3.- El imán de barra representa el campo magnético

3.- El imán de barra representa el campo
magnético terrestre (polo norte-rojo, polo SUfblanco). Este campo magnético es suceptible de
variación, tanto de desplazamiento en el espaciotiempo (deriva) como de polaridad (inversión).
pudieran trazar a partir de ahora, tendrían una
orientación opuesta a las anteriores si efectuásemos una nueva simulación de deriva polar ante la
nueva dirección del imán.
a) Deriva polar:
Cada grupo de estudiantes ha de colocar la
brújula sobre un papel fijo en posición horizontal, observando que la aguja señala el norte magnético actual. Con la ayuda de la regla se traza
una flecha que indique esa dirección y se le adjudica el valor 1. Cada flecha sobre el papel representa la orientación del mineral magnético despues de su consolidadción,
siendo aquella
invariable.
Manteniendo el papel fijo, se coloca el imán
de barra en la misma dirección de la aguja, no sufriendo ésta, modificación alguna. Girando ahora
ligeramente el imán, la brújula va a modificar su
orientación en función de la del imán, y usando
éste como regla, se traza una nueva flecha con el
número 2. Variando sucesivamente la posición
del imán, variará también la posición de la brújula, y las correspondientes flechas numeradas que
se han ido trazando sobre el papel, nos darán un
modelo simplificado de la deriva polar.
Este modelo de simulación se aplicó fundamentalmente en eo.u. 2, y no sólo les resultó
útil e interesante, sino que sirvió además para
aclarar definitivamente algunas de las observaciones que hicieron los alumnos en el desarrollo
conceptual de la teoría de la Tectónica de Placas.
Una de las más frecuentes y lógicas de estas
observaciones, es ¿por qué no cambia la orientación de los minerales ya consolidados cuando se
invierte el campo magnético terrestre? También
este modelo de simulación ayuda a responder la
citada cuestión : la orientación magnética de las
rocas consolidadas es tan "inmutable" como la
de las flechas que se han dibujado sobre el papel
respecto de la inversión del imán de barra.,
Por otro lado, y como continuación del proceso de simulación, se pueden establecer a partir de
aquí mapas de deriva magnética simulando la deriva continental mediante el desplazamiento del
papel, manteniendo el imán fijo.
b) Inversión magnética:
Para simular la inversión magnética se deja libre la brújula para que señale el norte magnético
actual, colocando detrás y en la misma dirección
el imán de barra, no viéndose afectada' la orientación. A continuación se va invirtiendo lentamente éste, comprobándose que la aguja imanada se
invierte también, y por lo tanto, las flechas que se
Se expone una experiencia práctica consistente
en la realización de modelos tridimensionales a
escala reducida, en los que se representa la estructura geológica que condiciona la formación
de un acuifero. Esto permite al alumno observar
de un modo simulado los procesos de precipitación, infiltración, escorrentía superficial y flujo
subterraneo, así como las interacciones entre
ellos, sus causas y consecuencias. Se consigue finalmente una visión integrada del ciclo hidroló-,
gico.
(2) Curso de Orientación Universitaria
(1) Centro de enseñanzas Integradas de Zaragoza (CE.I.Z.)
Anguila, F. (1988). Origen e historia de la Tierra,
Rueda, Madrid,
.
Ed,
Strahler, A.N, (1987), Geología física, Ed, Omega, Barcelona.
Valet, J.P. y Courtillot, V. (1992), Les inversions du champ
magnetique terrestre. La Recherche 246, 1002-1013, •
In this paper it is exposed a practical experience dealing with building of three-dimensional
scale-reduced models in which the geological
structure conditoning
the development
of an
aquiferous is showed. This allows the student to
observe several processes such as raining, percolation, water runoff, and underground flow, as
well as interactions between them, their causes
and consequencies. Finally, an integrated vis ion
of the hydrological cycle is obtained.
Como resultado de nuestra experiencia docente hemos observado que las diferentes etapas del
ciclo hidrológico suelen ser tratadas en los curricula aisladamente y sin interconexión. Las relaciones entre aguas de precipitación, aguas superficiales y subterráneas quedan mal analizadas, sin
que el alumno llegue' a integrar estos conceptos
dentro del gran esquema del ciclo jhidrOlógiCo. '
,Para conseguir esta visión integrada del ciclo
del agua y además desterrar los muy frecuentes y
erróneos conceptos que se tienen acerca del funcionamiento de las aguas subterráneas proponemos esta sencilla actividad adaptable a cualquier
nivel de enseñanzas medias.
La metodología utilizada se basa en la realización de un primer modelo a escala por parte
'del profesor (modelo de acuífero libre) que conlleva un seguimiento del alumnado mediante una,
serie de actividades (cuestiones, dibujos y participación del propio alumno en el desarrollo del
experimento). A partir de lo aprendido, se propone a los ah.lmnos la realización de un segundo
modelo (en este caso de acuífero cautivo) mediante el cual se fomenta la investigación bibliográfica, el diseño tecnológico, la discusión y la
comprobación experimental.
todo el volumen del agua precipitada sale por los
ríos que drenaIJ las cuencas, sin tener en cuenta la
evapotranspiración:
'
Mayoritariamente creen que los ríos se alimentan de aguas de escorrentía superficial y de fusión'
de nieve, pero nunca de aportes subterráneos.
También es creencia general que el agua de
manantial es "muy buena" y que no puede estar
contaminada.
1.- Conseguir en el alumno una visión total
del ciclo superficial y subterráneo del agua.
2.- Observar la diferente permeabilidad de los
terrenos geológicos en relación con su porosidad
y la influencia en la formación de acuíferos.
3.- Observar la estrecha relación entre infiltración y escorrentía y sus relaciones con la intensidad de precipitación y la pendiente y penheabilidad del suelo.
'4.- Observar la relación entre escorreritía y
acción de las aguas salvajes.
5.- Comprobar experimentalmente los procesos de erosión, transporte y sedimentación; y los
. factores que los determinan.
6.- Tener una idea clara de qué son y de dónde provienen las aguas de manantiales y pozos.
La mayoría de los alumnos piensan, basándose en creencias populares, que el agua subterránea procede de aguas marinas que comunican
con los pozos mediante algún conducto, o bien
tiene un origen interno que algunos relacionan
con la actividad magmática.
Es unánime la idea de que el agua subterránea
circula por una especie de conductos' de gran diámetro y que se almacena en gFandes cavidades
internas al estilo de cuevas. Pensamos que ésto es
debido a:
- La idea popular de existencia de "vetas" y
"ríos subterráneos".
.
- La existencia de esquemas nefastos en los libros de texto que dan a 'entender estos postulados.
- Una generalización del hecho de que todas
las aguas subterráneas son como las que aparecen
en las fotos de conductos karsticos.
Los alumnos han comprobado' efectivamente
que el agua de las precipitaciones penetra en el
suelo, pero la mayoría de ellos cree que sale de él
por evaporación, sin que llegUen a plantearse que
puede continuar más abajo y que es el mismo
agua que el agua subterránea. También piensan
algunos que es absorbida por las plantas, pero
que queda en ellas sin ser transpirada, usándose'
básicament~ como alimento (error que sería interesante tratar en otra unidad didáctica).
Curiosamente, pese a la observación del fenómeno de la infiltración, los alumnos piensan que
7.- Discernir las causas de los diferentes regímenes hidrológicos de ríos y barrancos~
8.- Conocer las repercusiones de las actividades del hombre (gestión y contaminación) en el
ciclo hidrológico de una forma global.
9.- Conocer el funcionamiento de un sistema
acuífero y la terminología científica en torno a él.
1.- Sistematizar conclusiones de problemas
investigados y redactar informes a partir de experiencias prácticas.
2.- Manejar información bibliográfica.
3.- Diseñar nuevos modelos experimentales a
partir de uno propuesto.
1.- Tener una visión crítica'de diferentes actividades contaminantes del agua que no se circunscriben a los vertidos directos.
2.- Rechazar comportamientos de personas y
empresas que causen despilfarro, sobre explotación: o conta~ación
del agua.
3.- Procurar el acercamiento a la idea de desarrollo sostenible.
4.- Adoptar actitudes en favor del ahorro de
agua.
5.- Apreciar la importancia de la geología en
la prevención de impactos ecológicos y en la gestión del recurso agua.
Los alumnos parten de los conocimientos previos de roca y mineral; conocen la relación genética entre "tierra" (suelo) y roca, mediante el proceso de la meteorización
y las relaciones
espaciales entre las dos entidades.
Se han correlacionado mediante otras experiencias los conceptos de tamaño de grano con
porosidad y permeabilidad del suelo. Conocen
ya la existencia de permeabilidad en rocas. Estos
conceptos se han trabajado siguiendo las experiencias "¿Qué hay en el ,suelo?", descritos por
Pujol y Nadal (1983).
Dos peceras rectangulares de 10 litros. En
uno de sus laterales y a una altura de ilnos 5 cm.
habrá que practicar un pequeño orificio de 3 mm
de diámetro.
Grava: puede servir la que se emplea para los
acuarios. 2 ó 3 kg.
Tierra limosa. 1kg.
Arena de obra: 1/2 kg.
Dos frascos lavadores de 1 litro.
Probeta o vaso
DESCRIPCION
ACTIVIDAD
DETALLADA
A continuación se coge el recipiente con agua
coloreada y se vierte en la pecera. Este proceso
se realiza en tres etapas sucesivas:
1- Vertiendo el agua de modo lento y débil
(sólo en la zona más elevada) simulando una lluvia fina y constante, hasta que la arena se empape
y comience a infiltrarse en la roca.
-¿Qué ocurre al echar un poco de agua despacio?
-¿Dónde se queda el agua?
-¿Cómo llamarías al proceso?
-¿Qué ocurre conforme el suelo se va empapando?
-¿Dónde va a parar el agua?
- Cita dos procesos mediante los cuales puede salir el agua del suelo. .
.
2- Arrojando el agua (también por la zona
más elevada) más rápidamente simulando lluvias
intensas. Se observará la erosión del suelo y parte
de la roca, aparecen formas asimilables a cárcavas y en la parte baja se sedimenta horizontalmente el suelo erosionado.
Arcilla de modelar: 1 paquete
Agua teñida con permanganato
otro colorante.
Cuestiones para los alumnos:
-¿Qué representa la arena?
-¿Qué representa la grava?
-¿Qué representa la arcilla?
-¿De qué están llenos los poros de la roca y
del suelo?
'
-¿Cuál podría ser la distancia real entre los
extremos de la pecera?
-¿Qué zonas son más llanas y más inclinadas?
-Realiza un esquema del conjunto.
potásico
u
DE LA
Aunque pueda parecer lo contrario el experi, mento es muy sencillo, especialmente cuando ya
se ha realizado un par de veces y puede realizarse
en unos SO minutos.
Se toma una pecera y se cubre todo el fondo
hasta una altura de 2 ó 3 cm. con tierra limosa .
Esto representa una capa de roca impermeable en
profundidad (también se puede colocar arcilla de
modelar, aunque en este caso al secarse no se
puede reutilizar).
Sobre esta capa se echa grava disponiéndola
en forma de ladera a lo largo de la pecera. Esta
capa representaría una roca permeable, bien por
poros o bien por fracturas.
Sobre esta capa se coloca otra de menor espesor (lcm) de arena sin compactar, que representaría la roca alterada o suelo. El modelo debería
quedar como se observa en la foto 1 (hemos
puesto dos tapones que representarían dos pueblos que hemos llamado Villarriba y Villabajo
por razones obvias).
-¿Qué ocurre si añadimos deprisa el agua?,
-¿Se filtra toda?
'
':"'¿Quéle ocurre al suelo?
-¿Cómo denomznarías a las formas que se
han creado sobre el terreno?
-¿Dónde va a parar el agua y el suelo?
-¿Qué aparece debajo del suelo?
- Cita un adjetivo calificativo para la lluvia
que produce estos fenómenos.
-¿Qué tiene que ocurrir para que discurra
agua por las laderas?
-¿Qué diferentes caminos puede llevar el
agua de lluvia?
3- De nuevo vertiendo el agua de un modo
lento y débil. Se observará que el agua percola
h'asta alcanzar el material impermeable, acumulándose en la parte baja y formándose un acuífero
cuyo límite superior es el nivel freático.
~¿Qué ocurre cuándo el agua llega abajo?
-¿Por qué no baja más?
-¿Quéfuerza la hace bajar?
-¿Toda la roca está llena de agua?
- Busca en algún libro el nombre de una roca
permeable que está empapada de agua.
- Busca en algún libro el nombre del límite
superior de la superficie coloreada.
-¿De qué están llenos los poros de la roca
debajo del límite ?
-¿De qué están llenos por end,ima del límite?
Conforme vamos añadiendo más agua se observa que éSta empieza a surgir len la zona más
baja, simulando manantiales, llegando a formarse
un lago o río (foto 2).
_ j
-
-¿Cómo llamarías a los puntas por donde sale el agua a la superficie? I
- El charco formado representa un río, un lago o el mar:
I
-¿Qué distintas procedencias tiene el agua
que lleva un río? _
-¿A qué -altura más o menos se encuentra el
nivel del río?
I
-¿Por qué un río lleva agua casi siempre y
un barranco o cárcava no
--¿Pueden existir ríos en zomfs donde prácticamente no llueve ni nieva?
--¿Cómo crees que es la vel(¡)cidad del agua
en el interior de la ror:a?
-¿Qué crees que tiene que Qlcurrirpara que
suba el nivel del agua en la roca? Compruébalo. ¿ qué ocurre en bste caso con el
nivel del agua del río o lago?
7.
I
Nota: el agua habrá alcanzado ya el orificio
practicado en la pecera y comenrará a salir lentamente.
-¿Permanece constante en e tiempo el nivel
del río y del agua en la roca?, ¿por qué?
-¿Qué ocurre si la recarga es mayor que la
salida?, ¿y si es menor?
Por último se prepara un frasco lavador _para
que sea capaz de aspirar agua
se introduce el
tubo a través del suelo y roca hasta que llegue al
nivel freático. Se simula así la perforación de un
pozo para extracción de agua subterránea mediante una bomba atmosférica (foto 3).
I
-¿Por qué sube el agua del fondo? (recordar
el experimento de Torricelli).
-¿De dónde sale ese agua?
-:-Describe el camino que ha seguido el agua
que sacas de un pozo.
-¿Por qué al levantar el tu~o unos centímetros. ya no sale agua?
-¿De todos los pozos sale agua?, ¿qué condiciones se tiene que cumplir para que salga
¡agua ..?
- Sacar agua de pozos: ¿puede llegar a influir en el caudal de un río?
- Cita utilidades de las agua subterrán~as.
y
Se plantea a los alumnos lo~ siguientes problemas:
1-En Villarriba hay una granja de 400 cerdos
y sus desechos (que se llaman p~rines) los abandona el dueño en una balsa excavada sobre elsuelo. ¿Dónde van a parar estos purines? ¿ les
puede afectar a los de Villabajo que beben agua
de pozo?, ¿y al río?
-
- Inwistiga y cita otras actividades y otros
contaminantes que puedan afectar a las aguas
subterráneas (recomendamos
en éste sentido
ADOSA (1984)).
- ¿Todas las aguas de manantial son buenas?
2- Imagínate que el charco que se ha formado representa un mar de agua salada y que se
extrae de pozos cercanos a la costa un gran volumen de agua.
-¿De dónde procederá mayoritariamente el
agua que sale de los pozos?
-¿Cómo será el agua de los pozos?
- Relaciona esto con el sabor de las aguas de
boca de algunas poblaciones de zonas costeras.- Investiga si se puede regar con aguas saladas.
Consideramos muy interesante, una vez planteados los problemas anteriores u otros parecidos, el que los alumnos busquen soluciones a los
mismos mediante técnicas de juegos de rol, lo
que inevitablemente les conducirá a la idea de
desarrollo sostenible.
Una vez realizado este primer experimento
solo es necesario vaciar la grava y con un simple
tamizado volvemos a recuperar la grava separada
de la arena. No es necesario quitar la arcilla del
fondo ya que si permanece húmeda puede servir
para repetir la práctica.
Si se quiere simplificar el experimento, y se
desea obviar la relación con las aguas superficiales y la formación de cárcavas, se puede eliminar
la capa superior de arenas con lo cual no será necesario lavar la grava ili incluso sacarla de la pecera, bastando con escurrir el agua.
Después de la realización de esta experiencia,
lo más conveniente es proponer a los alumnos
que busquen información acerca de la existencia
de pozos surgentes o artesianos (en qué consisten, cómo se forman ...). A partir del análisis de
esta información se les propone que diseñen
ellos, primero en papel y luego en pecera, otro
modelo de acuífero cautivo con un pozo surgente. Esta actividad por grupos sirve coino evaluación de la unidad.
Por lo general, tras un planteamiento y discusión del proyecto, los alumnos proponen, con
más o menos variantes, un modelo similar al inicial pero con una capa de arcilla impermeable
que recubre la parte superficial (foto 4). Por problemas de impermeabilidad proponemos que en
este caso la arcilla sea de modelar.
EVALUACION DEL APRENDIZAJE
CONCEPTUAL
Proponemos un modelo de prueba objetiva en
el que aparecen distintas actividades:
- Actividades de definición de concepto: definir acuífero, suelo, río, pozo artesiano, etc.
Foto 1. Modelo completo antes
de que surja el agua por
manantiales en la parte baja. La
zona de grava más oscura es la
empapada de agua.
- Actividades de exposición temática: "Relación entre aguas de lluvia, de escorrentía y
fluviales", "Relación entre contaminación
agrícola y calidad de las aguas de los ríos".
- Actividades de solución de problemas:
"En una cuenca hidrográfica
caen 25
Hm3/año de precipitaciones. Por el río que drena la cuenca sólo salen al cabo del año 15 Hm3.
¿A qué dos procesos naturales pueden ser debidas estas diferencias? "
"¿ Qué tiene que ocurrir para que se formen
charcos sobre un su.elo arenoso?".
"En una zona del territorio llueve de forma
periódica y abundante. Su temperatura media
anual es de unos 23QC. En esta zona no existen
cárcavqs y barrancos pero sí ríos. Contestar y
razonar: ¿Cómo es la vegetación?, ¿por qué no
hay cárcavas y barrancos pese a la cantidad de
agua que llueve?, ¿por qué existe un río pese a
que no hay barrancos que le aporten agua?, ¿ cómo crees que será la pendiente y la permeabilidad del terreno? "
. "En el dibujo de la figUra 1, indicar de qué
pozos se podría obtener agua, qué pozos son los
que al extraer agua podrían provocar una variación del régimen hídrico del río y cuales son surgentes; señalar también con lineas horizontales
el acuifero libre y con lineas verticales el cautivo. ¿ Cual sería el terreno más apropiado para
enterrar basuras? "
Ro<o r""'.o\.kz.
Ro,o ¡",,,,,"_l..k
NII,c\ je"oaó\-:,o
Foto 2. El nivel Ífeático ya está
más alto y se forina un pequeño
lago en un lateral.
Foto 3. Forma"de simular la
extracción "deagua de un pozo
mediante un frasco lavador.
Foto 4. Modelo de acuífero
cautivo. La capa superior es de
arcilla de modelar. Se ha
colocado un tubo de vidrio que
permite ver la cota de la
superficie piezométrica ..
Tras la realización de esta unidad hemos podido comprobar que se realiza mayoritariamente
un aprendizaje signific.ativo de los mecanismos
que rigen estos procesos hidrológicos, así como
los fenómenos causa-efecto, sin que prácticamente ningún alumno conserve viejas ideas previas.
Esto se constata en la fácil y correcta contestación a la preguntas que se les propone a los. alumnos durante la realización de la experiencia y al
interés y corrección con el que elaboran nuevos
modelos a partir de 10aprendido.
Sin embargo, mucho mayores son los fracasos a la hora de conceptualizar el aprendizaje en
aspectos más formales, 10 que se refleja en dificultades para defmir nuevos conceptos aprendidos o la utilización de los mismos en el lenguaje
científico. Este fenómeno es más destacado, como parece lógico, en grupos de menOl:edad.
Pujol,J. y Nada!, M. (1983). Las plantas y el medio. Blume. Barcelona.
ADOSA. (1984). Protección de las aguas subterráneas
en los abastecimientos urbanos. Instituto Geológico y Minero
de España; Madrid..
.
NECESITAMOS AYUDA, ¡SALVANO~!
Un jnego para enseñar y aprender Geología
Se describe el uso y utilidad del juego titulado "Necesitamos ayuda, ¡Salvanos!", ideado como recurso didáctico en la enseñanza/aprendizaje del estudio de la piedra y su deterioro en
monumentos.
Is described the use and the utility of the game named "Necesitamos ayuda !Sálvanos!" conceived as didactic recourse for the education/apprenticeship
of the stone study and its
deterioration in monuments,
Este juego es fruto del trabajo de investigación realizacio en mi etapa de estudiante de Petrología Sedimentaria, asignatura de tercero de la
licenciatura de Ciencias Geológicas en la Universidad de Zaragoza. Este trabajo me sirvió como
principal técnica de aprendizaje de esta materÍa y
al mismo tiempo para generar un recurso didáctico destinado a utilizar en la Universidad.
Posteriormente, se adaptó para poder utllizar10 en Enseñanzas Medias; presentándose junto a
otros materiales, en las "Jornadas sobre Recursos
Didácticos en la Enseñanza/Aprendizaje
de la
Geología celebradas en Zaragoza en Marzo de
1991, y en la "Exposición de Materiales para la
Enseñanza y el Aprendizaje de la Geología" en
Septiembre de 1992 durante el VII Simposio sobre enseñanza de la Geología celebrado en Santiago de Compostela.
La utilización de este recurso puede servir en
un momento dado para ejemplificar, ilustrar, .
apoyar y/o facilitar la comprensión de las explicaciones teóricas o bien, en el caso de autoaprendizaje por parte de los estudiantes, posibilitan conocer y utilizar los conocimientos previos que
posean, estimulando la reflexión y la imaginación, para interpretar y explicar las cuestiones o
problemas que puedan surguir durante el juego.
El objetivo final que se pretende conseguir es
el de adquirir conocimientos. sobre las propiedades y características de las rocas; su utilidád en la
construcción de monumentos; formas, mecanismos y procesos de alteración de las rocas; técnicas de estudio y organizaciones internacionales
que se ocupan del mismo.
Este objetivo se lleva a cabo mediante un juego, por 10 que el aprendizaje es divertido y dinámico, potenciando el trabajo en equipo, la discusión y búsqueda de soluciones entre los alumnos,
sin necesidad de la presencia del profesor.
Mediante el juego y los temas tratados en él,
se ayuda a que cada estudiante' pueda relacionar
el mundo de la petrología, que para él puede resultar abstracto, con un mundo mas tangible. Se
estudia la piedra en relación con el entorno que
conoce el alumno; la presencia de distintos tipos