10) y termina de rellenar la tabla (previendo qué
pasará).
1
Más avanzado el tema se matizará este procedimiento: en los lugares en que la trayectoria del Sol -cuando se
mira a su culminación- es de derecha a izquierda, la sombra más corta indica la dirección Sur.
DÍA
Azimut
salida
Azimut
puesta
23/9
22/10
Eq. Otoño
21/11
21/12
Sols. Inv.
21/3
Eq. Prim.
21/6
Sols. Ver.
90º
102º
111º
115º
90º
65º
270º
258º
249º
245º
270º
295º
A.18 Representa gráficamente, en papel cuadriculado o milimetrado, cómo
cambian el azimut de salida/ puesta del Sol a lo largo del año. Señala, después,
las diferencias con lo que creías anteriormente.
A.19 En qué fecha el azimut del orto del Sol en la Ciudad de México es 101º.
¿Cuál será el del ocaso? ¿Qué información adicional necesitaríamos para precisar
más la fecha?. Entra en el enlace al USNO (http://aa.usno.navy.mil/) y comprueba
tu respuesta.
A.20 Describe con palabras y dibujos, la simetría del orto/ocaso en un mismo día
en la Ciudad de México. Realiza lo mismo a lo largo de un año.
A.21 ¿Qué ocurre con el orto y el ocaso en otros lugares? ¿Qué es igual que en la
Ciudad de México? ¿Qué es distinto?.
A.22 En un lugar desconocido, el azimut del orto el día más largo del año es 19º.
Halla el azimut del ocaso en ese día, y del orto y el ocaso en el día más corto.
I.3 LOS CAMBIOS EN LA ELEVACIÓN ANGULAR MÁXIMA DEL SOL
Al principio del tema dijimos que sabíamos que la altura angular máxima que
alcanza el Sol cada día va variando a lo largo del año. Todos hemos oído decir
que el Sol está más “alto” en verano que en invierno. Vamos a ver si, como ha
ocurrido con los cambios en la duración y en el azimut de salida y puesta, existen
regularidades en este cambio.
A.23 Diseña algún procedimiento para medir la altura máxima que alcanza el Sol a
lo largo del día.
A.23.1 Se han puesto 4 palos de 1 m de altura en fila, separados por 10 m.
Razona si dará lo mismo medir la altura del Sol con cualquiera de ellos.
A.23.2 Construye un cuadrante o astrolabio con la plantilla entregada por el
profesor y comprende su funcionamiento, de tal modo que puedas utilizarlo
para medir la elevación angular del Sol a las 11:00 del día acordado.
A.24 Realiza la medición de la altura angular máxima del Sol un día de esta
semana, usando 2 métodos: nomon y cuadrante.
A.25 Una persona ha hecho los siguientes dibujos para explicar cómo ha medido
la altura angular máxima del Sol. Halla dicha altura.
Sur
N
Long. del palo : 5 cm
Long. de la sombra más corta: 7’5 cm
S
N
Vista superior
A.26 La elevación angular máxima en los dos equinoccios en la Ciudad de México
ha sido de 710, en el solsticio de invierno 47.50 y en el solsticio de verano es de
94.5º. ¿Qué representa el valor del solsticio de verano? ¿Por qué este valor se
encuentra en la web del USNO como 85.5º?Representa la gráfica de la altura
máxima angular del Sol durante todo el año. Comprueba tus intuiciones en la web
del USNO http://aa.usno.navy.mil/ .).
A.27 ¿Qué ocurre con la culminación en otros lugares? ¿Qué es igual que en la
Ciudad de México? ¿Qué es distinto?.
b) Fuentes naturales de luz y calor, y sus aplicaciones en el lugar en
donde se vive
1.3.1 Medición de la altura angular del Sol en cualquier momento del día.
Trayectoria del Sol sobre el horizonte.
Podemos seguir la trayectoria del Sol en el horizonte y dibujarla SIN MIRAR
DIRECTAMENTE AL SOL. Para ello, podemos utilizar una semiesfera
transparente (o una ensaladera) que reproduce la bóveda celeste que parece
encerrar la línea del horizonte con el observador como centro.
Dibujando la trayectoria del Sol con la semiesfera transparente.
La semiesfera transparente de plástico (ventana astronómica) de un diámetro de
unos 30 cm se coloca sobre una superficie plana (horizontal, para ello se utiliza
el nivel de burbuja) con una brújula que utilizamos para marcar los puntos
cardinales y asegurarnos que su orientación es siempre la misma. Utilizando
una cartulina con un agujerito sobre la superficie exterior de la ventana,
dejamos pasar un haz de luz de manera que llegue al centro (que habremos
marcado previamente). Un observador que estuviera en ese punto de
referencia vería el Sol a través del agujerito del cartón. Marcamos la posición
del agujerito en la ventana astronómica. Si repetimos la operación a los diez
minutos, para que el haz de luz llegue al centro habrá que colocarlo en otro
lugar (de nuevo, un observador colocado en el centro vería el Sol a través del
agujero). Marcamos la nueva posición del agujero, y así sucesivamente, en
intervalos que permitan dibujar la trayectoria del Sol sobre la ventana
astronómica.
A.28 Dibuja la trayectoria del Sol a lo largo de un día (toma intervalos adecuados)
desde tu localidad (utiliza un plumón que se pueda borrar o trocitos de pequeñas
etiquetas).
A.29 Traza la trayectoria del Sol en los días especiales (con trozos de papel
adhesivo) sobre la ventana astronómica anterior.
I.2
¿HAY
RELACIÓN
ENTRE
LOS
CARACTERIZACIÓN DE LAS ESTACIONES
DISTINTOS
CAMBIOS?
Podemos ahora contestar la cuestión de si existe relación entre las regularidades
observadas, es decir, si los ciclos que hemos observado en la duración del día
están relacionados con los ciclos en el azimut y en la altura angular máxima.
A.30 Expresa las relaciones que existen entre los distintos cambios que hemos
observado. Utiliza todo lo anterior para dibujar la trayectoria del Sol en los
solsticios y en los equinoccios, desde un punto de vista frontal, es decir
colocándote en el eje N/S mirando hacia el sur.
NE
E
SE
S
SW
W
NW
N
A.31 Un alumno ha medido el azimut y la altura angular del Sol a lo largo de un
día. Analiza sus mediciones extrayendo la máxima información sobre dicho día.
Hora
8:10
Azimut
--
Altura
< 00
angular
8:20
8:30
13:10 13:20 13:30
116º 117º 179º 182º
0.5º
17:50
18:00 18:10 18:20
185º
242º
243º 245º
2.1º 31.8º 31.8º 31.6º
3.2º
1.5º
0º
-< 0º
A.32 Según lo que hemos aprendido sobre los ciclos del movimiento del Sol, ¿qué
días debería hacer más calor y más frío? ¿Ocurre así?, ¿Por qué?
¿QUÉ OCURRE EN OTROS LUGARES DE LA TIERRA?
Estamos acostumbrados a las observaciones hechas a unos 40º de latitud, y
podemos caer en la tentación de pensar que lo que ocurre en nuestra zona es lo
"normal" y que en todas partes es así. Nada más lejos de la realidad.
A.33 Como sabes, en todos los países del mundo, el movimiento que se observa
del Sol sobre el horizonte no es el mismo, aunque la observación se realice el
mismo día (por ejemplo, el 21 de diciembre). Expresa la información que conozcas
sobre lo que ocurre con el movimiento del Sol (duración, altura, azimut) en otros
países.
- Duración del día en otras latitudes.
A. En el Ecuador.
En el ecuador la duración
del día es la misma
durante todo el año. El
día dura siempre 12
horas al igual que la
noche
B. En los polos.
En los polos el día dura 6
meses y la noche los
otros 6. La noche polar
no es noche cerrada los
6 meses, ya que el
crepúsculo es el más
largo del planeta.
C. En
las
zonas
polares.
En
estas
zonas
encontraremos días de más de 24 horas. En algunos lugares (los que constituyen
el Círculo Polar Ártico), el día del solsticio de verano el Sol no llega a ponerse y a
la medianoche está justo en el Norte. Es el llamado Sol de medianoche. Además,
los crepúsculos son tan largos que llega a coincidir, algunas veces, el final del
vespertino con el inicio del matutino. Durante toda la noche hay por lo tanto luz.
Este fenómeno se conoce como “noches blancas”.
- La trayectoria del sol en otros lugares.
En los lugares más al norte del Círculo Polar Ártico hay días en los que no se
oculta el Sol y podemos verlo a medianoche sobre el horizonte norte. Justo en el
Polo Norte la trayectoria del Sol es siempre paralela al horizonte. En el Ecuador,
la trayectoria del Sol es siempre perpendicular al horizonte. Al tratarse de
trayectorias perpendiculares, durante la mitad del año el nomon proyecta su
sombra al mediodía hacia el Sur y durante la otra mitad hacia el Norte. La amplitud
de oscilación del orto/ ocaso respecto al Este/ Oeste es de 23º. Durante los
equinoccios, el nomon al mediodía no proyecta sombra, ya que el Sol se
encuentra exactamente en el cenit. Existen otros lugares (que constituyen el
Trópico de Cáncer) en los que el Sol se encuentra en el cenit el solsticio de verano
(cuando en la Ciudad de México la culminación es a 94.5º, es decir, 85.5º pero
mirando hacia el norte).
En otros lugares de la Tierra, cuando miramos en la dirección de la culminación
del Sol, la trayectoria es de derecha a izquierda (en Europa siempre es de
izquierda a derecha, por ejemplo). Cuando ocurre esto, la sombra más corta indica
la dirección Sur.
(Todas estas observaciones tendrán sentido más adelante, cuando avancemos en
el modelo Sol/ Tierra).
A.34 Una vez señaladas las diferencias, es muy importante resaltar los ciclos y
simetrías que ocurren igual en todos los puntos de la Tierra (de la misma forma,
aunque sea con diferente amplitud).
I.3. ACTIVIDADES DE REVISIÓN Y RECAPITULACIÓN
Proponemos a continuación unas actividades que pueden servirnos para
ayudarnos a recapitular y reafirmar los conocimientos introducidos, así como,
sacar a la luz algunas de las dificultades e incomprensiones que puedan persistir y
en las cuales convendrá detenerse de nuevo, hasta conseguir un dominio
aceptable de los conocimientos incluidos en esta unidad.
A.35 Elabora una recapitulación del tema respondiendo a los siguientes
apartados:
1.- ¿Qué preguntas sobre el movimiento del Sol nos hemos planteado en este
tema? ¿Qué interés tenía tratar de contestarlas?
2.- Sobre la duración del día:
- ¿Cómo se mide?
- ¿qué días singulares nos sirven como marcas para dividir el tiempo?
- ¿cómo varían a lo largo de un año en la Ciudad de México?
- ¿cómo podemos saber aproximadamente en qué fecha nos encontramos
a partir de la duración de dos o tres días? ¿En qué nos basamos para
predecir cuánto falta para que vuelva a ocurrir otro día de igual duración?
- ¿cómo varían en otros lugares? ¿Qué es igual y qué diferente a lo que
ocurre aquí?
- ¿qué ideas tenía yo que eran erróneas?
3.- Sobre el azimut del orto/ocaso:
- Las mismas preguntas que en apartado anterior
4.- Sobre la culminación:
- Las mismas preguntas que en apartado anterior
5.- ¿Qué instrumentos he aprendido a utilizar?
6.- ¿Qué haría ahora sobre “las estaciones” para enseñarlas en la escuela?
A.36 Analiza el mapa conceptual sobre el movimiento del Sol elaborado por el
profesor. Elabora tu propio mapa conceptual.
A.37 ¿Qué queda por resolver?: Piensa qué nuevos problemas se nos presentan
como consecuencia del trabajo realizado.
¿Has consultado tus dudas con otros compañeros?
II. ¿CÓMO SE MUEVEN EL SOL Y LA TIERRA PARA QUE OCURRAN LOS
CICLOS QUE OBSERVAMOS? (La invención de un modelo Sol/ Tierra)
Hemos avanzado en un problema de gran interés práctico que, como indicábamos
en la introducción, se plantearon nuestros antecesores hace miles de años:
¿existen regularidades en los movimientos del Sol? ¿Hay relaciones entre ellos?
¿Podemos utilizarlos para contar el tiempo (hacer un calendario) y organizar el
espacio?
Como hemos visto, no resulta excesivamente difícil comprobar la existencia de
ciclos y simetrías en el movimiento del Sol. En muchas ocasiones, los científicos
buscan, y encuentran, regularidades y simetrías en los resultados de sus
mediciones. Pero eso, sencillamente, no suele dejar satisfecha a la comunidad
científica. Es una característica del trabajo científico y, quizás, de la mente
humana tratar de ir más allá de lo observable directamente. ¿Qué preguntas
surgen una vez que hemos constatado la existencia de ciclos y simetrías en
el movimiento observable del Sol?
Hubo una época en que se cambió de las interpretaciones mitológicas del
movimiento de los astros, incluyendo el Sol, la Luna, las estrellas y los planetas, a
la elaboración de hipótesis, de modelos, sobre sus movimientos. Es decir, se trató
de inventar posibles movimientos que (aunque no fueran observables
directamente) pudieran explicar las observaciones, las regularidades observadas.
Y eso es lo que vamos a hacer ahora: inventar un modelo sobre cómo se mueven
el Sol y la Tierra. Por supuesto, nuestro modelo estará sujeto a la contrastación:
será mejor en la medida en que podamos deducir a partir de él las observaciones
que hemos hecho localmente, y en la medida que permita realizar predicciones
sobre lo que debe ocurrir en situaciones distintas, nuevas, que podamos
comprobar.
No obstante, no partiremos de cero. Daremos por sentado –aunque históricamente
no fue algo fácil, y tampoco lo es para los niños de Primaria 2- que la Tierra es
esférica (recoge algunos argumentos que apoyen esto3) aunque su superficie es
tan grande que en nuestro campo de visión local parece plana. Supondremos
también que tenemos acceso a todas las mediciones que se pueden realizar
desde cualquier lugar de la Tierra sobre el movimiento del Sol (existen tablas muy
antiguas –y sitios web- donde podemos encontrar los datos anuales en distintas
ciudades.
2
Entrevista a varios niños de 7 a 11 años, con el fin de valorar si creen que la Tierra es esférica. Utiliza
dibujos y recoge sus comentarios.
3
Por ejemplo: 1) Cuando se acerca un barco por el horizonte se ve en primer lugar la parte más alta; 2) La
sombra de la Tierra que se ve sobre la Luna cuando hay eclipse es circular; 3) La culminación del Sol en
lugares distintos tiene un valor distinto, si fuera plana tendría el mismo valor en todos los puntos.
Una posible estrategia para avanzar en la invención de este modelo, podría
ser, pues, la siguiente:
1. En primer lugar es imprescindible comenzar tratando de situar en la Tierra
esférica un observador que se encuentre en la Ciudad de México, ya que
nuestro modelo deberá explicar (es decir, se tendrá que poder deducir a partir
de él) lo que sabemos empíricamente que ocurre en este lugar.
 Para ello, en primer lugar, trataremos de situar la Tierra y el Sol de manera
que su posición corresponda a uno de los días de equinoccio (la duración
del día y de la noche sea igual en todos los puntos del planeta)
 En segundo lugar, colocaremos observadores en distintos puntos de la
Tierra (con su plano del horizonte, palo vertical, eje norte/ sur) y nos
plantearemos dónde debe estar un observador para obtener los valores
que sabemos que se obtienen en la Ciudad de México al mediodía de uno
de los equinoccios.
 Si conseguimos eso, ese punto de la Tierra esférica corresponderá a la
Ciudad de México (o el lugar elegido). Tendremos, pues, una
correspondencia inicial entre nuestro modelo y un observador real local.
2. A partir de ahí, haremos “funcionar” el modelo, es decir, imaginaremos cómo
se deberían mover el Sol y la Tierra, para que ocurriera lo que sabemos que
ocurre en un día de equinoccio (cuando la duración del día es igual en todos
los lugares del planeta, y el Sol sale/ se pone exactamente por el E/O).
Haremos explícitas todas las suposiciones que hemos tenido que hacer para
conseguir esto.
3. Si conseguimos “modelar” lo que ocurre en los equinoccios, nos plantearemos
qué debería ocurrir en el funcionamiento del modelo para explicar lo que
sabemos que ocurre en los solsticios. Y, si conseguimos esto ...
4. Realizaremos predicciones con el modelo de lo que ocurrirá en distintos puntos
del planeta en los días singulares (equinoccios y solsticios), comprobándolas
con los valores medidos directamente en dichos puntos.
c) Ubicar el territorio mexicano dentro del globo terráqueo
II.1 ORIENTÁNDONOS EN LA TIERRA ESFÉRICA (¿Cómo pueden estar el
Sol, la Tierra y nosotros en un día de equinoccio?)
Si queremos elaborar un modelo que explique lo que se observa localmente sobre
el movimiento del Sol, es necesario que identifiquemos en la esfera puntos que
correspondan a los lugares donde puede estar el observador. Para ello, vamos a
comenzar por tratar de identificar un punto que corresponda a un observador en la
Ciudad de México un día de equinoccio.
En primer lugar, ¿cómo tienen que estar la Tierra y el Sol para que sea un día de
equinoccio?
A.1 Establece como tendrían que estar y moverse el Sol y la Tierra para que fuera
uno de los días de equinoccio (en cualquier lugar el día y la noche duran lo
mismo). Si existen distintas soluciones, expresa cómo podemos decidir entre ellas.
A.2 Dibuja la el sistema Sol/Tierra en un día de equinoccio en vista superior (sobre
el Polo Norte, desde muy lejos) y en vista lateral (desde un punto en el plano del
ecuador).
Una vez que tenemos colocados el Sol y la Tierra en un día de equinoccio (hemos
podido determinar la dirección del eje de giro de la Tierra por la Estrella Polar),
vamos a colocarnos nosotros.
A.3 Coloca observadores en distintos puntos de la Tierra con los planos y
direcciones que se necesitan para seguir el movimiento del Sol: arriba/ abajo;
vertical/ horizontal; plano del horizonte; y los puntos cardinales. Imagina cómo
serían estos elementos si observáramos la Tierra esférica desde muy lejos. Hazlo
en una esfera de unicel y representarlos en vista lateral y superior.
A.4 Para localizar la Ciudad de México, sabemos que en el equinoccio, la
elevación angular máxima (al mediodía) del Sol es 710. Utilizando la vista lateral,
dibuja 3 puntos en que la elevación angular máxima del Sol sea distinta (de menor
a mayor). Una vez hecho esto, ¿cómo podríamos determinar qué punto
corresponde a la Ciudad de México? (introducción del concepto de ...)
d) Elaborar un modelo Sol – Tierra que nos permita explicar los cambios
estacionales
II.2 ¿PODEMOS EXPLICAR LO QUE SE MIDE EN LOS EQUINOCCIOS?
A.5 Prueba –utilizando la esfera de unicel, y la vista lateral y superior- que en un
punto cualquiera de la Tierra, el orto/ocaso el día de equinoccio sería por el E/O.
A.6 a) Dibuja un punto del Ecuador de la Tierra cuando el observador ve el Sol en
orto, al mediodía y en el ocaso, indicando la dirección Norte/ Sur y Este/ Oeste en
ese punto
b) Dibuja en el horizonte natural cómo vería un observador, colocado en ese
punto, el Sol en el orto, al mediodía y en el ocaso.
Como hemos visto no basta con la latitud para determinar dónde está la Ciudad
de México, ya que todos los puntos que tengan la misma latitud (estén en el
mismo paralelo) medirán la misma elevación angular máxima del Sol. En lo único
en que se diferenciarán esos puntos será en la hora en que el Sol alcanza su
elevación angular máxima (el mediodía), si se mide con un mismo reloj para todos.
Por tanto, si tenemos un sistema para medir el tiempo (un reloj) que nos permita
comparar cuando se alcanza el mediodía en distintos lugares, podremos identificar
un punto, mediante la latitud y la hora en que se alcanza el mediodía.
A.7 Ya sabemos medir la latitud de un lugar, pero eso no basta para localizarlo en
la Tierra esférica, ¿cómo podemos localizarlo exactamente?.
Estudia los
siguientes párrafos hasta que sepas cómo podrías determinar las coordenadas
geográficas (latitud y longitud) de un lugar del planeta.
Todos los puntos en que el Sol alcanza la elevación angular máxima a la misma
hora, forman una línea que se llama meridiano. Si empezamos a contar la hora a
partir de un meridiano tomado, por convenio, como referencia (el que pasa por el
observatorio de Greenwich, en el Reino Unido), podemos saber el ángulo que
forma el meridiano que pase por un punto de la Tierra y el de Greenwich,
comparando el intervalo de tiempo entre los dos mediodías (el de Greenwich y el
del lugar considerado). Podemos hacerlo porque sabemos que un punto de la
Tierra tarda 24 horas en volver a estar en el mismo lugar (en dar una vuelta de
360
 15 grados. Si el mediodía en un punto
3600). Por tanto en una hora describe
24
ocurre 2 horas más tarde que en Greenwich, es porque se encuentra a 30 grados
de dicho meridiano. Al ángulo que forma el meridiano de un lugar con el meridiano
de Greenwich se le llama longitud del lugar.
Vemos la importancia de disponer de relojes que midan un tiempo universal, para
poder orientarnos en la Tierra esférica. La invención de relojes precisos que
funcionaran en alta mar fue una necesidad muy importante para la navegación, y,
por tanto, para el comercio y el desarrollo económico.
A.8.- Indica el significado de
todos los elementos del dibujo
y cómo se determinarían
prácticamente.
¿Qué significa en términos
observables
que
las
coordenadas
geográficas
(latitud y longitud) de un punto
de la Tierra son 50º N y 30º E?
A.9 Utiliza todo lo que hemos hecho hasta aquí para comparar cómo se vería el
movimiento del Sol en uno de los equinoccios en la Ciudad de México y en un
punto de la Tierra cuya latitud es 60º N. (Duración del día, elevación angular
máxima y acimut del orto/ ocaso. Utiliza las vistas lateral y superior para apoyar
tus razonamientos y dibuja lo que se vería en el horizonte natural). Dibuja la vista
superior proyectando desde la vista lateral.
A.10 Tenemos un primer modelo que permite colocarnos en la Tierra y explicar
qué sucede en el equinoccio. Haz una lista de todas las suposiciones que hemos
debido hacer para construir el modelo y de las observaciones locales y planetarias
que puede explicar.
Pero, un modelo sobre cómo se mueven el Sol y la Tierra debe explicar todo lo
que observamos. En particular -como hemos planificado- la sucesión de los días
singulares (y, por tanto, de las estaciones). ¿Qué tendría que ocurrir para que
estuviéramos en uno de los solsticios?
II.3 LA EXPLICACIÓN DE LAS ESTACIONES (¿Y en los solsticios?)
No buscamos solo un modelo que explique lo que ocurre en los equinoccios, sino
lo más universal posible: que permita explicar todas las observaciones, sus ciclos
y relaciones a lo largo del año. Para ello vamos a tratar de explicar lo que ocurre
en los solsticios. Empezaremos por solsticio de verano. Puedes empezar por A.11
o A.12 (la que te parezca más sencilla).
A.11 (Partiendo de la vista lateral y superior del día de equinoccio) Modifica el
modelo Sol/ Tierra utilizado para un día de equinoccio para explicar: a) la menor
duración del día en el solsticio de invierno (en la Ciudad de México). Dibuja cómo
sería la vista lateral y superior en el SI.
A.12 Modifica el modelo Sol/ Tierra utilizado para un día de equinoccio para
explicar que la elevación angular máxima pase de 71º a 47.5º en la Ciudad de
México, y que este cambio de 23.50 se produzca en todo el planeta.
A.13 Explica cualitativamente (sin tratar de obtener valores exactos) que el azimut
del orto y del ocaso estén más cerca del Norte que en los equinoccios.
A.14 Haz lo mismo pero para el solsticio de verano, considerando que en la
Ciudad de México, además de cambiar de 71º a 85.5º ahora tenemos que mirar
hacia el Norte para buscar el disco solar).
A.15 Como hemos visto, para explicar lo que ocurre en los solsticios existen varias
(y muy distintas) alternativas, enuméralas y expresa cómo elegimos una entre
todas las posibles4. ¿Por qué fue tan difícil el cambio de un modelo geocéntrico a
uno heliocéntrico?
A.16 Admitiendo el modelo heliocéntrico dibuja la Tierra en su órbita en los días
especiales.
Los modelos (invenciones) se someten a pruebas deduciendo de ellos
predicciones que puedan comprobarse empíricamente. Eso es lo que vamos a
hacer a continuación.
II.4 PUESTA A PRUEBA DEL MODELO MEDIANTE LA REALIZACIÓN DE
PREDICCIONES CONTRASTABLES
El
modelo
que
hemos
inventado
puede
ser
representado como se ve en la
figura adjunta (aunque en la
práctica totalidad de las
ilustraciones de libros está
colocado de manera que el
plano que contiene la órbita de
la Tierra queda paralelo a los
márgenes superior e inferior
del papel).
El modelo elaborado nos
permite
explicar
las
observaciones locales en la
Ciudad de México, pero
también permite deducir qué
debería observarse en lugares donde nunca hemos estado. La puesta a prueba de
estas predicciones basadas en la utilización del modelo que hemos inventado
permite obtener evidencia para apoyar más firmemente que lo que hemos
inventado existe.
A.17 Utiliza el modelo y realiza predicciones que tengan “algo especial”, por
ejemplo: según el modelo, el día del solsticio de verano hay unos lugares donde
no habrá noche (¿en qué latitud ocurrirá eso?); en algún día y en algún lugar los
4
(Nota para el profesor: Estrella Polar, nueva forma de medir la latitud).
observadores tendrán la culminación del Sol sobre sus cabezas; Señala algunos
de ellos y comprueba si realmente ocurre eso.
Predicción especial
Lugar (latitud)
Momento (día/ días del año)
A.18 Utilizando el modelo compara el movimiento del Sol el mismo día de verano y
el mismo día de invierno en Londres y en la Ciudad de México.
A.19 Utilizando el modelo realiza una predicción sobre cómo se observará en el
horizonte natural el movimiento del Sol en Buenos Aires, el día del solsticio de
invierno en la Ciudad de México (21 de diciembre).
II.5 ACTIVIDADES DE RECAPITULACIÓN
A.20 Realiza una recapitulación problematizada de este tema
A.21 Al principio de los temas de Astronomía realizaste un trabajo sobre qué
deberían saber los niños sobre las estaciones del año y el movimiento del Sol y la
Tierra, al terminar la etapa primaria. Recoge tu trabajo y haz una tabla donde, de
un modo conciso, se recoja lo que pensabas antes y lo que piensas ahora.
Cuando haya habido cambios, justifica el porqué.
A.22 Sugiere un trabajo sobre cómo enseñarías a los niños el tema de “las
estaciones del año y el movimiento del Sol y la Tierra”. Prepara una exposición de
tu trabajo y haz una tabla donde, de un modo conciso, se recoja lo que pensabas
antes y lo que piensas ahora. Establece, razonadamente, cuándo y de qué
manera habría que comenzar; qué debería hacerse primero y qué después; qué
es razonable esperar que comprendan y qué no; etc.
2. ¿QUÉ ES LA CIENCIA?, ¿CÓMO SE CONSTRUYEN LAS IDEAS
CIENTÍFICAS?, ¿QUÉ ES LA CIENCIA ESCOLAR?
a) Conocimiento en constante construcción
Después de realizar la investigación guiada ¿Por qué se dice que la
ciencias es conocimiento en constante construcción?
b) ¿Cómo puede estructurarse un tema mediante una investigación
guiada?
En este modelo didáctico, las secuencias de actividades de enseñanza y
aprendizaje se desarrollan dentro de una estructura problematizada (Gil, 1986;
Martínez-Torregrosa y Verdú, 1993), la cual tiene las siguientes características:
1. Plantear, en el inicio del curso y de los grandes bloques o temas que lo
compongan, situaciones problemáticas que –inspirándose en las que
desde el punto de vista histórico y/o epistemológico, están en el origen
de los conocimientos implicados- sirvan de punto de partida para el
trabajo de los estudiantes. Por supuesto, debe prestarse atención
explícita a que los alumnos se apropien del o los problemas, a que
tomen conciencia de su interés, como condición necesaria para su
implicación en la tarea.
2. Diseñar la secuenciación de los temas del curso o de cada gran síntesis
del mismo, como una posible estrategia para avanzar en la solución a
las grandes preguntas iniciales. Esto da lugar a un hilo conductor en el
que cada tema se convierte en un problema más concreto cuya solución
permitirá avanzar en el problema inicial, y que, al mismo tiempo, puede
generar nuevos problemas, incrementándose así las relaciones entre los
distintos temas y la coherencia del curso.
3. Organizar el índice de cada uno de los temas/problema de forma que
responda igualmente a una posible estrategia para avanzar en su
solución, es decir, a un “plan de investigación”. En este sentido, la
estructura o secuencia de apartados del tema debe estar ligada
intencional y lógicamente con la problematización inicial. La estructura
de los temas no está guiada, por tanto, como es habitual, por los
conceptos fundamentales, sino por un intento de plantear y avanzar en
problemas fundamentales. De este modo, los conceptos son
introducidos funcionalmente como parte del proceso de tratamiento de
los problemas planteados y de unificación de campos inicialmente
inconexos. Si el conocimiento científico es fruto de un intento de
responder preguntas, ¿por qué pretender que los alumnos aprendan
respuestas sin conocer las preguntas a las que responden? (Otero
1985).
4. En este contexto de resolución de problemas, los conceptos y modelos
se introducen, por alumnos y profesor, como tentativas, como hipótesis
fundadas, que deben ser puestas a prueba, tanto a través de su
capacidad predictiva en situaciones de laboratorio como en el aborde de
situaciones problemáticas abiertas concretas (problemas de lápiz y
papel), la elaboración de utensilios o prototipos, la identificaciónpredicción de nuevos hechos y problemas; o mediante la coherencia
(con la globalidad de los conocimientos ya establecidos por
investigaciones precedentes) y universalidad (capacidad para unir
campos separados). La realización de ejercicios, los trabajos prácticos,
y la resolución de problemas son situaciones de puesta a prueba de los
conceptos, hipótesis y modelos inventados (Martínez Torregrosa,
Doménech y Verdú, 1993; Gil, Furió et al, 1999).
5. La evaluación es concebida como un instrumento de ayuda para el
avance en la resolución de los problemas planteados y de
“recapitulación en la empresa científica”. Este papel se ve facilitado por
la identificación de ideas o conocimientos que suponen/supusieron
pasos en la solución a los problemas planteados y de los obstáculos que
pueden dificultar/dificultan dichos pasos o “metas parciales”. Dicha
identificación permite establecer un posible itinerario de aprendizaje y
otro de posibles obstáculos asociados, y planificar las actividades de
evaluación/aprendizaje para superar los obstáculos e impulsar el
aprendizaje. La estructura problematizada favorece, de modo natural, la
realización
de
recapitulaciones
periódicas
(recapitulaciones
problematizadas) sobre lo que se ha avanzado en la solución al
problema planteado, los obstáculos superados y lo que queda por hacer,
prestando así especial atención a la regulación y orientación de los
alumnos en el desarrollo de la investigación, y la elaboración de una
recapitulación final del trabajo realizado (“recapitulación problematizada”
con características similares a un informe científico) y otras actividades
de síntesis (mapas conceptuales, cuadros comparativos, etc.).
6. Esta estructura “gruesa”, debe ser concretada en una secuencia de
actividades, en un plan de investigación dirigida o programa-guía (Furió
y Gil, 1978), para su propuesta en el aula a los alumnos (organizados en
pequeños grupos) que, con tiempo para pensar argumentar y hacer,
junto con el profesor, avanzan en el problema planteado, en un
ambiente que favorezca simultáneamente la implicación afectiva y la
racionalidad científica.
Para planear la enseñanza de un tema con estructura problematizada, el equipo
de profesores o investigadores necesita disponer de un conocimiento profundo de
la asignatura a tratar, entendiendo por ello un conocimiento problematizado, es
decir, tener conciencia de cuáles fueron los problemas que están en el origen de
los conocimientos en ese campo, cómo se ha llegado hasta ahí, cuáles fueron las
dificultades que hubo que superar y las ideas que permitieron avanzar, el contexto
social y las repercusiones tecnológicas que tuvieron y tienen los estudios en dicho
campo.
Para tener tal conocimiento es necesario elaborar un estudio histórico y
epistemológico del campo a tratar, pero realizado con intencionalidad didáctica, y
con conocimiento práctico sobre los alumnos y el aula, con el fin de que sea útil y
factible para enseñar y aprender (Osuna, et al, 2007; Duit, et al, 2005; Furió-Más,
et al, 2006; Verdú, et al, 2002). Esto significa que no se pretende hacer un estudio
para enseñar la historia de la asignatura, sino que se estudia la historia para
comprender cuáles fueron los pasos trascendentales para avanzar en el tema, y
cuáles fueron los obstáculos que detuvieron el avance durante los años.
Por ello, resulta útil establecer una serie de preguntas que guían desde el primer
momento este estudio histórico-epistemológico a fin de tomar decisiones para
concretar la estructura problematizada:
1. ¿Qué conocimientos nos gustaría que aprendieran nuestros alumnos sobre el
tema, que tengan la capacidad explicativa y predictiva como para ser útiles y con
suficiente entidad para ser objetivo de la enseñanza? ¿Qué problema o
problemas podrían ser adecuados para organizar la enseñanza? Esto nos permite
identificar la meta orientadora u objetivos claves y el problema estructurante.
2. ¿Cuáles son (fueron) las ideas que contribuyen (o contribuyeron) a solucionar el
problema y cuáles los obstáculos que hay (o que hubo) que superar? Esto permite
identificar las metas parciales y prever dificultades u obstáculos que pueden tener
nuestros alumnos para apropiarse de las ideas necesarias con el fin de avanzar en
el problema.
3. ¿Qué estrategia se debe seguir para avanzar en la solución del problema
planteado? Esto permite proponer un índice tentativo que responda a una
investigación lógica, un itinerario de enseñanza y otro más para señalar momentos
de recapitulación, con la finalidad de evaluar el avance logrado en el aprendizaje.
En último apartado, este estudio debe tener como producto una secuencia de
actividades para desarrollar en el aula, cuya validez debe ser puesta a prueba
mediante contrastación empírica de las oportunidades que genera para aprender,
las actitudes que promueve y los conocimientos adquiridos por los estudiantes.
Esta secuencia de actividades para el aula se ajustará a la planificación previa en
la que se ha decidido qué se pretende conseguir, los grandes pasos a dar y las
ideas y obstáculos en juego.
Para poder justificar la relevancia que tiene proponer una nueva unidad didáctica
sobre estos temas, que ya han sido tratados antes en libros de texto y otras
secuencias de actividades elaboradas por otros profesores, es necesario hacer las
siguientes pruebas empíricas:
a) Apreciar en qué medida las ideas que se pretenden conseguir son
adquiridas por los alumnos tras la enseñanza habitual del tema, y si los
obstáculos previstos están presentes en ellos antes y después de la
enseñanza. Si las ideas en las que se va a hacer énfasis y los obstáculos
previstos fueran adquiridas y superados, respectivamente, tras la
enseñanza habitual, tendría poca relevancia didáctica investigar propuestas
alternativas.
b) Identificar las ideas y razonamientos espontáneos que pueden dificultar el
itinerario de avance previsto y que deben, por tanto, ser tenidos en cuenta
en la enseñanza (será una información muy útil para concretar la secuencia
de actividades en el aula).