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Di r ecci ó n:Di r ecci ó n: Biblioteca Central Dr. Luis F. Leloir, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires. Intendente Güiraldes 2160 - C1428EGA - Tel. (++54 +11) 4789-9293
Co nta cto :Co nta cto : [email protected]
Tesis de Posgrado
Los obstáculos en el aprendizajeLos obstáculos en el aprendizajedel adelgazamiento de la capa dedel adelgazamiento de la capa de
ozono en los alumnos de 12 a 18ozono en los alumnos de 12 a 18añosaños
Kriner, Alicia
Tesis presentada para obtener el grado de de la Universidadde Buenos Aires
Este documento forma parte de la colección de tesis doctorales y de maestría de la BibliotecaCentral Dr. Luis Federico Leloir, disponible en digital.bl.fcen.uba.ar. Su utilización debe seracompañada por la cita bibliográfica con reconocimiento de la fuente.
This document is part of the doctoral theses collection of the Central Library Dr. Luis FedericoLeloir, available in digital.bl.fcen.uba.ar. It should be used accompanied by the correspondingcitation acknowledging the source.
Cita tipo APA:Kriner, Alicia. (). Los obstáculos en el aprendizaje del adelgazamiento de la capa de ozono en losalumnos de 12 a 18 años. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de BuenosAires. http://digital.bl.fcen.uba.ar/Download/Tesis/Tesis_3697_Kriner.pdf
Cita tipo Chicago:Kriner, Alicia. "Los obstáculos en el aprendizaje del adelgazamiento de la capa de ozono en losalumnos de 12 a 18 años". Tesis de . Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad deBuenos Aires. . http://digital.bl.fcen.uba.ar/Download/Tesis/Tesis_3697_Kriner.pdf
Universidad de Buenos Aires
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Tesis doctoral
Los obstáculos en el aprendizaje del Adelgazamiento de laCapa de Ozono en los alumnos de 12 a 18 años
DoctorandaAlicia Kriner
DirectorJosé Antonio Castorina
Directora Asistente-y Consejera de EstudiosLydia Galagovsky
w399?_-í, 13,1
2003
Agradecimientos
En primer lugar, quiero agradecer a Tono por brindarme su orientación cuidadosa, su
capacidad, respeto y amistad durante la realización de este trabajo.
A Lydia por todo lo que me enseñó ya que hizo posible que pudiera realizar este
proyecto, especialmente la segunda parte.
A Bibi por su inapreciable afecto y amistad, sin ella esta tesis no hubiera sido
factible.
A Elsa por sus valiosos consejos así como por todo el esfuerzo y tiempo que dedicó a
revisar esta investigación, también quiero darle las gracias a ella y a Leonor por el
apoyo, el cariño y la ayuda que me brindaron.
También quiero agradecer a todos los que, en general, han colaborado y hecho
posible este trabajo, en particular a Estela que me introdujo en el mundo de la
investigación cualitativa, a Patricia por sus comentarios cuidadosos que han sido muy
apreciados, a Agustín por su disposición a revisar y discutir mis ideas y a Mario por su
apoyo en los trances dificiles.
No quiero dejar de mencionar la colaboración de todos los estudiantes y las docentes
que voluntariamente participaron de esta investigación, especialmente la Profesora
María Medeiros por haber contribuido en la elaboración de esta tesis llevando adelante
la enseñanza de la secuencia didáctica.
Por último, agradezco al Comité Organizador de SPARC 2000 y al Instituto
Argentino del Petróleo y del Gas haberme permitido utilizar en esta investigación los
trabajos que los alumnos produjeron para los concursos que estas instituciones
auspiciaron.
Índice
Presentación
Capítulo l. Introducción
l.l. Relación con la Didáctica de las Ciencias
1.2. Relación con las Ciencias de la Atmósfera
1.3. La importancia del fenómeno ambiental objeto de investigación
Capítulo 2. Propósito de la investigación
Capítulo 3. Antecedentes de la investigación
3.1. Las investigaciones previas sobre el aprendizaje de las temáticas
involucradas
3.2. Análisis de las investigaciones previas
3.3. La producción del grupo inglés dirigido por Boyes y Stanisstreet
3.3.1. Investigación I
3.3.2. Investigación II
3.3.3. Investigación III
3.3.4. El aporte del grupo de Boyes y Stanisstreet al estado del arte
3.4. Las concepciones de los alumnos
3.4.1. Investigaciones IV y V
3.4.2. Para concluir...
3.5. Lo que los futuros maestros saben
3.5.1. Investigación VI
3.5.2. Conocimiento factual vs. Estructura conceptual
3.6. Los modelos
3.6.1 Investigaciones VII y VIII
21
22
25
25
27
27
28
3l
33
33
3.6.1.1. La distribución del ozono atmosférico
3.6.1.2. El proteso de adelgazamiento de la capa de ozono
3.6.1.3. Las consecuencias del adelgazamiento
3.6.3. Investigación IX
3.6.4. La diversidad de modelos
3.7. Las secuencias didácticas
3.7.1. Investigación X
3.7.2. Investigación XI
3.7.3. La explicación de las nociones alternativas
3.8. Los aportes de los antecedentes de investigación a esta tesis
Parte I
Capítulo 4. Reflexiones teóricas
4. l. Del saber académico al saber a enseñar
4.2. Estructura conceptual del contenido a enseñar
4.3. El adelgazamiento de la capa de ozono desde la perspectiva de la
historia de la ciencia
4.3.1. Un poco de historia
4.3.2. Algunas dificultades
4.3.3. Cambio de ideas
4.3.4. Tres teorías en juego
4.4. Los obstáculos en el proceso de aprendizaje escolar
4.4.1. Su relación con los constitutivos de la ciencia
4.4.2. Una presentación parcial del proceso
4.5. El rol de la historia y la filosofia de la ciencia en la enseñanza
Capitulo 5. Marco conceptual
5.1. Objeto de estudio
34
34
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37
40
42
42
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66
66
68
68
PUBLICACIONES A LAS QUE HA DADO LUGAR ESTA TESIS
KRINER, A., CASTORINA, J.A.: Presuposiciones en el aprendizaje del "Adelgazamiento
de la capa de ozono", ANALES del II ENCONTRO INTERNACIONAL LINGUAGEM
CULTURA E COGNICAO: REFLEXOES PARA O ENSINO (en CD-Rom), Belo
Horizonte (Brasil), 16 a 18 de julio de 2003. (texto completo)
KRINER, A., CASTORINA, J.A., CERNE, B. (2003): El "Adelgazamiento de la Capa de
Ozono": algunos obstáculos para su aprendizaje, REVISTA ELECTRÓNICA DE
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2(2).
KRINER, A., GALAGOVSKY, L.: Necessary didactic considerations to design and
develop an educational Global Climate Change software. ACTAS del 5th
INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER-AIDED LEARNING AND
DISTANCE LEARNING IN METEOROLOGY (en CD-Rom), Recife, (Brasil), Julio
2001. (texto completo)
KRINER, A., GALAGOVSKY, L., CERNE, B.: Las representaciones de los alumnos de
15-18 años sobre el ozono atmosférico, VI CONGRESO INTERNACIONAL SOBRE
INVESTIGACIÓN EN LA DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS, Barcelona (España),
Setiembre 2001. Enseñanza de las Ciencias, Tomo I, 79-80.
5.2. Las concepciones y los errores
5.3. Desde la perspectiva cognitiva
5.4. Desde la epistemología francesa
5.4.1. Los obstáculos en la ciencia
5.4.2. El realismo ingenuo
5.4.3. El obstáculo sustancialista
5.4.4. Conocimiento científico y conocimiento cotidiano
5.4.5. El aprendizaje escolar
5.5. Los obstáculos en la didáctica
5.6. Las ideas-obstáculo
5.7. Los aportes del marco teórico a esta tesis
Capítulo 6. Diseño metodológico
6.1. Introducción
6.2. El problema de investigación
6.3. Unidad de análisis
6.4. Selección de la muestra
6.5. Los roles del investigador
6.6. La recolección de datos
6.7. Los instrumentos utilizados
6.7.1. La observación de clases
6.7.2. Materiales escritos y gráficos
6.7.3. Las entrevistas
6.8. Análisis e Interpretación de datos
6.9. Triangulación de los datos
6.9.1. De las fuentes de datos
6.9.2. Metodológica
69
69
70
70
7l
72
72
73
74
76
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85
85
Capítulo 7. Resultados: Análisis de los datos empíricos
7.1. Una primera aproximación al objeto de estudio: las observaciones
7.2. Análisis del saber aprendido
7.3. Las ideas-obstáculos
\¡
7.3.1. La «capa» tiene un «agujero»
7.3.2. La «capa» es sólida
7.3.3. Los objetos pesados caen
7.3.4. El aire no existe
7.3.5. Está en todas partes...
7.3.6. El sol está arriba
.4. Reformulación del marco teórico
7.4.1. Obstáculo verbal
7.4.2. Los objetos materiales tienen las propiedades de un sólido
7.4.3. Todo objeto que pesa cae hacia abajo
7.4.4. Las cosas son como parecen ser
7.4.5. El espacio organizado según la dirección arriba-abajo
7.4.6. Atribuciones macroscópicas a lo microscópico
7.4.7. Choquismo
7.4. oo . Sustancialismo
7.4. \O . Funcionalismo-Finalismo
7.4.10. Animismo-Antropomorfismo-Artificialismo
7.4.1 l. La eliminación de variables y la linealización de las
relaciones causales
7.4.12. La generalización abusiva
7.4.13. Representaciones sociales
7.4.14. Los obstáculos didácticos
86
86
88
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92
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100
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109
llO
lll
112
ll3
ll4
115
118
7.5. Una red de obstáculos
7.6. Las entrevistas
7.6.1. Gerardo (17 años),
7.6.2. José (16 años)
7.6.3. Patricia (17 años)
7.6.4 Gonzalo (16 años)
7.6.5. Raquel (16 años)
7.6.6. Gisela (16 años)
7.6.7. Gustavo (15 años)
7.6.8. Carla (15 años)
7.6.9. La estructuración de las ideas
7.7. Otras explicaciones
Capítulo 8. Conclusiones e implicaciones didácticas
8.1. Acerca de las concepciones
8.2. Acerca del contenido
8.2.]. ¿Qué tipo de comprensión tienen los alumnos de los conceptos?
8.2.1.1. Circulación atmosférica
8.2.1.2. Las interacciones químicas
8.2.1.3. Equilibrio dinámico del ozono
8.2.1.4. Alteración antropogénica del ozono
8.2.2. La asociación de los procesos
8.3. Acerca de los obstáculos
8.4. ¿Se puede generalizar los resultados de este estudio?
8.4.1. Para otras poblaciones
8.4.2. Para otros contenidos disciplinares
8.5. Implicaciones didácticas
120
121
121
125
127
¡29
l30
133
134
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138
138
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143
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145
146
146
146
147
147
15]
lSl
152
152
8.5.1. Acerca del contenido
8.5.2. Acerca de los obstáculos
8.6. Cuestiones pendientes para investigar
Parte II
Capítulo 9. Estudio de caso: el funcionamiento de los obstáculos
9.1. La propuesta de investigación
9.2. El objeto de estudio
9.3. La escuela
9.4. Qué y cómo enseñar
9.4.1. La negociación
9.4.2. Qué enseñar
9.4.3. Cómo enseñar
9.5. El rol del investigador
9.6. Primeras reflexiones
9.7. El error
9.8. Comienza la secuencia de luz
9.8.1. Las creencias iniciales
9.8.2. Análisis de las concepciones
9.8.3. La puesta en común
9.8.4. Las dificultades técnicas
9.8.5. ¿De qué color es?
9.8.6. El oficio de alumno
9.8.7. «Mis ideas cambiaron»
9.8.8. «Experimento de Herschel»
9.8. 5° «Absorción y reflexión de la luz»
9.8.10. Los cursos
152
153
153
155
155
156
157
157
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166
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170
172
172
173
175
176
176
179
9.8.11. Revisión de ideas
9.8. l2. Las preguntas
9.8.12. Las resistencias
9.8.13. La costumbre didáctica
9.8.14. «Las cajas»
9.8.15. Las regresiones
9.9. El adelgazamiento de la capa de ozono
9.9.1. Las actividades didácticas
9.9.2. Los conocimientos previos
9.9.3. ¿Qué aprendieron?
9.9.4 Diferencias entre los dos cursos
9.10. Conclusiones finales
9.10.1. El trabajo de los obstáculos
9.10.2. Poner a prueba el conocimiento
9.10.3. Otras cuestiones relacionadas con el aprendizaje
9.10.4. La costumbre didáctica
9.10.5. El vocabulario
9.10.6. Concepciones sobre el aprendizaje y la enseñanza
9.10.7. Valorización de las propias ideas
9.10.8. La intervención didáctica
9.10.9. Recapitulando...
9.1 l. Un comentario final
9.12. Problemas abiertos
Capítulo lO. Bibliografía
Apéndice l: La capa de ozono y su adelgazamiento
A1.]. El gas ozono
179
180
181
182
183
186
186
186
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195
196
196
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200
20]
202
204
206
207
2 l 9
219
Al .2. Las capas atmosféricas
A l .3. El ozono atmosférico
A1.4. La dinámica atmosférica
Al .5. Mediciones
Al .6. El ozono estratosférico: ciclo natural
A l .6. l. La radiación solar
Al.6.2. Las interacciones químicas: ecuaciones de Chapman
Al .6.3. Las interacciones químicas: se completa el mecanismo
Al.7. Distribución vertical del ozono
Al.8. Distribución horizontal del ozono
Al .8.l. Variación estacional y diaria
A] .8.2. Distribución geográfica del ozono
Al.9. Variaciones naturales del ozono
Al.9.l. El ciclo solar
A] .9.2. El efecto de los aerosoles
Al .9.3. La oscilacion cuasibienal (QBO)
Al . lO. El ozono y los seres humanos
Al .10.l. La radiación ultravioleta y los seres humanos
Al.10.2. El color de la piel
A1.] l. Alteraciones antropogénicas del ozono estratosférico
Al .12. Los clorofluocarbonos (CFCs)
Al . l 3. La investigación en el laboratorio
Al.l4. Comienzan las acciones de protección
Al.lS. El cloro natural
Al .16. El «agujero» de ozono: su descubrimiento
Al .¡7. Las causas del «agujero» de ozono: diferentes teorías
219
221
222
223
224
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23o
23o
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234
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235
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236
236
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237
238
239
24o
24o
242
Al.l8. Los experimentos
Al.l9. El vórticepolar
Al.20. Formación de las sustancias activas
Al.21. Denoxificación
Al.22. Sedimentación y Desnitrificación
Al.23. Otros mecanismos
Al.24. Destrucción del ozono en el polo norte
Al.25. Valores del ozono
Al.26. Medidas adoptadas para reducir los niveles de cloro estratosférico
Al .27. Últimos adelantos en el conocimiento científico
Al .27.l. Las sustancias agotadoras
Al.27.2. Tendencias del ozono
Al.27.3. Tendencias de los índices UV
Al.27.4. Tendencias en el sistema climático
Al.28. El ozono troposférico
Al .29. Bibliografía
Apéndice 2. El efecto invernadero atmosférico y su aumento
A2.]. Introducción
A2.2. Variabilidad y cambio
A23. El sistema tierra
A2.4. La radiación
A2.5. Los cuerpos irradian
A2.6. El efecto invernadero atmosférico
A2.7. Balance de energía
A2.8. Comparando «invernaderos»
243
243
245
247
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248
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253
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256
257
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260
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265
265
268
A2.9. Los gases traza
A2.]0. Aumento antropogénico de la concentración de algunos gases
atmosféricos
A2.] l. La simulación climática
A2. l2. Impacto del cambio climático en el planeta
A2. l 3. Bibliografía
Apéndice 3: La enseñanza del adelgazamiento de la capa de ozono:
algunos dispositivos para superar los obstáculos de aprendizaje
A3. l. Introducción
A3.2. Los obstáculos detectados
A33. Las ideas que obstaculizan el aprendizaje de la temática
A3.4. La enseñanza del Adelgazamiento de la Capa de Ozono
A3.5. La construcción de dispositivos para la superación de los obstáculos
A3.5. l. Análisis del contenido a enseñar
A3.5.2. Identificación del perfil inicial del grupo de alumnos
A3.5.3. Progreso intelectual por realizar
A3.5.4. Elaboración del dispositivo didáctico
A3.5.5. Las modalidades de diferenciación
A3.5.6. La evaluación
A3.6. Los dispositivos
A3.7. Dispositivos para superar el objetivo-obstáculo «Hay un solo
tipo de luz»
A3.8. Descripción de la secuencia
A3.8. l. Actividad «¿Cómo vemos?»
A3.8.].l. Conceptos en juego
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27 l
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282
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283
283
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286
287
288
288
A3.3.l.2. Obstáculos en juego
A3.8.l.3. La estrategia didáctica
A3.8.2. Actividad «¿Qué es la luz?»
A3.8.2.l. Conceptos en juego
A3.8.2.2. Obstáculos en juego
A3.8.2.3. La estrategia didáctica
A3.8.3. Actividad «¿De qué color es?»
A3.8.3.]. Conceptos en juego
A3.8.3.2. Obstáculos en juego
A3.8.3.3. La estrategia didáctica
A3.8.4. Actividad «Experimento de Herschel»
A3.8.4.l. La estrategia didáctica
A3.8.5. Actividad «Absorción y reflexión de la luz.»
A3.8.5.l. Conceptos en juego
A3.8.5.2. La estrategia didáctica
A3.8.6. Actividad «Las cajas»
A3.8.6.]. Conceptos en juego
A3.8.6.2. La estrategia didáctica
A3.8.7. Actividad «Materiales transparentes y opacos»
A3.8.7.l. La estrategia didáctica
A3.9 Bibliografía
Anexo l: Actividad «¿Cómo vemos?»
Anexo 2: Texto «¿En qué dirección viaja la luz?»
l. Naturaleza de la luz
2. Color
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289
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289
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299
302
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_.'. 3. espacio loscolores "
Anexo3:¿Actividad«La luv-. 1.- El, - _. ' '1'
- . Anexo 4: El adelgazamiento de la capa de ozono
' Anexo 5: Texto «Agujero» de ozono i
Presentación
Esta tesis se inscribe en el campo de la Didáctica de las Ciencias Naturales
perteneciendo el contenido del "Adelgazamiento de la capa de ozono" al área de las
Ciencias de la Atmósfera. El objetivo de esta investigación es la comprensión de las
dificultades que entraña el aprendizaje escolar de esta problemática disciplinar, en
particular, qué obstáculos epistemológicos se presentan y cuáles son las presuposiciones
que restringen la construcción del conocimiento científico.
Es un trabajo exploratorio enraizado en el aula que examina los argumentos y las
conceptualizaciones que formulan los alumnos acerca de este saber escolarizado.
También, se despliega una situación didáctica para profundizar el conocimiento acerca
de cómo se presentan y cuáles son las dificultades que supone el aprendizaje de un
sistema complejo de conceptos como es el "Adelgazamiento de la capa de ozono".
A continuación se expone la organización de la tesis.
En el primer capítulo se establece la relación de este estudio con los campos
disciplinares en los que se enmarca, como son la Didáctica de las Ciencias y las
Ciencias de la Atmósfera. Finalizamos este apartado haciendo una breve introducción
de las temáticas ambientales alrededor de las cuales gira este trabajo y que son
desarrolladas en forma extensa en los dos primeros apéndices.
Continuamos en el capitulo dos planteando las preguntas que guían esta
investigación.
Seguidamente, en el tercer capítulo, se examinan las publicaciones que conforman
los antecedentes de este proyecto. Nos ocupamos de los estudios realizados acerca de
las nociones alternativas de los alumnos respecto del "Adelgazamiento de la capa de
ozono". En particular, se realiza un exhaustivo análisis para conocer los avances
logrados por estas investigaciones.
Nuestro propósito es continuar el camino iniciado por estos autores para comprender
las vinculaciones de estas concepciones con las prácticas educativas e indagar cómo se
organizan los conocimientos de los alumnos desde una perspectiva epistemológica y
didáctica.
Esta tesis ha sido dividida en dos partes: en la primera sección, que abarca desde el
capítulo cuarto hasta el octavo, se analiza el saber a aprender, se presentan los
elementos teóricos en los que se apoya este proyecto y se investigan los obstáculos para
el aprendizaje del "Adelgazamiento de la capa de ozono"; en la segunda parte se
examina el funcionamiento de estos últimos en sala de clase.
Primeramente, en el capitulo cuatro se analiza la estructura conceptual del
"Adelgazamiento de la capa de ozono" y luego, algunas de las dificultades que se
presentaron en la construcción de este conocimiento científico. Es nuestro interés
relacionarlas con las que aparecen en el aprendizaje escolar.
A continuación, en el quinto capítulo se desarrollan las diferentes piezas que
constituyen el marco teórico en el que se apoya esta tesis.
Seguidamente, el capítulo seis presenta el diseño metodológico utilizado en esta
investigación.
Posteriormente, en el capítulo siete se muestran los resultados obtenidos mediante el
análisis de las observaciones, de los materiales escolares recogidos y de las entrevistas
realizadas: cuáles son los obstáculos, los presupuestos y los modos de funcionamiento
que restringen y a la vez facilitan la construcción de las explicaciones estudiantiles. En
particular, se despliegan las categorías para la interpretación de los obstáculos.
Por último, en el octavo capítulo se exponen los aportes de esta tesis, desde una
perspectiva epistemológica, realizando un examen relativo a la estructura conceptual del
"Adelgazamiento de la capa de ozono", a la construcción escolar de este conocimiento
científico y su relación con los obstáculos epistemológicos.
Desde la perspectiva didáctica se contribuye al análisis de los razonamientos de los
estudiantes desde cómo se organizan las ideas de los alumnos y las relaciones de estas
cuestiones con los obstáculos.
En el capítulo nueve se presenta la investigación desarrollada como un estudio de
caso exploratorio. Para indagar cómo funcionan los obstáculos epistemológicos, cómo
se los supera y las condiciones para lograrlo, se llevó a la práctica una secuencia de
enseñanzaqu los pusieraen¡211330.71disposiríí' did'áeficeïempleado; rnue'stmf
Por último. el capítulo diez eontiene las referencias bibliográficas:
Capítulo 1
Introducción
1.1. Relación con la Didáctica de las Ciencias
Se considera que el objeto de estudio de la Didáctica de las Ciencias son los procesos
de enseñanza y de aprendizaje. Sin embargo, los especialistas de este campo indagan
una diversidad de dimensiones relacionadas con los mismos. Astolfi y Develay (1998)
señalan, entre otras, los contenidos de la enseñanza para localizar los principales
conceptos que funcionan en la disciplina y el análisis de sus relaciones, el interés por el
examen histórico de estas nociones y de las rectificaciones respectivas como así también
la preocupación por las modalidades de su introducción en la enseñanza.
Esta disciplina también se ocupa de otros aspectos, estos autores proponen las tramas
conceptuales. la transposición didáctica, el análisis de los modos de intervención de la
enseñanza y de las situaciones de clase para comprender mejor cómo funcionan y qué se
pone en juego. También sugieren el estudio de las representaciones de los alumnos, de
sus modos de razonamiento y de las situaciones de apropiación de los saberes
científicos.
En particular, la investigación del aprendizaje se ha tomado, hace ya varias décadas,
en un objeto de estudio con peso propio en la didáctica de las ciencias. Aprender ciencia
ha adquirido una apreciable especificidad al estar íntimamente ligada a los contenidos
particulares de la ciencia a enseñar y a las características de la construcción del
conocimiento científico.
Este aprendizaje, desde una posición constructivista, implica reconstruir a nivel
personal los productos y los procesos culturales con el fin de apropiarse de ellos (Pozo y
Gómez Crespo, 1998).
Para aprender ciencia es necesario desarrollar:
- y adquirir conocimientos teóricos y conceptuales,
— una comprensión de la naturaleza y los métodos de la ciencia, siendo conscientes de
las interacciones complejas entre ciencia y sociedad, y
— los conocimientos técnicos sobre la investigación cientifica y la resolución de los
problemas (Hodson, 1994).
El análisis de las dificultades que se presentan en el aprendizaje de la ciencia ha
generado diversas lineas de investigación en la didáctica. La importancia del
conocimiento cotidiano de los alumnos dio lugar a la indagación de las nociones
alternativas, sus origenes y caracteristicas. Posteriormente, emergió la linea del cambio
conceptual donde se plantean diversas alternativas: la sustitución del conocimiento
cotidiano por el científico (Strike y Posner, 1992). la coexistencia en un mismo sujeto
de distintas formas de conocimiento que se activan según el contenido y el contexto
(Caravita y Halldén, 1994); y por último, una reconstrucción crítica y mejora del
conocimiento cotidiano que lleve a su «enriquecimiento» (García y Merchán, 1997).
También se ha agregado la investigación de las restricciones para la construcción del
conocimiento científico escolar desde el análisis de las presuposiciones que limitan el
marco teórico (Vosniadou, 2000) y desde la detección de los obstáculos epistemológicos
(AA. VV., 1997) en las producciones escolares.
Actualmente, según Campanario y Otero (2000). se considera que las ideas previas.
las pautas de pensamiento poco rigurosas y superficiales, las creencias epistemológicas
y la falta de estrategias metacognitivas de los alumnos entorpecen el aprendizaje de las
ciencias.
Nos proponemos en esta tesis aportar al campo de la didáctica mediante la
indagación de los obstáculos epistemológicos y el análisis de su funcionamiento en la
temática del "Adelgazamiento de la capa de ozono".
1.2. Relación con las Ciencias de la Atmósfera
Los contenidos disciplinares elegidos para realizar esta investigación pertenecen a la
temática del Cambio Global. Estos tópicos se enmarcan dentro de la disciplina de las
Ciencias de la Atmósfera. Hasta el momento, las indagaciones didácticas realizadas en
este campo no son suficientes para conformar una didáctica específica de esta ciencia.
Sin embargo, la importancia que el clima y sus cambios han adquirido en la sociedad
actual (Nuñez, 1987) ha llevado a que la meteorología forme parte de los diseños
curriculares de varios países del mundo (Fisher, l998a).
En particular, el Cambio Global presenta numerosas dificultades. tanto en lo que
concierne a su enseñanza como a su aprendizaje, entre otras cosas, porque involucra la
comprensión de múltiples procesos. Éstos se hallan interrelacionados en un sistema
dinámico extremadamente complejo y ocurren en una escala temporo-espacial muy
amplia (Fisher, l998a).
La introducción de las temáticas pertenecientes al Cambio Global, —como son el
adelgazamiento de la capa de ozono y el aumento del efecto invemadero- en los
programas escolares ha llevado a diversos investigadores a desarrollar e implementar
secuencias didácticas para su enseñanza (Gordin et al., 1996; García Rodeja. 1999; Rye,
Rubba y Wiesenmayer, 1997; Mason y Santi, 1998; Henriksen y Jorde, 2001; Harwood
et al., 2002).
También, en los últimos años, se han editado varios trabajos de investigación cuyo
objeto de estudio han sido las concepciones de los alumnos sobre estos temas. Es el caso
de las publicaciones donde se analizan las nociones alternativas de los estudiantes, tanto
adolescentes como adultos. En otros artículos, los investigadores han construido
modelos mentales a partir de las respuestas dadas por los alumnos. La conclusión
generalizada de estos estudios es que los alumnos asceian el adelgazamiento de la capa
de ozono con el aumento del efecto invernadero.
Nuestro plan de trabajo incluye analizar estas publicaciones para indagar sus aportes
al campo de la didáctica. Dentro de esta línea de investigación nos posicionamos en la
perspectiva de que las concepciones son tanto una dificultad para adquirir el
conocimiento científico como Ia condición de posibilidad para lograrlo.
Utilizaremos el concepto de obstáculo epistemológico elaborado por G. Bachelard,
sobre la historia de la física y la química de comienzos del siglo XX. para examinar las
dificultades de los alumnos en el aprendizaje de la temática. Es decir, se trata de
analizar algunos de los presupuestos comprometidos en la elaboración conceptual
«como si» fueran obstáculos epistemológicos. Nuestra contribución será indagar las
presuposiciones y las prácticas escolares que obstaculizan la adquisición del saber
epistémico como así también desentrañar la organización de las ideas de los alumnos.
En cuanto al "Adelgazamiento de la capa de ozono", haremos un análisis del saber a
enseñar. Por lo tanto, para examinar su estructura conceptual es necesario rastrear los
conceptos que conforman este tópico y dilucidar cuál es el nivel de formulación que
permite su comprensión.
1.3. La importancia del fenómeno ambiental objeto de esta
investigación
El adelgazamiento de la capa de ozono y el calentamiento global —debidoal aumento
del efecto invemadero- tienen una gran relevancia en nuestro país porque lo afectan
directamente. Además. en el aspecto socio-político, las autoridades nacionales le han
dado una gran importancia a estas temáticas.
Por una parte, el primer proceso provoca una significativa disminución del ozono
total en casi todo el país y esporádicamente, el «agujero» de ozono se extiende sobre
Tierra del Fuego provocando alteraciones en el funcionamiento del ecosistema
(Rousseaux et al., 2001).
El adelgazamiento de la capa de ozonol ha adquirido relevancia mundial a partir de
la publicación, en el año 1985, de los datos que mostraban una substancial disminución
de los valores de la columna de ozono en la estación Halley Bay de la Antártida
(Farman et al., 1985).
La alteración de la capa ha ocurrido debido a la introducción en la atmósfera de los
gases clorofluocarbonos (CFCs) producidos por las sociedades industrializadas. Estos
gases han modificado el estado de equilibrio del ozono que tiene su mayor
concentración en la llamada capa de ozono. En esta región atmosférica ocurren
reacciones fotoquimicas en las cuales se absorbe gran parte de la radiación ultravioleta
que nos llega del sol.
El ozono se encuentra, desde hace millones de años, en un estado de equilibrio
dinámico ya que este gas continuamente se produce y se destruye manteniéndose
constante su proporción en la atmósfera. Este estado de equilibrio ha sido alterado con
' En el Apéndice l se encuentra una descripción más detallada de este proceso.
la introducción en la atmósfera de los gases clorofluocarbonos (CFCs) ya que el átomo
de cloro, que forma parte de estas sustancias, destruye el ozono. Los CFCs son gases
manufacturados que se disocian en presencia de la radiación ultravioleta liberando un
átomo de cloro. Mediante ciertas reacciones químicas el átomo de cloro se combina para
formar unos compuestos inertes llamados «depósitos de cloro». Estas sustancias, como
el resto de los gases, se desplazan por toda la atmósfera. Las particulares condiciones
atmosféricas de los polos, fundamentalmente las del polo sur. favorecen la formación de
las nubes estratosféricas polares (NEP). En estas nubes ocurren unos procesos químicos
donde estos «depósitos» reaccionan liberando el cloro que destruye al ozono.
La columna total de ozono ha descendido significativamente en las latitudes medias
(25°-60°) entre 1979 y 1991. La tendencia en la disminución global ha sido estimada en
4.0, 1.8, y 3.8% por década, respectivamente, para las latitudes medias del hemisferio
norte durante el inviemo/primavera, el verano/otoño, y las latitudes medias del
hemisferio sur durante todo el año (WMO, 1998).
En 1987 se firmó el Protocolo de Montrealz, el primer tratado global para la
protección del medio ambiente, que restringe el uso de los gases clorofluocarbonos
(CFCs) para así proteger la capa de ozono.
Por otra parte, en relación con el aumento del efecto invernadero mencionado
anteriormente, un gran número de científicos (Houghton et al., 2001) considera que este
fenómeno, que se ha registrado en los últimos 100 años, provocará el consiguiente
ascenso de la temperatura media global de la atmósfera, lo que a su vez alterará las
condiciones climáticas actuales del planeta provocando un calentamiento global.
En particular, algunos especialistas (Barros, 2001) atribuyen a este fenómeno el
aumento de las precipitaciones que en los últimos años ha sufrido Argentina.
El llamado «efecto invemadero»3 es un fenómeno natural que producen algunos
gases que se encuentran en la atmósfera. El vapor de agua (Hzo), el dióxido de carbono
(C02). el dióxido de nitrógeno (N20), el metano (CH4) y otros gases impiden que la
radiación infrarroja que emite la Tierra se escape al espacio exterior. Esto permite que la
temperatura promedio actual, del aire próximo a la superficie terrestre, sea de unos
I IJ unO2 [en línea] http://ww nan ' Protocol-Booklet-sp.doc [Consulta: 3 de enero de
2 2
3En el Apéndice 2 se encuentra una descripción más detallada de este proceso y su aumento.
15°C, dando lugar al tipo de vida que existe actualmente en el planeta.
Sin la presencia de estos gases —llamadospor extensión gases invemadero- que
absorben parte de las radiaciones que emite la Tierra, la temperatura media global de la
atmósfera al nivel de la superficie terrestre sería de -18°C, es decir, una diferencia con
la actual temperatura de aproximadamente treinta y tres grados.
Desde el inicio de la era industrial, a fines del siglo XVIII, fundamentalmente debido
al intenso uso de los combustibles fósiles, se han emitido grandes cantidades de los
siguientes gases: dióxido de carbono (C02), metano (CH4), óxido nitroso (N02), y
clorofluocarbonos (CFCs) que con la deforestación, conjuntamente, contribuyen al
aumento del efecto invernadero atmosférico.
Capítulo 2
Propósito de la investigación
Esta investigación se propone indagar las dificultades que aparecen durante los
procesos de aprendizaje en sala de clase acerca de una temática compleja, el
"Adelgazamiento de la capa de ozono", desde la perspectiva de los obstáculos
epistemológicos.
Uno de los objetivos de esta tesis es comprender cuáles son las restricciones
conceptuales para la construcción del conocimiento y cómo actúan las mismas. También
interesa determinar cuáles son los problemas que se presentan en el aprendizaje de este
contenido desde un enfoque más integrador, que tenga en cuenta las complejas
relaciones que ocurren en el aula entre los actores de la misma y con los objetos de
conocimiento.
Las preguntas que guían esta tesis, referidas a la construcción del conocimiento son:
— ¿Cuáles son los problemas conceptuales que se presentan en el aprendizaje de la
temática del adelgazamiento de la capa de ozono?
— ¿Por qué los alumnos asocian los dos problemas ambientales, el adelgazamiento de la
capa de ozono con el aumento del efecto invernadero? ¿Cómo pueden los docentes
evitar esta asociación? Si no se puede evitar, ¿cómo pueden modificarla?
Teniendo en cuenta que los con0cimientos de los niños y los jóvenes sobre el
adelgazamiento de la capa de ozono son adquiridos mediante la información recibida
ya sea en la enseñanza escolar o, a través de los medios de divulgación, es decir, no
hay un saber adquirido mediante la experiencia cotidiana, ¿cómo se explican las
concepciones? ¿Qué es lo que saben los estudiantes?
Los conocimientos que tienen los alumnos sobre los conceptos científicos
involucrados, ¿les permite comprender la temática propuesta?
— ¿Cuáles son las concepciones que dificultan la construcción de estas temáticas
científicas? ¿Cuál es la naturaleza de estas dificultades? ¿Cuál son los orígenes de las
mismas?
- Sabemos que, en general, los estudiantes, previamente a la instrucción, desconocen
los siguientes conceptos: «cambio climático», «calentamiento global», «efecto
invernadero», «capa de ozono», «adelgazamiento de la capa de ozono». Entonces
¿cuáles son los obstáculos que los lleva a construirlos en forma errónea? ¿A qué se
deben?
— ¿Cómo funcionan estos obstáculos en el aula? ¿Están relacionados unos con otros?
¿Son superables? ¿Es suficiente centrar la enseñanza en ellos para lograr el
aprendizaje?
También son de interés las siguientes cuestiones didácticas:
— La temática del Cambio Global es enseñada en forma parcializada y
descontextualizada, ¿cómo afecta este enfoque a la construcción del conocimiento?
- ¿Hay una secuencia apropiada para el tratamiento de los contenidos? Si la hay, ¿cuál
es?
- ¿Que tipo de conocimientos científicos previos deben tener los alumnos para lograr
un aprendizaje de la temática?
A medida que avanzaba esta investigación se agregaron otras preguntas más
específicas que giran alrededor de aspectos particulares del contenido. Las mismas son:
— ¿Qué concepciones sostienen los estudiantes sobre la estructura de la materia?
- Si los alumnos consideran que la materia gaseosa y sus partículas son estáticas,
¿cómo imaginan entonces que los CFCs llegan a la estratosfera?
— ¿Qué idea tienen de la radiación solar? ¿Es energía, rayos de luz, un flujo de fuego,
partículas que transportan calor, luz que cuando «choca» con un objeto se transforma
en algo que quema?
- ¿Puede ocurrir que, a lo largo de una misma entrevista, las presuposiciones que
conforman el marco interpretativo del alumno limiten sólo algunas de las
explicaciones que formula?
Capítulo 3
Antecedentes de la investigación
3.1. Las investigaciones previas sobre el aprendizaje de las temáticas
involucradas
La indagación de los antecedentes comenzó con un exhaustivo relevamiento
bibliográfico de la literatura existente, tanto las investigaciones empíricas como las
teóricas acerca de los obstáculos epistemológicos y las concepciones de los alumnos
relativos a la temática del "Adelgazamiento de la capa de ozono".
En un comienzo se relevaron las bases de datos del British Education Index y la
ERIC Database como así también las colecciones completas de las revistas más
relevantes de la investigación en la didáctica de las ciencias. Entre otras fueron
examinadas las colecciones de Enseñanza de las Ciencias. Science Education,
International Journal of Science Education, Journal of Geoscience Education y los
anales de varios congresos sobre Educación en Meteorología.
Tal como señala Stake (1998), la lectura de la bibliografia permitió plantear las
preguntas esenciales que generaron el objeto de esta investigación. Estas preguntas son
las "que ayudarán a estructurar las observaciones, las entrevistas y la revisión de
documentos" (op.cit: 29).
Este relevamiento mostró que las publicaciones sobre estas temáticas, llevadas a
cabo hasta el momento, se ocupan principalmente de las concepciones de los jóvenes
sobre el efecto invemadero y su aumento -como causa del calentamiento global- y el
adelgazamiento de la capa de ozono. El análisis de estas ideas permitió determinar que
los alumnos asocian íntimamente ambos procesos.
A partir de esto, para el presente proyecto, se seleccionaron aquellos trabajos en los
cuales se investiga el aprendizaje de al menos una de las siguientes temáticas:
características, causas y consecuencias del adelgazamiento de la capa de ozono, de la
contaminación producida por el ozono troposférico y del aumento del efecto
invernadero.
Es importante señalar que en la literatura científica habitualmente se utiliza el
término «efecto invernadero» para designar al aumento antropogénico del mismo y,
asiduamente, se usan en forma indistinta los términos «efecto invernadero» y
«calentamiento global». Esta utilización ambigua se ha extendido a los medios de
comunicación y también a los artículos que relevaremos a continuación.
3.2. Análisis de las investigaciones previas
Hemos elegido las publicaciones que se refieren a las concepciones de los alumnos, a
«lo que el alumno sabe». En estos trabajos. los instrumentos utilizados, en su gran
mayoría, son cuestionarios cerrados que limitan la riqueza y la variedad de las
reSpuestas de los alumnos.
Los artículos analizados fueron editados en el período 1993-2003; nueve de estas
indagaciones (Boyes y Stanisstreet, 1993; Francis et al., 1993; Boyes et al., 1995;
Batterham et al., 1996; Potts et al., 1996; Boyes y Stanisstreet, 1997; Boyes y
Stanisstreet, 1998; Boyes et al., 1999; Jeffries et al., 2001) pertenecen al grupo de
investigadores ingleses que dirigen Eddie Boyes y Martin Stanisstreet. En todos estos
trabajos se utilizaron cuestionarios cerrados; en siete publicaciones se examinan las
concepciones de los jóvenes, en los dos restantes se analizan los conocimientos de los
estudiantes adultos.
En otros dos artículos (Fisher. l998b, l998c) también se indaga «lo que el alumno
sabe». Otras cuatro investigaciones (Dove, 1996; Khalid, 1999; Groves et al., 1999;
Summers et al., 2001) presentan las nociones de los estudiantes para maestros. En estos
últimos casos también se utilizaron cuestionarios cerrados.
En la línea de los modelos mentales analizaremos cuatro trabajos (Christidou y
Koulaidis, 1996; Koulaidis y Christidou, 1999; Andersson y Wallin, 2000, Leighton y
Bisanz, 2003), pertenecientes a tres investigaciones diferentes. A partir de las respuestas
dadas por los alumnos, los autores construyeron modelos de los conocimientos
infantiles sobre el efecto invernadero y el adelgazamiento de la capa de ozono.
Por último, los cuatro articulos restantes (Rye, Rubba y Wiesenmayer, ¡997; Mason
y Santi. 1998; Meadows y Wiesenmayer, l999; Henriksen y Jorde, 200l) son
investigaciones enmarcadas en la enseñanza de estas temáticas.
Hemos decidido ilustrar los resultados obtenidos por estas investigaciones mediante
la presentación de algunos de los articulos relevados ya que la exposición completa de
ellos sería reiterativa. Esta selección se apoyó tanto en la importancia y la
representatividad de estos trabajos como en lo que aportan los mismos a esta tesis.
En la tabla de la figura 3.1 se detallan los datos bibliográficos de todas las
publicaciones (la numeración romana corresponde a los trabajos que serán presentados a
continuación). En la figura 3.2 se exponen las características de estos trabajos.
3.3. La producción del grupo inglés dirigido por Boyes y Stanisstreet
3.3.1. Boyes, E. y Stanisstreet, M. (1993) The «Greenhouseeffect»:children 's perceptions of
causes, consequencesand cures. International Journal of Science Education, 15 (5), 531
552.
3.3.2. Francis, C., Boyes, E., Qualter, A. and Stanisstreet, M. (1993) Ideas of elementary
students about reducing the «greenhouseeffect».Science Education, 77 (4), 375-392.
3.3.3 (l). Boyes, E., Chambers, W. y Stanisstreet, M. (1995) Trainee primary teachers'
ideasabout the ozone layer. Environmental Education Research, 1 (2), 133-145.
3.3.4. Batterharn, D., Stanisstreet, M. and Boyes, E. (1996) Kids, cars and conservation:
children 's ideas about the environmental impact of motor vehicles. International Journal of
Science Education, 18 (3), 347-354.
3.3.5. Potts, A., Stanisstreet, M. y Boyes, E. (1996) Children 's ideas about the ozone layer
and opportunities for physics teaching. School Science Review, 78 (283), 57-62.
3.3.6 (ll). Boyes, E. y Stanisstreet, M. (1997) Children's modelsof understanding of two
major global environmental issues (Ozone Layer and Greenhouse Effect). Research in Science
and Technological Education, 15 (1), 19-28.
3.3.7. Boyes, E. y Stanisstreet, M. (1998) High school students' perceptions of how major
global environmental effects might cause skin cancer. The Journal of Environmental
Education, 29 (2), 31-36.
3.3.8. Boyes, E., Stanisstreet, M. y Papantoniou, V. (1999) The ideas of greek high school
students about the «ozonelayer». Science Education, 83, 724-737.
3.3.9 (III). Jeffries, H., Stanisstreet, M. y Boyes, E. (2001), Knowledge about the
«Greenhouse Effect»: have college students improved? Research in Science and
Technological Education, 19 (2), 205-221.
3.4. Las concepciones de los alumnos
3.4.1 (IV). Fisher, B. (1998b) There's a hole in my greenhouse effect.School Science Review,
79 (288), 93-99.
3.4.2 (V). Fisher, B. (1998c) Australian students' appreciation of the grennhouse effectand the
ozonehole.Australian Science Teacher Journal, 44 (3), 46-55.
3.5. Lo que los futuros maestros saben
3.5.1. Dove, Jane (1996) Student teacher understanding of the greenhouse effect, ozone layer
depletionand acid rain. Environmental Education Research, 2(1), 89-100.
3.5.2. Groves, F. H. y Pugh, A. F. (1999) Elementary pre-service teacher perceptions of the
greenhouseeffect.Journal of Science Education and Technology, 8(1), 75-81.
3.5.3 (VI). Khalid, Tahsin (1999) The Study of Pre-serviceTeachers' Alternative Conceptions
Regarding Three EcologicalIssues. NARST Conference, Boston, Massachusetts. [en línea]
http:/ / www.educ.sfu.ca/narstsite/conference/99.htm. [Consultaz10 de diciembre de
2001]
3.5.4. Summers, M., Kruger, C. y Childs, A. (2001) Understanding the science of
environmental issues: development of a subject knowledgeguide for primary teacher education.
International Journal of Science Education, 23 (1), 33- 53.
3.6. Los modelos
3.6.1 (VII). Christidou, V. y Koulaidis, V. (1996) Children's modelsof the ozone layer and
depletion. Research in Science Education, 26(4), 421-436.
3.6.2 (VIII). Koulaidis, V. y Christidou, V. (1999)Modelsofstudents' thinking concerning
the greenhouse efi'ectand teaching implications. Science Education, 83, 559-576.
3.6.3. Andersson, B. y Wallin, A. (2000) Student's understanding of the greenhouse effect,
the societal consequences of reducing COz emissions and the problem of ozone layer depletion.
Journal of Research in Science Teaching, 37(10), 1096-1111.
15
3.6.4 (IX). Leighton J.P. y Bisanz, G.L. (2003) Children 's and adults' knowledgeand models
of reasoning about the ozone layer and its depletion. International Journal of Science
Education, 25 (1), 117-139.
3.7. Las secuencias didácticas
3.7.1. Rye, ].A., Rubba, P.A. y Wiesenmayer, R.L. (1997)An investigation ofmiddleschool
students' alternative conceptions of global warming. International Journal of Science
Education, 19 (5), 527-551.
3.7.2 (X). Mason, L. y Santi, M. (1998) Discussing the greenhouse effect: Children's
collaborative discourse reasoning and conceptual change. Environmental Education
Research, 4(1), 67-85.
3.7.3. Meadows, George and Wiesenmayer, Randall L. (1999) Identifying and
Addressing Students' Alternative Conceptions of the Causes of Global Warming: The Needfor
CognitiveConflict. Journal of Science Education and Technology, 8(3), 235-239.
3.7.4 (XI). Henriksen, E. K. y Jorde, D. (2001). High Schoolstudents' understanding of
radiation and the environment: Can museums play a role?. Science Education, 85(2), 189
206.
Figura 3.1 Investigaciones relevadas en esta tesis.
3.3. La producción del grupo inglés dirigido por Boyes y Stanisstreet
Este grupo de investigadores ha publicado, a partir del año 1992. alrededor de una
quincena de trabajos sobre los conocimientos de los alumnos acerca del aumento del
efecto invernadero y del adelgazamiento de la capa de ozono. En los mismos, se plantea
que los objetivos son "investigar las preconcepciones que niños, estudiantes y adultos
sostienen sobre los asuntos ambientales importantes y los temas relacionados, y hacer
disponible la información adquirida a los educadores así pueden ser desarrolladas,
efectivamente, estrategias y recursos educativos" l.
l Estos objetivos aparecen en la página Web del grupo de investigación. [en línea] URL:http://www.Iiv.ac.uk/-qe04/eeni/ [Consultar S de junio de 2002]
16
Sus trabajos forman parte de las investigaciones basadas en el inventario de las
respuestas frecuentes de los alumnos relativas a cada concepto científico y apoyadas en
una concepción descriptiva y «cartográfica» de las representaciones (Astolfi, 1997).
Estos estudios aplican una metodología cuantitativa en la cual se administra
cuestionarios cerrados a gran cantidad de alumnos de diferentes niveles escolares. Éstos
son posteriormente analizados mediante técnicas estadísticas.
A continuación, se hará una breve descripción y análisis de algunos de estos trabajos.
3.3.1. Investigación I
Para realizar este estudio (Boyes, Chambers y Stanisstreet, 1995), los autores
confeccionaron un cuestionario cerrado tipo Liken que contiene 36 afirmaciones donde
cada una tiene cinco opciones de respuesta (seguro que es correcto, correcto, no sé,
incorrecto, seguro que es incorrecto). El mismo está dividido en tres secciones de doce
aseveraciones correspondientes a los siguientes temas:
— la naturaleza de la capa de ozono,
— las causas de su degradación, y
- las consecuencias del adelgazamiento.
En cada sección los investigadores colocaron, ordenadas al azar, seis afirmaciones
científicamente aceptables y seis erróneas.
En este trabajo se aplicó el cuestionario a 435 estudiantes del profesorado
universitario de educación primaria que cursaban el primer y último año de la carrera.
En la sección referida a la naturaleza de la capa de ozono las respuestas mostraron,
en general, que los encuestados tienen un adecuado conocimiento del tema ya que un
gran porcentaje opinó que es una capa de gas (89% de la muestra), que protege a la
Tierra de la radiación ultravioleta (97%), que existe desde antes de la aparición del
hombre (84%) y que está ubicada a gran altura (92%). Asimismo, fueron pocos los
estudiantes que tildaron la aseveración de que la capa de ozono rodea el sol (13%), que
afirmaron que la capa protegía a la Tierra de la lluvia ácida (23%) y que sostuvieron que
la capa mantiene a la Tierra caliente (20%). Sin embargo, para esta última afirmación.
un alto porcentaje (22%) mencionó que no sabía la respuesta.
Con relación a las aseveraciones sobre la degradación de la capa, fueron marcadas,
mayoritariamente, las afirmaciones correctas acerca de que los «agujeros» de la capa de
ozono empeoran debido a los gases llamados CFCs (97%) usados en los aerosoles
(93%), las viejas heladeras (87%) y para fabricar plásticos (77%). En cambio, sólo un
16% tildó que los gases de los volcanes en erupción contribuyen al adelgazamiento. Los
otros agentes, erróneamente mencionados como contribuyentes al daño de la capa de
ozono, tuvieron los siguientes porcentajes de respuestas: las emisiones vehiculares de
los gases nocivos (77%), la radioactividad de las centrales nucleares (46%), la lluvia
ácida (22%), el efecto invernadero (49%), la destrucción de los bosques húmedos
(49%), el humo producido por las fábricas (60%) y la contaminación oceánica (13%).
Referente a las consecuencias del adelgazamiento de la capa de ozono hubo un gran
porcentaje de respuestas aseverando, correctamente, que habrá más cáncer de piel
(92%) y más radiación ultravioleta alcanzará la Tierra (97%) mientras que alrededor de
la mitad de los futuros maestros sostuvo que traería problemas oculares (46%), daños a
las cosechas (47%) y enfermedades debido a la inmunodepresión ( l 1%).
Un 89% de la muestra establece, equivocadamente, una conexión con el efecto
invernadero y afirma que este último fenómeno sería peor a causa de la disminución de
la capa de ozono, en tanto un 51% de los encuestados alegó que provocaría un aumento
de las inundaciones.
Boyes y sus colaboradores también realizaron un análisis de conglomerados (cluster
analysis) juzgando a los alumnos por las diferencias en sus respuestas. El resultado dio
dos grupos: uno de ellos aparece como mejor informado con proporciones más altas de
respuestas correctas, habiendo tomado este grupo más cursos de ciencias.
En este trabajo, los especialistas concluyen su exposición señalando que es posible
que las «nociones alternativas»2 persistan ya que es difícil aprender un tema para el cual
no hay una aproximación concreta e imaginar un cambio global en una estructura
normalmente variable como la capa de ozono. Además, los autores señalan que los
estudiantes conocen el tema a través de la información periodística siendo posible que
2 En el idioma inglés se utiliza habitualmente la expresión «misconception» siendo su traducción alespañol «idea errónea» o «malentcndido» según el Collins Concise Spanish Dictionary (2002) de laeditorial HarperCollins Publishers. En cambio. usaremos el término «nociones alternativas», una de lasexpresiones corrientemente empleada en la literatura especializada.
18
ésta genere nociones alternativas que no son revisadas. Asimismo, el tratamiento
conjunto que a veces se realiza del calentamiento global y del adelgazamiento de la capa
de ozono puede dar la impresión que tienen causas y consecuencias comunes.
3.3.2. Investigación II
El objetivo de esta indagación (Boyes y Stanisstreet, 1997) es averiguar la frecuencia
de algunos de los modelos sostenidos por los niños referidos al adelgazamiento de la
capa de ozono y al aumento del efecto invernadero. Los mismos fueron construidos a
partir de las ideas expresadas, algunas en forma repetida y otras raramente, por niños de
diferentes edades, medios sociales y escuelas.
¡—¡
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A
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9‘
Los modelos identificados en los estudios previos son los siguientes:
. Los «agujeros» en la capa de ozono permiten que los rayos solares entren a la
atmósfera pero no pueden escapar por ellos entonces, la Tierra se calienta y causa el
calentamiento global. Los investigadores opinan que este modelo puede ser el
equivalente infantil de la idea que a la radiación electromagnética terrestre le resulta
difícil escapar de la atmósfera.
A través de los «agujeros» en la capa de ozono penetran más rayos ultravioletas a la
atmósfera, éstos calientan la superficie terrestre siendo el resultado el calentamiento
global. Los autores consideran que esta concepción puede estar relacionada con la
creencia que los rayos ultravioletas son más «calientes» que los rayos infrarrojos.
. Los «agujeros» en la capa de ozono dejan que más rayos infrarrojos entren a la
atmósfera, la Tierra se calienta y causa el calentamiento global.
. Por los «agujeros» de la capa de ozono el aire se escapa al espacio, particularmente,
el aire frío que se encuentra a gran altura. Esto hace que la Tierra esté más caliente y
produce el calentamiento global.
El efecto invernadero cambia el tiempo meteorológico causando más lluvia que a su
vez provoca «agujeros» en la capa de ozono.
El efecto invernadero modifica el tiempo meteorológico promoviendo más vientos en
la Tierra que ocasionan «agujeros» en la capa de ozono.
Figura3.2Característicasdelasinvestigacionesrelevadas(paralaidentificacióndelostrabajosseutilizaelnumeroasignadoenlafigura3.1),
varones
preguntas preguntas
pammaestrosuna
estearmaestrosy
COTIpreguntasSUCCOS
3.5.2 354noruegos
Siglasutilizadas EF:efectoinvemaderoCO:capadeozonoIAA:impactoambientaldeautomóvilesCP:cáncerdepielCG:calentamientoglobal "'Setratadelasiguienteconcepción:el«agujero»enlacapadeozonopermiteunamayorpenetracióndelaluzsolarqueresultaenunaumentodelatemperaturaterrestre,elcalentamientoglobal.
Ñ El efecto invernadero altera el tiempo meteorológico induciendo que más humo se
eleve a grandes altitudes en la atmósfera lo que provoca «agujeros» en la capa de
OZOI'IO .
El instrumento de indagación utilizado fue un cuestionario cerrado tipo Likert con 27
declaraciones con cinco opciones de respuesta. Las aseveraciones fueron expresadas por
los niños en entrevistas previas. El sondeo fue realizado a 50] alumnos de 13-14 años
pertenecientes a 22 clases de ocho escuelas secundarias.
Un 90% de la muestra consideró que el sol emite rayos infrarrojos mientras un 75%
considera que también emite rayos ultravioletas. Alrededor de un 50% de los
encuestados opina que los rayos ultravioletas son más «calientes» que los infrarrojos.
El modelo dominante es aquél donde los rayos ultravioletas penetran por los
«agujeros» en la capa de ozono y calientan la Tierra (45% de la muestra) o dejan entrar
más calor del sol (38%). Otros modelos similares, sostenidos por un 10-20% de los
encuestados, incluyen la idea que los rayos del sol llegan a la atmósfera y no pueden
encontrar «agujeros» para salir o que el aire frío se escapa por los «agujeros» dejando
más caliente a la Tierra.
Alrededor del 35% de la muestra piensa que el efecto invernadero causa el
adelgazamiento de la capa de ozono. El mecanismo que lo causa es el humo y los
contaminantes que ascienden y dañan la capa. Otro modelo, que sostiene un 20% de los
niños, es que el efecto invernadero causa cambios en el tiempo meteorológico que hace
que el sol haga «agujeros» en la capa.
3.3.3. Investigación III
En este trabajo Jeffries, Stanisstreet y Boyes (2001) repiten un sondeo publicado diez
años antes (Boyes y Stanisstreet, 1992) donde exploraban las ideas de estudiantes
ingleses universitarios de primer año que cursaban una materia de biologia. Los
resultados del primer estudio revelaron que los encuestados sostenían varias nociones
alternativas sobre el aumento del efecto invernadero y que asociaban este efecto con el
adelgazamiento de la capa de ozono.
Los autores supusieron que, diez años después, los estudiantes estarían mejor
informados sobre las causas del aumento del efecto invernadero, sus consecuencias
21
potenciales y las acciones de mitigación que es posible tomar. Esta suposición se basaba
en la mayor cobertura periodística que tiene el calentamiento global y que esta temática
es actualmente enseñada en la escuela por haber sido incorporada en el curriculum
nacional de Inglaterra.
En las dos oportunidades, estos investigadores utilizaron un cuestionario cerrado tipo
Likert de 36 ítems. La muestra de este estudio consistió en 250 estudiantes de 18-20
años siendo el 40% de ellos varones.
La comparación que realizan Jeffries y sus colaboradores entre los dos estudios,
muestra que el conjunto de alumnos de esta publicación tiene un conocimiento todavía
más inseguro que el demostrado por el grupo encuestado diez años antes.
La gran mayoría de los estudiantes (85%) señaló que la escuela había suministrado
mucho o parte del conocimiento adquirido. También, alrededor de la mitad de la
muestra sostuvo que habían aprendido sobre el efecto invernadero mediante la
información brindada por la televisión y los medios periodísticos.
Los investigadores consideran que los estudiantes mantienen un modelo
idiosincrático para el aumento del efecto invernadero. En este modelo, el calentamiento
global se produce por un exceso en la penetración de la radiación solar en la superficie
terrestre, posiblemente a través de los «agujeros» en la capa de ozono. Los eSpecialistas
sugieren que estas ideas son manifestaciones de una confusión más general entre el
calentamiento global y el adelgazamiento de la capa de ozono.
Por último, estos especialistas consideran que es probable que en estos diez años el
conocimiento de los estudiantes no ha mejorado debido a que el aumento del efecto
invernadero es un asunto abstracto difícil de comprender. También suponen que el otro
factor que ha incidido es el gran número de problemas ambientales a los que el público
está expuesto. Entonces, los mismos son tratados un corto tiempo por los medios de
divulgación lo que impide que se consolide el aprendizaje de estos asuntos.
3.3.4. El aporte del grupo de Boyesy Stanisstreet al estado del arte
Este equipo de especialistas ha realizado una gran contribución a la «cartografía» de
las concepciones de los alumnos en lo tocante a las temáticas del "Adelgazamiento de la
capa de ozono" y del "Aumento del efecto invernadero". Estos investigadores han
22
comprobado que las nociones alternativas, en las temáticas investigadas, se mantienen,
sin grandes diferencias, para un amplio espectro de edades (8 a 20 años) y ocurren tanto
en el Reino Unido como en Grecia.
Los resultados muestran una gran variedad de nociones alternativas. Las mismas
tienen como rasgo común la asociación que los estudiantes efectúan entre el aumento
del efecto invernadero con otros problemas ambientales, fundamentalmente con el
adelgazamiento de la capa de ozono. Estos autores no pueden discernir por qué los
niños "son incapaces de desenredar una serie completa de problemas ambientales de sus
causas, a veces, coincidentes"3 (Boyes y Stanisstreet, 1990: 551).
También, estos especialistas han postulado algunos de los modelos más comunes
utilizados por los alumnos encontrando que el más frecuente es el siguiente: el
calentamiento global se produce porque llega un exceso de radiación solar, a través de
los «agujeros» en la capa de ozono, a la superficie terrestre.
En los artículos, los autores van proponiendo diversas causas para las nociones
alternativas.
Boyes, Stanisstreet y Papantoniou (1999) explican los errores de razonamiento de los
estudiantes de la siguiente manera:
"Los estudiantes parecen usar esta información y construir su
conocimiento en formas similares a aquéllas en las cuales construyen
el conocimiento basado en las experiencias con el mundo físico.
Algunas veces, ellos conectan pedazos de información, una
proporción de la cual puede ser correcta, en una forma científicamente
coherente y hacen inferencias que son erróneas. Entonces, cadenas
«lógicas» de la forma: la destrucción de la capa de ozono causa altas
temperaturas, las altas temperaturas causan el «golpe de calor» y éste
causa ataques cardíacos puede llevar a inferencias equivocadas como
que la reducción de la capa de ozono produce ataques cardíacos. Un
error en la cadena y la conclusión no tiene fundamento. [...] Parecería
ser, por lo tanto, que la tendencia de los estudiantes es relacionar,
3 ...are unable to disentangle a whole series of environmental problems from their. sometimesoverlapping, causes...
23
algunas veces, erróneamente, malas causas a malos efectos mediante
el razonamiento lineal causal” (op. cit.: 736-737).
Sin embargo, los investigadores no logran explicar por qué los estudiantes utilizan
«pedazos» de información incorrecta en la construcción de las cadenas «lógicas».
Este grupo de especialistas oscila entre atribuir las nociones alternativas a la mala
enseñanza o a la falta de conceptualización por parte de los alumnos. Ellos sostienen
una postura que se apoya en una concepción de mentes vacías a las que conviene llenar
con conocimientos conectes antes que se instalen las nociones alternativas.
También plantean, en una de las publicaciones, la posibilidad de una enseñanza
escolar que sólo contemple las consecuencias de la falta de protección solar. Boyes y
Stanisstreet (1998) opinan que "la importancia de la conexión entre la capa de ozono
con el cáncer de piel es tenida en cuenta por los medios. Si se enfatiza el posible peligro
del melanoma y se utilizan imágenes gráficas para ilustrar el problema se pueden
modificar las acciones de las personas (por ejemplo, influenciarlos para que compren
los protectores solares). Mientras tanto la física, la quimica y la biología subyacentes
sigue oculta para la gente, que actúan, efectivamente, de manera obediente y dócil.
Posiblemente esto es todo lo que se necesita. Algunos pueden sostener que mientras el
público actúe de manera sensata no importa si comprenden los detalles científicos que
hay detrás” (op. cit.: 34).
Sin embargo, hemos encontrado que esto no ocurre. El sondeo realizado en Abril y
Mayo del 2002 por la fundación Cancer Research UK indica que los británicos no se
cuidan a pesar de conocer el riesgo de contraer cáncer de piel. Los resultados del estudio
mostraron que seis de .cada lO hombres y cuatro de cada lO mujeres afirmaron que en su
‘ Students seem to use this information and construct their knowledge from it in ways similar to those inwhich they construct knowledge based on their experiences of the physical world. Sometimes theyconnect pieces of information, a proponion of which may bc correct. in a scientifically coherent way andmake inferences that are erroneous. So, Chains of «logic" of the form: ozone layer destruction causes hightemperatures, high temperatures cause heat cxhaustion, and heat cxhaustion causes heart attacks, mightlead to wrong inferences that ozone layer depletion leads to heart attacks. One error in the chain. and theconclusion is groundless. [...] lt would appear, therefore. that the tendency of students is to relate.sometimes erroneously, bad causes to bad effects via linear causal reasoning.5 The importance of the ozone layer's link with skin cancer is not lost in the media. By highlighting thelikely danger of melanoma, and even using graphic pictures to illustrate the problem, they are able tochange people's actions (e.g., influence them into buying sunscreen creams). Meanwhile, the underlyingphysics. Chemistry. and biology seem hidden from the populace, who effectivcly are acting in a compliantand docile manner. Perhaps this is all that is needed. Some might argue that, as long as people actsensibly, it does not matter whether they understand the details of the background science.
24
país nunca usan crema protectora solar a pesar que se diagnostican en el Reino Unido
65.000 casos al año de cáncer de piel correspondiendo 6.000 casos a melanomas
malignosó. Estos datos parecen indicar que no alcanza con hacer lo planteado por Boyes
y Stanisstreet.
Por otra parte, la metodología empleada por estos investigadores no les pennite
detectar en los alumnos más que la indiferenciación que ellos presentan referente a los
tipos de radiación electromagnética y a los problemas ambientales.
Para encontrar las claves, "la falla lógica más general que está operando en la mente
de los niños", que estos autores suponen que existe (Boyes y Stanisstreet, 1993) es
necesario efectuar otro tipo de estudios.
Desde nuestro punto de vista es preciso realizar un análisis conceptual que pennita
esbozar la organización de las creencias de los alumnos. Este será el punto de partida de
esta tesis.
3.4. Las concepciones de los alumnos
3.4.1. Investigaciones IV y V
Fisher (l998b. l998c) analiza las respuestas que 172 alumnos ingleses y 149
alumnos australianos de 10-17 años dan al cuestionario de ocho preguntas siguiente:
l. ¿Qué es el efecto invernadero? (What is the greenhouse effect?)
2. ¿Qué causa el efecto invernadero? (What causes the greenhouse effect?)
5-“ El efecto invernadero, ¿es bueno o malo para nosotros? Explique. (Is the greenhouse
effect good or bad for us? Explain.)
F ¿Cómo podríamos hacer más pequeño al efecto invernadero? (How could we make
the greenhouse effect smaller?)
UI . ¿Qué es el agujero de ozono? (What is the ozone hole?)
O\ . ¿Qué causa el agujero de ozono? (What causes the ozone hole?)
6 Fuente: Skin cancer 'timebomb' warning. BBC News, 3 de Mayo. 2002. [en línea] URL:http://news.bbc.co.uk/l/hi/health/l963592.stm lConsulta: ¡9 dc junio de 2003]. Skin cancer risk 'stillignored'. BBC News, lO de Mayo. 2003. [en línea] URL: hllp://ncws.bbc.co.uk/l/hi/hcalth/3004735.stm(Consulta: 19 de junio de 2003].
25
7.
8.
El agujero de ozono. ¿es bueno o malo para nosotros? Explique. (Is the ozone hole
good or bad for us? Explain.)
¿Cómo podríamos reducir el agujero de ozono? (How could we reduce the ozone
hole?)
El cuestionario fue aplicado a grupos de alumnos ingleses de las siguientes edades:
10-11 años. 13-14 años, 15-16 años y 17+ años. La mitad respondió las preguntas 1 a 4
y la otra mitad, las preguntas 5 a 8. Los alumnos australianos, en cambio, respondieron
las ocho preguntas siendo sus edades las siguientes: 1l-lZ años, 13-14 años, 15-16 años
y 17+ años.
Los resultados obtenidos muestran que los alumnos exponen concepciones similares
a las encontradas por el grupo de Boyes y Stanisstreet. Las características más
llamativas de las explicaciones son:
las nociones de equilibrio y de balance radiativo no aparecen en las respuestas,
probablemente debido a la sofisticación y la poca familiaridad de los alumnos con
estos conceptos,
mencionan el dióxido de carbono como único gas con «efecto invernadero»,
no mencionan al vapor de agua como gas invernadero,
no aparece como argumento la siguiente explicación científica: la radiación entrante
solar es de onda corta y la radiación emitida por la superficie terrestre —quees
absorbida por los gases con «efecto invemadero»—es de onda larga,
los estudiantes de 11 a 16 años utilizan en mayor proporción, como argumento
explicativo de estas temáticas, a la contaminación,
casi ningún estudiante sabe que los llamados «agujeros» de ozono se producen sólo
en los polos.
es mayor el número de estudiantes que posee una mejor comprensión científica del
problema del ozono que del «efecto invernadero».
Por último, este investigador considera que las explicaciones infantiles sobre el
aumento del efecto invernadero y el adelgazamiento de la capa de ozono están
26
posiblemente influenciadas por la información que obtienen de los medios de
comunicación.
3.4.2. Para concluir...
La investigación realizada por Fisher muestra que los alumnos australianos sostienen
las mismas nociones alternativas que los alumnos ingleses. Se puede afirmar que la
metodología utilizada por este investigador permitió enriquecer el conocimiento
existente. El método usado consistió en realizar un examen de las explicaciones dadas
por los alumnos según dos modos de pensamiento: el «científico» y el del «sentido
común». Este autor también toma en cuenta las dificultades que tienen origen en el
lenguaje. Sin embargo, cuando plantea que los alumnos «pescan» sus explicaciones del
modo de pensamiento del «sentido común» o del modo «científico» (Fisher, l998c: 94)
no considera que el conocimiento se construye.
En estos trabajos, el investigador no analiza el conocimiento fáctico de los
estudiantes sino el poder explicativo de las aseveraciones escolares y la distancia de las
mismas al saber epistémico. Este análisis, entonces, le permite vislumbrar algunos de
los conceptos «estructurantes» (Gagliardi. 1986) para el "Aumento del efecto
invernadero" -un tipo de concepto que estructura, organiza y relaciona el contenido- en
este caso. la energia, los gases, la radiación y el balance radiativo.
Sostenemos que es necesario profundizar este examen, conocer la estructura
conceptual disciplinar, para comprender las dificultades con las que se enfrentan los
alumnos en el aprendizaje del contenido. Por lo tanto, es una de las tareas que se plantea
realizar en la presente investigación.
3.5. Lo que los futuros maestros saben
El propósito común de las publicaciones (Dove, 1996; Khalid, 1999; Groves et al.,
1999; Summers et al., 2001) que examinan las nociones alternativas de los docentes o
los futuros docentes es asegurarse que las mismas no puedan ser trasmitidas a los
alumnos.
En esta tesis hemos seleccionado la investigación de Khalid (1999) como exponente
de esta categoría. A continuación, examinaremos este artículo.
27
3.5.1. Investigación VI
La indagación realizada por Khalid (l999) tiene por objeto determinar las nociones
alternativas que sostienen los futuros maestros de USA sobre los tópicos del efecto
invernadero, del adelgazamiento de la capa de ozono y de la lluvia ácida.
Los 113 sujetos encuestados estudiaban en una universidad del medio oeste
americano, habían realizado todos los cursos de ciencia requeridos e iban a comenzar su
carrera profesional en el término de l año a l ‘/2año.
La recolección de los datos se hizo utilizando un instrumento de 29 declaraciones y
para las respuestas se usó una escala Likert de tres opciones (Sí, No, No sé). El
cuestionario está basado en el utilizado por Dove (1996). A continuación, se les pedía a
los estudiantes que justificaran sus creencias. Posteriormente, este autor realizó
entrevistas de 20-30 minutos a 23 de los futuros docentes. Para el análisis, sólo utiliza
las expresiones, correctas o incorrectas, que tienen un frecuencia mayor o igual al 50%.
En la figura 3.3 se presentan los porcentajes de las respuestas al cuestionario. Las
declaraciones l a 12 corresponden al efecto invernadero. Las afirmaciones 6 y 2 fueron
las que tuvieron el mayor porcentaje de respuestas correctas. Estas dos expresiones son
habitualmente formuladas por los medios de divulgación. Las aseveraciones 4, 5 y 8
obtuvieron los mayores porcentajes de respuestas incorrectas. La explicación más
común que dieron los estudiantes, que estuvieron de acuerdo con la 4, fue que los seres
humanos están destruyendo la capa de ozono lo que causa el efecto invernadero.
Respecto a la 5, este autor opina que "cuando los estudiantes usan la palabra agujero y
que rayos y gases pueden entrar a través de esos agujeros en el ozono. parece que ellos
piensan los agujero(s) como rupturas en una capa sólida que permite a los rayos solares
"7. Tanto esta declaración como la 8 muestran lay a los gases pasar por la capa
incorrecta idea que tienen los alumnos, que el adelgazamiento del ozono va a
incrementar el efecto invernadero.
7 When the students used the word hole and that rays and gases can get in through these holes in theozone. it seems that they think of holes(s) as ruptures in a solid layer that allows sun rays and gases getthrough.
28
Figura3.3Respuestasdelosestudiantesalcuestionario-Seccióncuantitativa.
(sepresentansólolasrespuestaspertinentesaestainvestigación)
espara es
encapa02000vana
crecer
comunes.
capaozonoenparaen capaozono capaozono capaozono
causancapaozonoen
causacapaes causacapase
USOcausacapaozono.
esunacausascapa
OZODO
Fuente:Khalid.1999.
Las siguientes expresiones. 13 a 22, se refieren al adelgazamiento de la capa de
ozono. Las declaraciones 20, 13, 16 y 17 muestran altos índices de respuestas correctas.
Khalid considera que los mismos están relacionados con la amplia difusión de estos
conceptos realizada por los medios masivos. Sin embargo, señala que las justificaciones
correspondientes evidencian la confusión de los estudiantes para comprender la
naturaleza y la función del ozono en la alta atmósfera.
Los altos porcentajes de respuestas incorrectas para las declaraciones l9 y 2|
muestran, por un lado, que los estudiantes tienen puntos de vista similares respecto a las
emisiones vehiculares y las fabriles y además, no tienen una idea correcta de lo que
destruye el ozono. Por otra parte, el autor señala "el rol de la prensa causando confusión
en la mente de la gente no puede ser descartado. A veces, estos asuntos son discutidos
en los medios de forma tal que ellos causan más confusión que clarificación. [...]
Generalmente, estas cuestiones no son presentadas muy claramente en los medios y eso,
a veces, causa estas concepciones incorrectas”.
En la conclusión, Khalid opina que, en esta investigación, es completamente obvio el
rol de los medios influenciando el conocimiento de los estudiantes y dando forma a su
pensamiento. Además, señala que "algunos de los términos usados comúnmente en la
prensa como también en los libros de texto, parecen causar confusión entre los
estudiantes. Por ejemplo, el término «capa de ozono» es un término bastante común en
la prensa hoy día. Esta frase da a la gente la idea que es algún tipo de envoltura que está
alrededor de toda la Tierra. [...] El otro término, «agujero en el ozono», es también un
término muy común tanto en los medios como en los libros escolares. El uso de esta
frase causa confusión entre los estudiantes porque ellos piensan en algún tipo de daño o
una ruptura en la «capa»"9.
Este investigador finaliza el artículo recomendando diversas prácticas para mejorar el
nThe role of the media in causing confusion among people's mind can not be ruled out. Sometimes theseissues are discussed on the media in such a way that they cause more confusion than clarification. [...]Generally these issues are not presented very clearly in the media and that sometimes causes theseincorrect conceptions.9 Some of the terms commonly used in the media as well as in the lextbooks seem to cause confusionamong students. The term «ozone layer» for instance. is a fairly common term in the media today. Thisphrase gives people an idea that it is some type of covering that is all around the earth. lt is a thin layerlike or sheet-like thing around the earth. [...] The other term «hole in the ozone» is also a very commonterm both in the media and in the textbooks. The use of this phrase causes confusion among studentsbecause they think of some type of damage or a rupture in the «layer».
30
nivel de conocimiento de los maestros en temáticas ambientales y, de esta manera,
eliminar sus nociones alternativas.
3.5.2. Conocimiento factual vs. Estructura conceptual
Los trabajos que analizan el conocimiento de los estudiantes. en este caso adultos, al
igual que los realizadas por el grupo de Boyes y Stanisstreet, lo hacen mediante
cuestionarios basados en conjuntos de aseveraciones. La población encuestada es
amplia, por lo tanto, podemos suponer que los resultados son generalizables. Éstos
indican que los adultos, en el Reino Unido y USA, sostienen concepciones similares a
las encontradas en los niños.
Nuevamente, en estas investigaciones se pretende evaluar la comprensión a partir del
conocimiento fáctico sin siquiera analizar la coherencia de las respuestas dadas. Con
este planteo, los especialistas incurren en un enfoque reduccionista de lo que es el
conocimiento.
Al mismo tiempo, encontramos que en todos los trabajos relevados se le atribuye a la
mala enseñanza un rol fundamental en la aparición de las nociones alternativas.
Por ejemplo, Dove (1996) señala que el objetivo subyacente de su investigación es
poner de relieve estas nociones alternativas para así evitar que los futuros docentes
puedan pasar información falsa o se encuentren imposibilitados de corregir a los niños a
los que eventualmente enseñarán. La autora recalca que los educadores ambientales
tienen la obligación de asegurar que la información que brindan sea tan correcta como el
saber actual lo permite, por lo tanto, los estudiantes tienen que comprender que el
conocimiento sobre el efecto invernadero está siendo revisado y que los libros de texto
pueden ser obsoletos.
Groves y Pugh (1999). en su trabajo. manifiestan que las nociones alternativas son
causadas porque el tema no fue enseñado o porque los alumnos no transfieren el
conocimiento al «mundo real». Ellos consideran que con una buena enseñanza se
pueden evitar estas nociones. De alguna manera, se está negando que las concepciones
son constitutivas del conocimiento.
Igualmente, los sondeos realizados por los autores de estos trabajos no permiten
establecer la estructura conceptual que el alumno tiene sobre el contenido estudiado,
3l
sólo se puede afirmar que las respuestas correctas indican un conocimiento factual que
muestran que ha ocurrido una adquisición de saberes declarativos. Los instrumentos
utilizados no permiten discernir si el conocimiento de estos datos, de una serie de
hechos, es funcional para los estudiantes, si ellos pueden usarlos para interpretar el
fenómeno estudiado.
Como Pozo y Gómez Crespo (1998) señalan, "una cosa es tener un dato, conocer
algo como un hecho y otra darle sentido o significado. Comprender un dato requiere
utilizar conceptos, es decir relacionar esos datos dentro de una red de significados que
explique por qué se producen y qué consecuencias tienen"(op. cit.: 86).
Actualmente, vivimos en sociedades donde circula una gran cantidad de información,
en esta tesis se considera que la enseñanza de las ciencias debe proporcionar los marcos
conceptuales que permitan interpretarlos. También, se sostiene que el aprendizaje del
"Adelgazamiento de la capa de ozono" debe apoyarse sobre una estructura que está
atravesada por varios conceptos «estructurantes».
Estas nociones subyacen a la organización conceptual y atraviesan todos los
contenidos (Pozo y Gómez Crespo. 1998). En esta temática, algunos de los conceptos
«estructurantes» son los conceptos de equilibrio, alteración. radiación, energía y
materia. En las investigaciones cuantitativas analizadas no se observa que se haya
indagado a los encuestados sobre los mismos.
Cabe señalar que el análisis cualitativo realizado por Khalid (1999) le permite
obtener resultados interesantes como es descubrir las dificultades que acarrea el uso de
los términos «capa» y «agujero» que lleva a los estudiantes a pensar en «rupturas de una
capa sólida».
Por otra parte, tanto Dove (1996) como Khalid (1999), reconocen la influencia de los
medios de divulgación en la formación de los conocimientos.
En nuestra opinión, las publicaciones relevadas hasta el momento presentan un
enfoque parcializado, fragmentado respecto a las nociones alternativas del
"Adelgazamiento de la capa de ozoiio" y del "Aumento del efecto invernadero". Estos
investigadores no logran integrar en una visión de conjunto los diferentes aspectos a los
que consideran responsables de la aparición de estas concepciones como son: la mala
enseñanza, la indiferenciación de algunos conceptos, el rol del lenguaje y de los medios
32
de comunicación, la falta de conceptualización de los alumnos y la dificultad que tienen
los mismos para la comprensión de los conceptos abstractos.
Esta tesis pretende encarar la cuestión de la segmentación de estos aspectos usando
un enfoque metodológico diferente al empleado en estas investigaciones. Se va a
proponer la utilización de un análisis cualitativo de las producciones estudiantiles y
también, la observación del proceso de aprendizaje en el aula para comprender cómo se
organizan estas nociones alternativas y cómo se estructuran estos aspectos.
3.6. Los modelos
Los cuatro artículos (Christidou y Koulaidis, 1996; Koulaidis y Christidou, 1999;
Andersson y Wallin, 2000; Leighton y Bisanz, 2003) de esta sección corresponden a
tres grupos de investigadores. Dos de los trabajos presentan modelos mentales inferidos
a partir de las respuestas de los alumnos para el adelgazamiento de la capa de ozono y
los otros dos para el efecto invernadero.
Mientras Christidou y Koulaidis quieren conocer los modelos que subyacen en el
pensamiento de niños de 11-12 años respecto a los dos problemas ambientales,
Andersson y Wallin quieren establecer cómo los estudiantes secundarios explican el
proceso implicado en el efecto invemadero. Por otra parte, Leighton y Bisanz están
interesados en analizar como evoluciona el conocimiento acerca de la capa de ozono
con la edad. A continuación. se examinan tres de estas publicaciones.
3.6.1 Investigaciones VII y VIII
Dos especialistas griegos (Christidou y Koulaidis, 1996; Koulaidis y Christidou,
1999) realizaron una investigación de laboratorio para analizar las representaciones que
construyen los niños sobre el efecto invernadero y el adelgazamiento de la capa de
ozono. Ellos trabajaron con cuarenta alumnos de escuelas urbanas de Thessaloniki,
Grecia de ll y 12 años.
Se realizaron dos entrevistas semíestructuradas de 60-70 minutos en las cuales se les
presentó a los estudiantes la temática de investigación mediante materiales de
divulgación científica. Los niños dibujaron y respondieron las preguntas que estuvieron
enfocadas hacia la discusión de los mecanismos, los procesos y las interacciones
involucradas en el efecto invernadero y en el adelgazamiento de la capa de ozono.
33
Los alumnos en la escuela griega no reciben una enseñanza específica sobre estos
temas. sin embargo, los conceptos centrales relativos al fenómeno del «efecto
invernadero» están incluidos, en varios casos, en los textos escolares obligatorios y en
diferentes contextos. Estas nociones aparecen concretamente relacionadas al tema de la
luz y del aire.
Christidou y Koulaidis (1996) armaron diversos modelos para los siguientes temas
relativos al ozono:
l. la distribución del ozono atmosférico.
2. el proceso de adelgazamiento de la capa de ozono, y
3. las consecuencias del adelgazamiento.
3.6.1.1. La distribución del ozono atmosférico
Los investigadores señalan que los alumnos utilizan, en forma equivalente. «rayos
ultravioletas», «luz solar» y «calor». Han construido cinco modelos cuyas
características fundamentales son:
¡—n . la capa de ozono que bloquea los rayos ultravioletas,
N. la capa de ozono que refleja los rayos ultravioletas,
b.) . el ozono en la atmósfera bloquea los rayos ultravioletas,
A. el ozono en la atmósfera refleja los rayos ultravioletas,
5. la capa de ozono que rodea al sol y no deja pasar los rayos ultravioletas.
3.6.1.2. El proceso de adelgazamiento de la capa de ozono
En este tema, los alumnos atribuyen el adelgazamiento de la capa a todos los gases
antropogénicos, a la contaminación. La gran mayoría interpreta literalmente la palabra
«agujero». A partir de las ideas infantiles sobre el mecanismo del adelgazamiento de la
capa los autores armaron seis modelos:
l. gases que provocan «agujeros locales» en la capa (sólo hay movimiento gaseoso
hacia arriba).
2. gases que hacen «agujeros» en la capa (hay movimiento gaseoso hacia arriba y en la
dirección horizontal),
34
'r" la destrucción de la capa causada por gases que la destruyen al ir hacia arriba y
cuando retoman hacia la Tierra provocando «agujeros» cada vez mayores,
4}. . la modificación de la composición atmosférica debido a los gases antropogénicos,
por ende, cambia la concentración del ozono dando lugar a la aparición de un
«agujero»,
LI‘I . los gases clorofluorocarbonos (CFCs) viajan hasta la capa de ozono que rodea el sol
y la destruyen haciendo «agujeros», y
9‘ los CFCs provocan «agujeros» que son áreas con disminución de la concentración
del ozono.
3.6.1.3. Las consecuencias del adelgazamiento
En esta temática, los alumnos consideran que la consecuencia principal es el
incremento de la radiación ultravioleta que llega a la superficie terrestre.
Frecuentemente, "los niños atribuyen propiedades termales a los rayos ultravioletas,
sugiriendo que son extremadamente fuertes, por lo tanto. muy calientes y entonces
puede cambiar el clima y derretir el hielo polar" '°.
Los modelos son:
. los rayos ultravioletas pasan por los «agujeros» y llegan a la superficie,
N llega más radiación ultravioleta y entra más calor porque la concentración de ozono
ha disminuido,
La.) . los rayos ultravioletas pasan por los «agujeros» de la capa de ozono que rodea el sol,
P entran más rayos ultravioletas donde disminuyó la concentración de ozono y daña a
los seres vivos.
Christidou y Koulaidis (1996) opinan que "la razón primaria para la aparición de
tales concepciones limitadas e inexactas, respecto al adelgazamiento del ozono y sus
consecuencias, es que los niños no tienen un conocimiento de los diferentes tipos de
radiación, con propiedades diferentes, incluidos en el espectro solar. Esta falta de
m "Quite often children attributed thermal properties to ultraviolet rays. suggesting that they areextremely strong. hence very hot and thus they can change the climate and mclt polar ice".
35
conocimiento esencial puede llevar a sobregeneralizaciones como también a la
unificación de diferentes asuntos" ll.
Estos investigadores (1996) señalan que es necesaria una enseñanza centrada en la
conceptualización de la diferencia entre la radiación solar y la ultravioleta, la absorción
de la radiación por el ozono, el concepto de capa de ozono y su localización y además,
aclarar la metáfora del «agujero» para superar los obstáculos que provocan las nociones
alternativas.
En la publicación del año 1999. Koulaidis y Christidou construyeron modelos del
efecto invernadero a partir de las respuestas de los alumnos. Estos autores examinan
sistemáticamente las nociones alternativas de los niños. Ellos señalan las siguientes,
respecto a la falta de distinción conceptual entre la radiación ultravioleta y otras formas
de luz solar:
— la capa de ozono actúa como un escudo o paraguas bloqueando la luz solar o el calor
y protegiendo la Tierra de sus efectos dañinos. Consecuentemente, su
adelgazamiento va a dejar pasar más calor —oluz solar- que llega a la Tierra a través
de la atmósfera aumentando el efecto invernadero,
— el sol es una fuente de calor, no se refieren al sol como fuente de luz visible, y
- la radiación ultravioleta es considerada como muy fuerte y dañina, por lo tanto,
extremadamente caliente. Entonces, el «agujero» de ozono permite que la radiación
ultravioleta pase y llegue a la Tierra y la caliente provocando una serie de cambios
climáticos como las olas de calor y el derretimiento del hielo polar que elevará el
nivel del mar inundando las zonas costeras.
Koulaidis y Christidou consideran que estas concepciones pueden ser un factor
limitante para comprender tanto la disminución de la capa de ozono como el aumento
del efecto invernadero. Otra «noción alternativa» de los niños es atribuir este último
proceso a la radiación solar entrante.
" "We suggest that the primary reason for the emcrgence of such limited and inaccurate conceptionsregarding ozone depletion and its consequenccs is that children have no knowledge of the different typesof radiation. with different properties, included in the solar spectrum. This lack of essential knowledgemight in fact lead to overgeneralisations as well as to the unification ofdifferent issues."
36
Otro conjunto de concepciones indican la confusión conceptual entre los roles de la
capa de ozono y los gases invernadero que lleva a asociar los dos fenómenos
conceptualizándolos como uno solo. Algunas de ellas son:
la capa de ozono absorbe el calor de los rayos solares luego de que llegaron a la
superficie y cuando retoman al espacio, produciendo el efecto invernadero que
calienta la Tierra,
la capa de ozono absorbe o atrapa la radiación ultravioleta que entra a la atmósfera a
través del «agujero» de ozono impidiendo que escape al espacio,
el adelgazamiento de la capa de ozono es la causa del efecto invernadero porque deja
que entre más radiación ultravioleta y calienta el planeta,
la radiación ultravioleta es un tipo de radiación solar muy caliente que puede causar
cambios climáticos severos como las olas de calor y el derretimiento del hielo polar,
Y
los CFCs son responsables del efecto invernadero porque destruyen el ozono y crean
el «agujero» de ozono que deja llegar los rayos ultravioletas a la Tierra.
Además. estos investigadores señalan que un porcentaje considerable de estudiantes
considera el efecto invernadero como un aspecto de la contaminación atmosférica
mostrando una comprensión generalizada, inadecuada y confusa de los problemas
ambientales.
Por último, Koulaidis y Christidou (1999) sostienen que es necesaria la enseñanza de
los siguientes conceptos:
el concepto de composición uniforme de los gases en la atmósfera para superar la
concepción de los gases invernadero localizados en una capa, y
la distinción conceptual entre la radiación ultravioleta y otras formas de radiación
solar, entre esta última y la radiación terrestre y el rol de la capa de ozono respecto
de los gases invernadero en Ia atmósfera.
3.6.3. Investigación IX
En la introducción de este trabajo, Leighton y Bisanz (2003) señalan que el
adelgazamiento de la capa de ozono provee un campo interesante para estudiar el
37
desarrollo de los conceptos científicos por ser un concepto ambiental relativamente
nuevo y altamente abstracto tanto para los niños como para los adultos. También opinan
que es imperativo determinar la comprensión que los individuos tienen de:
la capa de ozono,
la conexión entre el adelgazamiento y la actividad humana, y
la necesidad de protegemos de los efectos adversos que resulta de su disminución.
Los autores plantean que las investigaciones previas no analizan cómo cambia el
razonamiento sobre la capa de ozono con la edad ni cómo evolucionan los modelos
encontrados. Por lo tanto, ellos extienden el trabajo de Boyes et al. (1999) y de
Christidou y Koulaidis (1996):
entrevistando estudiantes de un espectro de edad más amplia,
explorando el conocimiento de la terminología clave y la información fáctica en
forma más sofisticada que la examinada previamente, y
evaluando la cohesión de las respuestas para detenninar si el conocimiento sobre la
capa de ozono está organizado en modelos o como una lista de hechos.
La muestra está compuesta por 24 niños de jardín de infantes, 48 alumnos del 3°
grado, 24 alumnos del 5° grado y 24 estudiantes universitarios.
Las preguntas que intentan responder en esta investigación son:
¿Reconocen los niños y los adultos los términos asociados con la capa de ozono y su
adelgazamiento? ¿El reconocimiento aumenta con la edad?
¿Con qué extensión los niños y los adultos tienen un conocimiento fáctico sobre la
capa de ozono y su adelgazamiento? ¿Este conocimiento aumenta con la edad?
¿Desarrollan modelos los niños y los adultos? Si esto ocurre, ¿cómo cambian estos
modelos con la edad? ¿Cuánto reflejan del conocimiento fáctico o intuitivo?
Para responderlas, construyeron primeramente una lista de 57 hechos sobre el ozono
basada en los artículos de enciclopedias, periódicos y revistas. Consideran que la misma
refleja la información que una persona probablemente necesita conocer para ser
38
considerada bien informada en el tema. La lista está organizada alrededor de cinco
categorías que son:
l. el sol y sus consecuencias adversas,
2. la luz ultravioleta,
3. la luz ultravioleta y el comportamiento humano,
4. la composición del ozono, y
5. la destrucción del ozono.
A partir de la lista, se construyó una entrevista estructurada con once preguntas
donde cinco de las mismas tenían múltiples partes.
Respecto a los términos «luz ultravioleta», «atmósfera», «capa de ozono», «agujero
de ozono» y «clorofluorocarbonos», los investigadores encuentran que todos los
estudiantes universitarios los conocen salvo el gas CFC que sólo fue reconocido por el
88% de la muestra. Las palabras «atmósfera» y «capa de ozono» fueron más
mencionadas que «agujero de ozono» y «CFC» por los alumnos de primaria. Por último,
son pocos los niños de jardín de infantes que conocen estos conceptos.
Para evaluar qué saben los estudiantes, es decir, el conocimiento fáctico que ellos
tienen, los autores establecieron tres categorías de respuesta que representan diferentes
niveles de precisión de la información dada por el entrevistado. Relativo a la
información básica científica y acerca de los riesgos para la salud (categorías l y 2), el
conocimiento resultó estable habiendo un incremento dramático en los estudiantes
universitarios.
En cuanto a los hechos más técnicos (categorías 4 y 5), se registra un crecimiento del
conocimiento con la edad mientras no hay diferencias apreciables respecto al
conocimiento sobre la luz ultravioleta y el comportamiento humano (categoría 3) con un
porcentaje promedio entre el 15% y el 19%.
Para evaluar cómo los estudiantes razonan sobre la capa de ozono y su
adelgazamiento, Leighton y Bisanz construyeron, a partir de las respuestas de los
alumnos, una tipificación de los modelos como completos, parciales o inexistente según
el grado de consistencia y cohesión de las respuestas dadas. Consideraron que el
39
razonamiento sigue un camino híbrido que comienza con un conocimiento fragmentado
que evoluciona hacia la construcción de modelos completos.
Además, estos autores hicieron una caracterización de la naturaleza de los modelos
causales sustentados clasificándolos como:
modelo geológico/físico: en este caso la capa de ozono está en la superficie. Los
alumnos consideran que el «agujero» fue causado por un objeto físico y efectúan una
interpretación literal del «agujero»,
— modelo atmosférico/físico: los estudiantes piensan que la capa de ozono se encuentra
en la atmósfera. En esta categoría también creen que el «agujero» fue causado por un
objeto físico e igualmente realizan una interpretación literal del «agujero»,
modelo ‘ " ' ' ‘ ' " en esta clase la capa de ozono se encuentra en la
atmósfera, el «agujero» de ozono se origina por la contaminación general provocada
por las personas, este gas está desapareciendo y más luz ultravioleta puede llegar a la
Tierra.
— modelo atmosférico/químico: los alumnos, en este caso, plantean que la capa de
ozono se encuentra en la atmósfera y que algunos contaminantes o sustancias
químicas dañan la capa de ozono. En este modelo. como en el anterior. los jóvenes
interpretan en forma más abstracta el «agujero» de ozono.
Los investigadores opinan, que los resultados sugieren, que la mayoría de los niños
más grandes, que ya tienen modelos completos, pueden razonar en forma abstracta
sobre los conceptos intangibles. También suponen que hay un desarrollo progresivo en
el razonamiento de estos conceptos, primero, son comprendidos en forma concreta a
través de las analogías de la experiencia física y luego, en forma abstracta mediante la
información científica.
3.6.4. La diversidad de modelos
Uno de los objetivos del trabajo de Leighton y Bisanz (2003) era establecer una
progresión del conocimiento. Las concepciones que sustentan los alumnos se deben a
las dificultades que tienen en la comprensión de los conceptos, por lo tanto, la
construcción de los modelos mentales a partir del conocimiento fáctico, declarativo de
los estudiantes o la evaluación del reconocimiento de términos no aporta un
40
conocimiento sobre la organización mental de las ideas de los alumnos, no pennite
conocer cómo evoluciona su aprendizaje.
Esto se vislumbra en la sucesión de modelos construida por estos autores para
mostrar el progreso de los estudiantes, los mismos sólo contienen aspectos muy
superficiales de la temática: cómo se interpreta el significante «agujero», la ubicación
de la capa de ozono y la naturaleza del agente causal de la disminución del ozono.
Otra característica de esta investigación, como también del trabajo de Boyes y
Stanisstreet (1997), es considerar que a partir de una lista de frases, respecto al ozono,
es factible conocer algo más que el conocimiento declarativo de los alumnos.
El examen de las investigaciones muestra la gran diversidad de modelos obtenidos a
partir de las explicaciones de los alumnos. Con referencia a los modelos para el efecto
invernadero, Andersson y Wallin (2000) los armaron sobre la base del concepto de una
barrera que contiene a los gases. En cambio, en el trabajo de Koulaidis y Christidou
(1999), dos de los modelos se basan en una capa formada por el dióxido de carbono y el
metano, mientras en otros dos, los gases se encuentran en la atmósfera y en los
restantes, la capa está formada por ozono. La multiplicidad de concepciones y esta
variedad de modelos muestra la dificultad para hallar regularidades en el pensamiento
infantil sobre el efecto invernadero.
Lo mismo ocurre en cuanto a los modelos para el adelgazamiento de la capa de
ozono, tampoco hay coincidencia entre los exhibidos por Christidou y Koulaidis (1996)
y Leighton y Bisanz (2003) con los presentados por Boyes y Stanisstreet (1997). Sin
embargo. el siguiente modelo aparece como predominante: una mayor proporción de
radiación solar penetra por los «agujeros» de la capa de ozono siendo el resultado el
calentamiento global.
Desde nuestro punto de vista, la gran diversidad de modelos refleja la enorme
variabilidad de las nociones alternativas siendo los mismos insatisfactorios para poner
de relieve el modelo conceptual que subyace en el pensamiento de los estudiantes.
Asimismo, se puede agregar que estas investigaciones no explican las nociones
alternativas, siendo el mayor aporte, el brindado por los investigadores griegos que
centran la enseñanza en los conceptos que estructuran esta temática.
4l
3.7. Las secuencias didácticas
Dos de los trabajos (Rye, J.A.. Rubba, P.A. y Wiesenmayer, R.L., 1997; Meadows,
G. y Wiesenmayer, R. L., 1999) relevados en esta sección analizan las nociones
alternativas de los estudiantes en el marco de la enseñanza del Calentamiento Global.
Las publicaciones son el resultado de un proyecto subsidiado por la National Science
Foundation de USA para el desarrollo de unidades didácticas de Ciencia, Tecnología y
Sociedad (CTS). Dentro del plan estaba incluida la capacitación de los docentes con el
objetivo que los profesores pudieran desarrollar y enseñar las temáticas de CTS y la
diseminación del proyecto.
El tema elegido para las unidades fue el Calentamiento Global por su gran visibilidad
como asunto CTS y también. porque se presta para la instrucción de los conceptos
científicos incluidos en todos los cursos de ciencias naturales que se enseñan en la
escuela media.
Otro de los artículos incluidos en esta sección es un trabajo desarrollado por las
investigadoras Mason y Santi (1998). En el mismo se presenta un proyecto acerca del
cambio conceptual individual debido a las interacciones cognitivas sociales que ocurren
en el marco de las actividades escolares de una unidad de educación ambiental sobre el
efecto invernadero.
Por último, el estudio de Henriksen y Jorde (2001) indaga las concepciones sobre el
ozono, el efecto invernadero y la radiación ionizante a partir de los trabajos escolares
realizados como parte de la visita a la exposición de un museo.
3.7.1. Investigación X
El objetivo del trabajo realizado por Mason y Santi (1998) era investigar el cambio
de las concepciones individuales sobre un fenómeno ambiental. el aumento del efecto
invernadero. Estos cambios eran propiciados en el contexto escolar mediante las
interacciones cognitivas sociales que ocurrían en las discusiones grupales.
Las autoras son conscientes que los niños no pueden tener una evidencia empírica del
prooeso, por ser el efecto invernadero un fenómeno que ocurre en una escala muy
grande y cuya naturaleza es intangible. Consecuentemente, señalan que los alumnos
sólo lo pueden reconocer en el nivel lingüístico. Por ejemplo, a través del razonamiento
42
colaborativo discursivo en clase donde los niños estarian implicados en el razonamiento
condicional y la indagación crítica mediante los experimentos mentales. Mason y Santi
consideran que, al no poder chequear los niños el valor de sus concepciones con datos
empíricos, sólo lo pueden hacer en el plano de la plausibilidad y la justificabilidad
argumentativa.
Por lo tanto, las investigadoras implementan una unidad curricular de educación
ambiental que está basada fundamentalmente en las interacciones socio-cognitivas. La
unidad formaba parte de un programa ambiental más amplio que'fue desarrollado en un
medio de aprendizaje social constructivista donde se impulsaba y sostenía el
cuestionamiento, la crítica y la evaluación a través del razonamiento colaborativo del
discurso. Esta unidad se desarrolló en dos cursos de una escuela rural del norte de Italia.
Los alumnos pertenecían a la clase media. Eran 22 alumnos de 5° grado (lO-l l años).
siendo la mitad niñas.
Los datos fueron recolectados mediante la grabación de las clases con transcripción
de las mismas y de dos entrevistas individuales realizadas, una antes del comienzo de la
unidad y otra al finalizarla. En la entrevista inicial le fueron formuladas a los niños
preguntas para que expusieran las causas, las consecuencias y la mitigación del aumento
del efecto invernadero. La entrevista final individual tenía por objeto averiguar el
conocimiento que había comprendido el alumno, para ello se repetían las preguntas de
la entrevista inicial. En el trabajo se presentan cuatro ejemplos de las discusiones
grupales que se desarrollaron en el aula. Son una muestra de los razonamientos
colaborativos discursivos que permitieron el cambio de las concepciones iniciales.
Los datos fueron analizados en forma cualitativa y cuantitativa. El objetivo del
análisis cualitativo fue, por una parte, identificar las representaciones iniciales y finales
de cada alumno. Por otra pane, examinar la evaluación crítica colaborativa realizada por
los grupos de discusión de una concepción explícita. Este análisis podía llevar al
rechazo, refinamiento y aceptación de la noción. Por último. se averiguaba la conciencia
metacognitiva que tenían los niños de los cambios que ocurrían en sus representaciones
sobre el aumento del efecto invernadero.
En la entrevista inicial los niños dijeron que el calentamiento global se debía a:
- el humo del escape de los autos (2 niños),
43
- el sol está más caliente (4 niños),
— el eje de la Tierra está más vertical (2 niños),
el calor de los volcanes sube y alcanza la atmósfera (7 niños),
más y más calor pasa a través del «agujero» de ozono (5 niños),
una cúpula provocada por los sprays que rodean la Tierra ( l niño), y
no sabe ( l niño).
Con relación a las causas mencionadas por los niños, sólo la primera de ellas es
correcta. Además, Mason y Santi señalan que todos los niños conciben al aumento de la
temperatura como grande y rápido y que les resulta difícil comprender que una
variación mínima y lenta de la temperatura puede causar catástrofes en los ecosistemas.
En cuanto a las consecuencias y las medidas de mitigación que nombraron los
alumnos, las mismas fueron consistentes con las causas mencionadas por ellos. Por
ejemplo, los niños que dijeron que debido a la disminución del ozono más rayos solares
peligrosos llegarían a la Tierra, señalaron que ya no sería posible ir a la playa a tomar
sol. En otro caso, los estudiantes que mencionaron la influencia del calor producido por
los volcanes, predijeron que más erupciones dañarían la Tierra.
Las consecuencias mencionadas son correctas desde un punto de vista científico pero
no están relacionadas al aumento del efecto invemadero. En cambio, es incorrecta la
conclusión que la Tierra se transformará en una bola de fuego a causa de un sol más
caliente. Por último, tres alumnos dijeron que los humanos y los animales serían
escaldados hasta morir, mientras nueve de ellos predijeron tiempo seco con la
consecuente extinción de seres vivos, en tanto un niño hipotetizó correctamente
inundaciones debido al derretimiento polar.
La mayor parte de las medidas de mitigación propuestas por los estudiantes son
practicables. Por ejemplo. plantearon reducir el uso de los autos a la mitad y tratar de
encontrar vehículos menos contaminantes (2 niños), o «parar el uso de los gases
peligrosos» (2 niños). Otras tienen un carácter más general como «no contaminar tanto»
(3 niños) o «reducir el uso de sprays porque se juntan y forman una cúpula» (l niño).
Hubo otras proposiciones más extrañas e imaginativas como la propuesta de «construir
una maquinaria que rechace la radiación solar dañina» por uno de los niños que
considera que la causa del aumento es el «agujero» de ozono. O. como la planteada por
el alumno que pensaba que el calor sube del interior de la Tierra, de «poner un tipo de
fibra especial para evitar que pase mucho calor».
3.7.2. Investigación XI
Uno de los aspectos que Henriksen y Jorde (2001) indagan en este artículo son las
concepciones y las actitudes de 195 estudiantes noruegos de 16 años sobre:
l. el ozono y la radiación ultravioleta,
2. el efecto invernadero y el calentamiento global, y
3. la radiación ionizante y la salud.
Éstas eran las cuestiones centrales de una exhibición museística llamada "Nuestro
mundo radiante" a la cual concurrieron los alumnos. Las autoras armaron unidades
didácticas para cada uno de los temas con un doble propósito. brindar datos para esta
investigación y que fueran parte del trabajo escolar. Las mismas constaban de tres panes
que se desarrollaban antes, durante y después de la visita al museo. El material usado en
esta indagación fue obtenido de los escritos realizados por los estudiantes antes y
después de la visita.
Las investigadoras analizaron las respuestas de los alumnos en forma cualitativa,
ellas presentan las concepciones más comunes de los estudiantes para los tres temas.
Henriksen y Jorde señalan que todas fueron identificadas en un mínimo de cinco
respuestas y que son similares a las encontradas en diferentes países y edades. Se
presentan a continuación los cuadros correspondientes a la capa de ozono y al efecto
invernadero (figuras 3.4 y 3.5).
En esta investigación, los alumnos también asocian el adelgazamiento de la capa de
ozono y el calentamiento global entre sí y con otras cuestiones ambientales. Sin
embargo. estos fenómenos no son confundidos con la radiación ionizante aún cuando
esta última es confundida con otros «peligros ambientales» como los pesticidas
químicos, los campos magnéticos y eléctricos, etc.
Henriksen y Jorde señalan que casi todos los estudiantes tienen una imagen
simplificada de todos los problemas ambientales que puede ser epitomizada de la
45
siguiente manera: "Lo humano (autos y fábricas) libera contaminación que destruye a la
naturaleza" (op. cit.: 198).
Concepción
(identificada, por lo menos. en cinco
respuestas estudiantiles)
Ejemplo
Confusión entre el adelgazamiento de la
capa y el calentamiento global
La capa de ozono hace que no haya tanto frío
en la Tierra.
La capa de ozono está arruinada por la
contaminación, entonces los rayos solares
derriten los polos y el nivel del mar aumenta.
Concepto estático de la capa de ozono,
descripta como una alfombra, sábana,
membrana o caparazón
Los rayos solares pasan a través de la capa.
Es como una membrana alrededor de la
Tierra.
Noción de más de un agujero (loscientíficos
non'nalmente hablan de un solo «agujero», el
adelgazamiento estacional sobre la Antártida)
La capa de ozono se ha puesto más fina en
algunos lugares y hasta tiene agujeros en
algunos lugares.
Visión del rol de la capa de ozono como
reflexión antes que absorción de la
radiación ultravioleta
La capa de ozono hace que algunos rayos se
reflejen hacia el espacio. (Algunosestudiantes
también muestran esta noción a través de dibujos
esquemáticos)
Confusión de la radiación ultravioleta con
otros tipos de radiación
[UV es usado para] chequear si las mujeres
embarazadas van a tener un varón o una
niña.
UV es usado para tomar rayos X.
Figura 3.4 Concepciones comúnmente encontradas sobre la capa de ozono y la
radiación ultravioleta, ilustradas por ejemplos de las respuestas de los estudiantes.
Fuente: Henn'ksen y Jorde, 200]: 196.
46
Concepción
(identificada, por lo menos, en cinco
respuestas estudiantiles)
Ejemplo
Confusión entre el calentamiento global y el
adelgazamiento de la capa
Yo no estoy completamente seguro qué
es el efecto invernadero, pero pienso
que tiene algo que ver con el sol, la
capa de ozono.
Fracaso en distinguir entre el efecto
invernadero natural y el antropogénico (esto
puede estar relacionado al uso del lenguaje; el término
efecto invernadero es en algunos contextos usado para
Si el efecto invernadero no estuviera
ahí, sería como antes de la revolución
industrial.
invernadero (falla para darse cuenta que la
atmósfera selectivamente deja entrar la radiación
visible de onda corta solar mientras absorbe y reemite
la radiación infrarroja de onda larga de la Tierra)
denota: el aumento antropogénico del efecto
invernadero natural)
Comprensión incompleta del efecto La radiación solar entra fácilmente,
pero no se va tan fácilmente.
La atmósfera es como el vidrio en el
invernadero, deja entrar al calor pero
no lo deja salir.
La noción que el calentamiento global puede
causar el aumento del nivel del mar como
resultado del derretimiento de los glaciares
antes que la expansión térmica que es lo que
los científicos esperan que sea la mayor
contribución a un anticipado aumento del
nivel del mar
La temperatura en la Tierra aumenta y
el hielo en los polos se puede derretir.
El nivel del
aumentar.
agua va entonces a
Figura 3.5. Concepciones comúnmente encontradas sobre el efecto invernadero y el
calentamiento global, ilustradas por ejemplos de las respuestas de los estudiantes.
Fuente: Henriksen y Jorde, 200l: 197.
47
Para estas investigadoras, mientras en otras áreas de contenido los paradigmas
alternativos aparecen debido a la experiencia diaria, "en los asuntos ambientales, sin
embargo, no hay una experiencia directa de la cantidad de ozono sobre nuestras cabezas
o de las propiedades de la radiación ionizante. En estas áreas disciplinares. hay
indicaciones que las nociones alternativas pueden ser creadas y mantenidas por los
medios masivos. Esto puede explicar la llamativa similitud de las nociones a través de
las diferentes edades y nacionalidades: mientras el currículo escolar puede diferir entre
las naciones, los informes de los medios masivos son frecuentemente intercambiados
entre varios países y son vistos por gente de una variedad de edades"I2 (op. cit.: 198).
3.7.3. La explicación de las nociones alternativas
No queremos dejar de señalar que las publicaciones de esta sección aportan
propuestas valiosas e interesantes para la enseñanza del "Adelgazamiento de la capa de
ozono", que hemos, en algunos casos, citado superficialmente pero que no han sido
examinadas en profundidad por no corresponder al tema indagado en esta tesis.
En las investigaciones relevadas se han señalado algunas de las razones que dan
cuenta de las nociones alternativas. Mientras Rye, Rubba y Wiesenmayer (1997)
centran su atención en la indiferenciación entre los distintos tipos de radiación y las
dificultades que acarrea el aprendizaje de este concepto abstracto, Meadows y
Wiesenmayer (1999) consideran que la aparición de la asociación de los fenómenos
ambientales se encuentra en la indiferenciación conceptual y la comprensión literal del
«agujero».
Por último, queremos señalar que la lectura de los extractos de las entrevistas de la
investigación de Rye, Rubba y Wiesenmayer (1997) permite vislumbrar ciertas
concepciones en el pensamiento de los alumnos de las cuales los investigadores no dan
cuenta, por ejemplo, concebir al «agujero» como tal o pensar que recibimos calor del
sol.
'2 ln environmental issues, however. there is no direct everyday experience of the amount of ozoneoverhead or the properties of ionizing radiation. ln these subject areas, there are indications thatalternative conceptions may be created and mantained by the mass media (Lijnse et a|., l990). This mayexplain the stn'king similarity of notions across age groups and nationalities: Whereas school curriculamay differ between nations, mass media reports are frequenlly exchanged between various countries andare seen by people of a variety of ages.
48
En la investigación de Mason y Santi (1998) es posible observar la gran variedad de
concepciones sostenidas por los niños. Las mismas revelan que los niños usan su
imaginación en la construcción de los razonamientos pero manteniendo una cierta
coherencia y consistencia.
Henriksen y Jorde (2001), por su parte, al investigar si los alumnos logran un cambio
conceptual encuentran algunas concepciones escolares relativas a los aspectos
estructurantes del contenido como son, específicamente:
- la concepción estática de la atmósfera,
— la indiferenciación entre los tipos de radiación.
— la indiferenciación entre el efecto invernadero y su aumento, y
— la concepción que la capa de ozono refleja la radiación.
En este trabajo, las autoras se refieren a las dificultades que tienen origen en el
lenguaje pero consideran determinante la influencia de los medios de comunicación en
la aparición de estas concepciones.
Nuevamente, en algunos de estos trabajos, como en los anteriores, se ignora que las
nociones alternativas son constitutivas del aprendizaje.
En cambio, en esta tesis sostenemos que juegan un doble papel: son dificultades para
el aprendizaje pero también son la condición que posibilita la construcción del
conocimiento científico.
3.8. Los aportes de los antecedentes de investigación a esta tesis
Como conclusión general podemos señalar que las investigaciones relevadas nos
brindan un amplio panorama de las diferentes nociones alternativas que tienen los
alumnos sobre el "Adelgazamiento de la capa de ozono". Los rasgos predominantes son
que las mismas son diversas y variadas, que fueron encontradas en sujetos de un amplio
espectro de edades y países y que la indiferenciación conceptual entre esta temática y
otros problemas ambientales es predominante.
El camino elegido en estas indagaciones no ha sido fructífero para explicar estas
nociones alternativas. En su mayoria, los investigadores se las atribuyen a la mala
49
enseñanza (Boyes y otros, 1995; Dove, 1996; Groves y Pugh. 1999) y a la falta de
conceptualización de los alumnos (Christidou y Koulaidis, 1996; Boyes y Stanisstreet,
1998). En particular, algunos artículos señalan la influencia de los medios de
divulgación en la construcción del conocimiento ya que al no haber una experiencia
directa de los sujetos con estos fenómenos, consideran que todos los individuos tienen
en común la información recibida (Dove. 1996; Khalid. 1999; Jorde, 2001). Estas
publicaciones no han logrado dar un enfoque totalizador de los diversos aspectos a los
que consideran responsables de la aparición de estas concepciones.
Con referencia al aspecto metodológico, en muchos de estos trabajos se contrasta las
aseveraciones de los sujetos con un listado de frases sobre la temática. El resultado es
una descripción de la información que sustentan los sujetos indagados, estas
publicaciones no examinan el sistema conceptual que sostienen los alumnos, no logran
capturar cómo crean sus ideas.
En cuanto a los modelos construidos por los investigadores, no hay acuerdo sobre los
mismos. La dificultad para encontrar rasgos comunes en las concepciones posibilita la
gestación de una gran variedad de ellos que no reflejan la organización conceptual que
subyace en el pensamiento de los estudiantes.
Para conocer las ideas de los alumnos, en la gran mayoría de los artículos, se utiliza
un conjunto de declaraciones que no incluyen los conceptos que estructuran este
contenido disciplinar como son los aspectos meteorológicos y químicos involucrados en
el "Adelgazamiento de la capa de ozono" (ver capítulo 4).
Esta mirada de la temática, desde un enfoque superficial, también resulta en una
distorsión de los objetos de conocimiento involucrados. Como Chevallard (1997)
señaló, el saber sabio es transformado mediante un conjunto de procesos adaptativos en
el saber a enseñar. En algunas de las investigaciones relevadas, las simplificaciones en
las que se incurre revelan que estos procesos, designados en conjunto como trasposición
didáctica, son deformantes.
Por ejemplo, se observa en estas publicaciones la dificultad para relativizar el
concepto de rayos ultravioletas que también se observa en los medios de divulgación y
en los libros de texto. Estos escritos presentan a esta radiación como dañina para la vida
sin tener en cuenta que es necesaria para la síntesis de la vitamina D (ver A] .10.2). Esta
50
ampliación de un aspecto del concepto «radiación ultravioleta» hasta su generalización
a partir de la eliminación de otra característica desfigura innecesariamente los atributos
de la noción.
También se menciona el proceso catalítico del cloro como el responsable del
adelgazamiento de la capa de ozono cuando esta reacción (ver Al.6.3), que ocurre en
toda la atmósfera, está balanceada salvo en los polos. Allí, las reacciones que se
producen en las nubes estratosféricas polares (ver Al.20) y la indisponibilidad de los
compuestos que se combinan con el cloro posibilitan la destrucción del ozono. Esta
presentación parcializada del proceso induce a pensar en la formación de múltiples
«agujeros» en toda la atmósfera dando lugar a un conocimiento erróneo.
Desde nuestro punto de vista queda pendiente una investigación que analice los
siguientes aspectos que hasta el momento no han sido investigados:
— la estructura conceptual disciplinar del "Adelgazamiento de la capa de ozono",
- las explicaciones de los alumnos para dilucidar la organización de las ideas, y
— cómo se construyen las nociones alternativas.
Además, para resolver estas cuestiones es necesario recurrir a un enfoque
metodológico diferente al que han empleado, en general, las investigaciones relevadas.
También, es conveniente utilizar una perspectiva integradora de los diversos aspectos
que provocan la aparición de las nociones alternativas.
Estos problemas serán el punto de partida a tratar de resolver en esta tesis.
Sl
Panel
Capítulo 4
Reflexiones teóricas
Para abordar las dificultades que se presentan en el aprendizaje del "Adelgazamiento
de la capa de ozono" se toma necesario investigar las características particulares de este
contenido.
A pesar que nuestro objeto de estudio es el conocimiento aprendido por los alumnos,
es preciso conocer exhaustivamente el conocimiento enseñado para poder discernir la
distancia entre los dos.
4.1. Del saber académico al saber a enseñar
El adelgazamiento de la capa de ozono es actualmente un tema de investigación en el
campo de las Ciencias de la Atmósfera. Hemos detallado los últimos adelantos logrados
acerca de este conocimiento científico en Al .27.
Este problema ambiental ha sido incluido en los Contenidos Básicos Comunes
(CBC), el conjunto de saberes relevantes que integran la propuesta educativa formulada
por el Ministerio de Educación de Argentina. Ello implica que este conocimiento
académico será transformado en un objeto de enseñanza.
En este proceso pueden distinguirse por lo menos dos niveles de mediación: la que
realizan los especialistas entre el conocimiento erudito y el conocimiento a enseñar, y la
transformación entre este último y el saber efectivamente enseñado que efectúan los
productores de los materiales didácticos (Chevallard, 1997).
A continuación, nos proponemos examinar la estructura del saber a enseñar. es decir,
realizar un análisis de su organización conceptual. Como plantean Astolfi y Develay
(1998), pretendemos desentrañar cuáles son los principales conceptos correspondientes
a este tópico y cuáles son las relaciones que unen a estas nociones; así como también
52
explorar la historia del "Adelgazamiento de la capa de ozono" para comprender cuáles
son las dificultades que Sepresentaron al constituirse este conocimiento científico.
4.2. Estructura conceptual del contenido a enseñar
Astolfi y Develay (1998) señalan que "un concepto científico puede ser definido de
diversas maneras. A menudo, estas definiciones pueden ser organizadas
jerárquicamente. es decir, que la extensión del dominio de validez del concepto se
acompaña de una disminución del número de caracteres que permite definirlo. Se habla
entonces del nivel o del registro de formulación del concepto. [...] El concepto de luz
puede definirse sucesivamente como lo que es emitido por una fuente material y se
propaga en línea recta en un medio homogéneo; como descomponible en un espectro;
como un transporte de energía; como constituido por radiaciones electromagnéticas..."l
(op. cit.: ll).
Por lo tanto, para efectuar el análisis de este contenido de enseñanza es necesario
rastrear los conceptos que conforman este tópico y dilucidar cuál es el nivel de
formulación que permite su comprensión.
Queremos puntualizar que la manera en que hemos estructurado el contenido no es la
única posible. La misma está enfocada a lograr lo que consideramos una comprensión
escolar del "Adelgazamiento de la capa de ozono" evitando una transposición didáctica
deforrnante de este problema ambiental.
Este tópico tiene la particularidad que no es un concepto «estructurante» (Gagliardi,
1986) como lo son los conceptos de materia, energía, radiación, sistema, interacción,
sino que se construye sobre varios de ellos.
El tema indagado constituye un sistema complejo de conceptos. Para comprender sus
diferentes aspectos es necesario conocer la trama de relaciones que une los diversos
objetos de conocimiento en la que se apoya este contenido.
' Un concept scientifique donné peut étre défini de diverses manieres. Souvent ces définitions peuventétre hiérarchisées. c’est-a-dire que l’extension du domaine de validité du concept s'accompagne d'unediminution du nombre de caracteres qui pen-net de le definir. On parle alors de niveau ou de registre defonnulation du concept. [...] Le concept de lumiere peut se définir successivemcnt comme ce qui est émispar une source matérielle et se propagc en ligne droite dans un milieu homogene. comme décomposableen un spectre. comme transportant de l'énergie, comme constitué de radiations électromagnétiques...
53
Hemos construido una organización que consideramos que tiene un mínimo registro
de formulación. En algunos casos, alcanza con conocer la definición del concepto, en
otros, habrá que comprender varias de sus propiedades y caracteristicas, y en el caso de
un proceso, puede ser o no vital entender qué lo causa y qué lo provoca.
También es necesario señalar que el nivel depende de la edad de los alumnos. Por
ejemplo, se puede incluir en la enseñanza de este tópico la quimica del ozono; sin
embargo, en la estructura que hemos desarrollado, como ya expusimos. sólo tuvimos en
cuenta los conocimientos mínimos que permiten la comprensión de la temática sin que
se distorsione la misma. Esto implica que no han sido incluidos en esta organización
una gran cantidad de conceptos, como así también se han omitido numerosas
propiedades e interrelaciones de las nociones incorporadas.
Consideramos que este tema está estructurado, como objeto de enseñanza, alrededor
de los siguientes campos conceptuales:
— la circulación atmosférica,
— las interacciones químicas,
— el equilibrio dinámico del ozono,
— la alteración antropogénica de la capa de ozono.
A su vez, estas entidades están constituidas por otros conceptos. Como señalan
Sanmartí e Izquierdo (1997), el estudio de un sistema complejo es como una muñeca
rusa, que incluye conceptos que a su vez son sistemas.
El alumno necesita comprender y dominar esta trama conceptual como así también
las características y las propiedades de los entes que la forman para que su conocimiento
sea operacional. Algunos de los conceptos que estructuran la temática son: atmósfera,
gases, radiación, interacción, alteración, equilibrio.
El resultado es el sistema complejo que representaremos en las figuras 4.1 a 4.4.
54
Objetos de conocimiento Conceptos que estructuranel objeto
Algunos de los conceptos queforman parte de la estructura
Circulación atmosférica
Atmósfera
Capas
Temperatura y presión
Gases
Evolución
Interacciones químicas
Efecto invernadero
Movimiento
Gravedad
Movimiento vertical y horizontal
Vórtice polar
Figura 4.1. Estructura conceptual de la circulación atmosférica para el
"Adelgazamiento de la capa de ozono".
Interaccionesquímicas
Objetos de Conceptos que estructuran el Algunos de los conceptosconocimiento objeto relacionados
Interacdón Reaccnones qu¡mlcas yfotoqulmicas
Radiación solar
Luz infrarroja
Luz visible
Luz ultravioleta
Materia: GasesMoléculas
Átomos
Figura 4.2. Estructura conceptual de las interacciones químicas para el
"Adelgazamiento de la capa de ozono".
Objetos deconocimiento
Conceptos queestructuran el objeto
Eunbnodinámico del
ozono
Ozono estratosférico
Equilibrio
Figura 4.3. Estructura conceptual del equilibrio dinámico del ozono para el
"Adelgazamiento de la capa de ozono".
55
. Conceptos que estructuranObletos de conocim'emo el objeto de conocimiento
CFCs
Gases Cloro
Ozono
Ozono Vórtice polarAlteración estratosférico
antropogénica Nubes estratosféricas polaresdel ozono
«Agujero» en los polos
Reducción global del ozono(por circulación atmosférica)
ozono Contaminantes primariostroposférico
Figura 4.4. Estructura conceptual de la alteración antropogénica del ozono
para el "Adelgazamiento de la capa de ozono".
Como señalan Astolñ y Develay (1998) los conceptos cientificos no están ordenados
en una continuidad lineal, ya que cada concepto está en el nudo de una compleja red
conceptual.
Las representaciones ya expuestas no permiten imaginar esta trama. Por ello,
presentamos las redes conceptuales (Galagovsky, 1996) y otro tipo de representación,
figuras 4.5 a 4.7, que permiten visualizarla y muestran las relaciones existentes entre los
conceptos con los diferentes objetos de conocimiento, y con algunas de las propiedades
y caracteristicas de ellos. Debemos señalar que ninguna de estas representaciones
captura completamente la complejidad de la red de relaciones existentes en el
"Adelgazamiento de la capa de ozono". Si pretendiéramos representarla, la misma
resultaría ininteligible para los no expertos.
56
Ozono estatnsférino (Alteraciones anüvpogi'micas y ciclo natural)
se formaniorm ¡ i ¡ Polo Sur
Hie|o de agua un tipo Ioimada por Im” me" e en e
' y un tipo Nubes EstratosféricasAcldo nitrlco hldratado "mua, W Palmas (NEP) de -78°C soiciondeUV que produce
SG“500570 e" ocuiien reacciones absorbe UV destrucción de1985 una . ,
. . solido- as en las dAntartida Importante ... Depósitos “hayas! mm" Ñ Cioro Y" Dmu“ ' .
disminucióndela de Cloro amm ‘ _ I en]! Vortice Polarreino en os
tiene valores Primaveralos
“¡0mm de reacclona con otrosCFC en ¡am pau foimai
' tiene valores , .
¡Estratïsferal I l ZonaEcuatorial minlmosen
Nitrógeno(78%)
abundantes (21%)50"
duela ¡bei-ando CIOl’Oporia anidación ¿.I se encuentra desde
Están en
lite se trasladan ¡n 1934 g. h‘“ "‘¡"m‘u de reacciona con la n
restrinfleel uso Pramctï'o fe 'ñ” m un Oí‘geno UVVC'"de los on es
constante
- tienen un 10% dePolo None probabilidad de
use en elDismlnuciónporfaclores
antropogénicos
Monóxidode Cloro
tavorecen latormaolón de
reacción cataliticacon ‘
a nivel global del
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cuentian ene .
propo 'ones en larn .D
EE3 zo E3 m .3. Ó oCFC en la . 'Troposfera I ‘
Vitamina D n disocia en¡l sermifins porel .
MW Radlaclón la necesitamospata 1 ¡ ¡nsintetizar
piocuo por el cualn transporta
que Ieclblmo: del
aislantes térmicos
piopelentu“ “‘m en aerosoles-“1.mmm
mn!niveles inipoitantu
de rudixlon U: en lacitó en los
años 30 los d. ._ sol en 'OII'I'IIde md" i, Isrnmuye su\ formaartedela “MMM snMi con IU as oi
no nactlvos en la tronstcu al al-inse dela p
baratos de ¡abrio-U Alamos
Figura 4.5. Red conceptual del ozono estratosférico.
Tierra
Equilibrio natural del ozono
Eq uilibriodinámico
J
se encuer tra desdehace milones de
años en un
se crea actúan como HÜX
en reacciones Ozono catalizadores en NÜXqua emI en reacciones que CIÜx
disocian BrOxse disc cía en
re a ccio nes q ueabsorben
aume talatemperatura dela
F
Estratosfera Luzultravioleta
Figura 4.6. Red conceptual del balance del ozono estratosférico.
57
Procesos que generan el "agujero de ozono"
Sustancia
. ¡orbe UV
reacciona con otros DBDÓSÍÍÜSgases para formar de C|0r0
descompone en
l
Estos procesos ocurren en todo el globo
CFC enEstrato sfera "
Estos procesos ocurren en la oscuridad de la noche polar
CFC liberadospor el hombre
enla Troposferal-se trasladan
l
Mediantereacciona;sólido-gas en las NEF
se ton-nan
ocurrenVértice Temperatura favorecen la , . reacciones Clürü
favorece ., Estratosfencas — ¿"do ¡S AcfivoPolar de 48°C fono-wonde aPolares (NEP) y se forman J
Estos procesos ocurren en los polos pero son muy poco frecuentes en el Polo Nortel
absorbe UVy se produce
Monóxidode Cloro
J
Estos procesos ocurren en la primaverasolar cuando llega la luz del sol
reacción ceramicaDeSÜUCCÍÓn_.‘__.___._ conabsorciónde
de 020an LIune produce
Figura 4.7. Esquema del fenómeno del «agujero» de ozono.
4.3. El adelgazamiento de la capa de ozono desde la perspectiva de la
historia de la ciencia
A continuación, examinaremos varios aspectos epistemológicos que pueden facilitar
la comprensión de algunas de las dificultades que se presentan en el aprendizaje de este
tópico. Para realizar este análisis nos apoyaremos fuertemente en la investigación
filosófica realizada por Maureen Christie (2001) y publicada en el libro "The ozone
layer: a philosophy of science perspective".
4.3.1. Un poco de historia
La investigación asociada al ozono estratosférico comenzó con la suposición de su
existencia a fines del siglo XIX. Comu en 1879 y Hartley en 1880 postularon su
presencia para explicar la absorción atmosférica de ciertas bandas del espectro solar.
Durante aproximadamente unos 100 años, este desarrollo histórico no fue perturbado.
En ese período se realizaron una serie de mediciones, cuyos resultados eran, en
general esperables y a veces inesperados. Los mismos luego se comprendían mediante
58
diversos modelos. Los datos más llamativos, menos esperados, fueron la inversión de la
temperatura que tiene la estratosfera y que fue desoubierta en 1901-1902 por Teisserenc
de Bort y Assmann (ver A12). La misma fue explicada parcialmente mediante las
ecuaciones de Chapman en 1930 (ver Al .62). El otro suceso fue el descubrimiento que
los valores más bajos del ozono total se encuentran en las zonas ecuatoriales. Estos
datos fueron explicados mediante la circulación estratosférica. (Labitzke y Van Loon.
1999).
4.3.2. Algunas dificultades
El primer evento perturbador para la interpretación científica alcanzada hasta ese
momento es la publicación del trabajo de Molina y Rowland en 1974. Rowland y
Molina (2000) cuentan:
"Tan pronto como encontrarnos que había una reacción en cadena muy
larga y una amenaza mundial involucrada en la misma -nos dimos
cuenta entonces, que no era algo sobre lo que se puede comenzar
hablando en los periódicos y que sonara creíble. Necesitábamos que"2
primero se publicara en una revista científica reconocida (op. cit.:
16).
Este artículo apareció editado el 28 de Junio de 1974 en la revista Nature. Sin
embargo, la gran reacción que esperaban los dos investigadores no se produjo.
Molina continúa relatando:
"Mirando hacia atrás, no es realmente sorprendente que la reacción
inicial fuera minúscula. Hablábamos de este gas invisible que subía en
la atmósfera para afectar una capa invisible que nos protegía de unos
rayos invisibles. [...]
Pero eventualmente la prensa indudablemente tomó interés en este
asunto y comenzaron a aparecer artículos y. por supuesto, estaba
relacionado con los aerosoles, aerosoles de los hogares americanos.
Yo pienso que había en promedio en esa época alrededor de unos 30 a
2 As soon as we found out that there was a long chain reaction, and a global threat involved with it—thenwe realized that this was not something that you can start talking about in the newspaper and have it comeout believable. What we needed to do was publish first in the recognized scientific journals.
59
40 productos en aerosol en cada casa. Y es Ia conexión -precisamente
la idea que un montón de gente presionando los pulsadores
contaminaban en ese momento inadvertidamente el planeta- que
eventualmente llamó la atención de la prensa"3 (op. cit.: 16).
Molina y Rowland señalan que durante dos años testimoniaron frente a numerosos
paneles gubernamentales hasta que lograron que el gobierno tomara medidas para
limitar el uso de los gases clorofluoearbonos.
Estos investigadores hacen notar que este asunto está constituido por entes
inobservables -gases, radiación, capas atmosféricas- lo que dificulta su comprensión a
los sujetos no expertos.
Otra de sus particularidades es que es un problema ambiental a nivel global, riesgoso
para los seres vivos y que su solución requiere un acuerdo a escala mundial.
Con referencia a la investigación realizada por estos especialistas, ellos exploraron
los posibles efectos de estas sustancias antropogénicas en la capa de ozono y fueron los
primeros en llamar la atención sobre la importancia de los compuestos clorados en la
química estratosférica.
Molina y Rowland incorporaron en su publicación predicciones que tenían
implicaciones científicas y derivaciones politicas. Desde el primer momento, estos
químicos comprendieron que una consecuencia de su trabajo era la necesidad de
presionar públicamente para lograr que se limitara el uso de los clorofluocarbonos.
Estos investigadores encontraron una serie de reacciones químicas. Ellos
consideraron que, mediante las mismas. podían explicar y predecir el comportamiento
del ozono (ver A1.]3). Sin embargo, sus predicciones fueron incorrectas, en parte,
porque este conjunto era incompleto.
3 In hindsight, it was really not surprising that there was very little reaction initially. We were talkingabout this invisible gas rising in the atmosphere to affect an invisible layer that was protecting us frominvisible rays. And with a title such as this one, it is not a surprise that not much happened.But eventually the press indeed got interested in this issue and articles began to appear and. of course, itwas in connection with spray cans. spray cans in Amen'can homes. There were on the average. l think. 30or 40 spray cans per household at that time. And so it is the connection-just the idea that a lot of peoplepressing these little buttons inadvertently were actually polluting the planet-that eventually caught theattention of the press.
60
Se considera que Molina y Rowland, en su primera publicación, no lograron capturar
la complejidad del sistema. Posteriormente, se fueron agregando otras reacciones
químicas que explicaban por qué no se registraba una reducción del ozono en toda la
atmósfera.
Hay que tomar en cuenta que, hasta ese momento, pocos químicos investigaban los
problemas estratosféricos lo que se hace evidente cuando se toma en cuenta que pasaron
casi cuarenta años hasta que se comienzan a completar las ecuaciones de Chapman (ver
A 1.6.3).
Molina y Rowland también realizaron una simulación computacional, utilizando un
modelo unidimensional vertical, para predecir una disminución global del 5% de los
valores de ozono en ese momento y que podía alcanzar un 13% si se continuaba usando
los gases CFCs. Como plantea Christie (2001), esta conjetura no se cumplió porque el
modelo usado no tenía en cuenta el movimiento horizontal de los gases. Estos
investigadores no apreciaron las limitaciones del modelo de circulación unidimensional
usado para cuantificar el adelgazamiento del ozono.
Sin embargo, el trabajo de Molina y Rowland tuvo un fuerte impacto a nivel público
y científico. En el pn'mer caso generó conciencia respecto de las consecuencias que
acarrea el uso de ciertos compuestos químicos en la atmósfera. El resultado fue la
formulación del primer tratado de protección ambiental del planeta (ver A126).
En el plano cientifico disparó la investigación en la química atmosférica al lograr una
inyección de fondos para esta disciplina.
Como señala Christie (200]), estos investigadores correctamente enfatizaron la
importancia de las reacciones del cloro en la química estratosférica que ellos
descubrieron y dedujeron que la fuente principal del ácido clorhídrico en la estratosfera
era la ruptura de los compuestos inertes del cloro. Además, estas reacciones, con el
agregado de otras. constituyen el conjunto que explica la parte quimica del fenómeno
del adelgazamiento de la capa de ozono. Por último, el aspecto profético de su trabajo
ha sido enormemente importante e influyente a pesar que hasta cierto punto fue fortuito.
Resumiendo, las dificultades que se presentaron en esta etapa de las investigaciones
se relacionan con el desconocimiento de una parte de las reacciones químicas que se
producen en la atmósfera como asi también en el empleo de un modelo atmosférico
61
limitado. Es necesario señalar que, parcialmente, estos problemas ocurrieron porque los
especialistas no contaban con suficientes datos empíricos para contrastar sus teorías.
Encontramos que este saber parcial de la química tiene un paralelismo con el
conocimiento público que se tiene de este fenómeno (ver 4.4.2) mientras que la
utilización de un modelo atmosférico insatisfactorio parece corresponder a la dificultad
del trabajo interdisciplinario (ver 4.3.4).
El siguiente evento que desconcertó a los investigadores ocurrió en 1984. En esa
época el interés por el ozono había menguado y el caso contra los CFCs parecía ser
débil. Por ello, los datos del trabajo de Farman y otros (1985). desconcertaron a los
científicos (Christie, 2001).
4.3.3. Cambio de ideas
Como señalan Labitzke y Van Loon (1999) es necesario una mente abierta cuando
uno se encuentra con observaciones contrarias al conocimiento convencional existiendo
muchos científicos que sólo aceptan aquellos fenómenos que pueden explicar. Ellos
reproducen una hermosa respuesta del meteorólogo Calyton al escepticismo de sus
críticos:
"...si cada descubrimiento que no pudiera ser inmediatamente
explicado por las leyes conocidas, o que no estuviera de acuerdo
inmediatamente con lo que ha sido previamente establecido, hubiera
sido rechazado en la historia de la investigación científica, entonces
hubiéramos perdido algunos de los mejores resultados de la ciencia
modema"4 (en Labitzke y Van Loon. 1999: 103).
Pasaron varios años antes que se tomaran en cuenta los datos provenientes del ozono
en el polo sur. Éstos mostraban la disminución del gas en esa zona. Para los científicos
era esperable una disminución en otros lugares, tal como habían predicho Molina y
Rowland. Por ello, los científicos de la NASA descartaron los posibles datos del ozono
cuando los valores se hallaban debajo de los 180 DU. Era impensable encontrar valores
tan bajos en los polos. Por lo tanto, en un primer momento, los investigadores del
‘ ...íf every discovery that could not be at once explained by known laws. or did not inmediately fall intoline with what had been previously ascertained. had been rejected in the history of scientific research.then we should have lost some of the fairest flowers of modern science.
62
British Antartic Survey supusieron que los instrumentos funcionaban mal. Pasaron dos
años hasta que aceptaron que estos valores eran correctos (ver Al .16).
Según Chn'stie (2001) "el agujero de ozono constituía una clara falsificación del
argumento que toda la química importante del cloro estratosférico estaba incorporada en
las seis reacciones de Rowland, que por esa época se habían extendido a diez.
Demandaba la inclusión de todavía más reacciones químicas a los modelos del
sistema"5 (op. cit.: 84).
La disminución de la concentración del ozono comenzó en l977, tres años después
de la primera publicación de Molina y Rowland, pero escabulló el escrutinio de los
científicos. Su descubrimiento se produjo en 1982 y para su publicación pasaron tres
años más. El «agujero» de ozono no fue el tipo de reducción que esperaban estos
investigadores. El adelgazamiento era mucho mayor que el anticipado, era localizado y
estacional (Christie, 2001).
Mientras que la disminución pronosticada era en toda la estratosfera, el descenso
encontrado estaba ubicado sobre el continente antártico, sólo ocurría durante la
primavera polar con una reducción de hasta el 60% de los valores de ozono. Molina y
Rowland habían predicho una reducción aproximadamente lO veces menor.
En resumen, los científicos tuvieron que modificar sus hipótesis para aceptar los
datos empíricos que mostraban la disminución del ozono en el polo sur y construir
nuevas teorías que les permitieran un avance en el conocimiento disciplinar.
En cambio, como veremos en esta investigación, los alumnos tienen que modificar
no sólo sus ideas, también sus marcos interpretativos, para lograr construir un
conocimiento científico de este problema ambiental.
4.3.4. Tres teorías en juego
Otra de las cuestiones que marca Christie (200i) como problemática, y que
consideramos que tiene un correlato como dificultad para el aprendizaje, es que el
fenómeno del "Adelgazamiento de la capa de ozono" requiere conocimientos de varias
disciplinas. Por ejemplo, el modelo de Chapman (ver Al .6.2) describe la formación y la
5The ozone hole constituted a clear falsification of the contention that all of the important stratosphcrícchlorine Chemistry was incorporated in Rowland's six reactions. by then extended to ten. lt demandcd theinclusion of yet more chemical reactions into models of the system.
63
disociación del ozono en términos de la Cinemática gaseosa química. Por el otro lado, la
distribución del ozono requiere un conocimiento de la circulación atmosférica, mientras
las variaciones del ozono con el ciclo solar corresponden al campo de la geofisica.
La comprensión de los procesos involucrados en este tópico requiere ir más allá de
los límites disciplinarios. Sin embargo. las teorias propuestas para explicar el fenómeno
no franqueaban estas barreras. La división de opiniones entre los científicos sobre los
orígenes del «agujero» de ozono —desdesu descubrimiento hasta fines de 1986 cuando
se realizaron los experimentos (ver Al.lS) que dilucidaron sus causas- eran a lo largo
de las líneas disciplinares. Casi todos los quimicos atmosféricos sostenían las teorias
basadas en el cloro, mientras que los meteorólogos apoyaban la teoria que sostenía que
se había producido una modificación de la circulación atmosférica (ver Al.l7)
(Christie, 2001).
Christie (2001) marca otros asuntos que signaron la construcción de este
conocimiento disciplinar en las que no nos explayaremos por no haber un paralelismo
con el aprendizaje de esta temática. Algunas de las cuestiones son:
— el rol de uno de los experimentos de la Airbome Antartic Ozone Experiment
(AAOE) (ver Al.lS) y su papel en la refutación de las teorias en juego. Este
experimento permitió establecer la correlación inversa entre el ozono (O3) y el
monóxido de cloro (CIO) (ver figura Al.l4).
la vasta cantidad de datos que generan los instrumentos automáticos y su utilización
científica, y
los modelos de simulación numérica y su interpretación.
4.4. Los obstáculos en el proceso de aprendizaje escolar
4.4.1. Su relación con los constitutivos de la ciencia
En este trabajo hemos planteado una estructura para la enseñanza del
"Adelgazamiento de la capa de ozono". La misma se apoya alrededor de cuatro campos
conceptuales: la circulación atmosférica, las interacciones químicas, el equilibrio natural
del ozono y la alteración antropogénica. Postulamos que para la comprensión de este
último campo es necesario comprender varios de los conceptos que conforman a los
64
otros. Por ejemplo, es necesario concebir que la materia está formada por átomos, saber
que las moléculas gaseosas se trasladan por toda la atmósfera, entender el concepto de
interacción química, distinguir la radiación infrarroja de la ultravioleta, conocer el
equilibrio dinámico del ozono.
El análisis del desarrollo histórico de esta problemática ambiental muestra que,
cuando Molina y Rowland descubrieron, en el año 1974, la acción de los gases
clorofluocarbonos sobre el ozono, los científicos ya conocían y comprendían buena
parte de la dinámica estratosférica y la mayoría de las reacciones químicas que
intervienen en la formación y destrucción del ozono. Posteriormente, se encontraron
otras reacciones que permitieron completar el ciclo del ozono. Nos referimos a la
formación de los «depósitos del cloro» (ver Al.l4) y las reacciones heterogéneas que
ocurren en las nubes estratosféricas polares (ver A120). A partir del descubrimiento del
«agujero» de ozono se amplió en el campo de la meteorología el conooimiento acerca de
la dinámica polar y se comprendió el proceso químico que genera este fenómeno.
En la investigación que hemos llevado adelante encontramos que las dificultades con
las que se enfrentan los alumnos al aprender el "Adelgazamiento de la capa de ozono"
son de una naturaleza diferente de las que Christie (2001) señala en la construcción del
conocimiento disciplinar.
Como después se verá, en el capítulo 7, los estudiantes para comprender esta
temática tienen que aprender todos los objetos de conocimiento que hemos señalado
anteriormente ya que, en general, desconocen la dinámica atmosférica global. las
interacciones fotoquímicas y el equilibrio del ozono. Por lo tanto, los obstáculos que
pueden iluminar las dificultades que se presentan en el aprendizaje del "Adelgazamiento
de la capa de ozono" son los referidos a conceptos como la luz, la estructura de la
materia, la concepción de la Tierra como cuerpo cósmico, etc.
Luego, en esta tesis, al analizar las explicaciones de los alumnos, se toma necesario
examinar los obstáculos que se presentaron a lo largo de la historia de la ciencia antes
de la construcción del conocimiento de este problema ambiental particular. Son los
obstáculos referidos a los conceptos que estructuran los objetos de conocimiento sobre
los que se apoya el campo conceptual del adelgazamiento de la capa de ozono.
65
4.4.2. Una presentación parcial del proceso
En el año 1974 Molina y Rowland publican el proceso catalítico del cloro y plantean
que representa una amenaza para el ozono estratosférico en todo el globo.
Posteriormente, se descubrió que esta reacción provoca la destrucción del ozono en las
regiones polares, ya que en las latitudes medias y bajas el cloro reacciona con los óxidos
nitrosos formando compuestos estables como el cloruro de hidrógeno (HCl) o el nitrato
de cloro (ClONOz).
Hallamos que gran parte del material escrito de divulgación, tanto las páginas Web
de Internet como las publicaciones periodísticas, muestran la reacción catalítica del
cloro sin mencionar que destruye al ozono sólo en las regiones polares. El proceso
dinámico atmosférico, al mezclar el aire de toda la atmósfera, provoca una disminución
global en los valores de la columna de ozono.
Es decir que el conocimiento público presenta una situación similar a la postulada
por Molina y Rowland en 1974.
El desconocimiento de la historia de este contenido conduce a una visión
distorsionada del proceso que lleva al adelgazamiento de la capa de ozono, ya que si la
destrucción del ozono ocurre en todo el mundo no es posible comprender qué es lo que
provoca el «agujero» de ozono. Este despliegue parcial del proceso histórico, que
presentan los medios de comunicación, lo muestra como un suceso lineal que no refleja
la complejidad del fenómeno.
4.5. El rol de la historia y la filosofía de la ciencia en la enseñanza
Actualmente, hay consenso entre los didactas de las ciencias sobre la importancia del
proceso histórico como una herramienta para la enseñanza de estos saberes. Por una
parte, puede iluminar acerca de los obstáculos que pueden presentarse en el aprendizaje
de los conocimientos científicos, por otra parte, provee las herramientas para
contextualizar el saber epistémico en el marco social, económico y político en el que fue
creado. Por último, permite comprender que la ciencia no es un conocimiento estático,
completo, «dado», si no que es el resultado de una construcción social en permanente
cambio. Estos son algunos aspectos que justifican su utilización en la educación
científica (Adúriz Bravo et al., 2003).
66
En particular, en esta investigación, el examen de la construcción del saber
epistémico, especialmente el análisis del conocimiento de la luz, nos ha permitido
comprender el tipo de obstáculos epistemológicos que se presentan en el aprendizaje
escolar de este concepto. En el capítulo 7 se estudiarán los mismos.
También hemos usado la historia de la ciencia como una herramienta. Ella nos ha
permitido, al llevar adelante la enseñanza del "Adelgazamiento de' la capa de ozono"
(ver 9.8.6), atemperar las reacciones negativas que las alumnas tenían respecto de sus
ideas equivocadas.
Capítqu 5
Marco conceptual
5.1. Objeto de estudio
Las explicaciones de los alumnos son la unidad de análisis en esta investigación. Son
argumentos y conceptualizaciones que los estudiantes formulan para justificar sus
apreciaciones acerca del problema del "Adelgazamiento de la capa de ozono". Por lo
tanto, interesa examinarlas para comprender su estructura y cuáles son las restricciones
conceptuales que las limitan respecto de la adquisición del saber disciplinar.
Consideramos que los niños construyen esquemas explicativos sobre el mundo en su
interacción cotidiana con el entorno físico y también con el entomo social, es decir
familiar, escolar y cultural que los rodea. Ellos elaboran diversas concepciones con el
objeto de darle significado a sus experiencias.
Como señala Durkheim (1999) "antes de los primeros rudimentos de física y
química, los hombres ya tenían nociones sobre los fenómenos físico-químicos, que
superaban a la propia percepción. [...] Es porque, en efecto, la reflexión es anterior a la
ciencia, que sólo se sirve de ella con un método mejor. El hombre no puede vivir en
medio de las cosas sin formularse sus ideas sobre ella, a las cuales ajusta su conducta.
[...] En efecto, estas nociones o conceptos, como quiera llamárselos, no son sustitutos
legítimos de las cosas. Productos de la experiencia vulgar, tienen por objeto, ante todo,
armonizar nuestras acciones con el mundo que nos rodea; están estructuradas por la
práctica y para ella" (op. cit.: 130).
Acordamos con Astolfi y Develay (1998) que estas explicaciones son producidas por
los individuos según el momento y el contexto en que son requeridas, es decir, que no
preexisten, no son invariables, están ligadas a cada situación particular.
No obstante, son coherentes aún cuando muchas de estas concepciones se encuentran
distantes epistemicamente del saber disciplinar. Aún después de la enseñanza las
mismas persisten, ya que "...parece no haber estudios que hayan encontrado que una
68
concepción particular puede ser completamente extinguida y reemplazada por la
perspectiva científica. Casi todos los estudios muestran que las «viejas» ideas
permanecen «vivas» en contextos particulares"l (Duit, 2002: 7).
5.2. Las concepciones y los errores
En general, como ya se expuso, hay una distancia entre las ideas que los sujetos
construyen para comprender su entorno y el saber sabio. Por lo tanto, desde las
disciplinas científicas estas concepciones se consideran erróneas.
Canguilhem (1999) señala que Bachelard fue el primero en advertir que el error tiene
una función positiva en la génesis del saber y que la ignorancia no es una especie de
laguna o de ausencia, sino que tiene la estructura y la vitalidad del instinto. Para este
último filósofo el error no es una debilidad sino una fuerza, él ve en el rechazo el resorte
propulsor del conocimiento.
Por otra parte, Bourdieu (1999) opina que los errores del conocimiento se deben
tanto a la complejidad y la fugacidad de los fenómenos considerados como a las
funciones sociales de las prenociones que obstaculizan la ciencia. Este sociólogo dice:
"las opiniones primeras deben su fuerza no sólo al hecho de que se presentan como una
tentativa de explicación sistemática sino también al hecho de que las funciones que
cumplen constituyen en sí mismas un sistema" (op.cit.: ¡29).
5.3. Desde la perspectiva cognitiva
En tanto, Vosniadou (1994, 2000, 2002) afirma que el tipo de explicaciones que los
niños pueden construir está restringido por un marco interpretativo estrecho, pero
coherente. constituido por unas pocas presuposiciones ontológicas y epistemológicas.
Esta especialista asimismo propone que este marco es una estructura dinámica que guía
las interpretaciones de los alumnos sobre los fenómenos científicos y les permite
generar explicaciones y predicciones de manera razonablemente consistente. Esta
estructura es enriquecida, diferenciada y revisada cuando el niño adquiere nueva
información.
l There appears to be no study which found that a particular student's conception could be completelyextinguished and then replaced by the science view. Most studies show that the «old» ideas stay «alive»in particular contexts.
69
En otro trabajo, esta autora y sus colaboradores (Vosniadou et al.. 2001) mantienen
que, a pesar que los estudiantes son buenos intérpretes de su experiencia diaria, ellos no
parecen ser conscientes de los marcos teóricos que han construido y de las
presuposieiones que los limitan, por lo tanto, sus explicaciones permanecen implícitas y
tácitas. Estos investigadores suponen que la información contraintuitiva que se les da a
los alumnos es agregada a las estructuras existentes. Ello resulta en que las nuevas
representaciones son inconsistentes con las viejas al modificarse el sistema conceptual o
sino, mediante una solución de compromiso, se asimila en forma distorsionada el hecho
nuevo de manera que sea consistente con la estructura previa.
Como señalan de la Cruz y sus colaboradores (2001) "los presupuestos implícitos
estarían en la base de nuestros modos de conocer, ya que involucran principios
organizadores básicos: compromisos ontológicos, epistemológicos y metodológicos. A
estos últimos pertenecen los modos de explicar, de inferir y de comprobar del sentido
común en un dominio de conocimiento. Tales marcos conceptuales restringen y
posibilitan las teorías específicas o de dominio, las que se construyen para dar cuenta de
los fenómenos delimitados en diversos contextos" (op.cit.: 59).
Encontramos que Vosniadou, desde la perspectiva cognitiva, tiene en común con el
enfoque bachelardiano, tal como señala Mayer (2002), la postura que el conocimiento
previo es tanto un obstáculo para el cambio —porquetiene que ser revisado- como un
vehículo, porque el nuevo conocimiento conflictivo tiene que ser asimilado al anterior.
. 5.4. Desde la epistemología francesa
5.4.1. Los obstáculos en la ciencia
La noción de obstáculo epistemológico fue introducida por Bachelard (¡984) en la
epistemología contemporánea: "es en el acto mismo de conocer, íntimamente, donde
aparecen, por una especie de necesidad funcional, los entorpecimientos y las
confusiones. Es ahí donde mostraremos causas de estancamiento y hasta de retroceso, es
ahí donde discemiremos causas de inercia que llamaremos obstáculos epistemológicos"
(op. cit.: 15).
Bachelard (1973) asegura que los obstáculos no se deben a las dificultades externas
ni a la complejidad del fenómeno, sostiene que es necesario derribar los obstáculos
70
amontonados por la vida cotidiana, descubrir los rasgos inconscientes en el propio
conocimiento para realizar una ruptura que es epistemológica y que permitirá acceder al
pensamiento científico.
Este filósofo realiza su investigación sobre la construcción del pensamiento científico
en la historia de las ciencias e indica que un conocimiento nuevo siempre se construye
contra un razonamiento anterior, que cuando se dice que no a ese saber es cuando se. ,. . . . , . .,
pueden descubnr cosas nuevas. Sl la «explicacron» es Simplemente una reduccron al
conocimiento común, al conocimiento vulgar, no tiene nada que ver con la producción
esencial del pensamiento científico. Y, sin embargo, demasiado a menudo, lo repetimos,
la filosofía que interroga al sabio le pide que reduzca el conocimiento cientifico al
conocimiento usual, es decir al conocimiento sensible" (op.cit.: 73).
Bachelard, en su obra, presenta diversos obstáculos como ser: el obstáculo verbal, la
experiencia primera, el realismo ingenuo, el conocimiento general, el conocimiento
unitario y pragmático, el obstáculo sustancialista, el obstáculo animista, el complejo del
provecho pequeño, la libido y el conocimiento objetivo y los obstáculos del
conocimiento cuantitativo.
5.4.2. El realismo ingenuo
Para este especialista la comprensión de lo que nos rodea requiere una construcción
racional. "El girar de la tierra es antes una idea que un hecho. Este hecho no tiene, en un
principio, ningún rasgo empírico. Hay que colocarlo en el lugar que le corresponde en
un terreno racional de ideas para poder afirmarlo. Hay que comprenderlo para
aprehendcrlo" (op. cit.: 33).
Bachelard rechaza el empirismo cuando dice que "incluso cuando se trata de sus
descubrimientos personales, perseguidos pacientemente con una ciencia muy notable de
la investigación química, Pn'estley se permite el lujo de borrar los lazos teóricos que le
han conducido a experiencias fecundas. Tiene tal voluntad de filosofía empírica que el
pensamiento queda reducido a una especie de causa ocasional de la experiencia. Si
escuchamos a Priestley el azar es quien lo ha hecho todo" (op. cit.: 44).
Al analizar cómo se construye el saber 50ciológico, Bourdieu (1999) explica que el
principal obstáculo epistemológico para el conocimiento del mundo social es la propia
familiaridad con el mismo porque produce continuamente concepciones ficticias.
7l
También señala que es tan difícil establecer la separación entre la percepción y la
ciencia "como encontrar en su herencia teórica los instrumentos que le permitan
rechazar radicalmente el lenguaje común y las nooiones comunes" (op. cit.: 27).
Bachelard reitera que la ciencia se hace contra lo inmediato, contra las sensaciones,
la ciencia no es una descripción de la realidad dada ya que lo real no es jamás lo que
podría creerSe, sino siempre lo que debiera haberse pensado.
La ciencia plantea la existencia de un mundo real pero del que no podemos tener un
conocimiento inmediato, la ciencia se apoya en los datos pero se construye alejándose
de ellos, de la realidad inmediata, de una realidad ingenua.
5.4.3. El obstáculo sustancialista
Con relación a la idea de sustancia, Bachelard (1984) dice que es muy clara, muy
simple. muy poco discutida. El sustancialismo es, como todos los obstáculos
epistemológicos, polimorfo. En un objeto se centran todos los conocimientos en los que
ese objeto desempeña un papel. En la sustancia se unen distintas cualidades, aún las más
alejadas y contradictorias, una profunda con una superficial, una manifiesta con una
oculta.
Este epistemólogo alega que la intuición de la interioridad, de la intimidad está
fuertemente ligada a este obstáculo. "La idea sustancialista es ilustrada frecuentemente
mediante una simple presentación. Es necesario que algo encierre, que la cualidad
profunda sea encerrada. [...] la sustancia tiene un interior, o mejor aún, la sustancia es
un interior" (Bachelard, 1984: 117).
Como apunta Bachelard, uno de los sintomas más claros de este obstáculo es la
acumulación de cualidades para la sustancia, "en definitiva, el progreso del pensamiento
consiste en disminuir el número de adjetivos que convienen a un sustantivo y no en
aumentarlo. Se piensa científicamente en los atributos jerarquizándolos, mas no
yuxtaponiéndolos (op. cit.: 133).
5.4.4. Conocimiento científico y conocimiento cotidiano
La postura bachelardiana marca la senda para posicionamos frente a estos dos
conocimientos. Bachelard (1973) comenta la necesidad de realizar una ruptura con la
experiencia ingenua del mundo para adquirir el conocimiento científico, sugiere que la
72
influencia de las nociones comunes es muy fuerte. Pero también explica que el
obstáculo es una «facilidad» que se toma la mente.
Como advierte Bourdieu (1999), "la influencia de las nociones comunes es tan fuerte
que todas las técnicas de objetivación deben ser aplicadas para realizar efectivamente
una ruptura"(op. cit.: 28)
Castorina y Faigenbaum (2000) exponen la discontinuidad epistémica en la filosofía
de Bachelard en el sentido que hay diferencias o distancias relevantes entre el saber
cotidiano y el saber cientifico. De ahí la exigencia de una profunda reorganización del
primero en dirección del segundo.
Aparece aquí la característica dialéctica de la intervención del obstáculo en el
conocimiento en el sentido que las ideas son tanto una ayuda a la comprensión (el
soporte disponible para la inteligibilidad de los fenómenos) como obstáculos (la
producción de un detenimiento del pensamiento o de las representaciones erróneas)
(Peterfalvi, 1997; Rumelhard,l997; Astolfi. 1999).
5.4.5. El aprendizaje escolar
Bachelard (1984) se asombra que los profesores de ciencia no comprendan que sus
alumnos no comprenden. Él explica que el adolescente llega al curso de física con
conocimientos ya constituidos, que no se trata de que adquiera una cultura experimental
sino de cambiarla. Este filósofo afirma que hay que reemplazar el saber cerrado y
estático por un conocimiento abierto y dinámico y señala que el obstáculo
epistemológico puede estudiarse en el desarrollo histórico del pensamiento científico y
en la práctica de la educación.
Como señala Camilloni (2001). para aprender ciencias hay que colocar al espíritu en
estado de movilización permanente, el obstáculo epistemológico «se incrusta» en el
conocimiento que no se cuestiona. Esta autora marca el gran interés de la pedagogía en
la relación entre en conocimiento científico y el cotidiano "dado que implica dar un
principio de respuesta a la doble cuestión de cómo se encara en la escuela el
conocimiento adquirido previamente por el alumno en su vida cotidiana e. igualmente
cómo se traslada luego el conocimiento escolar a la vida cotidiana del alumno"(op.cit.:
24).
73
Acordamos con Sanmartí e Izquierdo (1997) cuando plantean respecto al
conocimiento cotidiano y científico:
que son construcciones paralelas que interactúan entre sí,
la necesidad de tomar conciencia (metacognición) de sus diferencias,
que contienen modelos interpretativos que pueden ser complejos,
que la diferencia más importante es que el primero es habitualmente implícito
mientras el segundo requiere un alto grado de toma de conciencia,
que el conocimiento cotidiano es útil en la resolución de los problemas de la vida
diaria y no tiene por qué ser borrado de la mente, sino que incluso puede y debe
mejorarse.
5.5. Los obstáculos en la didáctica
Brousseau es el que introduce los obstáculos epistemológicos en la didáctica. Este
investigador (en Artigue, 1990) considera que el obstáculo es un conocimiento
inevitable por ser constitutivo del desarrollo del conocimiento, y plantea la importancia
de identificar y clasificar los obstáculos. Él distingue, en la didáctica de las
matemáticas, tres tipos fundamentales de obstáculos con orígenes diferentes:
— el origen ontogenético, debido a las limitaciones de las capacidades cognitivas de los
alumnos,
— el origen didáctico, ligado a las elecciones del sistema de enseñanza y
— el origen epistemológico, donde los obstáculos están relacionados con la resistencia
de un saber mal adaptado y son constitutivos del desarrollo del conocimiento.
Brousseau apoya las características enunciadas por Duroux, quien propone que el
obstáculo epistemológico:
— es un conocimiento, una concepción,
— produce respuestas adaptadas en cierto contexto,
- genera respuestas erróneas fuera de ese contexto,
- es resistente y no desaparece aún cuando se posee un conocimiento mejor,
74
— continúa manifestándose de modo intempestivo y obstinado a pesar de tomarse
conciencia de su inexactitud.
Sierpinska (en Artigue, 1990) considera que hay dos aspectos de la noción de
obstáculo de Bachelard que hay que retener:
— la aparición de los obstáculos tiene un carácter inevitable, y
- la repetición de su aparición en la filogénesis y la ontogénesis de los conceptos.
Para algunos investigadores no sólo los conocimientos provocan obstáculos, también
lo hacen ciertos procesos simplificadores y ciertas habilidades no desarrolladas. Artigue
(1990) plantea que los pr0cesos que son productores de errores también fueron
fructíferos en la historia de la ciencia como generadores de conocimiento.
Viennot (2001) ha investigado algunas formas de razonamiento que aparecen en la
didáctica de la física y que son útiles como mecanismos de reducción de la complejidad.
Esta investigadora, al analizar los errores que se presentan en los razonamientos de los
alumnos, encuentra mecanismos, como por ejemplo el razonamiento lineal causal o el
razonamiento secuencial, que al ser utilizados en forma abusiva provocan errores en las
respuestas de los alumnos.
También Peterfalvi (1997) señala algunas particularidades de los obstáculos
epistemológicos:
— son característicamente «resistentes» al estar en juego los marcos mismos del
pensamiento,
— reaparecen cuando el alumno se aleja del problema trabajado o reaparecen
transcurrido un cierto tiempo,
aparecen producciones de conciliación entre la antigua postura familiar y lo que el
docente procura construir,
reaparecen en sistemas de representación cada vez más elaborados, y
siempre exigen nuevos trabajos en un proceso que recuerda la elaboración del duelo
(Rumelhard, 1996).
Por último, Astolfi, en su libro "El «error», un medio para enseñar" (1999), presenta
75
seis características de los obstáculos indicadas por Michel Fabre:
— la interioridad, es decir, no son visibles,
— la facilidad, ya que posibilita la comprensión del conocimiento cotidiano pero a su
vez dificulta el razonamiento científico,
la positividad, por ser una forma de conocimiento común,
— la ambigüedad, como forma de funcionamiento útil y valiosa pero también
generadora de errores,
el polimorfismo por ser transversal a los contenidos disciplinares y
— la recurrencia porque reaparece cuando se considera que ha sido superado.
En esta tesis distinguiremos los obstáculos epistemológicos de los didácticos,
consideramos que los primeros son constitutivos del desarrollo del conocimiento y son
implícitos para el individuo, ya que forman parte de los marcos interpretativos de su
pensamiento.
A pesar de utilizar el término obstáculo como un sustantivo. no lo pensamos como un
objeto, como una «cosa», que impide la construcción conceptual sino como una
función, como un determinado rol que puede asumir una creencia, una concepción,
obstaculizando la adquisición del conocimiento científico.
5.6. Las ideas-obstáculo
En esta investigación utilizaremos una categoría esbozada por Bachelard (1973), la
noción-obstáculo y retomada en ocasiones por los didactas franceses. Este filósofo la
define en este ejemplo:
"La noción de corpúsculo concebido como un cuerpo pequeño. la
noción de interacción corpuscular concebida como el choque de dos
cuerpos, son, precisamente, nociones-obstáculo, nociones que frenan
la cultura y contra las que hay que prevenirse" (op. cit.: 72).
Bachelard asevera que para construir la «objetividad» conceptual de las ondas o los
corpúsculos hay que romper con las nociones comunes, hay que abandonar la creencia
de que son «cosas» de la experiencia cotidiana. Asimismo dice que la concepción de los
76
átomos como cosas pequeñas es el punto de emergencia de un obstáculo, el «cosismo»
que se cn'staliza en la noción «corpúsculo». También sostiene que pensar la interacción
de partículas como el choque de dos bolas de marfil es una manifestación del obstáculo
«choquismo» que está concretizado en el ténnino «interacción corpuscular».
Designaremos a esta categoría «ideas-obstáculo», siguiendo la denominación
utilizada por Astolfi y Peterfalvi (1997) y Fillon (1997). Su utilización evita designar
con el vocablo «obstáculo» a las concepciones que dificultan la construcción del
conocimiento científico.
5.7. Los aportes del marco teórico a esta tesis
La estructura conceptual que va a guiar esta tesis es la que ha sido expuesta
previamente en este capítulo.
Sin embargo, como plantea Freidin (2000), la teoría no debe ser un «corsé» que ciñe
la investigación sino. como destaca Maxwell (1996). "el contexto conceptual no se
«encuentra» sino que se construye. Si bien incorpora piezas que son tomadas prestadas
de otros lugares, su estructura, su coherencia total es algo que cada uno elabora, no que
ya está hecho y disponible para su uso [...] uno tiene que examinar críticamente cada
pieza del material existente para evaluar si es útil y válida para la construcción de la
teoría que mejor guía el estudio propio" (op.cit.: 2).
En esta investigación se utilizan los obstáculos desarrollados por Bachelard para
examinar las explicaciones de los alumnos. A partir de este análisis se construyen las
categorías de análisis, en cierto sentido, los obstáculos son «construidos» por el
investigador a la luz de los datos empíricos. En resumen, se trata de presuposiciones que
funcionan como resistencias perdurables en el aprendizaje del "Adelgazamiento de la
capa de ozono".
Capítqu 6
Diseño metodológico
6.1. Introducción
A continuación se presentarán las características metodológicas de esta investigación
en base a la siguiente propuesta de Goetz y LeCompte (1988):
— el foco y el fin del estudio, y las cuestiones que aborda,
— el modelo o diseño de investigación utilizado y las razones de su elección,
— los participantes o sujetos del estudio y el escenario y el contexto investigado.
— la experiencia del investigador y sus roles en el estudio,
— las estrategias de recogida de los datos,
— las técnicas empleadas para el análisis de los datos,
los descubrimientos del estudio: interpretación y aplicaciones (op.cit.: 58).
6.2. El problema de investigación
Esta investigación tiene como objetivo comprender cuáles son las dificultades en el
aprendizaje del "Adelgazamiento de la capa de ozono". En particular, cuáles son los
obstáculos que restringen y a la vez facilitan la construcción de las explicaciones de los
alumnos; asimismo cuáles son los marcos interpretativos que ellos ponen en juego al
construir sus razonamientos.
Sin embargo, al hacerlo. no se puede dejar de tomar en cuenta cómo se relaciona la
construcción de significados con las prácticas escolares. con el contexto social y cultural
en donde se realiza este aprendizaje.
78
6.3. Unidad de análisis
Esta tesis se inscribe en la tradición de la metodología cualitativa, que es peculiar de
las ciencias sociales, siendo una de sus características que el investigador busca
comprender las perspectivas de los participantes del estudio, en este caso, el punto de
vista de los alumnos sobre el tema. Otra de las particularidades de este tipo de
indagación es que las categorías utilizadas emergen de los datos, por lo tanto, hay que
desarrollarlas mediante la categorización y la codificación de los datos recolectados
(Janesick, 2000).
Para ello, en esta investigación se toma como unidad de análisis las explicaciones
expresadas por los estudiantes, las que se obtienen de los materiales escolares recogidos
—escritosy dibujos de los alumnos—,y de la trascripción de las entrevistas realizadas.
6.4. Selección de la muestra
La población elegida es la franja etaria de 12-18 años, perteneciente al 3° ciclo de la
Educación General Básica (EGB) y al Nivel Polimodal de escuelas argentinas. Este
grupo es el que, en la Argentina, puede recibir una enseñanza sobre el "Adelgazamiento
de la capa de ozono" por estar este tema incluido en los Contenidos Básicos Comunes
(CBC).
La muestra seleccionada es una «muestra según propósitos», que permite obtener la
información que no es posible conseguir de otra manera (Maxwell, 1996).
En este caso, son jóvenes que estuvieran recibiendo, o hubieran recibido. instrucción
sobre el "Adelgazamiento de la capa de ozono". La razón de esta elección se relaciona
con el objeto de estudio: los obstáculos que se presentan en el aprendizaje de esta
temática. Para detectarlos era necesario encontrar situaciones donde los mismos
obstaculizaran la construcción de una explicación científica.
Para cumplir con el proyecto de esta investigación se realizaron observaciones de
clases, se examinaron las producciones de los estudiantes y se efectuaron entrevistas
dirigidas.
Consideramos que, en cierta medida, esta investigación capta la heterogeneidad de la
población estudiantil, ya que la mayoría de los documentos analizados son los trabajos
79
realizados por alumnos de escuelas distribuidas en todo el país, habiendo escuelas
públicas y privadas y de ciudades de diferentes tamaños. así como también de escuelas
rurales.
6.5. Los roles del investigador
En un estudio cualitativo el investigador cumple múltiples papeles. Para Taylor y
Bogdan (1986) el propio investigador es el instrumento de la investigación ya que su rol
implica no sólo obtener respuestas, sino también aprender qué preguntas hacer y cómo
hacerlas.
Denzin y Lincoln (2000) señalan que el investigador cualitativo es un bricoleur, ya
que está preparado para utilizar una gran variedad de herramientas, estrategias y
métodos o si es necesario, inventar nuevos instrumentos que le permitan interpretar el
problema a estudiar. También se ocupa de montar las múltiples partes de la
investigación para presentar una visión completa de la compleja situación indagada.
6.6. La recolección de datos
Otra de las características de este tipo de investigación es la clase de información
recolectada: una gran cantidad de material no estructurado. Cuando se recogen los
datos, el investigador no sabe qué aspectos pueden llegar a ser los más importantes. Por
lo tanto, debe recoger normalmente un considerable conjunto de datos; se encuentra
entonces con una vasta cantidad de material no estructurado y gran parte del mismo
puede revelarse como no significativo para su objeto de estudio (Selltiz et al., 1965).
Como señalan Taylor y Bogdan (1986) se reúne información hasta que el
investigador percibe que más datos no van a producir ninguna interpretación
auténticamente nueva.
6.7. Los instrumentos utilizados
Para lograr la comprensión y el análisis del problema de investigación planteado se
utilizaron las siguientes estrategias de recogida de datos:
80
6.7.1. La observación de clases
Las observaciones fueron no participativas y permitieron obtener una experiencia
directa del ámbito escolar. El objetivo principal de atención fue comprender el proceso
de enseñanza y aprendizaje de esta temática. En particular, se observó el contenido
temático desarrollado, la secuenciación realizada, cómo se enseña, qué se enseña;_los
materiales que se utilizan para su enseñanza, las preguntas y las actividades que realizan
los alumnos sobre el contenido, etc. Se realizaron observaciones en:
(a) Un curso de 9° Año de una escuela mixta bilingüe de la zona norte del Gran Buenos
Aires formado por 21 alumnos. Se observaron dos clases de una materia dictada en
inglés correspondiente a la disciplina de Geografía. Las mismas fueron grabadas en
forma auditiva, también se recogió el material de lectura utilizado por los alumnos y
la tarea escrita realizada por ellos.
(b) Dos cursos de Ciencias Naturales de un 7° Año de una escuela de niñas católica
bilingüe de la zona norte del Gran Buenos Aires. Cada aula constaba de 24 alumnas.
Las clases observadas fueron tres y se las grabó en forma auditiva.
Estas observaciones permitieron una primera aproximación a la problemática del
aprendizaje del "Adelgazamiento de la capa de ozono".
6.7.2. Materiales escritos y gráficos
Se recolectaron dos tipos de materiales:
(a) Las producciones de los docentes y los alumnos observados (escritos, dibujos,
apuntes, esquemas, etc.).
(b) Los trabajos escritos y afiches realizados por alumnos argentinos de todo el país
para diferentes concursos escolares.
En esta última categoría se encuentran las siguientes producciones:
(a) Trabajos desarrollados para el concurso educativo auspiciado por la Asamblea
General SPARC (Stratospheric Processes and their Role in Climate) que se realizó
en noviembre de 2000 en Argentina. El tema del concurso era "El Ozono
Atmosférico", son 37 monografías realizadas por estudiantes argentinos del nivel
Polimodal (15-18 años) de escuelas de todo el país y 35 afiches que dibujaron los
81
alumnos del 3° ciclo de la EGB (12-14 años). Los materiales fueron realizados en
general en forma grupal, estando los grupos constituidos por uno a cinco alumnos.
La consigna para los estudiantes de 15 a 18 años fue que realizaran una
investigación y enviaran un informe que no excediera las cuatro páginas. A los más
pequeños se les pidió que efectuaran un trabajo plástico en formato afiche
acompañado por la explicación de la labor realizada en una página adjunta.
(b) El otro concurso fue organizado por el Instituto Argentino del Petróleo y del Gas
(IAPG) durante el año 2000 (7° Olimpíada Argentina sobre la Preservación del
Ambiente). En las primeras instancias, en las que participaron más de 2000 alumnos
de 13-18 años de escuelas de todo el país, debían superar dos exámenes de opción
múltiple de 30 preguntas, diez de las cuales correspondían al adelgazamiento de la
capa de ozono. En la última instancia, en la cual participaron 15 alumnos, debían
argumentar por escrito defendiendo la posición de un meteorólogo que asumia el rol
del representante del Centro Argentino de Meteorólogos en una imaginaria reunión
organizada por el gobierno.
6.7.3. Las entrevistas
Se realizaron entrevistas dirigidas a varios alumnos de las diferentes franjas etarias.
Los alumnos entrevistados fueron:
(a) Seis alumnas pertenecientes a los cursos de 7° Año observados.
(b) Cuatro estudiantes del 2° Año del Polimodal de una escuela privada, católica. mixta
y de clase media que habían participado el año anterior en el concurso SPARC 2000
con dos monografías.
(c) Diez estudiantes del 1° Año del Polimodal que pertenecen a esta última escuela
ubicada en la zona sur del Gran Buenos Aires.
El rasgo distintivo de las entrevistas dirigidas es el análisis previo que el investigador
ha realizado de la situación particular que se quiere investigar (Cohen y Manion, 1990),
en este caso, los obstáculos que dificultan el aprendizaje de los entrevistados sobre el
"Adelgazamiento de la capa de ozono" y el "Aumento del efecto invernadero".
Sobre 1abase de este análisis, se anna una lista que "constituye una serie de puntos a
ser cubiertos, pero la forma en la que las preguntas son formuladas y su inserción en el
82
tiempo son dejadas en gran parte a la discreción del entrevistador. Éste tiene libertad
para explorar razones y motivos para comprobar más tarde las direcciones no
anticipadas. Aunque el entrevistado tiene libertad para expresarse totalmente en su
propia forma de pensar, la dirección de la entrevista está claramente en manos del
entrevistador. Éste quiere tipos definidos de información, y parte de su tarea es confiar
al interrogado en la discusión de los aspectos acerca de los cuales él desea obtener
conocimiento"(Selltiz et a|., 1965: 299).
En las entrevistas realizadas se adoptaron muchas de las características del método
clínico donde el eje está puesto en las respuestas de los estudiantes. La marcha del
interrogatorio depende de las explicaciones que brinda el entrevistado. El propósito es
dejar hablar al interpelado sin desviarlo, pero al mismo tiempo lograr la comprobación o
la refutación de las hipótesis de trabajo que el investigador tenía y que también fue
armando a lo largo de la entrevista. El objetivo, entonces, es comprender cómo el sujeto
interrogado se plantea y resuelve el problema que se le ha presentado. bo que se
pretende es problematizar al entrevistado, esto se logra mediante las preguntas de
justificación y de control: el primer tipo obliga al alumno a legitimar su punto de vista y
con las segundas se busca la coherencia o la contradicción de las respuestas (Castorina
et al., 1984).
Las entrevistas con los adolescentes en el ámbito escolar son delicadas ya que para
obtener los resultados esperados es necesario que, por un lado, el estudiante sienta que
tiene la libertad para expresar sus opiniones y también que se comprometa, es decir, que
no opte por decir que no sabe la respuesta. Pero por el otro, es importante que no
invente respuestas de compromiso con el fin de satisfacer al entrevistador.
Las entrevistas tuvieron una duración de 30-45 minutos en las cuales se les pidió a
los alumnos que expresaran sus ideas sobre los conceptos involucrados en la temática
del adelgazamiento de la capa de ozono. A partir de dos preguntas disparadoras sobre el
adelgazamiento y el calentamiento global, se indagaba acerca de las concepciones de los
estudiantes respecto del efecto invernadero, la capa de ozono, los gases, la atmósfera, el
aire, la radiación, la energía, la luz, etc. Las entrevistas fueron grabadas y luego
transcriptas para su análisis.
83
6.8. Análisis e Interpretación de datos
Para el análisis de los datos se utilizó, en una primera instancia, los obstáculos
planteados por Bachelard (1973. 1984) y por los didactas franceses (AA.VV., 1997).
Como el objetivo es comprender cuáles obstáculos restringen y a la vez facilitan el
aprendizaje del "Adelgazamiento de la capa de ozono" se realiza un análisis cualitativo
donde la categorización tiene que ajustarse a los datos recogidos (Taylor y Bogdan,
1986).
"El análisis de los datos es un proceso en continuo progreso en la investigación
cualitativa. La recolección y el análisis de los datos van de la mano. A lo largo de la
observación participante, las entrevistas en profundidad y otras investigaciones
cualitativas, los investigadores siguen la pista de los temas emergentes, leen sus notas
de campo o transcripciones y desarrollan conceptos y proposiciones para comenzar a
dar sentido a sus datos. [...] En muchos estudios los investigadores se abstienen de
seleccionar escenarios, personas o documentos adicionales para su estudio hasta que han
realizado algún análisis inicial de los datos" (op.cit.: 158).
"El análisis de los datos es un proceso dinámico y creativo. A lo largo del análisis, se
trata de obtener una comprensión más profunda de lo que se ha estudiado, y se
continúan refinando las interpretaciones. Los investigadores también se abrevan en su
experiencia directa con escenarios, informantes y documentos. para llegar al sentido de
los fenómenos partiendo de los datos" (op.cit.: 159).
En una primera instancia se examinaron los razonamientos de los estudiantes
utilizando las categorías de obstáculos planteadas por Bachelard. Durante esta
investigación se fue modificando esta categorización inicial, la misma se fue puliendo y
depurando al mismo tiempo que se recolectaba más información que enriquecïa el
marco teórico utilizado. En este proceso continuo de comparación de los datos con las
categorías teóricas, explorando e identificando las diferencias y las similitudes, se fue
identificando la nueva evidencia que llevó a refonnular las categorias hasta construir un
contexto conceptual coherente y plausible con los datos recolectados.
84
6.9. Triangulación de los datos
La combinación de múltiples prácticas metodológicas, materiales empíricos y
perspectivas es una estrategia que agrega rigor, amplitud, complejidad, riqueza y
profundidad a la investigación. La triangulación es una alternativa a la validación, "es el
despliegue de múltiples realidades refractadas simultáneamente. Cada una de las
metáforas «trabaja» para crear simultaneidad más que algo secuencial o lineal. Lectores
y público son entonces invitados a explorar visiones rivales del contexto, a sumergirse y
fundirse en nuevas realidades para comprender"l (Denzin y Lincoln, 2000: 6).
Como plantea Stake (1998), hay que considerar que son esenciales, en todas las
estrategias, los contextos, los múltiples puntos de vista y la triangulación. Este autor
señala que se utilizan diversas estrategias para aumentar el crédito de la interpretación
realizada. En esta tesis utilizaremos dos tipos:
6.9.1. De las fuentes de datos
Esta estrategia consiste en observar si el fenómeno es el mismo en otros contextos.
En este caso. se utilizan datos de diferentes escuelas. También utilizaremos las
explicaciones obtenidas en investigaciones realizadas en otros países.
6.9.2. Metodológica
Esta estrategia consiste en recolectar los datos utilizando múltiples enfoques. En este
caso los métodos utilizados son:
— observaciones de clases,
— revisión de materiales escritos y gráficos, y
— entrevistas.
A partir de estos datos se genera una interpretación de las explicaciones de los
alumnos investigados, es un trabajo de inferencia a partir de la información que se
deriva de las observaciones, los materiales y las entrevistas.
l ...is the display of multiple, refracted realities simultaneously. Each of the metaphors «works» to createsimultaneity rather than the sequential or linear. Readers and audiences are then invited to explorecompeting Visionsof the context. to become immersed in and mergc with new realities to comprehcnd.
85
Capítulo 7
Resultados: Análisis de los datos empíricos
7.1. Una primera aproximación al objeto de estudio: las observaciones
Las observaciones de clase realizadas nos permitieron comprender que una dificultad
importante en el aprendizaje de esta temática es la literalidad en la comprensión de los
lenguajes simbólicos utilizados: las imágenes y las palabras. A continuación,
ilustraremos brevemente algunos aspectos de la lectura textual que realizan los alumnos.
En una de las aulas observadas, un curso de un 9° año de la disciplina de Geografía
dictado en idioma inglés, notamos que los alumnos confunden el «efecto invernadero»
con el aumento del mismo. En este caso, la docente diferenció los dos procesos pero en
el libro de texto se utiliza el mismo término para referirse al proceso natural y a su
aumento. Esta práctica, implementada en los ámbitos científicos, se ha extendido a los
materiales de divulgación y provoca confusión entre los no expertos. En consecuencia,
el resultado fue que la mayoría de los alumnos no comprendió que lo que provoca el
calentamiento global es el «aumento» del efecto invernadero (ver A2).
El texto escolar utilizado está acompañado por la figura 7.1. En este dibujo la franja
05cura que rodea la Tierra está acompañada por la siguiente frase:
"Una acumulación de gases, incluyendo al dióxido de carbono y los
CFCs, impide que la radiación infrarroja adicional se escape,
calentando así excesivamente a la Tierra".
El 40% de los estudiantes, inducidos por el dibujo y el texto, infieren que estos gases
forman una capa.
Un grupo de alumnos, además, escribió que los rayos del sol pueden entrar porque la
capa está rota y como los gases son calientes, pueden calentar la Tierra. Si observamos
la figura 7.1 podemos «ver» lo que afirman los estudiantes de este grupo, que la capa
esta «rota» en los sectores donde entran los rayos solares. Respecto a la frase, «los gases
86
son calientes», consideramos que la explicación de esta concepción proviene de una
traducción y comprensión literal de algunos términos que aparecen en el texto y en el
dibujo. Suponemos que los estudiantes han traducido el término «heat radiation», que es
la «radiación infrarroja», como «rayos de calor». Esta interpretación de los alumnos
también se apoya en la explicación que aparece en el texto escolar, que dice que esta
radiación es atrapada por los gases, manteniendo la Tierra caliente.
wait-¿HM m --zv M'ápmimoogn. 1 - z
Figura 7.1
Fuente: Bishop, V. & Prosser, R. (1990) Insight Geography:
The Environment: Student Book. England: Collins Educational.
En otra de las aulas observadas, un curso de 7° Año de la disciplina de Ciencias
Naturales, hallamos que las alumnas no diferencian el adelgazamiento de la capa de
ozono del aumento del efecto invernadero. Encontramos que estas estudiantes conocen
y comprenden las causas (utilización de los gases CFCs, quema de combustibles, etc.) y
las consecuencias (cáncer de piel, aumento del nivel del mar, etc.) de estos problemas
ambientales pero no entienden los procesos involucrados (absorción de la radiación
ultravioleta en interacciones fotoquímicas, radiación terrestre atrapada por los gases
invernadero). Suponemos que esta diferencia en la comprensión se debe al tipo de
conocimiento implicado, en un caso. son conceptos más relacionados con la experiencia
87
cotidiana de estas niñas y en el otro, corresponden a nociones más abstractas. La lectura
que hacen de estos procesos ambientales es literal, piensan que la radiación ultravioleta
pasa por el «agujero» o rebota en la capa de ozono.
También en este caso encontramos que varias alumnas toman al pie de la letra las
representaciones utilizadas. Esto se evidencia en que sostienen que la capa de ozono es
distinguible del resto de la atmósfera, estas niñas dicen que, si viajan hasta la
estratosfera, podrían diferenciar a la capa de ozono porque tendría un color diferente
que el resto de la atmósfera o, tendría otra consistencia.
Por último, hallamos que convierten las consecuencias potenciales de estos
fenómenos en consecuencias ciertas. Estas estudiantes observaron un video donde se
explicaban algunos de los posibles efectos del aumento de los gases invernadero. En
entrevistas posteriores, estas niñas los mencionaban como acontecimientos que estaban
ocurriendo. En este caso, también han hecho una interpretación literal de la película que
miraron.
7. 2. Análisis del saber aprendido
A continuación, se realizará un examen del contenido desarrollado por los alumnos
en las monografías presentadas en el concurso SPARC. El criterio de selección utilizado
en el análisis de los trabajos fue que las unidades reflejaran un aspecto tratable a nivel
escolar del ozono atmosférico. Se identificaron treinta y cinco unidades que se detallan
en el figura 7.2 donde cada una de ellas es un contenido desarrollado por los alumnos.
También se los contrastará con la estructura conceptual presentada en el capítulo 4.
Como el interés de esta investigación está centrado en el tratamiento de los aspectos
científicos del ozono, todos los aspectos sccic ' ' r "" nsfueron clasificados
como una sola unidad. Esta clasificación fue desarrollada en forma independiente por la
doctoranda y una meteoróloga que luego discutieron sus interpretaciones hasta alcanzar
un acuerdo sobre la misma.
Consideramos que la producción de los grupos, las monografías, pueden ser tomadas
como la expresión de las ideas respecto a los temas tratados; sin embargo, no podemos
evaluar si las mismas son el resultado consensuado del grupo o la expresión de sólo uno
88
de los alumnos, como tampoco podemos discernir la influencia del docente en estos
trabajos.
Contenidos %
l. Características del gas ozono 38
2. Concentración de ozono en la capa 46
3. Ubicación y características de la capa 73
4. Evolución de la atmósfera 16
5. Circulación atmosférica 22
6. Equilibrio dinámico del ozono 38
7. Interacción con la radiación UV 73
8. Tipos de radiación UV: A, B, C 24
9. Efectos negativos de la UV 43
10. Efectos positivos de la UV 8
ll. Variación de la UV con latitud 14
12. Alteraciones naturales: Vulcanismo 19
13. Reacciones químicas naturales del ozono 24
14. Alteraciones antropogénicas 54
15. «Agujero» en la Antártida 78
16. Hay un «agujero» en el Ártico 32
17. El adelgazamiento de la capa es global 24
18. «Agujero» aparece en la primavera S7
19. Causas de adelgazamiento: Vórtice polar 38
20. Causas de adelgazamiento: Nubes estratosféricas 43
21. Gas clorofluocarbono (CFC) 78
22. Usos del gas clorofluocarbono (CFC) 68
23. Reacción química del cloro 65
24. Efectos del adelgazamiento en seres humanos 59
25. Efectos del adelgazamiento en la vida terrestre 41
26. Efectos del adelgazamiento en la vida marina 49
27. Cuestiones socio-económico-políticas 59
28. Extensión del «agujero» (tamaño) 4]
89
29. Espesor del «agujero» (adelgazamiento) 35
30. Sugerencias para evitar el adelgazamiento 30
31. El ozono troposférico es contaminante 35
32. Causas del ozono troposférico 27
33. Efectos del ozono troposférico 14
34. Sugerencias para evitar ozono troposférico 14
35. Cómo se mide el ozono 16
Figura 7.2 Análisis de contenido de las monografías presentadas en el
concurso SPARC 2000 (para cada contenido figura el porcentaje de la
muestra que lo desarrolló).
Se hizo un análisis temático basado en el indicador de presencia de los contenidos en
las monografías (Bardin, 1986). Se utilizó el siguiente criterio: la presencia o ausencia
de un tema corresponde a una selección que realizaron los grupos sobre la base de la
relevancia que le otorgaron al mismo.
El análisis realizado muestra que se le dio mayor importancia al tema del ozono
estratosférico, ya que todos los grupos, salvo uno, eligieron este tema mientras un 35%
de la muestra desarrolló los dos problemas, el ozono troposférico y el estratosférico.
Hay que tener en cuenta que los medios periodísticos argentinos le otorgan muchísima
relevancia al tema del «agujero» de ozono que ocasiona la pérdida de ozono
estratosférico y no al aumento del ozono troposférico que es uno más de los gases que
contaminan la atmósfera por las emanaciones fabriles y del transporte y que también
contribuye al efecto invernadero (ver A128).
El 78% de los grupos menciona los clorofluocarbonos y el «agujero» en la Antártida.
Sólo un 32% de ellos se refiere, además, al «agujero» que aparece en el Ártico mientras
que en un 24% de los trabajos se alude a que la pérdida de ozono en la columna de aire
ocurre en todo el mundo. Esta disminución global es una consecuencia de la alteración
de la capa de ozono (ver A125). Su desconocimiento puede llevar a que los alumnos no
comprendan cómo puede afectarles el «agujero» de ozono de la Antártida. También es
interesante mencionar que mientras en nuestro país la temática del ozono estratosférico
está siempre asociada con el «agujero» de ozono no ocurre lo mismo en otros países, lo
90
que se refleja en algunas de las investigaciones (Dove, 1996; Andersson y Wallin, 2000)
sobre el aprendizaje de la temática en las cuales no se menciona el mismo.
La interacción con la radiación ultravioleta, la ubicación y las características de la
capa de ozono, son aludidas por un 73% de los grupos. Mientras un 43% de la muestra
total trató los efectos perjudiciales de la radiación, sólo un 8% menciona los efectos
beneficiosos de los rayos ultravioleta (ver Al .10.1).
Las cuestiones socio-económico-políticas fueron planteadas por un 59% de los
grupos y un 54% de los grupos se refieren a las alteraciones antropoge'nicas, pero sólo
un 22% menciona la circulación atmosférica (ver Al .4).
Encontramos que en un 38% de los trabajos se hace referencia al estado de equilibrio
natural del ozono (ver Al.6), es decir, que el gas ozono se crea, se distribuye y se
destruye siendo su cantidad total global estable. Consideramos que si no se conoce este
proceso no se entiende cómo la capa puede volver, en un futuro, a los valores previos al
adelgazamiento.
Estos porcentajes muestran que se ha puesto el énfasis en las alteraciones provocadas
por los seres humanos y que no se toman en cuenta o no se conocen los conceptos
básicos del estado de equilibrio del ozono, la circulación y la estructura atmosférica. La
no inclusión de los procesos atmosféricos en la explicación del adelgazamiento de la
capa de ozono provoca una deformación del conocimiento científico y colabora en la
aparición de más obstáculos en el saber, ya que sin estos procesos, ¿cómo se explican
los alumnos la emisión de los CFCs en las regiones industrializadas y la destrucción del
ozono en las regiones polares? ¿Cómo se explica la disminución no uniforme de la capa
en todo el planeta?
7.3. Las ideas-obstáculos
A continuación se examinarán las explicaciones y los dibujos de los alumnos para
detectar las ideas-obstáculo (Astolfi y Peterfalvi, 1997) que los alumnos tienen sobre los
conceptos sobre los que se articula el contenido del "Adelgazamiento de la capa de
ozono".
9]
7.3.1. La «capa» tiene un «agujero»
En los afiches realizados por los alumnos aparecen diversas analogías de la «capa»
de ozono. Ellos dibujan a la Tierra cubierta por un paraguas (figura 7.3) o, como un
colador que representa a la capa (figura 7.4) o, también la presentan en forma literal,
como una capa que rodea al planeta (figura 7.6).
Figura 7.3Fuente: Concurso SPARC 2000
Los científicos han llamado «capa de ozono» a la zona de la atmósfera donde es
máxima la proporción de ozono respecto al resto de los gases del aire. La palabra
«capa» tiene en el idioma español diversas acepciones siendo la más habitual:
Aquello que cubre o baña alguna cosa. Una capa de nieve, de pintura,, lde azucar .
Mientras la que corresponde en este caso es la siguiente:
Zona superpuesta a otra u otras, con las que forma un todo. Capas de
la atmósfera, de la sociedadz.
l Diccionario de la Real Academia Española. Edición electrónica. XXII ed. URL: www.rac.es2Diccionario de la Real Academia Española. Edición electrónica. XXII cd. URL: www.rac.es
92
Figura 7.4Fuente: Concurso SPARC 2000
Sin embargo, la concepción que tienen muchos alumnos es la de una barrera que
impide el paso de los rayos ultravioletas, que se acerca más a la primera acepción antes
mencionada. Consideramos, entonces, que la palabra «capa» actúa como una idea
obstáculo para la comprensión adecuada del concepto científico.
Por otro lado, el «agujero» de ozono es frecuentemente tomado en forma literal y no
como la metáfora que crearon los científicos. Imaginar una barrera que no deja pasar la
radiación se asocia muy bien con la idea de un «agujero» en la capa. En los dibujos, los
alumnos frecuentemente plasman esta imagen. Entonces, esta palabra también actúa
como una idea-obstáculo para la comprensión de la temática.
93
Otra interpretación dada en una monografía, por un grupo de alumnos, a la primera
expresión, es la siguiente:
"En el término «capa» si algo, ya sea sólido, líquido o gaseoso, se dice
que está compuesto de capas, es porque se quiere indicar que sus
elementos no están mezclados".
los intercambios.
monografías para los dos vocablos analizados.
En este caso es imaginada como una zona estática ya que entre ellas no son posibles
A continuación, presentamos en la figura 7.5 las metáforas utilizadas en las
Ng Ozono perdido en la columna de aire Capa
Agujero-Degradación de la capa-Pérdida periódica de1 ozono- Disminución de la concentración de ozono- Fietiene ozono
Agotamiento
Agujero<Reducción en la columna total-Disminución2 I I _ u Escudo‘ e ‘ L'Jidelacapa
Agujero-" ‘ " .‘a Pérdida del ozono- _3 Concentracrón de gas
Disminución
Agujero-Disminucióndel espesor de la capa-Reducción4
del ozono
5 Agujero-Adelgazam¡onto-Capa más delgada Delgada capa
Agujero-Destruccíón-Dismínución-Deterioro-Pérdida6 . , Manto sagrado-PantalIa-Escudo
periódica de ozono-Hueco
Aguiero-Reducción-Disminución-Destrucción7 _ Escudo
Agotamlento
8 Gran deterioro de la capa Gigantescas gafas de sol
9 Agujero Capa de concentración-Filtro
10 Agujero-Deterioro-Grave destrucción
94
Valores en la concentración dea
ozono notablemente bajos-Drástica disminución de11 Capa de veneno vital-Escudo
ozono-Reducción
12 Agujero-Adelgazamiento- Acusada disminución de laconcentración de ozono-Ozono perdido en la columna
Capa de veneno vital-Filtrotan13 Destrucción _
delgado-Frágil escudo
14 Agujero-Pérdida de ozono Filtro
Agujero-Disminución de ozono-Adelgazamiento- _15 Filtro
Reducción-Destrucción
Agujero-Depresión de la capa-Reducción anual16 Escudo
Agotamiento
l“ ’ ‘ J "a Agujerc ." 4 " en _17 Filtro solar
grosor
Agujero-Debilitamiento-Capa que se pierde18 _ _ . Pantalla solar-Filtro
gradualmente-DisminUCIón
. _ Escudo-Capa de veneno vital19 Aguiero-r‘ ' ,‘ ' g I‘Isminución _
Frágil escudo-Filtro tan delgado
20 Agujero-Debilitamiento-Destrucción gradual-Reducciónen grosor
21 l" ’ ,‘ J '_, T‘ 4 ‘ Filtro
22 Agujero..‘ J 'q ' ‘ ." ‘ " Escudo-Paraguas protector
23 Agujero a ,"4 'g Frágil escudo
24 Agujero-Destrucción parcial-Disminución-Agotamiento
25 Agujero-Desgaste-Reducción Capa protectora frágil e invisible
26 Agujero-Crecimiento de su deterioro-Extinción Escudo
95
27 Agujero
28 Agujero Frágil escudo-Filtro
30 Pérdida-Agujero-Disminución alarmante
31 Agujero-Pérdida periódica Escudo protector
Agujero-Disminución de la concenlración-Debilitamiento
32 Desgaste-Adelgazamiento
33 Agulero-Deterioro-Ruptura-Disminución Manto
34 Agujero-Adelgazamiento Manto-Escudo
35 Agujero-Reducción Filtro
36 Agujero-Adelgazamiento-Disminución Techo protector
37 Agujero-Temido bache- Adelgazamiento Pantalla
Figura 7.5 Metáforas utilizadas para los términos «ozono perdido en la columna de
aire» y «capa» en las 37 monografías presentadas en el concurso SPARC 2000.
El análisis de las metáforas muestra que en el caso de la palabra «capa», aparecen
dos significados opuestos: uno es similar al de «barrera» y el otro es equivalente a
«filtro». Este último y sus análogos, «pantalla solar» y «gigantescas gafas», se acercan
más al significado científico de la capa de ozono. Las palabras utilizadas con significado
semejante al término «barrera» son «escudo», «manto», «frágil escudo», «paraguas
protector», «capa de veneno vital» y «techo protector».
Lo mismo sucede en el caso del «agujero». Las expresiones «temido bache»,
«ruptura», «extinción» son analogías de esa expresión mientras los términos
«debilitamiento», «reducción en grosor», «adelgazamiento» y «disminución» se acercan
más al significado científico, el ozono perdido en la columna de aire.
7.3.2. La «capa» es sólida
La idea que desarrollan muchos alumnos frente a la afirmación que la capa de ozono
no deja pasar los rayos ultravioletas. y que su adelgazamiento permite a los mismos
llegar a la superficie terrestre es la siguiente: la capa es una barrera que refleja o hace
96
rebotar a los rayos ultravioletas los que pueden llegar a la superficie entrando por el
«agujero» que se produce en la capa. Es una interpretación concreta y literal de la
aseveración antedicha.
Estas ideas aparecen representadas en los afiches y también en las monografias en las
siguientes frases:
"...buena parte de los rayos ultravioletas interrumpen su marcha hacia
el suelo terrestre, al ser reflejados hacia el espacio por las moléculas
de ozono. De esta forma, el ozono protege a la Tierra de sus
radiaciones".
"La actividad humana ha sido la principal causa de la ruptura de este
«manto» que protege a la Tierra de dichos rayos".
Concebir la capa de este modo también implica la idea de una sustancia no
penetrable, como puede ser un sólido. Los alumnos imaginan los gases atmosféricos de
dos maneras posibles: no son materia, examinaremos más adelante la idea-obstáculo que
se apoya en esta conceptualización; o bien, atribuyéndoles las mismas características de
la materia sólida. En este caso, piensan la materia como continua y estática, sin espacios
vacíos (Andersson, 1990; Mortimer, 2000).
Los estudiantes, señalan Pozo y Gómez Crespo (l998), como parte del aprendizaje
de la química, "deben asumir que la materia tiene una naturaleza discontinua,
comprendiendo que, más allá de su apariencia visible o de los diversos estados en que
puede presentarse, está siempre formada por átomos, pequeñas partículas que se
encuentran en continuo movimiento e interacción, que pueden combinarse para dar
lugar a estructuras más complejas, y entre las que no existe absolutamente nada, lo que
implica la compleja y abstracta idea de vacío" (op. cit.: 156).
En las entrevistas, cuando se les pregunta explícitamente cómo está constituida la
materia, los alumnos utilizan el modelo corpuscular. Sin embargo, como Pozo y Gómez
Crespo (1998) explican:
"En general, puede decirse que la mayoría de los alumnos utilizan
muy poco el modelo corpuscular en sus explicaciones cuando tienen
que interpretar algún fenómeno químico cotidiano o e5colar. Así,
97
cuando se enfrentan a un problema, espontáneamente recurren a
interpretaciones en las que describen el fenómeno a partir de las
propiedades macroscópicas de la materia, mucho más cercanas a las
dimensiones «físicas» del mundo real, frente a las microscópicas del
modelo corpuscular. Sin embargo, tienen pocos problemas para
aceptar la existencia de esas diminutas partículas a las que se hace
referencia en la escuela, eso si asignándoles todas aquellas
propiedades que atribuyen al mundo que les rodea" (op. cit.:l59).
Para utilizar el modelo corpuscular es necesario superar los obstáculos; como señala
Bachelard (1973), hay que realizar una ruptura total entre cómo se piensan los objetos
microscópicos respecto a los macroscópicos, hay que derrotar al «cosismo» y al
«choquismo» (ver 5.6 y 7.4.7).
7.3.3. Los objetos pesados caen
Aceptar la idea de un objeto sólido, que flota en el espacio, entra en conflicto con la
experiencia directa de los objetos que caen a tierra (Albanese et al., 1997). Por eso,
algunos estudiantes creen que "los CFCs son gases livianos que se elevan hasta la
estratosfera".
Papadimitriou y Londridou (200]) encontraron que todos los niños entrevistados (13
alumnos de 12-18 años) creen que la gravedad es el factor determinante que causa el
movimiento vertical de los gases de la troposfera. Estos investigadores opinan, a raíz de
las respuestas obtenidas, que los estudiantes separan los gases en pesados y livianos, los
primeros caen y los otros suben.
Van'os alumnos entrevistados en esta investigación piensan que las moléculas
gaseosas pesadas se quedan cerca de la superficie, les resulta dificil romper con esta
concepción. Unos estudiantes, al observar en la computadora una animación que simula
una atmósfera ideal, donde se muestra cómo las moléculas ascienden más al aumentar la
temperatura de la superficie, postulan que las mismas han perdido peso. Es tan fuerte la
idea de que un objeto pesado cae que resulta más aceptable pensar que varia el peso de
la sustancia, y sostener que pesa más cuando es sólida que cuando es un gas.
Solomonidou y Stavridou (2000) señalan que para los niños el cambio de
propiedades es natural mientras el cambio de sustancia no lo es.
98
7.3.4. El aire no existe
La dificultad para imaginar moléculas que se trasladan por toda la atmósfera lleva a
muchos alumnos a pensar que el «agujero» de la capa de ozono se encuentra ubicado
sobre el lugar geográfico donde los gases clorofluocarbonos (CFCs) son emitidos
(figura 7.6), los que ascienden a la estratosfera y causan el «agujero» de la capa de
OZOIIO.
Figura 7.6Fuente: Concurso SPARC 2000
Esta explicación se puede también atribuir a una idea-obstáculo previamente
mencionada: que el aire no existe (Benlloch, 1997; Benarroch, 2001), lo que hace difícil
pensar en gases que se trasladan, por ejemplo, desde'el hemisferio norte hasta el polo
sur. Séré (1992) opina que los gases no son concebidos como materia, de la misma
99
manera que los sólidos y los líquidos; no se es consciente de su existencia y se los
considera de naturaleza diferente.
Papadimitriou y Londridou (2001) hallan que algunos adolescentes consideran al
viento como la causa del movimiento de los gases en vez de considerar que el viento es
el movimiento de las masas de aire, o lo definen mencionando ciertas propiedades
percibidas a través de los sentidos.
Entonces, esta idea-obstáculo esta muy ligada al concepto de que «lo que no se
percibe no se concibe» (Plé, 1997; Pedrinaci,.200]), que Plé califica como el modo de
pensar «primacía de la percepción» que es muy dominante en los niños de 9-1 l años y
que tiene numerosas manifestaciones a través del campo conceptual «estados de la
materia y sus transformaciones» (Plé, 1997).
Pozo y Gómez Crespo (1998) también consideran que los alumnos tienen
dificultades debido a la representación de lo no observable. Señalan que "en la medida
en que el alumno debe abandonar los indicios perceptivos como fuente de
representaciones con respecto a la estructura de la materia, carece de ningún otro código
de representación alternativo. Dicho en otras palabras, si las imágenes que los alumnos
perciben del mundo no son suficientes para comprender la estructura de la materia, la
enseñanza no logra proporcionarles sistemas de representación alternativos que les
permitan comprender su naturaleza. Los sistemas proposicionales que se les
proporcionan —matemáticos, algebraicos o mediante símbolos quimicos y, sólo en
algunos casos, analógicos- no resultarían suficientes" (op. cit.:157).
7.3.5. Está en todas partes...
Los resultados de este estudio coinciden con Christidou y Koulaidis (1996) y Boyes
y Stanisstreet (1998) en que los alumnos no distinguen los diferentes tipos de radiación
involucrados en los fenómenos del adelgazamiento de la capa de ozono y del aumento
del efecto invernadero. Ellos confunden los diferentes tipos de radiación, tal como
expresa un alumno en una entrevista:
"...los rayos solares o los rayos UV al pasar por la capa de ozono caen
sobre la Tierra y la calientan..."
La palabra radiación tiene más de un significado, es utilizada para nombrar la forma
en que se propaga la onda electromagnética, el proceso por el cual los átomos
radioactivos emiten energia y además, es el significante de diferentes tipos de ondas
electromagnéticas como la radiación ultravioleta, infrarroja, beta, gamma, etc.
Henríksen y Jorde (200]), en Noruega, analizaron las respuestas de 195 estudiantes
(16 años) sobre la radioactividad, el adelgazamiento de la capa de ozono y el
calentamiento global en el marco de una unidad didáctica que incluía una visita a un
museo de ciencias en el cual se desarrollaba una exhibición sobre estos problemas
ambientales.
En esta investigación, los alumnos noruegos asociaron el calentamiento global con el
adelgazamiento de la capa de ozono pero no los relacionaron con la radioactividad,
mientras que no distinguen los diferentes tipo de ondas electromagnéticas (ver 3.7.2).
Estos resultados hacen suponer que la palabra radiación no se convierte en un obstáculo
verbal, al menos, en todos los posibles significados que posee.
En las entrevistas de esta tesis, ante preguntas sobre la luz, los estudiantes no saben
explicar las diferencias entre radiación visible, ultravioleta e infrarroja, y expresan
confusión cuando se les pregunta sobre qué llega del sol, qué son los rayos, etc.:
Entrevistador: ¿Cuál es la diferencia entre los rayos UV y los
infrarrojos?
Alumno: No tengo idea.
E: ¿Cómo te imaginas la luz?
A: La luminosidad...
Diversas investigaciones sobre la luz (Guesne, 1992; Stead y Osborne. 1980)
muestran que los alumnos no distinguen entre la luz como ente físico y la luz como
percepción. Su sentido común los lleva a pensar que ven los objetos porque están
bañados en luz, que pueden ver porque la luz viaja a los ojos y de los ojos a los objetos.
Además, como señalan Galili y Hazan (2000), muchas construcciones lingüísticas
favorecen estas concepciones. Frases como "sus ojos brillan , su cara irradia luz , ella
echa una mirada", "la luz llena el cuarto", "el espejo refleja imágenes", "el árbol hace
sombra", están en desacuerdo con la óptica contemporánea.
La luz es la condición que nos permite ver y se establece instantáneamente en el
lOl
espacio en presencia de una fuente como un fenómeno omnipresente (La Rosa et al.,
1984; Osborne y Black, 1993). La experiencia cotidiana lleva a percibir la luz como
estática y continua porque los fenómenos ópticos parecen ser instantáneos (Galili y
Hazan, 2000).
Stead y Osborne (1980) muestran que los alumnos no piensan que la luz se propaga
indefinidamente en el espacio, estos últimos afirman que la distancia que viaja la luz
depende del tamaño de la fuente o también opinan que de noche la luz viaja más lejos
que de dfa.
En las producciones analizadas en esta tesis aparece la confusión entre calor y luz.
En un afiche los alumnos dibujan los rayos del sol como bolas de fuego (figura 7.7) y
expresan:
"...el calor que tiene los rayos UV..."
Entrevistador: ¿Y qué son los rayos solares?
Alumno: Y... calor que viene del sol...
Los alumnos no comprenden que la radiación solar es una forma de energía que es
absorbida por los cuerpos y transformada en calor o reflejada por los objetos que
entonces emiten luz.
7.3.6. El sol está arriba
En muchos de los afiches realizados por los alumnos del 3° ciclo de la EGB, como
así también en los cuestionarios que precedieron a las entrevistas realizadas, aparece
dibujado el sol «arriba» de la tierra esférica.
Nussbaum. a mediados de los '70, centró su investigación en el conocimiento que
tenían los niños sobre la concepción básica, más primitiva de la Tierra, y encontró que
la misma está formada por tres ideas esenciales:
(l) la condición plana de la Tierra,
(2) la característica horizontal del firmamento y la función limitadora que tiene la Tierra
en relación con el espacio, y
102
(3) las direcciones de caída de los objetos en distintas ubicaciones terrestres forman
líneas paralelas (compatibles con la dimensión absoluta arriba-abajo) (Nussbaum,
1992: 261).
Figura 7.7Fuente: Concurso SPARC 2000
Como plantean Franco y Colinvaux (2000) respecto del dibujo realizado por una niña
de siete años —laque ubicó personas alrededor de toda la superficie terrestre pero situó a
las estrellas sólo en la parte superior de la Tierra esférica- los alumnos han roto
parcialmente con la dirección arriba-abajo. Para los seres humanos es natural pensar en
una tierra plana con el sol que gira alrededor de esa Tierra. Relacionar la experiencia
cotidiana de vivir en una superficie plana con el modelo heliocéntrico es conflictivo.
Duckworth (1981) opina que "nos resulta difícil aceptar datos que contradicen creencias
que sostenemos con firmeza. Tenemos que reestructurar excesivamente HUCSUOmarco
103
de referencia intelectual para acomodamos a tales sorpresas. Es mucho menos costoso,
al menos durante cierto tiempo, mantener el marco de referencia y negar el hecho" (op.
cit.: 164).
Consideramos que estos dibujos muestran cómo la concepción primitiva de la Tierra
correspondiente al marco del «sentido común» sigue restringiendo el pensamiento de
estos alumnos en una de las temáticas donde, sin lugar a dudas. la idea perteneciente al
marco «científico» ha sido adquirida por la inmensa mayoría de los individuos adultos
escolarizados: la tierra esférica.
7.4. Reformulación del marco teórico
Previamente, se han desplegado algunas de las explicaciones expresadas por los
alumnos y mediante un análisis interpretativo se las ha relacionado con las ideas que
obstaculizan el aprendizaje de los conceptos disciplinares del "Adelgazamiento de la
capa de ozono". Estas ideas-obstáculo están alejadas epistémicamente del conocimiento
cientifico. Si en vez de conceptos el alumno tiene ideas-obstáculo sobre algunos de los
mismos, construirá una explicación que no se ajusta al saber disciplinar.
Las ideas-obstáculo detectadas por nosotros, con más frecuencia, son:
p-A . tomar en forma literal el significado de las palabras «capa» y «agujero».
N la capa de ozono tiene las propiedades de un cuerpo sólido,
La) . los objetos pesados caen,
A. el aire no es materia,
U! . la luz es estática y omnipresente,
Ch . la concepción primitiva de la Tierra.
Es posible establecer una relación entre estas ideas-obstáculo y las presuposiciones
básicas que subyacen a las mismas y que funcionan como obstáculos epistemológicos.
Estos últimos fueron planteados por Bachelard y retomados en los trabajos de didáctica
de las ciencias por diversos investigadores franceses (Rumelhard, 1996; Astolfi y
Peterfalvi, 1997; Plé, 1997 entre otros).
En esta investigación encontramos que, en forma similar a los trabajos franceses,
104
diferentes ideas-obstáculos pueden ser los puntos de emergencia de un mismo obstáculo
epistemológico o que varios de ellos determinan una explicación (Astolfi, 1994). Uno
de ellos es el:
l. obstáculo verbal.
Al examinar en esta tesis las producciones de los alumnos, hemos encontrado que la
adquisición del conocimiento científico está obstaculizado por las siguientes
presuposiciones. las que están relacionadas con las ideas-obstáculo previamente
analizadas:
.N los objetos materiales tienen las propiedades de un sólido,
S" todo objeto que pesa cae hacia abajo.
P las cosas son como parecen ser, y
.V‘ el espacio organizado según la dirección arriba-abajo.
Pero no son las únicas creencias ligadas a los contenidos teóricos del
"Adelgazamiento de la capa de ozono", también están conectados a las concepciones los
siguientes presupuestos:
6. atribución macroscópica a lo microscópico,
7. choquismo,
8. sustancialismo,
9. funcionalismo-finalismo, y
. . A _¿..l r llblllU.
Los dos últimos tienen la característica de funcionar como presuposiciones pero
también como un modo de pensar que limita el aprendizaje de la ciencia.
Además, el examen de las explicaciones revela la utilización de otros esquemas de
pensamiento que también intervienen para que estos razonamientos estén distanciados
del saber epistémico. Los individuos, en su actuación cotidiana, utilizan diversos
procesos que les permiten resolver los problemas con los que se enfrentan. Nos
referimos, por ejemplo, a la búsqueda sistemática de regularidades y el pensamiento
causal. Son formas de pensar poderosas que nos permiten solucionar exitosamente las
105
dificultades que se nos presentan. Sin embargo, estos modos de razonamiento,
dependiendo de las circunstancias, pueden dificultar la construcción del conocimiento
científico si los individuos, intentando simplificar la complejidad de los problemas,
eliminan, por ejemplo, algunas variables del problema o lo formulan teleológicamente.
Podemos decir entonces, que estos procesos pueden tanto posibilitar como limitar la
construcción del conocimiento.
Describiremos los siguientes esquemas de pensamiento:
l l. la eliminación de variables,
12. la linealización de las relaciones causales, y
13. la generalización abusiva.
Todo este conjunto obstaculiza la elaboración de los conceptos y parece tener como
causa el lenguaje común y la experiencia cotidiana.
Hemos encontrado que las teorías del sentido común, propuestas por Moscovici
(1979), pueden también ser obstáculos epistemológicos, en este caso de origen social,
por lo que forman la categoría de las:
14.representaciones sociales.
Por último, en esta investigación también se han observado algunos:
15.obstáculos didácticos.
A continuación se describirá someramente los elementos de esta clasificación.
7.4.1. Obstáculo verbal
Consideramos que los niños interpretan los lenguajes simbólicos habitualmente
utilizados, textos e imágenes, en forma textual. En esta investigación, los afiches
realizados por los alumnos muestran poca simbolización, en general hay una tendencia a
concretiza: los conceptos, a tomarlos en forma literal.
Bourdieu y sus colaboradores (1999) opinan que el lenguaje "se vuelve equivoco en
cuanto deja de dirigirse sólo a los especialistas, se presta, más que cualquier otro, a
utilizaciones falsas: los juegos de la polisemia, permitidos por la secreta afinidad de los
conceptos más depurados con los esquemas comunes. contribuyen al doble significado
106
y a los malentendidos que aseguran, al doble juego profético, sus auditorios múltiples y
a veces contradictorios" (op. cit.: 43).
Como ya hemos remarcado los sujetos toman literalmente el significado de la palabra
«agujero». Bachelard (1984), en su libro «La formación del espíritu científico», sostiene
que tomar al pie de la letra las imágenes metafóricas, simples y familiares, puede
constituirse en un obstáculo verbal al sobrevalorarlas y proponerlas como explicaciones
plausibles. Plantea que no son nunca imágenes pasajeras ya que se convierten en
obstáculos fuertemente materializados. Estas imágenes primitivas dificultan la
abstracción porque "lo concreto reunido sin precaución obstaculiza la visión abstracta y
clara" (op. cit.: 89).
Este filósofo también examina como una misma palabra permite expresar los
fenómenos más van'ados. En relación con ello, mantiene que, por ejemplo, tanto la
noción de «esponja» como la de «poro», se utilizan para significados contrarios, el
«poro» "está abierto para unos y al mismo tiempo cerrado para otros. [...] La imagen
está lista para funcionar en ambos sentidos, como la imagen de la esponja, para absorber
o para filtrar" (op. cit.: 95).
Encontramos que este ejemplo dado por Bachelard es similar, en nuestra
investigación, al término «capa». Como ya hemos señalado, a esta palabra también se le
atribuyen significaciones opuestas. Podemos concluir que los términos «capa» y
«agujero» son obstáculos verbales para la comprensión adecuada del contenido
científico.
7.4.2. Los objetos materiales tienen las propiedades de un sólido
En esta investigación observamos que los alumnos le atribuyen a la capa de ozono
las mismas propiedades que le asignan a la materia sólida. Consideramos que, en
general, los niños asimilan todos los objetos a su mesocosmos, el que está compuesto
fundamentalmente de artefactos sólidos.
Esta presuposición está muy ligada a otros obstáculos, la atribución macroscópica a
lo microscópico y el sustancialismo.
7.4.3. Todo objeto que pesa cae hacia abajo
Para Vosniadou (1994), la presuposición que «los objetos sin apoyo caen» pertenece
107
al marco teón’co ingenuo de la física que tienen los niños. Esta investigadora considera
que es una de las presuposiciones que limita los modelos iniciales de la Tierra.
Consideramos que la dificultad de los alumnos entrevistados en esta tesis, para
aceptar que las moléculas pesadas suben en la atmósfera, es una manifestación de este
presupuesto.
7.4.4. Las cosas son como parecen ser
Hemos asignado esta frase, que para Vosniadou (1994) es una presuposición
epistemológica, a un obstáculo equivalente al «realismo ingenuo» de Bachelard y que el
equipo de ciencias experimentales del INRP, Francia dirigido por Jean-Pierre Astolfi
nombró «apego a la percepción» (AA.VV., 1997).
Los niños construyen variados conocimientos desde una edad temprana. A partir de
su experiencia cotidiana con el mundo, ellos han elaborado ideas sobre diversas
temáticas, muchas de las cuales están alejadas del punto de vista científico. Para
Viennot (2001), el razonamiento es influido por la forma que se miran las cosas, señala
que la estructura espacial puede determinar el razonamiento.
En esta investigación se manifiesta como la dificultad que tienen los sujetos para
pensar al aire como maten'a, como moléculas que se trasladan por toda la atmósfera y
también a imaginar la luz como fenómeno omnipresente, continuo y estático.
7.4.5. El espacio organizado según la dirección arriba-abajo
Vosniadou (1994) opina que el conjunto de creencias de los niños sobre la Tierra está
basado en las interpretaciones de las observaciones y la información cultural recibida.
Para esta investigadora, el espacio organizado en términos de las direcciones arriba
abajo, respecto a la superficie plana, es otra presuposición que limita los modelos
mentales que construyen los niños.
En esta investigación, las representaciones gráficas en las que aparece el sol ubicado
sobre la Tierra son el punto de emergencia de este obstáculo. Este presupuesto también
limita el pensamiento de una de las niñas que participó en la secuencia didáctica
implementada en la segunda parte de esta tesis. Ella, al comienzo de la secuencia,
sostenía una concepción primitiva de la Tierra, dibujaba a los seres humanos ubicados
en la superficie terrestre pero siempre ubicados «cabeza arriba». Este obstáculo subyace
108
en su concepción de la capa de ozono, a la que ubica entre el sol y la Tierra con forma
de nube.
7.4.6. Atribuciones macroscópicas a lo microscópico
En este estudio advertimos esta otra manifestación del apego de los niños a su
mesocosmos: la atribución de características macroscópicas a lo microscópico debido a
que el sujeto asimila los objetos a la dimensión espacial que conoce.
Para Pozo y Gómez Crespo (¡998), los alumnos aceptan fácilmente la «existencia»
de partículas que no pueden verse, pero éstas pasan a tener las propiedades que la
materia tiene en el mundo macroscópico, el que les resulta más familiar. Así, las
partículas se queman. evaporan, tienen el mismo color, forma y tamaño que los objetos
que componen.
En particular en esta investigación, algunos alumnos señalan que el tercer átomo del
OZOHOCSC]que hace que este gas sea venenoso.
También consideramos que hay una atribución macroscópica en la manera que
piensan los estudiantes las interacciones entre la radiación y la materia, tal como
muestra el siguiente obstáculo.
7.4.7. Choquismo
Bachelard (1973) señala como obstáculo al «Choquismo»,es decir, utilizar la palabra
«choque» para referirse a las interacciones que ocurren en el nivel microscópico,
"parece que hay que defenderse de cualquier referencia a una teoría macroscópica del
choque y que sea necesario rehacer de nuevo una teoría del encuentro" (op. cit.: 71).
Expresa que esta palabra fue adoptada por su brevedad y que el «Choquismo» nos lanza
a "la esclavitud de nuestras impresiones más primarias" (op. cit.: 72).
Los alumnos utilizan analogías para las interacciones fotoquímicas apoyados en la
percepción visual del fenómeno, en vez de hacerlo en la comprensión de la reacción
química que se produce y en el resultado de las mismas. Las expresiones utilizadas por
los alumnos son que la radiación «choca», «arranca», «golpea» a los átomos, es una
«agresión del espacio», realiza «ataques subrepticios y sostenidos», en expresiones
similares a la siguiente:
109
"...la fuerza tremenda de la radiación ultravioleta del sol los
desmenuza [a los gases CFCs], liberando el cloro".
Solomonidou y Stavridou (2000) opinan que los individuos no tienen incorporada la
idea de interacción y en general, no se apropian de la misma. Ellas dicen:
"En realidad, la idea de interacción parece ser muy difícil de
comprender aún para los estudiantes más grandes que están
terminando sus estudios secundarios"3 (0p. cit: 398).
7.4.8. Sustancialismo
Viennot (200]) señala que la «sustancialización de la cualidad inmediata» consiste
en explicar un fenómeno atribuyéndole una propiedad intrínseca a la sustancia que la
hace responsable del fenómeno. Esta investigadora ha encontrado entre los alumnos la
tendencia a analizar los fenómenos de una manera reduccionista, ellos utilizan un objeto
material común como referencia implícita para el análisis de los conceptos abstractos.
Este obstáculo, llamado por Bachelard (1984) «obstáculo sustancialista», aparece
relacionado con las explicaciones relativas a los conceptos de radiación, energía y calor
que son abstractos y difíciles de imaginar. Esto lleva, como señalan Erickson y
Tiberguien (1992) respecto al calor, a considerarlo una sustancia. Ellos también
recuerdan que las expresiones que se utilizan incluyendo la palabra «calor» ilustran esta
tendencia.
Por otra parte, para Monimer (2000), este obstáculo también está presente en las
concepciones sobre la materia. Este investigador opina que un estudiante con una visión
sustancialista probablemente no representa las partículas como un modelo, sino como
una copia de la propia realidad. Considera que, a pesar de estar usando partículas, los
estudiantes piensan tales partículas como los granos de materia que pueden dilatarse,
contraerse, cambiar de estado, etc. Sin embargo, él señala que las ideas sustancialistas
de los alumnos pueden ser consecuencia de un género de habla.
Con relación a la energía, Gilbert y Watts (1983) señalan que este término es
frecuentemente intercambiado con otros términos. En nuestra investigación, los
3 ln fact, the interaction idea seems to be very difficult to understand, even for older students finishingtheir secondary studies.
llO
alumnos dicen lo que les resulta evidente: «algo» que llaman calor, luz y/o energía llega
del sol. Pero ese «algo», en la atmósfera, se convierte en estático y omnipresente, se
encuentra en todos lados como está expresado en la siguiente frase:
"...el calor se expande y como está encerrado con la capa de ozono se
va expandiendo para todos los lados menos para afuera pero trae más
efectos en los lugares donde caen por primera vez aunque después se
expandan".
7.4.9. Funcionalismo-Finalismo
Según Allen (1999), se considera que los términos «función» y «diseño» están
asociados a las explicaciones teleológicas cuando las mismas son de tipo:
— vitalistas (postulan una cierta «fuerza de vida» especial),
— requieren una causalidad retroactiva (porque los resultados futuros explican los
rasgos actuales),
incompatibles con las explicaciones mecanicistas (debido a l y 2),
— mentalistas (atribuyen acción a la mente donde no hay ninguna), y
no se pueden verificar empíricamente (por todas las razones anteriores).
Las explicaciones funcionales son un caso especial de las teleológicas y atribuyen a
los organismos vivos características particulares, necesarias para la preservación de la
especie o para mantener vivo el organismo (Zohar y Ginossar, 1998).
Mientras en fisica se utilizan explicaciones eminentemente causales, en las ciencias
biológicas es habitual la utilización de explicaciones teleológicas y antropomórficas
(López Manjón, 1997; Zohar y Ginossar, 1998).
López Manjón (1997) opina que los alumnos prefieren una formulación teleológica
de las temáticas biológicas que hace referencia a la relación medio-fines. Considera que
esta preferencia puede deberse a que los niños aprenden a entender las ventajas de la
explicación teleológica-funcional para todos los tipos de entidades biológicas y pueden
asociarlas más estrechamente a estas entidades que a otro tipo de cosas.
En nuestra investigación encontramos explicaciones funcionales (ver apartado
7.4.14) pero consideramos que se deben a un obstáculo didáctico porque resultan
lll
fácilmente superables. Presumimos que el funcionalismo vitalista tiene características
diferentes al tipo de formulación que emplean los alumnos indagados en este caso. Sin
embargo, para esclarecer esta cuestión se requiere una investigación más profunda que
la realizada en esta tesis.
7.4.10. Animismo-Antropomorfismo-Artificialismo
Frecuentemente encontramos en este trabajo explicaciones antropomórficas y
animistas. La siguiente oración presenta una estructura funcionalista y animista:
"La capa de ozono es la encargada de absorber la radiación de los
rayos ultravioletas ..."
Consideramos que estas explicaciones, ya estudiadas por Piaget (1926), se deben a
que el sujeto asimila el mundo a su propio punto de vista defonnando las relaciones con
los objetos. En el caso del antropomorfismo porque les atribuyen sus propias
características humanas, en el animismo debido a que los dotan con sus intenciones y
emociones y en el artificialismo puesto que le atribuyen un origen humano a los objetos.
Zohar y Ginossar (1998) señalan que las formulaciones antropomórficas y
teleológicas son utilizadas comúnmente en los medios de divulgación y las diferencian
de los razonamientos de este tipo.
En un estudio que Tamir y Zohar (1991) realizaron con estudiantes de 15 y l7 años
se les pidió a estos últimos su opinión respecto de estas construcciones. Para el 82% de
los alumnos son explicaciones aceptables de utilizar ya que favorecen la comprensión.
Esta aceptación no implica que ellos utilicen un razonamiento antropomórfico ya que
sólo un 29% de estos jóvenes le atribuye esta clase de características a las plantas
mientras un 62% le atribuye a los animales conductas intencionadas humanizadas.
Watts y Bentley (1994) opinan que, tanto los profesores como los alumnos,
encuentran que las explicaciones animistas son muy poderosas y útiles, y que es natural
que el lenguaje de los alumnos esté perrneado por el animismo cuando connotaciones de
este estilo son comunes en el lenguaje científico. Estos especialistas consideran normal
su utilización y proponen favorecerla.
Taber y Watts (1996) sugieren que los científicos las emplean en forma figurada
mientras los alumnos las usan tanto en forma literal como metafórica. Consideran que si
1l2
son tomadas al pie de la letra presentan características teleológicas porque se les
atribuye sentimientos. Ellos se preguntan si el antropomorfismo es un «soporte» para la
comprensión, el que se va desmantelando con la adquisición de los conceptos
disciplinares.
En esta investigación, nosotros encontramos que, en un número importante de
afiches, aparece el animismo (la Tierra enojada o llorando) y la antropomorfización (la
Tierra, el Sol. los aerosoles y la heladera como cabezas humanas) (figura 7.3). Y en los
textos hallamos expresiones como éstas:
"el ozono deja pasar lo menos dañino a la Tierra..."
"...el cloro; el cual danza con las frágiles moléculas de ozono..."
En las entrevistas y las observaciones de clase, al dar los alumnos explicaciones
antropomórficas o animistas, procedíamos a indagar sobre esta estructura y, en todos los
casos, los entrevistados señalaban que era una forma de habla que no reflejaba su
pensamiento. Por lo tanto, pensamos que, en este caso, los alumnos utilizan
formulaciones teleológicas pero no parecen sostenerlas como creencias.
7.4.11. La eliminación de variables y la linealización de las relaciones causales
En esta tesis, al analizar los materiales realizados por los alumnos, se vio que ellos
efectúan procesos simplificadores de las explicaciones causales.
Robin Millar (1997) sostiene que todos los individuos razonan de manera más
sofisticada cuando discuten un contenido que es familiar. Él afirma que en los dominios
donde se está menos seguro del conocimiento que se tiene. el estilo de razonamiento
también se hace más básico.
Chenhansa y Schleppegrell (1998) analizan las respuestas que 143 alumnos de 7° y 8°
año dan luego de leer un texto corto sobre un dilema relacionado con la biodiversidad.
Estas investigadoras encuentran que, en general, los estudiantes simplifican el problema
enfocando un solo aspecto del mismo y obviando los otros, fundamentalmente los
aspectos más abstractos.
En este trabajo hallamos que, en una tarea escrita realizada por alumnos del 9° Año
observado, las respuestas de los alumnos presentaban una reducción funcional de las
explicaciones. Viennot (1997) describe este proceso como la tendencia a no tener
ll3
presentes todas las variables que intervienen en un problema concreto. Al considerar
problemas de varias variables, a menudo nos encontramos con argumentos construidos
como cadenas lineales en donde cada fenómeno se especifica con una sola variable, y
los nexos entre ellos son del tipo: «una causa->un efecto».
Por ejemplo, notamos que los alumnos realizan una linealización de la explicación
causal del adelgazamiento de la capa de ozono. Ellos relacionan la causa, los gases
clorofluocarbonos, con el efecto, el «agujero» de ozono, como dibujan en la figura 7.6.
Estos estudiantes aplican reglas simplificadoras a la relación causal y establecen una
relación espacial y posiblemente temporal directa entre causa y efecto mediante la
eliminación de todo el proceso intermedio.
Estas formas de razonamiento simplificadoras de las relaciones causales permiten a
los alumnos explicar algunos fenómenos sin recurrir a la circulación atmosférica. Este
es un proceso difícil de aceptar porque supone romper con la idea-obstáculo «el aire no
existe, los gases no son materia» ya que ¡es muy dificil vivir pensando en moléculas que
permanentemente nos chocan o en el gran peso del aire que sostenemos! También
implica reconocer que las moléculas ascienden a pesar de su peso que es otra idea
obstáculo a superar.
7.4.12. La generalización abusiva
Artigue (1990) opina que los procesos fundamentales del funcionamiento
matemático, la generalización y la búsqueda sistemática de regularidades, son muy
cercanos a los procesos generadores de obstáculos, por lo tanto, se puede plantear que
dependiendo de las circunstancias, estos modos a veces son obstáculos y a veces
productores de saber.
En todas las investigaciones previas relevadas y en ésta también, los alumnos
relacionan el adelgazamiento de la capa de ozono con el aumento del efecto
invernadero. Esta indistinción se presenta de diversas maneras: atribuyen las mismas
causas o los mismos efectos a los dos problemas ambientales, establecen una relación
causal entre los fenómenos o puede ocurrir una combinación de los anteriores.
Por ejemplo, ellos asumen que una misma medida paliativa es útil para diversos
problemas ambientales o asocian varios procesos en uno.
114
Además. en esta tesis, aparece la indiferenciación entre la disminución del ozono
estratosférico y el aumento del ozono troposfén'co, consideran que hay un único proceso
como se puede apreciar en el siguiente ejemplo:
"El agujero de ozono, descubierto en 1984, es provocado por la
disminución de este gas en la troposfera y estratosfera."
En otro caso, los estudiantes suponen que el ozono troposférico producto de la
contaminación secundaria (ver Al .28) vino desde la estratosfera.
Entonces. consideramos que la falta de distinción que muestran los alumnos de estos
fenómenos se debe a que ellos extienden el dominio de validez de un campo conceptual
a otro campo, es decir, amplían los atributos de unos conceptos a otros,
homogeneizando de alguna manera, características diferentes.
7.4.13. Representaciones sociales
A continuación, sugerimos algunas representaciones sociales que consideramos que
se convierten en obstáculos para un conocimiento científico del "Adelgazamiento de la
capa de ozono".
Moscovici (1979) declara que "la representación es un corpus organizado de
conocimientos y una de las actividades psíquicas gracias a las cuales los hombres hacen
inteligible la realidad física y social, se integran en un grupo o en una relación cotidiana
de intercambios, liberan los poderes de su imaginación". (op. cit.:l7-l8)
Este constructo designa el saber del sentido común, es una modalidad del
pensamiento orientado hacia la comunicación, la comprensión y el dominio del entorno
social, material e ideal. Es una forma de conocimiento que caracteriza a las sociedades
contemporáneas signadas por la información que los medios de comunicación divulgan.
Tiene una lógica propia que encuentra su expresión en el lenguaje cotidiano compartido.
En nuestras investigaciones hemos hallado algunas conceptualizaciones sobre esta
temática que suponemos que podrían ser representaciones sociales. Las mismas
obstaculizan la construcción de un saber científico. Una de ellas es que toda la radiación
ultravioleta es dañina para los seres vivos.
Los medios de comunicación y los materiales de enseñanza transmiten una versión
reduccionista del concepto al no señalar los efectos positivos de la radiación
llS
ultravioleta. Recién este año han aparecido artículos periodísticos señalando los
beneficios de la exposición al sol (New York Times, 17/06/2003, International Herald
Tribune, 19/06/2003, Clarín, 14/07/2003).
El resultado de esta versión es la aparición de la creencia mencionada, que
distorsiona el concepto al eliminar una de sus características y generalizar otra. Esta
representación dificulta la relativización de los conceptos, considerar que algo pueda ser
a la vez beneficioso y perjudicial.
Habitualmente los alumnos sostienen esta concepción como muestra esta expresión:
"Los rayos ultravioletas del sol, una radiación de alta energia,
perjudicial para toda forma de vida".
Otra posible teoría del sentido común versaría acerca de la acción antropogénica
sobre la naturaleza, es la que presenta una visión catastrófica del mundo. En las
monografías de SPARC 2000 aparecen frecuentemente estas ideas:
"¿Qué nos pasa? Transformamos ambientes naturales, para nuestro
beneficio, este maldito presente se está transformando en un futuro
peor. En un mundo en el que no podremos respirar, porque el aire
estará tan envenenado con nuestro propio veneno que nos matará, así
como matamos toda la vida existente".
Estas representaciones contienen una fuerte carga valorativa negativa respecto de la
acción humana. En los escritos y los dibujos realizados por los alumnos es habitual
encontrar las situaciones calamitosas, por ejemplo la desaparición de la Tierra (figura
7.8) y la muerte de todos los seres vivos (figura 7.9), como consecuencia de los
problemas ambientales. También aparece, lo mismo que en otros estudios (Brody, 1994;
Dove, 1996; Alerby, 2000), la desilusión hacia la humanidad y la idealización de la
naturaleza (figura 7.10).
Estos pensamientos muestran, por un lado, las características tipicas de los
sentimientos de los adolescentes. Mediante estas expresiones expresan su
disconformidad, su preocupación y rebelión respecto del mundo de los adultos (Aguirre
Baztán, 1994).
Por otra parte, también reflejan la manera como son presentados y tratados los
116
problemas ambientales por la prensa. Diversos intereses económicos influyen para la
aparición de titulares con tintes amarillistas.
Esta representación también obstaculiza el análisis de estos problemas como
situaciones complejas de difícil resolución por tener diversas causas y consecuencias y
además, por estar involucrados los intereses socio-económicos de los múltiples actores
sociales.
Figura 7.8
Fuente: Concurso SPARC 2000
Probablemente, otra teoría del sentido común sea la creencia sustentada por los
pobladores de las provincias de Santa Cruz, Argentina y Magallanes, Chile (Gurevich,
2003). Estas personas atribuyen el calor, que la región ha soportado en los últimos 15
años, al «agujero» de la capa de ozono. Esta representación social se encuentra muy
ligada a la primera teoría mencionada y a la explicación que habitualmente ofrecen los
117
alumnos indagados en esta tesis: una mayor proporción de radiación ultravioleta penetra
por el «agujero» de la capa de ozono que se expande y calienta la Tierra.
Figura 7.9
Fuente: Concurso SPARC 2000
7.4.14. Los obstáculos didácticos
Astolfi (1999) especifica que los obstáculos didácticos están relacionados con la
naturaleza de las situaciones en las que se introduce el concepto. Este investigador opina
que no siempre es posible eludir la generación del obstáculo.
En nuestra propia investigación encontrarnos explicaciones de tipo funcionalista en 7
de las 37 monografías del concurso SPARC, y también en las entrevistas:
"...su función principal es la de proteger la vida terrestre de los
nocivos efectos de la radiación ultravioleta de onda corta,
absorbiéndola".
118
Consideramos aquí, que las explicaciones funcionales de la capa de ozono se deben a
un obstáculo de esta clase, ya que los alumnos desconocen que la existencia de la misma
es anterior a la aparición de los organismos actuales. Los seres vivos que hoy habitan el
planeta no toleran más que niveles mínimos de la radiación ultravioleta.
Esta suposición —queeste tipo de explicación es un obstáculo didáctico- se apoya en
el hecho de que estas explicaciones no se presentan en los casos en que los estudiantes
conocen la evolución de la atmósfera. Por lo tanto, presumimos que se puede evitar la
aparición de esta explicación funcional incluyendo en la construcción del conocimiento
de esta temática este concepto.
Figura 7.10
Fuente: Concurso SPARC 2000
En el curso de este trabajo. hemos encontrado en diversas publicaciones, algunas de
ellas de divulgación, que las expresiones construidas para mencionar las características
benéficas de la capa de ozono se pueden interpretar de manera funcionalista.
Consideramos que este tipo de frases, coayudan al surgimiento de la explicación
funcional.
Otro obstáculo, al que también consideramos didáctico, está ligado al término
«proceso en cadena». En las entrevistas hemos encontrado que para varios alumnos esta
119
expresión ha quedado adherida a la noción cotidiana de «cadena» convirtiéndose en un
obstáculo verbal de origen escolar. Suponemos que, probablemente, la docente no
explicitó la metáfora utilizada.
Por otra parte, en el curso donde se llevó adelante la secuencia didáctica sobre el
"Adelgazamiento de la capa de ozono", encontramos que gran parte de las alumnas
sostenían que la capa de ozono desintegra los meteoritos. Consideramos que esta
creencia se ha originado en el contexto escolar por no haber registro de esta concepción
en las investigaciones relevadas.
7.5. Una red de obstáculos
Según Astofi y Develay (1998), "las ideas parecen casi siempre nacer en la
instantaneidad del momento en que son expresadas. Parecen no tener un pasado. Ahora,
esas ideas constituyen frecuentemente la retaguardia de paradigmas más fundamentales
que les dieron forma" (op. cit.: 3).
Al dibujar, escribir o responder al entrevistador sobre un tema, los alumnos exponen
el esquema explicativo que han construido en su intento por comprenderlo. El mismo se
basa en las interpretaciones que los estudiantes realizan de su experiencia cotidiana y de
la información cultural recibida.
En esta tesis sostenemos que las explicaciones están limitadas por el entramado de
esquemas de pensamiento y presuposiciones que conforman el marco interpretativo del
alumno. Asimismo, el contexto cultural y escolar en el que se encuentra inmerso genera
una serie de presupuestos que también forman parte del marco explicativo.
Por ser la temática un sistema complejo de conceptos articulados entre sí son varios
los obstáculos que pueden presentarse al constituirse el conocimiento. Encontramos que
la trama de obstáculos que surgen cuando los niños intentan aprender un nuevo
conocimiento es idiosincrática. Las explicaciones brindadas por los estudiantes
presentan una gran heterogeneidad porque las posibles combinaciones de conceptos y
concepciones es múltiple.
Sin embargo, es posible encontrar regularidades en estas explicaciones detectando las
creencias y modos de pensar, previamente señalados, que subyacen en el pensamiento
de los alumnos.
120
7.6. Las entrevistas
A continuación, se examinarán algunas de las entrevistas realizadas buscando los
obstáculos mencionados en el razonamiento de los alumnos y analizando cómo limitan
la construcción del conocimiento de la temática. Para ello exploraremos, en todos los
casos, la utilización del concepto de circulación atmosférica, la comprensión de las
interacciones radiación-materia. la diferenciación de los diversos tipos de radiación y
de los problemas ambientales.
Las entrevistas que analizaremos corresponden a ocho alumnos de una escuela de
clase media, privada, mixta y religiosa de la zona sur del Gran Buenos Aires. Las
primeras cuatro pertenecen a los alumnos que participaron del concurso SPARC 2000.
7.6.1. Gerardo (17 años)
Cuando se le pide a Gerardo, en la
. ., entrevista ue ex li ue cómo se encuentraExplicacion de Gerardo sobre el ’ q p q
. l tadelgazamiento actualmente la capa de ozono p an ea que
está debilitada y que deja pasar los rayos'La capa hoy en día se encuentra _ _
H ultravxoletas. Este alumno sostiene que ladebilitada sobre todo en los países donde
hay más poludón donde está" más capa no tiene tanta fuerza para cumplir su
desarrollados, donde hay más gente y función, que es absorber la mayor cantidad
donde Ya la capa SGdebiliió tanto que 59 que pueda de estos rayos. Al pedirle que la
“panda a otros ¡"gafas ' dibuje. ubica las zonas «debilitadas» sobre
los polos y América del Norte.
Este estudiante, al mismo tiempo, proporciona una explicación funcionalista, que
consideramos un obstáculo didáctico, respecto a la capa de ozono al plantear que la
misma tiene una función, que es proteger la vida terrestre de los rayos ultravioletas.
Además, este joven explica y ubica erróneamente el «agujero» sobre el lugar donde
se emiten los gases clorofluorocarbonos (CFCs). Gerardo tiene la concepción que el
adelgazamiento de la capa de ozono se produce sobre el lugar donde se liberan los
CFCs. Consideramos que esta idea se origina en la presuposición «las cosas son como
parecen ser» que se manifiesta aquí como la dificultad que tienen los sujetos para pensar
el aire como materia, como moléculas que se trasladan por toda la atmósfera. En este
121
caso, esta concepción se encuentra articulada con un esquema de pensamiento que
linealiza la explicación causal mediante la utilización de una relación de contigüidad
espacial entre la causa y el efecto.
Características de las explicaciones de
Gerardo
indiferenciaclón de los problemas
ambientales
lnditerenciación de la radiación
Utiliza a veces la circulación atmosférica en
sus explicaciones
Comprensión macroscópíca de lasinteracciones radiación-materia
Por otra parte, este estudiante
manifiesta saber que el adelgazamiento
"era en los polos" pero "no tenía idea
por qué". Al pedirle que haga una
suposición opina que "los CFCs. como
están en el aire. se van moviendo para
los polos". Esta explicación muestra la
elcaracterística de los obstáculos:
alumno conoce la circulación
atmosférica pero no utiliza este saber
cuando dice que los «agujeros» se
encuentran donde son emitidos los CFCs, ya que la idea-obstáculo el «aire no existe»
limita su razonamiento.
Obstáculos detectados en los
razonamientos de Gerardo
obstáculo verbal
«atribuir a los objetos materiales las
propiedades de un sólido»
«todo objeto que pesa cae hacia abajo»
«las cosas son como parecen ser»
sustanclalismo
obstáculo didáctico (explicación funcional)
relación causalde la
mediante la contigüidad espacial
Iinealización
animismo
establecer relaciones entre estos conceptos.
122
Cuando se le pregunta a Gerardo si
hay una relación entre el adelgazamiento
de la capa de ozono con el calentamiento
global la explicación de este alumno
muestra la indiferenciación conceptual
de los dos fenómenos ambientales y
también la no distinción de la luz, el
calor y la energía.
El extracto de la entrevista sobre la
temática de la luz muestra que este
alumno tiene un conocimiento
declarativo sobre la luz, él diferencia la
luz solar, la radiación ultravioleta y la
radiación infrarroja pero no puede
2
Razonamiento de Gerardo sobre la luz
¿Qué es la luz?
Yo supuse que la luz eran los rayos solares, porque otra cosa no se me ocurre.
¿Y qué son los rayos solares?
Y... calor que viene del sol, los quimicos que vienen del sol...
¿Qué es lo quimico que viene del sol?
Y se divide en los rayos UV, los ultravioletas que es lo mismo y los otros que no me acuerdo
nombre...
Si, infrarrojos.
Infrarrojos.
Si. ¿Y?
Que caen sobre la tierra afectando la capa de ozono.
¿Cuál es la diferencia entre los rayos UVy los infrarrojos?
No tengo idea.
¿Qué supones?
Supongo que unos son captados por una cosa y otros por otra, ambas partes de Ia luz.
¿Qué querés decir con ambas partes de la luz?
Y como que la luz está compuesta por ultravioleta y por...
¿Y qué es la luz?
: Los rayos solares. El calor, supongo, no sé...
E:
G:
¿Cómo te imaginas la luz?
La luminosidad, supongo, que trae... Todo es invisible a Ia vista porque todo es
microscópico, supongo... pero Io que se siente seria el calor, únicamente...
E:
G:
¿Y el calor? Cómo Io sentís?
Caliente.
Este joven imagina la radiación visible como un fenómeno omnipresente, sostiene la
concepción más primitiva de la luz. Asimismo, utiliza un razonamiento circular en su
explicación, es decir, usa dos o más términos donde uno de ellos define al otro, el que a
su vez es utilizado para definir al primero.
123
Explicación de Gerardo
respecto a la capa
'...e| calor se expande y como está
encerrado con la capa de ozono se
va expandiendo para todos los
lados menos para afuera pero trae
más electos en los lugares donde
caen por primera vez [los rayos]
aunque después se expandan'.
Previamente, este alumno ha explicado
correctamente que la capa de ozono está formada
por moléculas gaseosas separadas unas de otras.
Sin embargo, Gerardo piensa a la capa con las
propiedades de un sólido que encierra el calor.
Esta explicación es el punto de emergencia de
varios obstáculos: «atribuir a los objetos
materiales las propiedades de un sólido», el
«sustancialismo», el «verbal» y la «linealización
de la relación causal mediante la contigüidad espacial». Este alumno sustancializa el
calor y sostiene que el calentamiento global es mayor donde entran más rayos del sol
estableciendo una relación lineal entre la causa y el efecto.
En esta investigación hemos encontrado que los alumnos no comprenden que la luz
Explicación de Gerardo sobre las
interacciones
E: A ver, viene la luz del sol, cuando
llega a la atmósfera ¿que le pasa?
G: Lo que hace es como chocarse
contra la capa de ozono.
E: Aha. Y cuando choca. ¿qué sucede?
G: La capa de ozono absorbe gran parte
de esos rayos y protege a la Tierra, pero
esos pocos que pasan. se mezclan con
los CFC que vienen de la Tierra
haciendo que se libere el cloro y el cloro
ese al quedarse ahl volando por el aire
se mezcle con el ozono y vaya
destruyendo las moléculas.
solar es una forma de energía que es
absorbida por los cuerpos y transformada en
calor o reflejada por los objetos que entonces
emiten luz. Los conceptos de luz, energía y
calor son conceptos abstractos y difíciles de
imaginar. Como señalan Pozo y Gómez
Crespo (1998), aceptamos la existencia de un
ente llamado «energía» y otro «calor» pero
asirlos los «cosificamos»para poder
dotándolos con propiedades materiales.
Respecto a las interacciones entre la
radiación y la materia, este alumno formula
una explicación que tiene rasgos animistas,
muestra una concepción macroscópica de la
interacción donde materializa la radiación. Subyacen en este razonamiento los
obstáculos del «choquismo» y del «sustancialismo».
Por último, al preguntarle a Gerardo cómo llega el gas clofluocarbono a la
estratosfera plantea que sube pero no demasiado... Aparece aquí la idea-obstáculo «los
124
objetos pesados caen». En esta explicación el alumno utiliza el concepto de circulación
atmosférica que no utilizó al ubicar las zonas «debilitadas» sobre América del Norte.
Explicación de Gerardo sobre el movimiento de los CFCs
E: ¿Cómo hace para subir el CFC?
G: Y, no sé. no se me ocurrió. y supongo que al estar en el aire, no debe ser muy pesado y se
eleva.
E: ¿Por qué? sl es pesado, ¿qué pasa?
G: Se va para abajo. O se eleva hasta determinada altura pero no...
E: Si yo te diría que es pesada, ¿cómo hace?
G: Y, se eleva. supongo que más despacio hasta determinada altura pero no tanto como Iohace el CFC.
E: ¿Qué es lo que no se eleva tanto como el CFC?
G: Y, las otras cosas, si fuera una molécula más pesada.
E: No, yo digo que la molécula de CFC es pesada.
G: ¿Es pesada?
E: Es pesada. Yo te digo que es pesada, ¿cómo hace para elevarse?
G: Y supongo que mediante... supongo que mediante calor. pero la verdad Io van elevando y
se va quedando por ahi porque es a través de muchos años hasta de casualidad que sube.E: Aha.
G: Y sube un poco y se queda ahí, y sigue subiendo. no sé, viento, otras cosas.
E: ¿Y cómo hace para ir a los polos?
G: Mediante Io mismo, supongo que hay corrientes. al caer sobre una corriente se va para tal
lugar, aparte debe ser por la forma de la Tierra que algo debe tormar parte. que se va paratales lados.
7.6.2. José (16 años)
Obstáculos detectados en los. , Los razonamientos de José parecenrazonamientos de Jose
estar dominados por la interpretación—obstácqu verbal .
literal de las palabras y los procesos. El— «atribuir a los objetos materiales las _ . _ .
_ , resultado es una 1nd1ferencracrónpropiedades de un sólido»
generalizada de los conocimientos.«todo objeto que pesa cae hacia abajo»
— «las C0535 son como parecen SOY"
125
«Agujeros» y capa de ozono
E: Dónde hay agujeros?
J: Agujeros. Cuando está deteriorada, por todas
partes...
E: ¿Y cuántos calculas que hay?
J: Ohl Nosé, centenares...
E: ¿Cómo te imaginas la capa?
J: Con gases que forman una barrera.
E: ¿Qué tipo de barrera?
J: Eh. química. Que no permite que pasen los
rayos del sol.
E: ¿Cómo te la imaginas para que no puedan
pasar los rayos del sol?
J: Y. para que no pasen tendria que ser sólida.
E: ¿Vos te la imaginas sólida?
J: Sl, pero sl son gases... no serla sólida.
Los gases CFCs
J: [La capa] de un lado tenia los rayos solares
que querían entrar y [...] los CFCs [...] y todo eso
que usa el hombre del otro lado que hace
presión de los dos lados, hasta que se terminó
rompiendo. Los CFCs [...] se van uniendo
formando una gran cadena.
E: ¿Y esa cadena qué hace?
J: Hace presión para salir, para pasar por le
capa de ozono.
E: Pero si se hace esa gran cadena, ¿no será
muypesada?
J: Y si, pero no, si son gases livianos tiene que
ser una cadena muy, muy grande para que pese.
E: ¿Vos no te la imaginas como una cadena muy
grande que pese?
J: No, como pesada no, grande sl.
126
Este alumno considera que la
«capa» es una barrera química. Tanto
él como Gerardo atribuyen a la
química entidades que son físicas,
como son la capa gaseosa para José y
la radiación en el caso del otro
estudiante. Creemos que hay una
compartimentalización de los saberes
que lleva a catalogar los
conocimientos estudiados en una
disciplina como pertenecientes a la
Esta dificultadmisma. tiene su
correlato en la ciencia (ver 4.3.3).
Con referencia a los gases CFCs,
este estudiante también sostiene la
idea-obstáculo que «los objetos
pesados caen». Él no acepta que algo
pesado pueda elevarse.
Por otra parte, José le ha dado al
término «proceso en cadena» un
significado cotidiano y lo ha asociado
erróneamente a los gases CFCs.
También muestra una concepción
literal acerca de la ruptura de la capa.
Radiación solar
E: Cuando no estaba rota, ¿qué le pasaba a esos rayos?
J: Rebotaban e iban por todo el sistema, no llegaban a la
'fierra, ahora llegan. Con Ia capa dañada, entran con
más potencia que antes y esto provoca graves
quemaduras.
Los rayos entran perpendiculares a la Tierra ya que no
hay nada que los frene y entran al interior de la Tierra
donde se produce un calentamiento que luego sale a la
superficie.
Este joven considera que la
radiación solar es lo mismo
que la luz ultravioleta y
piensa que a través de los
«agujeros» de la capa de
ozono entran los rayos y
provocan el calentamiento
global.
Características de las explicaciones de José
— Indiferenciación de los problemas ambientales
- Indiferenciación de la radiación
— Incomprensión de Ia circulación atmosférica
—Incomprensión de las interacciones radiación-materia
Por último, este alumno
tiene una concepción
infantil del universo. El
expresa que cuando la
"quedamosTierra gira
frente a la luna, y, cuando
giramos de nuevo quedamos frente al sol" y dibuja y señala que las estrellas se
encuentran encima de la atmósfera.
7.6.3. Patricia (17 años)
Características de las explicacionesde Patricia
Indiferenciación de los problemas
ambientales
— Diterenciación de la radiación solar
Indiferenciación de la radiación infrarrojasolar de la terrestre
- Comprensión y utilización de la , .. l _ qu1micas.
crrculacnónatmosférica en sus
explicaciones
Comprensión de las interacciones
radiación-materia
Patricia muestra un considerable
conocimiento acerca del "Adelgazamiento
de la capa de ozono". Esta alumna expone
que la luz solar es una forma de energía,
diferencia la radiación ultravioleta de la
infrarroja, comprende la metáfora del
«agujero», como así también las reacciones
Ella explica que en las interacciones de
la radiación con la materia se desarman las
moléculas de ozono o de clorofluocarbono.
Respecto a la circulación atmosférica. utiliza este proceso en sus explicaciones.
127
Sin embargo, Patricia asocia los dos
Explicadón de Patrida para el fenómenos ambientales, la disminución
calentamiento glObal del ozono con el aumento del efecto
Antes los rayos infrarrojoseran absorbidos y invernadero. Esta indiferenciación parece
reflejados por la atmósfera, los reflejados ocurrir porque no disüngue ¡a radiaciónpermitían un calentamiento más o menos . . . .
infrarrOJasolar de la terrestre. Patncra noestable que permitía la vlda. Ahora estos
. menciona a la radiación terrestre en surayos es como que ya pasan directamente.
explicación del calentamiento global.
Andersson y Wallin (2000) señalan que la comprensión del modelo del efecto
invernadero requiere de un buen número de conceptos científicos y aún así no es
evidente que el adelgazamiento de Ia capa de ozono no conduzca al calentamiento.
Por otra parte, esta alumna sostieneExplicación de Patricia para «proceso _,
una concepcmn errada respecto a laen cadena» W
expresnon «proceso en cadena». Como
Del lado derecho llega un átomo de cloro. dice Bachelard (1984): "¡ubajo unaentonces destruye la primer molécula. pero _
' misma palabra, hay conceptos tanvuelve a quedar libre, entonces destruye a Ia
. ¡n . . , .de a¡ lado. y así; entonces todas las que diferentes. (op. c1t..20). Este termino es
están de este lado, del lado derecho, Utilizado Para deSÏBnar ¡05 Procesos
Quedaron destruidas. Y las del lado catalíticos, en esta temática son las
'zqu'erdo' supon'endo que "o hay más reacciones químicas en las que intervieneátomos, están bien todavia. pero como son
el cloro que acelera los procesos en losmuchos los que se desprenden, es para
muchos lados, en realidad. cuales se destruye el ozono (ver Al.l3).
La explicación de Patricia, para este
proceso, muestra que ha establecido una analogía entre las moléculas involucradas y los
eslabones de una cadena y la ha articulado con una concepción estática del aire. El
resultado es que el átomo de cloro destruye las
Obstáculos detectados en moléculas de ozono respetando un orden espacial.los razonamientos de . , .
Patricia Consrderamos que es un obstaculo verbal de origen
_ obstáculoverbal didáctico el que podría haberse evitado aclarando lascaracterísticas de las reacciones catalíticas.
l28
7.6.4 Gonzalo (16 años)
Gonzalo
— Indiferenciación de los problemas
ambientales
— Inditerenclaclón de la radiación solar
atmosférica en sus explicaci0nes
radiación-materia
Características de las explicacionesde
—Comprensión y utilización de la circulación
—Comprensión parcial de las interacciones
Gonzalo muestra un conocimiento
parcial del adelgazamiento de la capa
de ozono. En sus explicaciones, en
utiliza conceptosvarias ocasiones,
abstractos, señala la naturaleza
ondulatoria de luz, que es una forma de
propagación de energía, describe el
proceso de conducción y también
intenta una explicación a nivel atómico
de las reacciones fotoquímicas.
Razonamiento circular
A: ¿A que te referis cuando decis actúa?
G: A qué me refiero cuando digo actúa,
que interviene la molécula de ozono y Ia
hace cambiar, la molécula de ozono
pasa a una molécula de oxigeno.
A: ¿Y cómo hace para cambiarla?
G: Intervenir en la misma.
A: ¿Qué querés decir cuando decisintervenir?
G: Actuar.
Obstáculos detectados en losrazonamientos de Gonzalo
A lo largo de la entrevista, este alumno
realiza en varias ocasiones razonamientos
circulares. Consideramos que los mismos
son adquiridos por los alumnos en la práctica
de su oficio y les permiten, en ocasiones,
superar las situaciones evaluativas. Otra
práctica habitual, a la que recurren los
estudiantes, es responder las tareas escritas
con el bagaje de conocimientos que disponen
aún cuando no correspondan a las preguntas
planteadas.
El modo de pensar que predomina en las
explicaciones de este alumno es el funcionalismo.
— funcionalismoFuncionalismo
El oxigeno ayuda a Ia respiración y el ozono ayuda a impedir el paso de los rayos ultravioletas,
son para proteger, éstos son de protección y éstos son de respiración ¿entendés? son vitales,
son todos vitales, pero éstos son para una función y éstos son para otra función.
Lo último que se formó fue la vida y para que haya vida tiene que haber respiración.
Esa energia es algo vitalpara que nosotros podamos hacer algo...
129
El adelgazamiento dela capa de ozono
Actualmente en la Antártida encontramos un gran
desgaste de la capa lo que realmente es preocupante ya
que esto produce alteraciones en el mundo. La capa de
ozono permite que ingrese mayor cantidad de rayos
ultravioletas que intervienen en el recalentamiento de la
tierra. afecta el sistema lnmunológico del hombre, la vida
marina, etc.
Cuando pasan más rayos, pasa más energía, ¿no? y
cuando hay más energia una forma que se puede
desprender es calor. hay más calor. se secan los pastos
y se van secando, secando y provocan más incendios.
Tocante al adelgazamiento
de la capa, Gonzalo lo relaciona
con los incendios ocurridos
recientemente en los Estados
Unidos. Esta asociación revela
la indiferenciación entre las
consecuencias de la reducción
del ozono y el calentamiento
global.
7.6.5. Raquel (16 años)
Composición del aire
La atmósfera está formada por
oxigeno, nitrógeno [...] gases como el
CFC la contaminan. es como que
periudican a la atmósfera porque al
mezclarse es como que ya no va a
quedar tomada por oxigeno y
nitrógeno. si no que por otros gases
que son contaminantes y que después
es Io que nosotros respiramos y noshace mal.
El esquema de pensamiento que predomina en
esta alumna son las relaciones causa-efecto
apoyadas en la proporcionalidad directa: una
mayor causa produce un mayor efecto. Este
modo de razonamiento matiza muchas de sus
explicaciones. Por ejemplo, cuando se le
pregunta por la composición atmosférica
señala que está compuesta por un 70% de
oxígeno y un 30% de nitrógeno, cuando la
proporción atmosférica es la inversa a la que
ella señala. En este caso, considera que el gas
que respiramos tiene que ser el más abundante. Respecto a los gases contaminantes,
supone que producen daño cuando alcanzan proporciones muy elevadas.
Características de las explicaciones de Raquel
- Indiferenciación conceptual de los problemas ambientales
— Indiferenciación de la radiación - Concepción primitiva de Ia luz
— Utilización de una concepción cotidiana de la circulación atmosférica
- Incomprensión de las interacciones radiación-materia
130
Circulación atmosférica
R: Los gases contaminantes son transportados por los
vientos. es por eso que hay en otros lugares donde no
hay industrias. No va a ser igual que en los lugares
donde está lleno de industrias pero igual siempre como
que se va a repartir.
E: Estos vientos, ¿a que lugares los llevan?
Fi: Y depende, o sea... para donde se dirija el viento,
por ejemplo, puede llevarlos también a campos. al mar
y océanos, ahf eh... también, o sea, como que lo va
transportando, entonces... después está lo de la lluvia
ácida, capaz que no es que se produce en donde hay
un lago y al lado una industria y no, capaz que no hay,
pero con los vientos es como que queda hasta el aire y
Encontramos que esta
alumna utiliza una concepción
de la circulación atmosférica
basada en su conocimiento
cotidiano, donde imagina a los
gases transportados por los
vientos. Este movimiento del
aire sólo lo concibe en forma
local.
bueno, eso...
Explicaciones sobre la capa de ozono
Porque algunos gases producen el
adelgazamiento de la capa de ozono ¿no? y
eso también hace que se produzca el
calentamiento global porque al estar la capa
más tina, bueno, entran con más fuerza los
rayos y eso... es como otra de las cosas que
también puede pasar cuando se emanan todos
esos gases. Es como que todo se relaciona.Uno de los gases que produce lacontaminación del aire es el CFC...
La capa está más adelgazada donde hay más
industrias. donde hay más posibilidades de
contaminacióny esas cosas...
La capa se hace cada vez más tina, disminuye
su grosor porque se destruyen sus
componentes.
131
Raquel, cuando se le pregunta
acerca del «agujero» de ozono, asocia
este proceso con otros problemas
ambientales. Para ella, el calentamiento
consecuencia delglobal es una
adelgazamiento de la capa. Esta
alumna utiliza un razonamiento lineal
causal respecto al primer fenómeno.
Para ella la luz es calor, por lo tanto al
ser la capa más fina penetra más
luz/calor que calienta más la Tierra.
Esta explicación no involucra las
interacciones fotoquímicas.
Esta joven establece una
contígüidad espacial entre la causa y el
efecto del adelgazamiento de la capa
de ozono cuando afirma que la capa es más delgada donde se encuentran las industrias.
Ella piensa que los gases emitidos por las fábricas adelgazan la capa.
Mayor causa produce mayor efecto
R: Los gases que emanan de las Industrias y también de los autos, el smog, van destruyendo
la capa de ozono.
E: ¿Qué gases producen el smog?
R: Los autos y esos también ayudan...
E: ¿Esos gases ayudan a...?R: A contaminar el aire...
E: Ah ¿son similares a los de las industrias?
R: Yo creo que los de las industrias son peores...
E:¿Por que son peores?
R: Porque emiten con más cantidad, con más fuerza, como que llegan más rápido.
E: ¿Y por qué pensás que llega más rápido?
' R: Porque es como más directo... además es más cantidad y es...
E: ¿Qué estás pensando vos al decir que es mas directo?
R: No sé, es como... que están todo el tiempo las industrias, ¿no?, entonces es como que
. emanan continuamente gases, capaz que habría que disminuirun poco.
E: Pero los autos también están todo el tiempo.
Fl: Claro, los autos también... pero es como que no Iargan tanto como las industrias, las
industrias es como que largan más de golpe, me parece.
E: ¿Por que te parece eso?
R: Es como que trabajan más y utilizan todo el tiempo eso, no sé como explicarlo, pero... los
autos también hay muchos, están todo el tiempo, en el campo no, pero en la ciudad si
E: Yo te pregunto, ¿de dónde proviene esta idea? ¿qué es lo que vos supones?
R: En realidad, los dos perjudican, pero digamos... si comparamos un auto y una industria es
como que una industn‘aproduce más. Es como más cantidad.
E: ¿Por que es mas cantidad? ¿Qué pensás vos?
Fl: No va a producir Io mismo que si es un auto solo.
E: ¿Por que es más grande? ¿Por que abarca más?
R: No es porque sea más grande, si no que porque produce más, entonces, es como que emitemás.
Raquel, al argumentar sobre quién contamina más, las fábricas o los autos, no puede
abandonar el esquema donde establece una proporcionalidad con el tamaño, cuanto más
grande más contamina. Ella reconoce la validez de los argumentos contrarios a su
concepción, sin embargo, no puede renunciar a su modo de razonamiento.
132
Explicaciones de Raquel sobre la luz
El sol es una estrella, que emite mucha luz y bueno, eso es
Io que llega a la Tierra. La luz es como que emite calor
¿no? digamos energia calórica y eso calienta más la Tierra
porque al disminuir la capa es como que llegan más fuerte,
porque se calienta más la Tierra. llegan más cantidad. con
más fuerza, porque hay más, llegan más.
Fl: El sol no es Io mismo que la lamparita...
E: ¿No es Io mismo? ¿Cuál es la diferencia?
R: Que, eh... la luz de la Iamparita viaja menos que Ia del
sol. si yo prendo una lamparita en la calle y voy a 10 km.
bueno, no voy a ver esa luz...
Respecto a la luz, esta
alumna tiene una
concepción primitiva de la
misma. En este caso,
también aplica el esquema
«mayor causa produce un
cuandomayor efecto»
razona sobre la distancia
que recorren la luz de una
lamparita y la del sol.
Obstáculos detectados en los razonamientos de Raquel
- obstáculo verbal
- «las cosas son como parece ser»
— sustancialismo
- Iinealizaciónde las relaciones causales mediante contigüidadespacial, mayor causa-mayorefecto
7.6.6. Gisela (16 años)
Explicación de Gisela para la capa de ozono
OZODO.
cloro. les cuesta más pasar.
La capa de ozono se ha adelgazado, se dice que hay un
aguiero pero no es un agujero. En los polos en realidad no se
emite nada, no importa en qué lugar se produzcan los CFCs
porque los vientos Io llevan hacia los polos. Cuando el cloro
que largan los CFCs llega adonde está el ozono impacta una
molécula de ozono, o sea él llene Ia propiedad de agarrar, de
tornar uno de esos átomos con que está formado el ozono y al
agarrarlo destruye el ozono porque en vez de quedar tres
átomos de oxígeno quedan dos entonces ya deja de ser
Entonces cuando el ozono está bien no pasan los rayos
ultraviolelas con la misma facilidad que cuando lo destruye el
Gisela comprende y
usa el concepto de la
circulación atmosférica,
explica correctamente la
reacción catalítica del
cloro. sabe que hay una
disminución global de
ozono y conoce las
consecuencias de esta
reducción.
133
Obstáculos detectados en
los razonamientos de Gisela
—sustancialismo
Sin embargo, desconoce otros aspectos. como las
interacciones radiación-materia, utiliza la palabra
«impacto» pero no puede explicar su significado y
no sabe por qué se produce la destrucción del ozono
en los polos. Cuando se le pide que exponga una hipótesis personal dice que no sabe o
que no entiende la pregunta.
-—Indiferenciación conceptual de los problemas
ambientales
— Indiferenciación de Ia radiación
Características de las explicaciones de Gisela
—Comprensión y utilización de la circulación atmosférica
—Desconocimiento de las interacciones radiación-materia
Por último, esta alumna
señala que la luz tiene calor.
Gisela sostiene que, al estar
la capa más delgada. el
calor encuentra menos
resistencia para pasar, por
lo tanto se expande por todo
el globo y calienta la Tierra.
7.6.7. Gustavo (15 años)
Los CFCs
Los átomos de cloro son emitidos por las
fábricas, suben, atraviesan la atmósfera y vanhacia la estratosfera. El cloro se combina con el
flúor y con el carbono y da origen a los CFC. que
son moléculas muy estables, que no se
destruyen fácilmente. El ozono es la unión del
oxígeno (02) con el oxigeno radiactivo. Cuando
se unen los CFC con el ozono. el ozono es
destruido. se rompe Ia unión entre el oxígeno y
el oxigeno radiactivo. Luego de romper una
molécula de ozono el CFC vuelve a tornar otras
moléculas de ozono y las vuelve a separar.
Este alumno da una descripción
muy atinada del papel que cumplen
los gases clorofluocarbonos (CFCs)
en la destrucción del ozono si se
tiene en cuenta que ha intercambiado
el rol del átomo de cloro con el del
gas CFC. Gustavo menciona la
radioactividad del tercer átomo de
oxígeno sin poder justificar esta
aquí laafirmación. Aparece
atribución de las propiedades
macroscópicas a lo microscópico.
También explica que la luz son ondas, son moléculas que transportan energía.
Consideramos que él asimiló el modelo del fotón al modelo que ya tiene, el atómico.
134
Obstáculos detectados en los razonamientos
de Gustavo
— «Atribución macroscópica a lo microscópico»
— sustanclalismo
- funcionalismo
Gustavo también distingue el
proceso natural del ozono de la
alteración antropogénica que
laocurre en los polos en
primavera.
El ozono y su misión
G: El ozono no permite que pasen los rayos
ultravioletas del sol, los filtra para que no dañen la
Tierra. Los rayos igual pasan, pero no los deja
pasar con la intensidad con que llegan a la capa.
E: Vos estas hablando como que el ozono tiene
una misión.
G: Si.
E: ¿Si?
G: Si.
E: ¿Vos crees que tiene una misión el ozono?
G: Yo supongo que sl, sl no. no estaria.
En la explicación que Gustavo
ofrece sobre el ozono se ve
claramente el conflicto que aparece
al pensar que hay un solo tipo de
rayos, los rayos ultravioletas. Si no
pasan los rayos. no tenemos luz y si
nos sonpasan, dañan porque
ultravioletas. Para resolver esta
contradicción imagina que la capa
disminuye la intensidad de los
rayos. Además, este alumno tiene
una idea funcionalista de la capa
OZOllO.
Por último, Gustavo llama
Características de las explicaciones de Gustavo
— Inditerenclación conceptual de los problemas
ambientales
lnditerenciación de Ia radiación
- Comprensión y utilización de Ia circulación atmosférica
Desconocimiento de las interacciones radiación
materia
efecto invernadero al filtrado
de rayos que realiza la capa
de ozono. Respecto al
aumento de este proceso,
presenta contradicciones que
lano puede resolver en
entrevista.
135
7.6.8. Carla (15 años)
Equilibrio dinámico del ozono
E: Bueno, ¿es un agujero?
C: No.
E: ¿Y qué es?
C: Es como un alinamiento de la capa. Es una
reducción. El ozono se va acabando de a poco.
E: ¿Y cuándo se acaba el ozono qué pasa?
C: Nada. porque es como que se vuelve a generar el
ozono. porque el oxígeno se combina con otra
molécula de oxigeno y se forma el ozono. es como
que a Ia vez que se va acabando también se va
reponiendo ese ozono, no es que se acaba para
siempre.
Carla explica correctamente el
equilibrio dinámico del ozono y
también señala que gracias a la
capa de ozono es que se pudo
generar la vida en el planeta.
Obstáculos detectados en los
razonamientos de Carla
- «las cosas son como parecen ser»
— sustancialismo
Radiación solar
E: Estos rayos ultravioletas, ¿de donde provienen?
C: Del sol.
E: ¿Hay algo más que viene del sol?
C: Si, la luz que nos permite ver. Y los rayos que dan calor,
los infrarrojos.
E: Muy bien, ¿cuál es Ia diferencia entre estos tres quemencionaste?
C: Y. los infrarrojos nos proporcionan calor y pueden llegar a
provocar un bronceado. Los ultravioletas pueden producir.
quemaduras en la piel o cáncer de pielconsecuencias.
E: ¿Sabes cuál es la diferencia entre estos tipos de rayos?C: No.
E: ¿Vienen todos juntos?C: Sl.
E: ¿Qué es la luz?
C: La luz es como polvíto, cuando llega acá a la Tierra tiene
partículas, se ve cuando miras por Ia ventana.
u otras ¡05
Ella diferencia los
tipos de radiación solar a
pesar que tiene una
concepción cotidiana de la
luz. Acerca de las
interacciones entre la
radiación y la materia, ella
comprende y explica que
rayos ultravioletas
separan a las moléculas de
CFC y del ozono, señala
que el rayo pierde
potencia, gasta energía, se
libera calor.
136
Circulación atmosférica y efecto
invernadero
E: Cuando se emite una molécula de CFC, ¿que le
pasa a esa molécula?
C: Sube a la atmosfera. Pero tarda mucho en
subir.
E: ¿Por qué tarda mucho en subir?
C: No sé.
E: ¿Y cuando sube?C: Se estanca.
E: Se estanca, aha, ¿se queda quieta?
C: Y sl.
E: ¿Qué es el efecto invernadero?
C: El efecto invernadero provocado por el hombre
es que emiten gases que se quedan en la
atmósfera y no se mueven. Y el natural era que,
naturalmente, se liberaban gases, pero noafectaban tanto.
E: Aha, y ¿estos gases que hacen?
C: Contaminan el aire, el agua y el suelo no tanto.
E: ¿Cuál es la relación entre el calentamiento
global y el adelgazamiento de la capa de ozono?
C: Los gases con efecto invernadero no permiten
que el oxigeno ascienda, es como que se quedan
estancados en la atmósfera y el oxigeno no puede
subir. Por Io tanto. no se puede formar el ozono
- impidiendo la formación de la capa de ozono.
E: ¿Cuál es el riesgo del calentamiento global?
¿Cómo puede afectar al planeta?
C: No se podria viviren Ia Tiena.
E: ¿Por qué?
C: No va a haber vegetación, y no nos vamos a
poder alimentar.
E: ¿Y por qué no va a haber vegetación?
C: Porque se va a recalentar todo y las plantas se
van a secar. Se pueden secar los rlos. y no va a
haber agua para tomar.
137
Finalmente, Carla ha construido
una concepción muy particular de
estos problemas ambientales. Carla
los asocia y sostiene que la causa de
los mismos es el estancamiento de
los gases en la atmósfera. Parece
subyacer en esta concepción la idea
de objetos sólidos que se apilan y
bloquean el paso de otros objetos.
Respecto del aumento del efecto
del
fenómeno natural y expone una
invernadero lo diferencia
representación catastrófica de sus
consecuencias.
Caracteristicas de las
explicaciones de Carla
lndiferenciación conceptual de los
problemas ambientales
Diferenciación de la radiación
Concepción cotidiana de la luz
- lncomprensión de la circulacionatmosférica
Comprensión de las interaccionesradiación-materia
7.6.9. La estructuración de las ideas
El examen particular de las entrevistas permite vislumbrar cómo se conjugan
diversos aspectos en la organización del pensamiento de los alumnos.
Cuando se le plantea un problema a un estudiante, en este caso, que formule
conceptualizaciones acerca del "Adelgazamiento de la capa de ozono" y otros asuntos
relacionados con el fenómeno, se pone en juego tanto el marco interpretativo del sujeto
como las prácticas adquiridas en la escuela. El primero restringiendo el tipo de
razonamiento que puede construir mientras su oficio de alumno le permite responder
muchas cuestiones utilizando razonamientos circulares y adaptando el bagaje de
conocimientos que dispone adecuándolo a la demanda planteada.
Las entrevistas también dejan entrever cómo pueden dificultar la comprensión del
contenido: el lenguaje cotidiano, las lagunas en el sentido de falta de información y el
resultado de algunas intervenciones didácticas.
7.7 Otras explicaciones
A continuación, examinaremos el análisis de algunas de las explicaciones dadas por
alumnos de otros países para comprobar si es posible aplicarles los resultados obtenidos
en esta tesis. Estos razonamientos escolares pertenecen a algunas de las investigaciones
relevadas en el capítulo 4.
Aparecen, en estos trabajos, algunas frases infantiles donde se utiliza un lenguaje
animista como el siguiente, que pertenece a una niña de 9 años (Francis et al., 1993):
"...porque a los árboles les gusta el dióxido de carbono, y a nosotros
no nos gusta...y ellos consumen todo el dióxido de carbono y despiden4
oxígeno, eso creo" .
En este otro caso, perteneciente a la publicación de Koulaidis y Christidou (1999), un
alumno de 12 años dice:
"El sol pasa a través de la capa de ozono. Quiero decir. los rayos que
tienen permitido pasar. Cuando un rayo del sol llega a la Tierra y trata
‘ ...cos trees like carbon dioxide. and we dont like it...and they swallow up all the carbon dioxide and giveout oxygen. l think.
138
de irse, no puede volver porque toca el ozono y vuelve a caer a la
Tierra [...] Los rayos solares vienen, se quedan y este calor hace el
clima más cálido...”
Este joven supone una capa de ozono que deja pasar los rayos del sol pero no permite
que salgan y no diferencia la luz solar del calor.
También aparecen los razonamientos lineales causales como se puede observar en la
siguiente explicación de un alumno de l l años (Francis et al., l993):
"...si usamos más aero...aerosoles que contienen gases ponemos más
agujeros en la capa de ozono. Si estos agujeros se hacen muy grandes.
el sol puede enviar luz a través de la capa de ozono, llega a la tierra y
causa cáncer en nuestra piel"6.
La estructura de la oración es del tipo:
más aerosoles con gases —)más agujeros —>se hacen muy grandes —)pasan más rayos
—>llegan a la tierra —)provocan cáncer en la piel
Esta es una explicación perteneciente al artículo de Andersson y Wallin (2000):
"Los gases venenosos que se emiten afinan la capa de ozono y de esta
manera aumenta la entrada de la radiación solar y espacial. Esto hace
que esté más caliente y que el hielo, especialmente en los polos norte
y sur, se derrita"7.
La mención de gases venenosos parecería indicar que este alumno sueco atribuye a
van'os gases, posiblemente los gases emitidos por el transporte y las fábricas que
contaminan la atmósfera, el adelgazamiento de la capa de ozono. En este caso aparece la
indiferenciación de este fenómeno del aumento del efecto invernadero causada por la no
5 The sun passes through the ozone layer. l rnean those rays that are allowed to pass. When a ray of thesun comes down to the earth and tries to get away. it can't go back because it touches the ozone and itfalls back down to the earth [...] The sun's rays come in. they stay in. and this heat makes the climatewarmer...6 ...if we use more aero...aerosol gases we put more holes in the ozone layer. lf the holes get too big. thesun can shine on through the ozone layer and shine onto the earth. and cause cancer on our skin.7 lt is when poisonous gases that are let out thin the ozone layer and in this way increase the letting in ofradiation from the sun and space. This makes it get warmer and the ice. specially at the north and southpoles, melt.
139
distinción de los diferentes tipos de radiación solar. Tampoco parece distinguir la luz
del calor.
Estos autores presentan esta otra explicación:
"Cuando el dióxido de carbono es liberado en grandes cantidades una
piel se forma alrededor de la Tierra e impide que el calor la abandone.
Entonces, el calor se eleva mucho en la Tierra“.
Aparece aquí una analogía entre la capa que se forma y la piel. No sabemos si este
alumno/a piensa que esta capa está formada por dióxido de carbono, pero este gas se
encuentra en toda la atmósfera y no forma un estrato. Teniendo en cuenta que,
comúnmente, se le asigna a la capa de ozono un papel protector. rol que también se le
atribuye a la piel, podemos suponer que este estudiante piensa que es esta capa la que
impide que el calor abandone la Tierra. En cualquiera de los dos casos piensa el
fenómeno en forma mecanicista: hay una capa que impide el pasaje del calor y tiene las
características de un objeto sólido.
El artículo de Henriksen y Jorde (200]) muestra una analogía que es habitual en esta
tesis:
"...la capa de ozono es el par de anteojos de la Tierra. La protege
contra la radiación ultravioleta (UV) del sol"9.
Esta otra explicación, procedente del trabajo de Fisher (l998b), pertenece a una
alumna inglesa de 16 años:
"El efecto invernadero es el incremento gradual de la temperatura
global (debido al calor solar que se encuentra atrapado dentro de la
capa de ozono, y algunos rayos solares no deseados que pasan a través
de la capa de ozono - por ejemplo rayos UV)"'°.
En el razonamiento se puede advertir que confunde el efecto invernadero con su
aumento. También es interesante esta explicación porque para esta alumna, el efecto
5 When carbon dioxide is released in large amounts a skin is formed round the earth that prevents heatfrom leaving the earth. Then the heat gets too high on earth.
...the ozone layer is the Earth's sunglasses. lt protects against ultraviolet (UV) radiation from the sun.'° The greenhouse effect is the gradual increasing of world's temperature (due to the sun's heat gettingtrapped within the ozone layer, and some unwanted solar rays getting through the ozone layer —e.g. uvrays).
140
invernadero es provocado por dos procesos, por el calor solar que la capa de ozono no
permite que escape al espacio y por los rayos ultravioletas que atraviesan la capa de
ozono. Es más natural para la estudiante atribuir a la capa de ozono la acción de una
barrera que impide que se escape el calor solar, que pensar que algunos gases del aire,
que no se ven, absorben la radiación infrarroja terrestre aumentando la temperatura.
Este razonamiento aparece en el trabajo de Henriksen y Jorde (200i). En este caso, el
alumno atribuye las causas y los efectos del aumento del efecto invernadero al
adelgazamiento de la capa de ozono. Él piensa a la capa como sólida, cuando se rompe.
por los «agujeros» penetran rayos que calientan la Tierra.
"Alrededor de la Tierra se encuentra la capa de ozono. La
contaminación de los autos, etc., hacen agujeros en la capa de ozono y
los rayos peligrosos pueden entrar. Va a estar más caliente y el hielo
de los polos se va a derretir y entonces los océanos van a subir varios
metros" l'.
Koulaidis y Christidou (l999) presentan varias explicaciones dadas por los alumnos
para ilustrar los modelos mentales que han construido. Una de ellas. facilitada por una
alumna de ll años, muestra la confusión entre el efecto invernadero y su aumento, una
concepción macroscópica de la interacción entre la radiación y las moléculas y la idea
que la pérdida de energía de la luz resulta en una modificación de su velocidad.
"El dióxido de carbono sube en la atmósfera y forma una capa que es
un desastre para la tierra, porque los rayos del sol pueden pasar esta
capa pero no pueden salir al espacio [...] Yo creo que la luz que viene
del sol viaja a 300.000 kilómetros por segundo, por lo tanto. puede
algo así como «romper» el dióxido de carbono y entrar. Pero no puede
salir porque pasa a través de diferentes cosas y se hace más y más
débil y entonces no puede viajar a esa velocidad tan alta" ¡2.
” Around the Earth lies an ozone layer. Pollution from cars. etc., can make holes in the ozone layer anddangerous rays can get in. lt will be warmer. and the ice at the poles will melt. and thcn the occan will getseveral meters higher.n Carbon dioxide n'ses in the atmosphere and makes a layer that is a disaster for the eanh. because thesun's rays can come in frorn this layer but thcn they can't go out to space [...] l think that the light comingfrom the sun travels at 300.000 kilometers per second. so it can sort of «break» carbon dioxide and come
l4l
Por último, también hallamos que los dibujos que hacen los niños de nuestro país son
similares a los que realizan niños de todo el mundo como se puede apreciar observando
la colección de pinturas de la Secretaría del Ozono del Programa de las Naciones
Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA)'3. En los dos casos, los niños pintan al
planeta y al sol antropomorfizados, a la capa de ozono como un paraguas o como un par
de anteojos, a la Tierra goteando, idealizan a la naturaleza y demonizan lo humano.
in. But it can't go out because it passes through different things and it gets weaker and weaker and so itcan't travel at such a high speed.u UNEP Children's Paintings on Ozone Layer Protection. [en llnca]httpzllwww "neptie ’ ' "" ,‘ ' "’ ' L L ' html [Consultaz 25 de noviembre de 2002]
142
Capítulo 8
Conclusiones e implicaciones didácticas
Comentaremos a continuación los diferentes aportes de esta tesis para la
comprensión del aprendizaje del "Adelgazamiento de la capa de ozono" desde la
reflexión epistemológica del saber a enseñar y desde el análisis de las dificultades para
su aprendizaje.
Por una parte, se realizó un examen exhaustivo del saber a enseñar al que se
estructuró alrededor de cuatro campos conceptuales que, a su vez, están conformados
por varios conceptos. Esta indagación hizo posible el conocimiento de la organización
de las ideas de los estudiantes.
Al mismo tiempo, el estudio de las conceptualizaciones de los alumnos permitió
encontrar regularidades en las mismas pero también se comprueba su gran variabilidad.
Seguidamente, se presenta el análisis de estos razonamientos desde las características de
sus concepciones, desde los objetos de conocimiento del contenido disciplinar
desplegado y fundamentalmente. desde los obstáculos epistemológicos que se detectan
en los conocimientos de los estudiantes.
8.1. Acerca de las concepciones
Los antecedentes empíricos de esta investigación (ver 3) muestran la gran cantidad y
variedad de concepciones relativas al adelgazamiento de la capa de ozono y al aumento
del efecto invernadero que presentan los conocimientos de los estudiantes. En esta tesis
hemos encontrado además, que los alumnos sostienen nociones alternativas acerca de
los objetos de conocimiento sobre los que se apoya la temática investigada. Nos
referimos a concepciones sobre la luz, la Tierra, los gases y las interacciones químicas.
Respecto a la asociación que los estudiantes realizan entre los problemas ambientales
encontramos que la explicación habitual que ofrecen es la siguiente: el «agujero» en la
capa de ozono permite que más rayos ultravioletas penetren la atmósfera, éstos se
143
expanden y calientan la superficie terrestre siendo el resultado el calentamiento global.
Este modelo está apoyado en una comprensión del proceso basada en las concepciones
mencionadas anteriormente. Al profundizar la indagación, en las entrevistas,
encontramos que el modelo de cada alumno presenta variaciones en alguna o varias de
sus características que lo toman único.
Teníamos como hipótesis que la indiferenciación de los fenómenos es provocada por
la indistinción de los tipos de radiación involucrados: la luz infrarroja y la ultravioleta.
El análisis de las entrevistas, en particular la realizada a Patricia (ver 7.6.3). muestra que
ella diferencia estas dos clases de radiación y sin embargo enlaza los dos procesos.
Suponemos que esta asociación se debe a que no comprende totalmente el fenómeno del
aumento del efecto invernadero y no distingue la radiación infrarroja terrestre de la
solar.
Por otra parte, Carla (ver 7.6.8) tampoco distingue los problemas ambientales aún
cuando diferencia los tipos de radiación. En este caso, consideramos que asocia los
fenómenos debido a que sostiene una concepción estática de los gases.
La conclusión, obtenida mediante el análisis de las entrevistas, es que la
indiferenciación del adelgazamiento de la capa de ozono respecto del aumento del
efecto invernadero puede deberse a diversas causas, todas ellas ligadas al sostenimiento
de una o varias de las concepciones referidos a los procesos y los conceptos
involucrados en el sistema conceptual del saber.
No queremos dejar de mencionar que Ocurre frecuentemente una comprensión literal
de los lenguajes simbólicos, lo que también favorece la aparición de diversas
concepciones (ver 7.1).
8.2. Acerca del contenido
En esta sección enfocaremos el examen del "Adelgazamiento de la capa de ozono"
alrededor de los objetos de conocimiento y conceptos que fueron detallados en la
estructura conceptual del contenido (ver 4.2).
Haremos un análisis de los conocimientos desplegados por los alumnos para conocer:
l. los conocimientos que poseen del contenido disciplinar,
144
2. las razones de la asociación con el "Aumento del efecto invernadero".
8.2.1. ¿Qué tipo de comprensión tienen los alumnos de los conceptos?
Astolfi y Develay (1998) opinan que los conceptos científicos son realmente
operacionales sólo si el alumno sabe cómo dominar el nivel de formulación que
responde al problema propuesto.
El análisis realizado revela que, en general, los alumnos no poseen un nivel adecuado
para todos los conceptos involucrados. A continuación. detallaremos el conocimiento
generalmente alcanzado por los alumnos para los diferentes objetos de conocimiento.
8.2.1.1. Circulación atmosférica
Encontramos que habitualmente los alumnos adquieren un registro de formulación
apropiado respecto de la atmósfera, pero no así de sus propiedades y características. Los
estudiantes saben que la misma tiene una estructura estratificada pero desconocen qué la
causa. Este desconocimiento posiblemente se debe a una enseñanza descriptiva de las
capas atmosféricas.
Respecto a la composición, la concentración y la evolución de la atmósfera, diversos
obstáculos, epistemológicos en el caso de las dos primeras, y didáctico para la última
característica, dificultan la adquisición de estos conocimientos.
El subsistema terrestre tiene dos propiedades fundamentales para el desarrollo de la
vida humana: filtra parte de la radiación ultravioleta y regula la temperatura terrestre
mediante el efecto invernadero. Los alumnos, en general, comprenden la primera
propiedad mediante un enfoque mecanicista. Ellos imaginan la capa de ozono con las
propiedades de un sólido en la cual «choca» y «rebota» la radiación. Algunos
estudiantes dominan niveles de formulación más cercanos al adecuado, pero la
dificultad para entender las reacciones fotoquímicas limita la comprensión de esta
característica atmosférica.
La otra propiedad, la regulación de la temperatura, está ligada a un fenómeno que no
hemos investigado. En esta tesis hemos encontrado que hay dificultad en diferenciar el
efecto invernadero de su aumento debido a que se utiliza el mismo término, tanto para el
proceso natural como para la alteración antropogénica.
145
Respecto al movimiento del aire, varios obstáculos epistemológicos limitan su
comprensión. Serán analizados en el apartado correspondiente.
8.2.1.2. Las interacciones químicas
Este objeto de conocimiento, estructurado a su vez por los conceptos de interacción,
radiación y materia, en particular los gases, es el que presenta, para todos sus
componentes, un nivel de formulación inapropiado.
Consideramos que el concepto de interacción se revela como el más difícil de
asimilar para los estudiantes. Los resultados obtenidos parecen indicar que, en general,
lo materializan.
En nuestro trabajo hemos hallado que los alumnos, en general, sostienen una
concepción primitiva de la luz que impide el conocimiento científico de la radiación.
Respecto de los gases, los estudiantes tienen un conocimiento de la naturaleza
discontinua de la materia, que las moléculas se mueven y chocan pero muchas veces no
utilizan este saber cuando razonan sobre la atmósfera.
8.2.1.3. Equilibrio dinámico del ozono
En la realización de esta investigación encontramos que hay desconocimiento
respecto de este objeto. La enseñanza parcializada y descontextualizada del
"Adelgazamiento de la capa de ozono" se refleja en el estudio de la alteración
antropogénica sin que se mencione este proceso o no se le dé importancia. Ya hemos
señalado que esto produce una transposición didáctica deforrnante del contenido
disciplinar.
8.2.1.4. Alteración antropoge'nica del ozono
El análisis de las producciones escolares muestra que los alumnos dominan un
registro de formulación descriptivo, es decir, conocen la causa antropogénica de la
disminución del ozono, los gases CFCs, y los efectos que produce: el «agujero» en el
polo sur y los daños en los seres vivos.
La adquisición de un nivel explicativo de este objeto de conocimiento requiere el
dominio de algunos de los procesos involucrados, por ejemplo, qué le sucede al gas
146
clorofluocarbono en la atmósfera, que a su vez demanda la comprensión de la
circulación general del aire.
Para entender que el «agujero» en la capa de ozono se produce sólo en los polos,
consideramos que es necesario un conocimiento de las interacciones químicas y de la
dinámica atmosférica.
8.2.2. La asociación de los procesos
Los resultados de esta investigación parecen indican que para diferenciar el
adelgazamiento de la capa de ozono del aumento del efecto invernadero es necesario la
comprensión de cada uno de estos fenómenos. Esto implica el conocimiento de los
conceptos involucrados en cada proceso. Para poder verificar esta suposición se requiere
continuar la indagación.
8.3. Acerca de los obstáculos
Este trabajo se apoyó, desde el inicio, en la suposición que las interpretaciones que
un alumno realiza sobre un contenido están limitadas por un marco explicativo
constituido por una red de presuposiciones básicas que funcionan como obstáculos
epistemológicos. El objetivo era conocer cuáles eran estas creencias, cómo se
estructuran y cómo funcionan. Podemos afirmar que los resultados obtenidos indican
que la suposición básica se ha transformado en certeza.
En esta tesis, a partir del marco conceptual inicial, mediante el análisis de las
explicaciones dadas por los alumnos se construyó una categorización de los obstáculos.
Esta clasificación ilumina las restricciones de estas conceptualizaciones.
Los obstáculos conforman una red donde diversas concepciones pueden ser el punto
de emergencia de un mismo obstáculo o varios de ellos restringir la construcción de un
concepto.
Las razonamientos del alumno están obstaculizadas por el entramado de creencias y
modos de pensar que conforman su marco interpretativo.
Esta trama restringe la construcción de un conocimiento científico dando como
resultado explicaciones distantes del saber epistémico al constituir las mismas un
sistema complejo de conceptos y concepciones articulados entre sí.
147
Por ser las posibles combinaciones de conceptos y concepciones múltiple, el
resultado es la gran heterogeneidad de explicaciones.
Los obstáculos tienen orígenes epistemológicos, didácticos y sociales. y los hemos
relacionado, en el capítulo anterior. con los objetos de conocimiento y con los conceptos
de este tópico.
Las presuposiciones, los modos de razonamiento y los obstáculos epistemológicos
que limitan una adquisición cercana epistemicamente al conocimiento del
"Adelgazamiento de la capa de ozono" son los siguientes:
l. Obstáculo verbal
2. Los objetos materiales tienen las propiedades de un sólido
3. Todo objeto que pesa cae hacia abajo
4. Las cosas son como parecen ser
5. El espacio organizado según la dirección arriba-abajo
6. Atribución macroscópica a lo microscópico
7. Choquismo
8. Sustancialismo
9. Funcionalismo-Finalismo
10. .A ' ' ." ‘ r {mua
11.La eliminación de variables
12.La linealización de las relaciones causales
13.La generalización abusiva
14.Las representaciones sociales
A continuación, en las figuras 8.1 a 8.4 se relaciona la estructura conceptual del
contenido con los obstáculos y presupuestos detectados.
148
Objetos deconocimiento estructuran al
objeto
Conceptos que Algunosdelosconceptos que formanparte de la estructura
Dificultades u obstáculosdetectados para laadquisición de los
conceptos
Circulaciónatmosférica
Atmósfera
Capas
La enseñanza de laestructura se centra en ladescripción en vez de las
causas
Obstáculo verbal
Los objetos materiales tienenlas propiedades de un sólido
Las cosas son como parecenser
Temperatura y presión
Gases
Funcionalismo
Linealización de lasrelaciones causales: mayor
causa-mayor efecto
Evolución Obstáculo didáctico
Interacciones químicas Choquismo
Efecto invernadero Obstácqu verbal
GravedadLas cosas son como parecen
Todo objeto que pesa caehacia abajo
ser
Movimiento Movimiento vertical yhorizontal Las C0538son como parecen
Todo objeto que pesa caehacia abajo
ser
Vórtice polar
Todo objeto que pesa cae
Las cosas son como parecen
hacia abajo
ser
Figura 8.1 Estructura conceptual de la circulación atmosférica para el
Adelgazamiento de la capa de ozono
149
Dificultades u obstáculosdetectados para la adquisición de
los conceptos
Algunos de losObjetos de conceptos que conceptos queestructuran al
forman parte deconocimiento .objeto la estructura
ReaccionesInteracción químicas y Choquismo
totoquimicas
Las cosas son como parecen serLuz infrarroja
SustancialismoLuz visible
Interacciones _químicas Radmdó" Las cosas son como parecen ser
Luz ultravioleta Sustancialismo
Representación social
_ Moléculas Todo objeto que pesa cae hacia abajoMatena: GasesÁtomos Las cosas son como parecen ser
Figura 8.2 Estructura conceptual de las interacciones químicas para el
Adelgazamiento de la capa de ozono
Dificultades u obstáculosdetectados para la adquisición deConceptos que
este concepto
Objetos deconocimiento estructuran al objeto
Equilibriodinámico ozono Hay desconocimiento de este objetodel ozono .. . porque no se le da relevancia
EQUIIIbflO
Figura 8.3 Estructura conceptual del equilibrio dinámico del ozono para el
Adelgazamiento de la capa de ozono
150
Objetos de conocimientoConceptos que
estructuran al objetode conocimiento
Dificultadesu obstáculos detectados para laadquisición de este concepto
Todo objeto que pesa cae haciaCFCs abaio
Obstácqu verbalCloro
Gases Choquismo
Atribución macroscópica a loOzono microscópico
Choquismo Esquemas depensamiento
Ozono Todo objeto que pesa cae hacia SimplificadomsAlteración estratosférico Vórtice polar ab¿llo
angolpogénica Las cosas son como parecen ser Representadonese ozono socialesNEP
“Agujero” en los ObsiáCUIOVerbal
90'05 Las cosas son como parecen ser
Reducción global de. Todo objeto que pesa cae haciaozono (por circulación abalo
atmosmr'ca) Las cosas son como parecen ser
Ozono Contaminantestroposlén‘co primarios
Figura 8.4 Estructura conceptual de la alteración antropogénica del ozono
para el Adelgazamiento de la capa de ozono
8.4. ¿Se puede generalizar los resultados de este estudio?
8.4.1. Para otras poblaciones
Hemos realizado una investigación cualitativa de las explicaciones que alumnos
argentinos de 12-18 años dan respecto al "Adelgazamiento de la capa de ozono" y de los
conceptos involucrados en esta temática. A partir del análisis de los razonamientos
estudiantiles hemos construido la red de obstáculos epistemológicos que subyace a los
mismos. No podemos decir que la muestra elegida sea representativa de la población
escolar argentina, por lo tanto, la generalización de los resultados a partir de estos datos
sería incorrecta.
lSl
También, hemos analizado unos pocos razonamientos estudiantiles que aparecen en
las investigaciones relevadas realizadas en otros países. Estos alumnos sustentan las
mismas nociones alternativas que los que fueron indagados en esta tesis. En todos los
casos se registra la gran heterogeneidad de explicaciones debido a la variedad de
concepciones que sostienen los estudiantes respecto a este contenido disciplinar.
Hemos detectado la misma trama de obstáculos en los razonamientos de los alumnos
extranjeros. Esto nos induce a plantear que los resultados obtenidos se pueden aplicar a
otras poblaciones de estudiantes.
8.4.2. Para otros contenidos disciplinares
La red de obstáculos construida para el "Adelgazamiento de la capa de ozono" tiene
características muy generales por ser este tópico un sistema complejo conformado por
una gran cantidad de conceptos siendo algunos de ellos: estructura de la materia, calor,
radiación y energía.
Desde nuestro punto de vista, esta trama puede ser de utilidad para el análisis de los
obstáculos epistemológicos que restringen el aprendizaje en otras áreas de conocimiento
como pueden ser las concepciones acerca de: la transferencia de calor y la temperatura,
la célula, la energía, la fotosíntesis, las fases de la luna, las estaciones y el día y la
noche, por nombrar algunos posibles temas. Por ello, proponemos la realización de
investigaciones donde se pueda comprobar el valor de la misma.
8.5. Implicaciones didácticas
8.5.1. Acerca del contenido
Acordamos con García y Merchán (1997) cuando proponen que la enseñanza
profundice en los problemas relevantes para los ciudadanos desde la perspectiva de los
sistemas complejos. Por ello, desde nuestro punto de vista, es necesaria una enseñanza
del "Adelgazamiento de la capa de ozono" que permita que los estudiantes dominen un_
nivel de formulación explicativo de esta temática. Esto implica centrarla en los
conceptos que estructuran este contenido para lograr la comprensión de los procesos
involucrados con una instrucción basada en el ciclo natural del ozono y su alteración
antropogénica.
152
Además, los resultados de esta investigación indican que es necesaria la superación
de la concepción ingenua de la luz y de la Tierra para comprender esta temática.
También es necesaria la comprensión de la estructura de la materia y de las
interacciones químicas.
Por otro lado, una enseñanza que no incluya la información que la existencia de capa
de ozono fue la que permitió que evolucionen los organismos actuales favorece la
aparición de las explicaciones funcionales respecto del ozono.
Finalmente, el análisis realizado parece indicar que es necesaria una enseñanza de los
dos procesos, el adelgazamiento de la capa de ozono y el aumento del efecto
invernadero, para que los alumnos no los asocien.
8.5.2. Acerca de los obstáculos
En esta investigación hemos determinado una red de obstáculos epistemológicos que
limita la construcción de un conocimiento cercano al saber epistémico. Desde nuestro
punto de vista, la superación de los obstáculos es condición necesaria pero no suficiente
para una comprensión de los pr0cesos involucrados en esta temática. Por lo tanto, se
propone una enseñanza del "Adelgazamiento de la capa de ozono" que enfoque como
objetivo los obstáculos (Astolfi, 1997) para el aprendizaje.
8.6. Cuestiones pendientes para investigar
En la propuesta para esta investigación se presentaron una serie de preguntas que nos
proponíamos responder. Sin embargo, para algunas de ellas no hemos obtenido una
respuesta. Son las siguientes:
— Cómo funcionan estos obstáculos en el aula? ¿Están relacionados unos con otros?
¿Son superables? ¿Es suficiente centrar la enseñanza en ellos para lograr el
aprendizaje?
En relación con estas cuestiones sólo podremos responderlas observando una
situación de enseñanza donde se pongan en juego los obstáculos.
Además, en el desarrollo de esta tesis han surgido nuevos interrogantes que son:
— ¿Cuáles son las condiciones que facilitan la superación del obstáculo?
153
— ¿Un conflicto cognitivo, dentro de una propuesta que traccione desde el contenido
disciplinar, provoca la superación? ¿Y uno socio-cognitivo?
— Hemos encontrado una trama de obstáculos que dificulta el aprendizaje del
"Adelgazamiento de la capa de ozono". Pero, ¿son los únicos? ¿Qué otro tipo de
dificultades se presentan en el aula al enseñar este tema?
Por lo tanto, se propone para la segunda parte de esta tesis la realización de una
secuencia didáctica para el "Adelgazamiento de la capa de ozono". Consideramos que el
trabajo en el aula permitirá obtener las respuestas a estos interrogantes.
Universidad de Buenos Aires
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Tesis doctoral
Los obstáculos en eI aprendizaje del Adelgazamiento de laCapa de Ozono en los alumnos de 12 a 18 años
DoctorandaAlicia Kriner
DirectorJosé Antonio Castorina
Directora Asistente-y Consejera de Estudios
Lydia Galagovs ¡(y 369?
2003 '
Parte ll
Capítulo 9
Estudio de caso: el funcionamiento de los obstáculos
Nunca se acaba de comprender. Todo saber auténtico y vivo comporta su
halo de bruma y sus zonas oscuras. por lo que deberíamos dedicar aquí un
verdadero elogio a la imperfección. Astolfi, ¡999: 25.
9.1. La propuesta de investigación
El plan de trabajo de este capítulo es el análisis del funcionamiento de los obstáculos
en el aula. Para llevarlo a cabo fue necesario implementar una secuencia didáctica que
los pusiera en juego. La misma fue diseñada y puesta en práctica en dos cursos.
Me propongo entonces, en este capítulo, examinar esta investigación como un
estudio de caso. El caso es un sistema limitado, único, específico, pero por otro lado,
presenta características comunes con otros casos. El objetivo es comprender e
interpretar su especificidad, su complejidad, cómo es su funcionamiento. Es un sistema
que tomamos como objeto de estudio. Como señala Stake (1998), "no nos interesa
porque con su estudio aprendamos sobre otros casos o sobre algún problema general,
sino porque necesitamos aprender sobre ese caso particular" (op.cit.: 16).
Utilizaré en el análisis de este caso métodos estructurados y no estructurados. Las
aproximaciones estructuradas ayudan a asegurar la generalización y la comparabilidad
de los datos, en tanto que, los métodos no estructurados permiten centrarse en el
fenómeno de estudio, en la validez interna y en la comprensión del contexto (Maxwell.
1996).
155
9.2. El objeto de estudio
Una práctica educativa está constituida por múltiples actores donde ocurren una
diversidad de interacciones entre los sujetos y con los objetos de conocimiento. El
estudio de caso permite examinar la complejidad de la clase analizando en profundidad
las variadas interrelaciones que se ponen en juego.
En este contexto se produce la construcción de saberes, la puesta en juego de los
conocimientos, la enseñanza de los contenidos, la aplicación por parte del docente de
diversas estrategias didácticas, se realizan evaluaciones, etcétera. Además, en este
ámbito ocurren, entre otras, situaciones de poder, de competencia, de negociación y de
colaboración entre los individuos que la constituyen.
Mi objetivo como investigadora, al observar la clase, es la comprensión del caso:
explorar qué sucede en la practica educativa para esclarecer las complejas relaciones de
los estudiantes con los objetos del saber, especialmente el modo en que operan los
obstáculos respecto de los conceptos disciplinares, en particular, cómo se superan los
mismos en el aula.
Por lo tanto, no es de interés en esta tesis comprender todos los aspectos que surgen
de la observación, como ser, por señalar algunos, evaluar las bondades y las falencias
del dispositivo didáctico que fue necesario desarrollar y utilizar, cómo influyen las
relaciones interpersonales en el desarrollo de la clase o cómo afecta la enseñanza
religiosa el aprendizaje de la ciencia.
El investigador ofrece descripciones ricas y detalladas acerca del caso así logra
desarrollar una experiencia vicaria para el lector pero su objetivo es limitado: responder
las preguntas de investigación.
Teniendo en mente, entonces, el propósito de esta exploración, "para seleccionar el
caso [hay que] escoger casos que sean fáciles de abordar y donde nuestras indagaciones
sean bien acogidas, quizás aquellos en los! que se pueda identificar un posible
inforrnador y que cuenten con actores (las personas estudiadas) dispuestos a dar su
opinión sobre determinados materiales en sucio" (Stake, 1998: 17).
156
Por lo tanto, además de diseñar la secuencia didáctica, fue necesario buscar un aula
donde ponerla en práctica, es decir, encontrar un docente y una escuela que estuvieran
dispuestos a llevarla adelante.
9.3. La escuela
Esta investigación se llevó adelante en una institución a la que concurren niñas de
clase media alta en la cual se brinda una formación católica. Se eligieron los cursos de
Ciencias Naturales de 7° Año que están conformados por 24 alumnas cada uno.
En esta escuela, yo había realizado observaciones para esta tesis. En la institución, en
aquella oportunidad, encontré una excelente disposición por parte de las autoridades
escolares hacia la investigación didáctica y el trabajo que estaba llevando adelante como
así también una buena respuesta de las alumnas para ser observadas y entrevistadas.
9.4. Qué y cómo enseñar
Como se ha señalado previamente, los obstáculos conforman una red que dificulta la
comprensión del "Adelgazamiento de la capa de ozono". En particular, en esta trama, es
esencial para una comprensión básica de este contenido superar las ideas-obstáculo «el
aire no es materia» y «la luz es estática y omnipresente» que corresponden al obstáculo
«las C0838 SOI]como parecen SCD).
Por lo tanto, seleccioné estas ideas-obstáculo con la intención de enfocar en forma
intencional y explícita la enseñanza en su superación, como proponen Astolfi y
Peterfalvi (1997).
El progreso intelectual, que pretendía que las niñas lograrán, está representado en las
figuras 9.1 y 9.2. En este caso, utilicé en la representación el formato que Astolfi y
Peterfalvi (1993) crearon.
Para diseñar el dispositivo didáctico utilicé la herramienta conceptual «objetivo
obstáculo» creada por Martinand. Como señala Astolfi (1997), "en lugar de definir
separadamente los obstáculos y los objetivos y de ponerlos frente a frente, [Martinand]
157
propone utilizar la caracterización de los obstáculos como una forma de seleccionar los
objetivos"(op.cit.: 139).
Objetivo-Obstáculo Concepto
El aire es un gas formado por átomos
absorben energía
La red de ideas
asociadas
que explican laresistencia del obstáculo
- El aire no se ve, nopesa Lo que el obstáculo impide Las condiciones que posibilitan la
comprender superación del obstáculo- La materia sólida, es
continua y estática - El aire pesa- La destrucción del ozono
ocurre en los polos a pesar deque el agente que la produceSe crea e" Otros lugares - Las moléculas interactúan con la
radiación y con las otras moléculas
- El aire está formado por moléculasde gas
- El aire se muevecuando hay viento
- La capa de ozonotiene un agujero pordonde penetran más - La capa de ozono absorbe _rayos solares gran pane de ¡a ¡uz - Las moleculas adqureren energia
ultravioleta mediante mediante las interacc¡ones
- Los rayos UV interacciones entre el ozonorebota“ en ¡a capa de y los rayos ultravioletas ' LOS83535 Se lraSladanozono
Figura 9.1 Esquema del objetivo-obstáculo «El aire no es materia».
En una primera instancia diseñé y desarrollé para un objetivo-obstáculo que llamé
«hay un solo tipo de luz solar» una secuencia de enseñanzal correspondiente a la idea
obstáculo «la luz es estática y omnipresente». A pesar que mi objetivo inicial era
' Esta secuencia fue presentada en el Seminario "Memoria y saberes escolares". dictado por el ProfesorJean Pierre Astolfi. en septiembre del 2002. Se presenta la misma en el Apéndice 3.
158
trabajar todo el contenido alrededor de la superación de los obstáculos las circunstancias
determinaron que sólo se pudiera trabajar de esta manera esa «idea-obstáculo».
Objetivo-Obstáculo Concepto
Hay un solo tipo deluz/radiación solar
Existen diferentes tipos de radiaciónsolar
La red de ideas
asociadas
que explican la
resistencia del obstáculo
- la luz está en todas
partes- el sol calienta- la luz es calor, emite
energía calórica- la luz del sol llega
hasta nosotrosporque es muyfuerte
- el calor de los rayosUV
- los rayos UV sondañinos para losseres vivos
Lo que el obstáculo impide
comprender
Las condiciones que posibilitan la
superación del obstáculo
- El adelgazamiento de la capade ozono no tiene la relaciónque le atribuyen con elcalentamiento global
- La capa de ozono absorbegran parte de la luzultravioleta
- la luz viaja en forma rectilínea,- los objetos son visibles porque
reflejan la luz- el sol transfiere energía mediante el
proceso de radiación- el sol emite diferentes tipos de
radiación- la piel se calienta al absorber luz
infrarroja- la absorción de rayos ultravioletas
permite la síntesis de la vitamina D
Figura 9.2 Esquema del objetivo-obstáculo «Hay un solo tipo de luz».
9.4.1. La negociación
Como señalan Hammersley y Atkinson (1994), el investigador es inextricablemente
parte del fenómeno estudiado, es un participante activo del proceso de investigación ya
que las decisiones que toma y las relaciones que establece con los actores del estudio
afectan la indagación.
Maxwell (1996) sostiene que en una investigación, el término «entrada al campo»
-habitua|mente utilizado para referirse a la relación que se establece con aquellos a
l59
quienes se estudia- subestima la permanente negociación y renegociación que ocurre
con los participantes estudiados.
En este caso, yo tuve que establecer un trato permanente y fluido con la directora de
la institución, la docente a cargo de los cursos y las alumnas de los mismos.
Con respecto a las autoridades de la escuela, no pusieron reparos a esta innovación,
aceptaron la propuesta de enseñanza presentada y dieron libertad a la docente de
Ciencias Naturales para que decidiera cómo llevar adelante sus clases.
Especialmente, con la docente de los cursos, a lo largo de este estudio, se fue
pactando qué y cómo enseñar el "Adelgazamiento de la capa de ozono".
9.4.2. Qué enseñar
El propósito, en este caso, era enseñar contenidos referidos a un problema ambiental
global que afecta apreciablemente algunas zonas de nuestro país. Nos planteamos
realizarlo desde una perspectiva integradora porque involucra tanto el enfoque cientifico
como su impacto social, desde una perspectiva sistémica porque analiza el aspecto
natural y también su alteración antropogénica y desde una perspectiva compleja porque
se presenta el problema como una totalidad sin desvirtuar el contenido disciplinar.
En la pn'mera instancia de la negociación con la docente convenimos la selección de
los contenidos a enseñar. Tomamos en cuenta la edad de las alumnas, sus conocimientos
previos y el análisis del saber a enseñar (ver 4.2), como así también los obstáculos
relacionados con la estructura conceptual de la temática (ver 7.3 y 7.4).
Para salvar las distancias entre este contenido y los conocimientos previos de las
alumnas, Aisenberg (1998) propone un análisis «cruzado» que los vincule a la luz de los
propósitos de la enseñanza. La pertinencia del saber a enseñar está dada porque su
aprendizaje resulte un avance del conocimiento de los alumnos. Al mismo tiempo, estos
contenidos tienen que ser significativos para los alumnos, es decir, no tienen que ser
distantes de sus conocimientos previos pero simultáneamente tienen que cuestionar y
enriquecer las ideas de los niños.
160
En relación a los temas que hay que enseñar previamente al adelgazamiento de la
capa de ozono, la profesora estuvo de acuerdo en utilizar el dispositivo que construí
para la luz y respecto a los otros, decidió emplear los materiales de enseñanza que ella
había desarrollado. Los contenidos son:
Composición de la materia. Átomos. Sustancia compuesta y simple.
Cambios de estado a nivel macroscópico y microscópico.
Transmisión del calor: Conducción, convección y radiación.
Gravitación.
Atmósfera. su estructura y composición. Ubicación y medida de las capas
atmosféricas. Variación de la temperatura en la atmósfera. Evolución
temporal de la atmósfera. Composición del aire.
Luz. Características de la radiación. Descomposición de la luz.
Figura 9.3 Temas enseñados previamente al "Adelgazamiento de la capa de
ozono".
Quedaba por determinar, a medida que se desarrollaba el proceso, cómo se habrían
de enseñar los siguientes conceptos:
Circulación general de los gases. Vórtice polar. Nubes estratosféricas
Polares. Balance del ozono.
Los gases CFCS.
El «agujero» de ozono. Algunas de las reacciones químicas involucradas.
Los procesos que generan el «agujero» de ozono.
Figura 9.4 Temas correspondientes al "Adelgazamiento de la capa de
ozono".
También acordamos hacer los siguientes cambios a la secuencia de la luz: la
Actividad «¿Qué es la luz?» (desarrollada en A3.8.2) fue tratada previamente con la
enseñanza de los cambios de estado. Se reemplazó la Actividad «Materiales
lól
transparentes y opacos» (desarrollada en A3.8.7) por la lectura y discusión de un texto
de la historia de la ciencia y se agregó la tarea «Mis ideas cambiaron» para que
compararan lo aprendido con sus concepciones previas.
A3.8.1. Actividad «¿Cómo vemos?»
A3.8.3. Actividad «¿De qué color es?»
Actividad «Mis ideas cambiaron»
Actividad «El estudio de la luz a través de la historia: Modelos científicos
acerca de Ia naturaleza de la luz»
A3.8.4. Actividad «Experimento de Herschel»
A3.8.5. Actividad «Absorción y reflexión de la luz»
A3.8.6. Actividad «La caja negra»
Figura 9.5 Actividades desarrolladas para la enseñanza de la naturaleza de
la luz.
9.4.3. Cómo enseñar
Quiero señalar que yo conozco desde hace muchos años a la profesora a cargo de
estos cursos y pensamos en forma similar sobre muchas cuestiones relacionadas con el
proceso de la enseñanza y el aprendizaje. En particular, estamos de acuerdo en lo
concerniente a las estrategias didácticas que deben utilizarse al enseñar.
La forma de trabajo consiste en que las niñas puedan pensar individualmente las
situaciones planteadas, que puedan elaborar por sí mismas explicaciones acerca de los
contenidos desplegados, también es necesario brindar el espacio para que puedan
expresarlas. Asimismo, hay que crear las condiciones para que las alumnas puedan
intercambiar sus opiniones y puedan confrontar sus hipótesis sobre cómo creen que son
los fenómenos estudiados. Además, el profesor tiene que brindar las explicaciones
necesarias para que las alumnas puedan revisar sus ideas a la luz de las nuevas
informaciones. El eje de esta estrategia es la actividad que realiza cada alumna.
162
La docente, además, lleva adelante un planteo donde cuestiona las creencias acerca
de la ciencia. Por ello, en forma transversal a las diversas temáticas enseñadas, fue
desarrollando varias cuestiones relacionadas con esta propuesta. La intención de la
profesora era que las alumnas comprendieran que: la ciencia es un saber provisorio que
será modificado por futuras teorías e investigaciones, qué es una teoría cientifica, qué es
un modelo y cuáles son sus limitaciones.
Por último, también se pretende que las estudiantes puedan aprender a aprender, por
lo tanto se fomentan diversas estrategias para que ellas tomen conciencia y reflexionen
sobre cómo se aprende. Para lograrlo, esta docente le quita peso a la evaluación, de
manera que el énfasis esté puesto en la expresión de los pensamientos, sin penalizar la
equivocación.
9.5. El rol del investigador
Cuando se negoció con la institución la entrada a la misma quedó establecido que la
función que yo tendría seria la de una observadora.
AI haber observado y entrevistado a niñas de esta escuela de la misma edad en otra
oportunidad, consideré conveniente asumir el rol de «observadora participante» ya que
me permitiría establecer una relación de mayor confianza con las alumnas. es decir
interactuar con ellas en el ámbito del aula. Este trato favorece mi trabajo porque facilita
la recolección de los datos. Sin embargo, en esta investigación mi rol fue todavía más
activo de lo que yo hubiera deseado porque la directora me designó. ante las alumnas,
como otra profesora que participaba de las clases. Esto colaboró a que las niñas y la
docente me incluyeran totalmente en el desarrollo de las actividades escolares.
Los peligros de esta situación son, por un lado metodológicos, el investigador puede
no lograr el «extrañamiento antropológico» necesario para examinar esa cultura
(Hammersley y Atkinson, 1994), y por el otro la «anormalidad» de la situación
didáctica porque, en definitiva, hay dos profesores en un aula.
163
Mi rol no era el mismo que el de la docente ya que marqué enfáticamente en todo
momento a las alumnas que yo no evaluaba ni otorgaba permisos y tampoco tomaba
decisiones respecto a sus comportamientos.
Al finalizar la observación del curso les propuse a las alumnas realizar entrevistas
con ellas. La buena relación establecida se refleja en que la gran mayoría (33 de las 48
niñas) aceptó tomar parte de las mismas.
El objetivo de las entrevistas era completar la información obtenida mediante los
trabajos escritos y la observación participante, y también conocer la opinión de las
estudiantes sobre la experiencia realizada.
9.6. Primeras reflexiones
Comencé las observaciones en los cursos un mes antes del comienzo de la enseñanza
de la luz. Las clases de Ciencias Naturales son dos veces por semana, cada una tiene una
duración de 120 minutos.
Para mantener el interés de las alumnas, en una misma clase se realizaban
actividades diferentes como ser lectura de textos, tareas experimentales, explicaciones
de la profesora y trabajo grupal. Generalmente, también se trataba más de un contenido.
La docente explicaba oralmente algunos temas, les hacía preguntas y fomentaba la
participación oral. pero no todas las alumnas hablaban. Las niñas, en su gran mayoría,
mostraban un gran interés en la materia, se las veía comprometidas con las actividades,
había mucha participación, fundamentalmente mediante el planteo de interrogantes.
A medida que se iban desarrollando las clases sobre estructura de la materia (60
minutos), cambios de estado (120 minutos), y transmisión del calor (60 minutos)
observé que a las alumnas les resultaba difícil relacionar los ejemplos con los modelos
teóricos, que, en general. sus razonamientos estaban apoyados en el conocimiento
cotidiano, en teorías del «sentido común».
La docente había incluido en la materia diversos aspectos de la filosofía y de la
historia de la ciencia como temática transversal que atraviesa todos los tópicos. Con
164
relación a estas cuestiones filosóficas, las niñas intervenían y aportaban comentarios y
explicaciones, éstas revelaban que algunas de ellas comprendían estos asuntos.
9.7. El error
Astolfi (1999) en su libro "El «error», un medio para enseñar" señala que el estatus
didáctico que se da al error revela el modelo pedagógico utilizado. Este investigador
explica que, según el modelo, se reacciona frente a los errores castigando al que los
comete, el alumno, o se los considera como «fallos» de la instrucción o se los toma
como "síntomas interesantes de los obstáculos con los que se enfrenta el pensamiento de
los alumnos"(op. cit.: 14).
Este didacta continúa diciendo que, aún cuando el objetivo es que no se produzcan,
el medio para conseguirlo es dejar que aparezcan, incluso, provocarlos. Para este
investigador, el error es un indicador de los procesos intelectuales puestos en juego, nos
da la pista de los esquemas de razonamiento utilizados y de las presuposiciones que
están en juego.
Sin embargo. pude comprobar que para las alumnas el error es algo que hay que
evitar y por lo tanto. que tratan de ocultar. Por el contrario, nuestro objetivo consiste en
que las alumnas expresen sus creencias, sus dudas, sus concepciones, por lo que es
necesario que comprueben que pueden expresarse libremente sin que se las vaya a
«castigar».
Por lo tanto, con la docente de Ciencias Naturales pusimos especial énfasis en
rescatar los errores de las alumnas, en que las niñas comprendieran que sus expresiones
eran valiosas aún cuando fueran erradas. Para ello, se las estimulaba a manifestar sus
opiniones, se les pidió que presentaran sus producciones corregidas, en vez de rehechas
sin rastro de sus faltas y también se procuró mostrar los fallos de los especialistas, en la
historia de la ciencia, en los libros utilizados y los que cometíamos nosotras, la docente
y la investigadora.
165
9.8. Comienza la secuencia de luz
La enseñanza de la luz comenzó con la actividad «¿Cómo vemos?» (ver A3.8.l) en
la cual las alumnas tenían que expresar sus ideas en forma individual sobre la luz. Se les
presentó una hoja (Anexo l) con el dibujo de un sol, un árbol y una niña y se les pidió
que dieran una explicación del fenómeno que hace posible que veamos los objetos, en
este caso, que la niña vea el árbol.
Esta primera instancia permitió que:
- las alumnas expliciten sus ideas sobre la luz,
- posteriormente puedan comparar estos conocimientos con los saberes adquiridos y
- sirva de pretest para esta investigación.
9.8.1. Las creencias iniciales
Cuando se les propuso la tarea a las alumnas, ellas mostraron su preocupación por
tener que exponer sus ideas. Esto se evidenció en que una alumna preguntó "¿No
importa si contestamos una pavada?" u otra niña no la entregó porque "no se le ocurrió
nada".
En cambio, otras alumnas pusieron en juego su «oficio» de alumno al recurrir a su
bagaje de conocimientos para responder a las preguntas planteadas de la siguiente
manera:
"Gracias al sol podemos jugar afuera, leer, etc. sin usar luz artificial".
"Cuando una mitad de la Tierra está iluminada la otra parte está de
noche. Hay una parte de la Tierra que recibe el calor, la iluminación
solar. Los humanos no podríamos vivir sin el calor solar, tampoco
podríamos ver".
166
Estas respuestas no responden a lo pedido. Desde mi punto de vista, hay una gran
resistencia a exponer las ideas propias. las mismas están devaluadas frente al
«conocimiento oficial» que bn'nda el docente o que se encuentra en el libro de texto.
Además, en su escolarización, las alumnas han perdido la práctica infantil de
plantearse preguntas como señala una de ellas:
"Yo antes no me ponía a pensar si la luz rebotaba o no. No me hacía
tantas preguntas porque no lo entendía o no me interesaba tanto,
entonces pensaba distinto y mal".
Y otra niña opina:
"Al principio yo no tenía idea sobre cómo podíamos ver nosotros.
Nunca me había preguntado lo siguiente: ¿la luz viaja? ¿si no hay luz
se puede ver? ¿las fuentes de luz emiten rayos? ¿la luz viaja en línea
recta? Esas fueron las preguntas que nos hicimos en clase. Después
pude entender y responder todas mis preguntas y llegamos a la
conclusión que la luz del sol pegaba en un lugar y rebotaba y así
sucesivamente".
Esta tarea tenía como objetivo que emergieran las concepciones sobre la luz. Sin
embargo, al examinar cómo resolvieron esta actividad encuentro que muchas alumnas
no han logrado explicitar sus conocimientos. Por una parte, las estudiantes no son
plenamente conscientes de sus creencias sobre la luz y por la otra, se resisten a exponer
sus propias ideas.
En las diferentes instancias, a lo largo de esta investigación, en que se les pidió a las
niñas que expusieran sus conocimientos sobre un tema, ellas fueron evolucionando
desde negarse a exponerlos a expresarlos, aclarando que eran "lo que yo pienso".
9.8.2. Análisis de las concepciones
A partir del examen de las representaciones gráficas de las alumnas construí los
siguientes modelos para clasificar los dibujos realizados:
167
¡—
N
La.)
:h
.U‘
. Modelo «No hay rayos». En este caso, las alumnas no agregaron nada al esquema
presentado, por lo tanto, no se establece un vínculo entre la fuente, el objeto
iluminado y el receptor.
Este modelo, y el que sigue, están muy ligados a la experiencia perceptiva, en la cual
la luz es una propiedad del espacio que permite la visión. Es una situación estática en
el sentido que estamos inmersos en un «mar de luz» donde la luz está presente en
todos lados (La Rosa et aL, ¡984).
. Modelo «Luminosidad». Las niñas dibujaron rayos del sol en todas las direcciones
creando un enlace entre la fuente y el objeto iluminado y con el receptor.
Aquí también se sostiene la concepción anterior, donde alcanza con que la fuente
ilumine para poder ver. En estos dos modelos no se le asigna ningún papel al
receptor, en este caso el ojo.
Modelo «Ojo emite luz». Aparecen, en los dibujos graficados, los rayos del sol al
árbol y del ojo al árbol que vinculan mediante dos enlaces la fuente, el receptor y el
objeto.
Se presenta aquí la concepción sostenida por los filósofos griegos seguidores de
Pitágoras: que el ojo emite luz y nos permite ver. El rayo que relaciona al ojo con el
objeto aparece por primera vez en la historia de la ciencia en el primer postulado del
tratado de Euclides sobre óptica como: "Los rayos emitidos por el ojo viajan en
líneas rectas" (citado en Andersson y Kárrqvist, 1983: 388).
Modelo «Intermedio». Las alumnas graficaron los rayos del sol al árbol y una línea
entre la niña y el árbol.
En este caso, se pone en duda que haya una emisión de luz del ojo, por lo tanto,
aparece en este modelo una concepción superadora de la anterior pero sin ser el
modelo científico.
Modelo «científico». Aparecen dibujados los rayos del sol al árbol y los rayos que
reemite el árbol e inciden en el receptor.
En la figura 9.6 se presentan los porcentajes de alumnas que sostienen cada modelo.
168
Curso A Curso B
Modelo Porcentaje (n=24) Modelo Porcentaje (n=23)
l (no hay rayos) 50% (12) l (no hay rayos) 17% (4)
2 (luminosidad) 29% (7) 2 (luminosidad) 48% (ll)
3 (ojo emite luz) 8,5% (2) 3 (ojo emite luz) 22% (5)
4 (intermedio) 12,5% (3) 4 (intermedio) 4% (l)
S (científico) 0% (0) 5 (científico) 9% (2)
Figura 9.6 Cuadro con las frecuencias relativas correspondientes a los modelos
encontrados en el pretest.
Esta clasificación puede ser considerada algo arbitraria ya que las alumnas, en
general, no han podido explicitar su conocimiento por medio de esta tarea. Por lo tanto,
puede ocurrir que las niñas, que han sido clasificadas en las dos primeras categorías,
sostengan concepciones más avanzadas que no supieron exponer.
Por otra parte, una única tarea puede resultar insuficiente para realizar una
categorización. Es por ello que utilicé las restantes producciones elaboradas por las
alumnas para refinar esta codificación. Por ejemplo, había ubicado a una niña en el
modelo 3 porque dibujó rayos de los ojos de la niña hacia el árbol. Sin embargo,
también escribió:
"El árbol es como si chupara los rayos y se iluminara".
Esta aseveración parecería indicar que habría que categorizarla con el modelo 4 o 5.
En este caso, utilicé lo que la niña escribe en la actividad «Mis ideas cambiaron» para
mantener la categorización inicial:
"Yo pensé que la nena emitía rayos con los ojos y que el árbol no
hacía nada para que la nena viera".
169
Estos modelos están ordenados mostrando una progresión del conocimiento sobre la
luz. Es interesante hacer notar que fue posible construir, para este tema, una sucesión de
modelos basados en las explicaciones de las alumnas lo que no fue posible realizar con
el adelgazamiento de la capa de ozono. ¿Por qué es posible esta construcción?
Considero que, por ser el objeto de estudio menos complejo, facilita la invención de una
secuencia reducida de modelos que abarque todas las respuestas dadas.
9.8.3. La puesta en común
La actividad continuó con una puesta en común en pequeños grupos. Se les propuso
que formaran cuatro grupos de seis niñas y que compararan y discutieran sus respuestas.
El objetivo didáctico fue la desestabilización de las concepciones mediante el
conflicto socio-cognitivo. El objetivo conceptual fue que las alumnas acordaran que la
luz se propaga en forma rectilínea, que los objetos son visibles cuando están iluminados
por una fuente de luz superando la idea que nos encontramos en un «mar de luz».
Esta tarea grupal permitió la explicitación
i de las concepciones sobre la luz. En esta
actividad las niñas tuvieron la oportunidad de
expresar sus concepciones, confrontarlas con
las ideas de sus compañeras identificando
discrepancias y contradicciones. Las alumnas
discutieron las diferentes respuestas dadas.
Con la ayuda de la docente se organizaron y
listaron todas las ideas.
La primera idea (dibujo l) se refiere a si se
ve o no se ve cuando no está presente una
fuente de luz. Muchas niñas sostenían que en
la oscuridad «un poquito se ve>>i
Otra de las discusiones (dibujo 2) se refería
a si era necesario que la niña estuviera
iluminada para que pudiera ver el árbol.
170
Los dibujos 3 y 4 corresponden a los modelos 3 y S sostenidos por las alumnas. A
muchas niñas les parecía ridículo que saliera luz de los ojos pero sostenían que también
era inverosímil pensar que el árbol reemitiera luz.
A continuación, se les pidió que inventaran experimentos para probar o descartar la
veracidad de sus ideas. Se les entregó los siguientes materiales que tenían a su
disposición para realizar la experiencia: linternas, espejos, cajas cerradas que semejan
cuartos oscuros y objetos a ser iluminados.
Antes de la realización de los experimentos, las niñas tuvieron que presentar los
mismos a sus compañeras y defenderlos. Por último, las alumnas debieron realizar los
experimentos que habían ideado. Esta actividad las enfrentó al desafío de corroborar sus
ideas en forma experimental.
Con la guía de la docente se inventaron las subsiguientes experiencias para decidir lo
siguiente:
l. ¿Se puede o no se puede ver en la oscuridad?
Experimento: En una caja cerrada se ubica un objeto y se mira por un agujero. El
interior de la caja no está
Ojo iluminado., Objeto
l Al mirardentrode la caja lo quese
ve es oscuridad, se ve todo negro.
2. ¿Es necesario o no es necesario que el observador esté iluminado para que pueda ver
un objeto?
Experimento: Se pone en una caja cerrada una carta que se ilumina con una linterna y
Objeto por un agujero el observador mira el objeto.
‘ï ¡f En este caso se ve la carta. Como quedaba la
\ ¡’I duda respecto a la influencia de la luz exterior,
'\_'. es decir, la iluminación ambiental que alumbra ala niñaque miradentrode la caja, se procedióa
Fucme Ojo tapar a la observadorapara eliminaresa fuenteluminosa.
171
3. ¿La luz va de los ojos al objeto iluminado o al revés?
Experimento: La fuente láser ilumina a un objeto ubicado en una caja negra. un
observador se encuentra perpendicular a la fuente y al objeto y otro observador se
encuentra al lado de la fuente.Objeto
l El primer observador sólo veoscuridad porque un rayo de luz queOjo
(le.no esté dirigido a los ojos no se
..-....—._...__
puede ver aún cuando pase delante
de ellos. Sin embargo. los objetos
Fuente I Ojo iluminadossevenaúncuandonolosi miramos como puede comprobar el
otro observador ubicado al lado de la fuente.
9.8.4. Las dificultades técnicas
Al llevar adelante la experimentación anterior y la siguiente actividad planificada
«¿De qué color es?» (ver A3.8.3) se presentaron varios problemas. El no contar la
escuela con un lugar que pudiera funcionar como cuarto oscuro dificultó muchísimo la
tarea, ya que hubo que recurrir a cajas cerradas para cumplir esa función. Por un lado. se
hizo muy lento el trabajo de experimentación y, por el otro, al ser la observación
individual dificultaba la discusión entre las alumnas y con la docente.
También en estas cajas, en ocasiones, se filtraba la luz exterior resultando en que no
coincidía lo que yo o la docente sosteníamos con lo que las alumnas observaban.
9.8.5. ¿De qué color es?
Considero que debido a todas estas dificultades no aprendieron acerca del color pero
se logró el objetivo propuesto de esta actividad (ver A3.8.3), superar la idea que hay un
único tipo de luz, como muestran estas reflexiones:
"Yo antes creía que el blanco era un solo color. Ahora sé que el blanco
es la presencia de todos los colores y que para que la luz lograra un
color tiene que absorber todos los colores menos ese color".
172
"Yo crei que la luz blanca sólo proyectaba blanco. Ahora me doy
cuenta que la luz blanca proyecta todos los colores juntos".
"Yo primero pensaba que la luz blanca era un solo color. Descubrí que
la luz tiene siete colores al descomponerla".
Para la adquisición de este conocimiento parece haber jugado un rol importante la
exposición experimental de la descomposición de la luz blanca con un prisma y la
composición de la misma mediante el disco pintado que gira como revelan los
pensamientos anteriores.
9.8.6. El «oficio» de alumno
Cuando nos encontrábamos en esta etapa de la secuencia escribí las siguientes notas:
"Ya hemos realizado tres clases de 120 minutos sobre la naturaleza de
la luz. Una hora menos en uno de los cursos debido a la misa que
celebraron en la escuela. Es decir, han recibido seis horas de
instrucción sobre este tema.
Respecto a las alumnas, en general, hay dos posiciones: las niñas que
en la última clase plantearon "no entendi nada" —esto ocurre
fundamentalmente en el curso B- y las que están buscando la «posta»,
que les demos la respuesta, la «verdadera». Esto ocurre
fundamentalmente en la sala A. Esta división es más tranquila, no es
tan alborotada y también es la que le cuesta más comprender que están
frente a un contrato didáctico diferente. Les resulta difícil romper con
el «oficio» aprendido, necesitan un permanente incentivo para eso.
Considero al «oficio» del alumno como una dificultad formidable para
un aprendizaje comprensivo de los conceptos.
Supongo esto en base a los sucesos que ocurrieron en las clases 2 y 3.
Durante la clase 2, al mencionar a las alumnas que ellas habían tenido
hipótesis que resultaron ser erradas, las niñas negaron haberlas tenido.
Eso motivó que la docente dijera: "En la historia de la ciencia llevó
miles de años desentrañar el fenómeno de la luz. Es maravilloso que
173
en una clase ustedes hayan logrado un conocimiento científico. No
tienen que sentirse avergonzadas de tener ideas equivocadas, nosotras
(las docentes) también las tenemos". A continuación, una de las
alumnas comenzó a comparar su conocimiento previo con lo que se
había explicado y otras también lo hicieron.
En la clase 3, nuevamente se les explicó que para aprender era
importante que hicieran preguntas, que expresaran sus opiniones y que
era muy difícil aceptar la idea que todos los objetos, como por
ejemplo un árbol, están reemitiendo luz.
Durante esta clase, se utilizaron las imágenes de un libro de física para
enseñar el color de la luz. En el recreo tomé el libro para guardarlo y
encontré en el mismo un papelito que decía lo siguiente: "Hay q' hacer
muchas preguntas. Pasalo".
Al finalizar el recreo, les comenté que me había reído mucho a causa
de un papel que había encontrado y lo mostré a la clase y a la docente.
La primera reacción fue negar la existencia del papel, nadie lo había
leído y nadie lo había pasado. Cuando vieron que a la docente y a mí
nos causaba gracia, que no había represalias por lo sucedido,
aceptaron su participación, es decir, haber leído y pasado el papelito".
Este fue uno de los primeros síntomas, en las alumnas, que estábamos alterando
fuertemente la «costumbre didáctica», denominación que Balacheff da al conjunto de
prácticas establecidas mediante un uso implícito. Astolfi (1997) señala que "no nos
174
damos cuenta de hasta qué punto la clase está sometida a reglas -que jamás han sido
escritas pero que todos deben respetar-"(0p. cit.: 19).
9.8.7. «Mis ideas cambiaron»
La consigna para esta tarea fue:
"Expresá tus ideas iniciales sobre distintos aspectos acerca de la
naturaleza de la luz y cómo estas ideas se modificaron a partir del
aprendizaje de la clase".
Esta actividad tenía como objeto que las alumnas pudieran comparar sus
concepciones con los conocimientos que se enseñan de manera de identificar, en este
caso, las «ideas-obstáculo» que dificultan la adquisición del saber científico.
Desde el comienzo del año lectivo, y con más insistencia en esta secuencia de
enseñanza, se les pidió a las alumnas que expresaran sus ideas, que expusieran sus
dudas y que valoraran sus propios errores ya que son constitutivos del aprendizaje.
En esta actividad, se refleja la dificultad para reconocer los errores ya que algunas
alumnas no pudieron hacer una reflexión respecto a sus propias ideas. También
observamos que no recapacitaban sobre todas las concepciones analizadas, es decir, no
realizaron un análisis exhaustivo comparando sus ideas sobre si se ve o no en la
oscuridad. si es necesario o no que el observador esté iluminado y acerca de la dirección
del rayo entre el receptor y el objeto.
Notamos que varias alumnas señalaron que sus ideas iniciales eran correctas como
expresa esta alumna:
"Con mi grupo dijimos que si la nena podía ver el árbol era porque la
luz rebotaba. Al final, cuando hicimos la experiencia, vimos que
nuestra teoría era cierta".
Sin embargo, en esta tarea ninguna niña comparó su idea inicial respecto al
conocimiento científico y señaló que no lo comprende y, por lo tanto, no lo acepta. El
reconocimiento más explícito de las dificultades fue realizado por esta niña:
175
"Ahora entiendo y me cuesta creer que un objeto como un árbol pueda
reflejar la luz que proviene del sol y que esa luz entra a nuestros ojos y
así, lo podemos ver".
Como señalaron algunas alumnas en las entrevistas, ellas están acostumbradas a
aceptar la palabra del docente como «lo verdadero» y que cuando exponen una idea
incorrecta reciban como respuesta "está mal".
9.8.8. «Experimento de Herschel»
Otra de las dificultades que tuvimos fue la imposibilidad de realizar la experiencia de
Herschel (ver A3.8.4). Primero intentamos realizarla con luz solar. Sin embargo, el fin
del otoño y el principio del invierno son épocas malas para tener un día soleado con el
sol lo suficientemente alto para que haya diferencias apreciables entre las lecturas de la
temperatura de los termómetros ubicados sobre dos colores del espectro visible y en la
zona infrarroja.
También intentamos realizarlo con luz artificial pero no se obtenían resultados
apreciables. Por lo tanto, se optó por contarles este experimento a las niñas.
9.8.9. «Absorción y reflexión dela luz»
En esta actividad (ver A3.8.5) se les presentó a las niñas dos tarros de vidrio que se
ubican bajo una fuente de luz y que contienen la misma cantidad de agua. Uno está
cubierto por papel negro y otro por papel metálico.
A las niñas se les pide que realicen una predicción: "¿El agua de cuál tarro tendrá la
temperatura más alta? ¿Cuál tendrá la más baja?"
Además, se les solicita que justifiquen sus respuestas. Se pretendía que las alumnas
predijeran y justificaran que el tarro cubierto con papel negro tiene la temperatura más
alta porque absorbe la luz visible mientras el tarro cubierto con papel metálico la refleja.
Hay que tener en cuenta que el proceso predominante es la absorción de la radiación
visible pero además, ocurren otros procesos como son, por ejemplo: la pérdida del calor
absorbido. la absorción de la radiación infrarroja y la conducción del calor del papel al
tarro y de éste al agua.
l76
Si categorizamos las respuestas, según la justificación, podemos construir la
siguiente clasificación:
l. Justificación por ¿(Absorciónde luz». En este caso han argumentado mencionando el
proceso preponderante. Algunos ejemplos de las respuestas son:
"El negro absorbe mejor el calor de la luz haciendo que el agua se
caliente“.
"El negro atrae y absorbe luz, la luz se transforma en calor y el calor
va al agua".
"El negro tiene la temperatura más alta porque en clase habíamos
dicho que el negro absorbía toda la luz y el calor ya que el negro no
refleja la luz".
"El negro tiene el agua más caliente porque absorbe toda la energía
mientras el metálico hace rebotar parte de la luz".
"Para mí el tarro con agua de temperatura más alta es el negro ya que
como la luz no rebota, la absorbe y le da calor al agua ya que la luz
calienta. El otro no se calienta tanto ya que la luz rebota un poco y se
refleja en su exterior, parecido al espejo, pero este aluminio al menos
absorbe algo de luz".
2. Justificación por «Relación con el calor». En esta categoría hemos incluido todas
aquellas respuestas donde defienden la predicción señalando que el tarro de papel
metálico será el de mayor temperatura porque es un buen conductor. Algunas de las
respuestas son:
"El negro conserva el calor. El metal es un buen conductor. El
metálico aguanta el calor por eso cuando querés que la comida llegue
caliente la ponés en un termo".
"El negro porque atrae el calor y el metálico no deja pasar ni el calor
ni el frío".
177
b.)
A
También se incluyen, en esta categoría, aquellas respuestas que plantearon que el
tarro negro tendrá la mayor temperatura porque atrae el calor. En esta justificación
influyó que muchas alumnas tenían la siguiente percepción:
"El negro atrae el calor (cuando estás toda vestida de negro y hay sol
te morís de calor)".
.Justificación por «Atracción de luz». En este caso. explicaron su predicción
mencionando la luz pero no se refirieron al proceso de absorción como muestran las
siguientes aseveraciones:
"El negro es ausencia de luz y sin luz no hay calor".
"El negro deja pasar más rayos que ei de aluminio".
. Justificación por «Respuesta mixta». En esta categoría, utilizaron el proceso de
conducción para el tarro metálico y la absorción de la luz para el tarro negro.
"El negro no deja que la luz pase el tarro y el metálico es buen
conductor del calor".
"El papel metalizado es un buen conductor del calor por eso calienta el
vidrio y este el agua. También el negro absorbe mucha luz y calor".
5. «Nojustifica». No explicó las razones de la predicción realizada. La única alumna de
esta categoría comentó posteriormente que había realizado la previsión al azar.
Tipo l 2 3 4 5
A(n=24) 0% (0) 83% (20) 13% (3) 4%(1) 0% (0)
B(n=23) 65% (15) 18% (4) 4% (l) 9% (2) 4% (l)
Figura 9.7 Frecuencia relativa de alumnas que sostienen
los diferentes tipos de respuestas.
178
9.8.10. Los cursos
El análisis de la actividad anterior mostró que mientras la mayoría del curso B (65%
de las niñas) justificó sus respuestas estableciendo la relación entre la absorción de la
luz y la mayor temperatura, en el curso A (83% de la muestra) establecieron una
correspondencia con el calor.
En esta tarea apareció una diferencia notoria entre los dos cursos. En un primer
momento, yo había identificado al curso A como el más aplicado. más organizado y que
respetaba más las consignas que el otro curso; mientras que las alumnas del curso B
parecían más creativas. eran más inquietas y desordenadas.
Con el tiempo la caracterización evolucionó a pensar que el curso B era muy
desparejo en varios sentidos: por un lado. alumnas que tenían resultados escolares
exitosos y otras niñas con grandes dificultades escolares, por el otro, un grupo que había
entrado en la etapa adolescente mientras las otras alumnas seguían siendo «nenas». Otra
característica de este curso era la presencia de un grupo demandante que monopolizaba
la atención del docente.
Esta entrada en la adolescencia de un grupo importante de alumnas se reflejó en la
falta de atención de las mismas hacia la cuestión académica, ya que su interés estaba
centrado en las cuestiones personales. El curso B oscilaba entonces, entre oportunidades
donde el tratamiento del tema se desarrollaba en forma más acelerada que en el otro
curso y otras veces, donde primaba la desatención y la falta de interés. En las
entrevistas, un par de las «nenas» señalaron que esta actitud de sus compañeras las
afectaba ya que resultaba en que no pudieran prestar atención en la clase.
Los resultados de la predicción de los tarros parecen indicar que el curso A
estableció la relación más ingenua, basada en el conocimiento cotidiano, entre el metal
y el «calor de la luz» mientras el curso B, con mayor «oficio», relacionó el experimento
con la temática de las clases: la luz.
9.8.11. Revisión de ideas
Como parte de la tarea de superación de los obstáculos, las niñas tuvieron que
realizar una «vigilancia» de sus propias producciones.
179
A las alumnas se les entregó, como parte de esta Secuencia, un texto explicativo
respecto a la luz (verAnexo 2). Se les pidió:
"A partir del texto explica el resultado del experimento y compara con la predicción
que hiciste antes de saber el resultado".
Una de las alumnas cuando revisó sus ideas escribió:
"El aluminio hace como un espejo y refleja la luz del sol
devolviéndola a la dirección de donde viene. El negro absorbe casi
todos los rayos de luz y por eso calentó tanto el agua. Antes yo
pensaba que el aluminio se había calentado más porque es metal,
después el negro porque ese color no absorbe tanto".
Previamente había escrito:
"El tarro con papel metálico tiene la temperatura más alta porque atrae
más el calor, después el negro porque atrae menos".
Otra alumna explicó:
"Primero yo pensaba que el frasco más caliente era el de aluminio
porque el metal calienta y es un buen conductor de calor. Después me
di cuenta que el negro era el más caliente porque absorbe la luz. El
aluminio no deja que la luz penetre".
Anterionnente había justificado de la siguiente manera:
"El tarro de metal va a tener la temperatura más alta porque el metal se
calienta, es un buen conductor de calor. El negro no deja que la luz
pase al tarro".
Los resultados posteriores parecen indicar que esta revisión fue fructífera para el
curso A ya que no hay grandes diferencias en los mismos respecto al curso B.
9.8.12.Las preguntas
A lo largo de las clases dictadas por la profesora de Ciencias Naturales se fue
generando un espacio donde las preguntas estaban permitidas. En mis notas yo escribí:
180
"Tengo la sensación que creamos un monstruo al incitar a las alumnas
a que preguntaran. Es como que les permitimos reiniciar la etapa de
los ¿por qué?, como si la misma hubiera estado adormecida y se
hubiera despertado con fuerza. Preguntan sobre una gran diversidad de
temas, aquéllos que a las «nenas» les hacen «ruido»".
A medida que se sucedían las clases, la cantidad de preguntas aumentaba por varias
razones: por una parte, parecía que se había instalado el nuevo contrato didáctico y por
otra, porque mostraban un vivo interés por comprender y aprender cómo funciona el
mundo.
Como muchas de las preguntas no se relacionaban con los tópicos que se
desarrollaban en el aula, en ciertas ocasiones, se les pidió que las hicieran por escrito
para evitar que se entorpeciera el funcionamiento de la clase. Este pedido disparó las
quejas de las alumnas.
9.8.12. Las resistencias
Como la directora de la institución también actuaba como tutora de estos dos cursos,
luego de la tercera clase de la secuencia, fuimos a hablar con ella, a informarle que
estábamos alterando el contrato didáctico al que estaban acostumbradas las alumnas.
Aprovechamos la ocasión para preguntarle sobre las reacciones de las niñas ya que nos
parecía que estaban movilizadas, nos respondió que los integrantes de la institución
estaban acostumbrados a las innovaciones.
Nos tomó de sorpresa, y a la directora también. que las alumnas en la tutoría se
quejaran porque consideraban que no podían seguir la clase de Ciencias Naturales.
Los actores involucrados tomaron actitudes diversas. Yo fui a hablar con la directora
para plantearle que aceptaba retirarme de la institución si eso era lo que ella consideraba
pertinente pero sólo propuso la suspensión temporaria de lo que se estaba realizando.
La decisión que tomó la docente a cargo fue seguir adelante con la investigación pero
moderando la innovación, es decir, utilizando formas de enseñanza más tradicionales.
En cuanto a las alumnas, en el curso A, plantearon la utilización de un buzón donde
en forma anónima iban a expresar sus quejas.
181
La actitud de la docente fue leer las notas que las niñas ponían durante el recreo en
en el buzón y responderlas. En general, las cuestiones planteadas giraban en tomo a si
les gustaba o no un tema, si el mismo les resultaba fácil o difícil de comprender o
solicitaban mayores explicaciones respecto al tema disciplinar desarrollado en clase.
Después de unas pocas clases las quejas anónimas «desaparecieron».
En cambio, en el curso B una de las alumnas pidió permiso para hablar, se paró en el
frente y con el resto de la clase expuso los reparos que tenían, los mismos se referían a
que las perjudicaba la falta de respuesta instantánea a sus dudas porque les impedía
comprender el tema siguiente.
Astolfi (1999) explica que, por un lado, los alumnos esperan una respuesta concisa e
instantánea a su pregunta mientras que, por el otro, el docente es consciente de que la
pregunta no puede ser satisfecha de la forma que el estudiante espera porque una
comprensión mínima requiere que se le expliquen una cierta cantidad de cosas.
A las alumnas se les expuso las razones por las cuales algunas preguntas no se
respondían en la forma que ellas pretendían y que esta falta de respuesta instantánea no
afectaba la comprensión. Posteriormente no surgieron otras quejas generalizadas.
9.8.13. La costumbre didáctica
En esta escuela las autoridades respetan mucho la opinión de las alumnas, situación
que lleva a que varios docentes opinen que se consiente a las niñas. En un ámbito más
autoritario las alumnas no hubieran tenido espacio para ser escuchadas. Aquí, sin
embargo, se tomó en consideración sus reparos, en el sentido que se le pidió a la
docente que tuviera en cuenta los mismos.
Yo considero que la protesta de las alumnas se debió a varios motivos que les
provocaron angustia y ansiedad como son:
— la ruptura de la costumbre didáctica,
— la alteración de la dinámica grupal y
— la incertidumbre de las «buenas alumnas».
182
La alteración de la costumbre. por parte de la docente, provocó inseguridad en las
alumnas que se sintieron muy descolocadas. Las alumnas intentaron reacomodarse al
cambio propuesto, esto se puso en evidencia con el «papelito» que hicieron circular en
el curso A.
También se modificó el funcionamiento de las relaciones establecidas en el aula ya
que al pedirles que expresaran sus opiniones y al incentivar el trabajo oral, comenzaron
a hablar todas las alumnas, aún las más tímidas, lo que varió la dinámica de la clase.
Además, la modificación de las reglas de juego habituales provocó situaciones
novedosas donde la «buena» alumna se encontraba en pie de igualdad con una «mala»
alumna, donde «aprender» adquiría un significado diferente.
Astolfi (1999) opina que "la clase funciona con una mecánica, a menudo eficaz y
bien engrasada, que permite llegar a las respuestas correctas, pero donde se paga
muchas veces el precio de evitar los aprendizajes"(op.cit.: 56).
Este investigador señala que existen «falsos éxitos» de los alumnos ya que gracias a
la utilización de las reglas ellos pueden resolver exitosamente los problemas aunque no
comprendan su sentido y propósito.
En relación con esta cuestión, una de las docentes, que realiza apoyo escolar en la
escuela, señala que a partir del 7° año hacen su aparición las «tapadas». Esta maestra
utilizó esta expresión para designar a las alumnas que hasta este ciclo tuvieron una
buena actuación escolar y que en esta etapa, la escuela, «descubre» que tienen
dificultades. Según esta docente había una cantidad de «buenas» alumnas en estos
cursos que este año habían comenzado a tener dificultades.
Entonces, estas niñas se enfrentan con un doble problema para mantener esta
«buena» actuación: tienen que superar las dificultades propias del nuevo ciclo escolar y
además, para una actuación exitosa en Ciencias Naturales deben encontrar las claves del
contrato didáctico establecido que para ellas es desconocido.
9.8.14. «Las cajas»
Como última actividad (ver A3.8.6) a las alumnas se les presentó el problema de las
cajas (ver Anexo 3) para que predijeran el recorrido de la luz.
183
He analizado las respuestas de esta tarea con el objetivo de compararlas con los
resultados logrados en el pretest para así poder apreciar si hubo una superación de la
idea-obstáculo «la luz es estática y omnipresente».
Con este propósito se realizó una clasificación a partir de las respuestas obtenidas
según una progresión de modelos que permitió contrastar con la realizada previamente.
La categorización de los modelos para esta actividad fue la siguiente:
N
la)
P
LA
. Modelo «No hay rayos». Dos alumnas no realizaron el esquema del recorrido de la
luz o interpretaron incorrectamente el enunciado de la actividad. Como consideré que
todas las niñas lograron explicitar sus ideas utilicé las entrevistas para lograr una
reclasificación de estas niñas dentro de los otros modelos.
Modelo «Alcanza la luz». En este caso. las niñas dibujaron sólo rayos que salen de la
linterna los que pueden o no reflejarse en las paredes. Estas alumnas no ven la
necesidad de que llegue luz al ojo, no establecen vínculos para el receptor de luz.
. Modelo «Ojo emite luz». Las alumnas que mantuvieron este modelo siguieron
dibujando rayos de luz que van del ojo al objeto iluminado.
Modelo «Intermedio». En este modelo, las niñas sostienen una concepción casi
científica pero no es completa ya que a algunas de ellas les cuesta aceptar que los
objetos negros absorben toda la luz o no ponen la dirección de la luz en la caja blanca
o tampoco dibujan los rayos en la caja negra.
. Modelo «científico».
En las figuras 9.8 y 9.9 se presentan los resultados. En la última figura los valores de
las frecuencias están unidos mediante líneas para mostrar el perfil de la distribución de
los modelos para cada tarea realizada.
El análisis a nivel grupal expuso un progreso de los cursos en sus conocimientos. El
perfil del curso A (B) muestra que al comenzar la enseñanza sólo un 12,5 % (13%)
sostenían los modelos 4 y 5 mientras en el postest lo sustentó un 70% (54%) de las
alumnas.
184
Si analizamos la evolución de cada niña en particular encontramos que no hay una
superación de las concepciones iniciales en el 9% (27%) de los casos del curso A (B), es
decir, estos porcentajes de alumnas sostuvieron el mismo modelo en las dos tareas.
Curso A Curso B
Modelo Porcentaje (n=23) Modelo Porcentaje (n=22)
l (no hay rayos) 0% (O) l (no hay rayos) 0% (0)
2 (luminosidad) 13% (3) 2 (luminosidad) 23% (5)
3 (ojo emite luz) 17% (4) 3 (ojo emite luz) 23% (5)
4 (intermedio) 39% (9) 4 (intermedio) 18% (4)
S (científico) 31% (7) 5 (científico) 36% (8)
Figura 9.8 Cuadro con los porcentajes correspondientes a los modelos encontrados en
el postest.
+ PretestdeA
+ PretestdeB
+ PostestdeAFrecuencia(7.)
+ PostestdeB
1 2 3 4 5
Modelos
Figura 9.9 Perfiles de frecuencia de los modelos encontrados en pretest y postest para
los dos cursos.
185
9.8.15. Las regresiones
Las entrevistas fueron utilizadas para pulir la codificación realizada. Dos de las
alumnas, al plantearles un problema sobre la naturaleza de la luz. mostraron un
retroceso en su conocimiento reSpecto a la última tarea realizada.
Estas niñas. que en la última tarea habían dibujado los rayos desde el objeto al
receptor. en la entrevista volvieron a trazar los rayos desde el sujeto al cuerpo
iluminado. A continuación, en los dos casos, la situación planteada las indujo a
reflexionar y revertir al modelo sostenido en el postest.
Lo sucedido me demostró que la construcción conceptual lograda tiene poca
estabilidad para estas dos alumnas. Creo que las niñas, en general, mediante este
dispositivo didáctico, pudieron tomar conciencia e identificar las ideas que obstaculizan
el conocimiento de la naturaleza de la luz. A pesar que se plantearon varias situaciones
en las cuales ellas pudieron utilizar la nueva estructura conceptual construida, las
mismas no fueron suficientes.
Para que la superación de los obstáculos perdure en el tiempo no alcanza con que se
los identifique, es necesaria una utilización continuada de la construcción alcanzada
para transformar los objetos de conocimiento recién creados en «herramientas». Para
ello es necesario incluir estas modalidades de trabajo en un marco más global de la
enseñanza escolar (Astolfi y Peterfalvi, 1997).
9.9. El adelgazamiento de la capa de ozono
9.9.1. Las actividades didácticas
La intención inicial era enfocar la enseñanza en la superación de los obstáculos pero
lo sucedido previamente llevó a la profesora de Ciencias Naturales a optar por un
formato de enseñanza más tradicional para este tema. Se comenzó indagando los
conocimientos de las alumnas sobre este fenómeno, a continuación se trataron los
tópicos de gravitación y los relativos a la atmósfera. Luego, se prosiguió con la
circulación de los gases. Para desarrollar estos contenidos se efectuaron varias tareas
con el apoyo del libro de texto, mediante la formulación de preguntas, la discusión en
clase y la realización de dibujos que facilitaran la comprensión de estos temas.
186
Para el aprendizaje de algunas de las interacciones químicas involucradas en el
adelgazamiento de la capa de ozono las niñas las representaron mediante palillos y
bolitas de plastilina y luego presentaron las mismas al resto de la clase lo que marcó el
carácter relativo de estas representaciones.
Con relación al «agujero» de ozono. la explicación oral se complementó con la
presentación de un esquema (figura 3.7) relativo al fenómeno.
Para finalizar la secuencia, se realizó una actividad donde las alumnas tuvieron que
actuar como «vigilantes de los obstáculos» al tener que encontrar los «errores» que
aparecían en diversos materiales de divulgación. Estos impresos fueron una selección de
los textos y las imágenes traídos por las niñas y por la investigadora. Como última tarea
se les pidió que revisaran sus ideas sobre la capa de ozono.
Aunque para mi fue una enseñanza casi tradicional, las alumnas señalaron que para
ellas las siguientes propuestas fueron innovadoras y facilitaban la comprensión: la
representación mediante material concreto de las reacciones químicas y la esquemática
de los procesos involucrados en el «agujero» de ozono como así también la actividad de
«vigilancia epistemológica» acerca del adelgazamiento de la capa.
9.9.2. Los conocimientos previos
Como primera actividad se les preguntó a las alumnas sobre sus conocimientos
(Anexo 4 - Pretest) respecto al «agujero» de ozono. El año anterior habían recibido
instrucción formal sobre este tema en dos asignaturas. En cada una de las materias la
misma maestra estaba a cargo de los dos cursos.
El análisis de contenido (Bardin, 1986) de esta tarea se presenta en las figuras 9. lO y
9.1]. Encontramos que las niñas poseen una cantidad considerable de información sobre
el ozono: todas saben que hay una capa de ozono y casi todas señalan que rodea la
Tierra (100% del curso A, 73% del curso B).
Muchas alumnas consideraron que la capa nos protege de los meteoritos (50%, 9%),
establecieron una relación entre este fenómeno y los rayos solares (14%, 27%), o con
los rayos ultravioletas o «malos» (73%, 59%) y sabían que la capa está formada por un
conjunto de gases (73%, 27%) o por ozono (0%, 45%).
l87
l:capaquerodealaTierra2:conjuntodegasesCursoA
CausasConsecuenciasEfectosl2UbicaciónProtegedelosVarios
Rayosultravioletas-xEnpartedeAustraliayFormadapormuchasBasurapartedeArgentinacapasHumodelauto Aerosoles AerosolesxSurdeIaTierraMeteorítosGas-NaftaRayossolares
directos
GasestóxicosEntranrayosultravioletasEnfermedadesxPolosurMeteorítosOcurresiempreoen
alaTierragravesverano
ContaminaciónRayosdelsolcaenconHacenmalaxTierradelFuego
muchagotencialoshumanos
GasestóxicosEntranrayosdañinosCáncerdepielRayosdañinosLacapadejapasarlos
Enfermedadesrayosbuenos graves
AerosolesotrascosasEntranraosultravioletasCa’ncerde¡elxAtlánticoSur AerosolesyPasanlosrayosGravesAtlánticoSurQuevienedelTejidodegasesquese contaminantesultravioletasquemadurasespaciorompió
RaosultravioletasOcurresiemgre
AerosolesconCFCsIncendios-xAntártida.granparteRayosultravioletasElagujeromideaveces
CáncerdeAustraliaysurdeIoquemideEEUUProblemasdeArgentinaM
ContaminaciónPasanrayosmalosDesastresxxMeteorítosEscudo
4.lo:
X
0
X
ID
X
X
(D
X X
X
UNICO
X
O) C,_ ,,AerosolesconCFCsPasanrayosultravioletasDañanelxPolosurCapatransparente
mm
ContaminacióndePasanrayosultravioletasEnellugardel gasestóxicos:gases,agujerosobre humo,CFCslaggnt_eContaminación:basura,PeligrosoparaSolManta usodeltransortelasaludRaosultravioletasGasesPasanlosrayosPerjudicialxAtlánticocercadeMeteorítosFormadagoraire
N,_
Meteorítos
X
X ><
I"’ lvlv- v
ultravioletas
,5AerosolesconCFCs
Entranrayosultrarrojos,ultravioletasytodoslos demás
aralasalud
Australia
Cáncer Fuertes
uemaduras
16AerosolesconCFCs
X
X
EntreArgentinayMeteoritosEscudo Antártida
><
Raosultravioletas
EntreAméricaAfrica
Humonegrodeautos Aerosoles
Morirasados
><
NElhumoygasesdelos aerosolesreemplazana lacagadeozono
CercadeAustraliay Argentina
Rayossolaresmás fuertesquetodos
v.8Contaminación
Aerosoles
xCercadeAustraliayMeteoritosArentina
Formadaporcapas
Aerosoles
Pasarraosultravioletas
NN0vAerosolesygases “contaminantes”
MeteoritosEscudo
Entranlosrayossolares
Problemasen Ianaturaleza
Sustanciaenaerosoles quedañanlacapa
X
X
Meteoritos Flaosultravioletas
GranpartedeAustraliayArgentina
GasesdeIacapadesagarecen
Cáncerdepiel Otras enfermedades
AerosolesconCFCS HumodefábricasHumodeautos
Entranlosrayos ultravioletas
><
PartedeAustraliay Argentina
Meteoritos
Sonmalos paralasaludy laïel
X
X
CercadeAustraliay Argentina
Ocurresiempre
4Contaminación:
combustión.humode
__fábricasyautos
Cambios climáticos
Meteoritos
Figura9.10AnálisisdelconocimientopreviodelasalumnasdelcursoAsobreel"Adelgazamientodelacapadeozono".
1:capaquerodealaTierra2:conjuntodegasesCursoB BCausasConsecuenciasEfectosl2UbicaciónProtegedelosVarios
Despuésdelas
Cáncernubesyantesdel
sol
Algunosrayos
Rayossolaresque
Elementostóxicos
caenmuyfuerte
'
DañinosparalaRayosmalosdel vidasol
NAerosoles
Pasanrayos
AerosolessolaresenmayorEnfermedadesxx
canüdad Entranrayos
.RayosultravioletasManta
AerosolestiltravroletasyrayosEnfermedadesx yrayosxFormadaporozono
(9 <f
Formadaporhumodelas fábricasycosasquevanal earL____ Ocurretodoelaño esecialmenteenverano.
EntrelaTierrayel sol
LD
LosrayosultravioletasCáncer Provocadoporlosrayos ultravioletas
[x
PasanlosrayosxRayosultravioletasPasanalgunos
8Contaminaciónrayos,creoquesonCáncerdepielxFormadaporozono
ultravioletas
ProductosqueafectanIaTraspasanlos caa:desodorantes,etc.raosultravioletas
CáncerxxEnIaatmósferaRayosultravioletas
Agujeronegro-Formadapor ozono
RayosultravioletasFormadapormoléculasde (malos)ozono
Manto
12PasanlosrayosdelEnelagujero«desapareció»el
solmásfuerteozono
Formadaorátomosdeozono Mantainvisible Lacapadebilitalosrayosdelsol EIau'eroesunaartedañada
10xEnlaTierraFtayosultravioletas 11COntaminómuchoelairex
Contaminación:humo,Enfermedades basura.etc.graves
0')F
190
Inv.
Aerosolesyquímicostóxicos
Pasanrayos ultravioletasyotros
Cáncerdepiel Otras enfermedades
(D,_
Describeunagujero negro
Espacioexterior
Algunosrayosdel sol
manta
Espacioexterior
Confundeconlosagujeros negros Formadoorozono
IN‘
Contaminamoselaire conbasura.gases, aerosoles
Notenemosprotecciónyelsol noshacemucho mal
xOceanía
Rayosdelsol, meteoritos
Formadapormuchasmoléculas deozono
d),_
Aerosoles,humode autosyfábricas,basura acumulada
Pasanlosrayos ultravioletas
Cáncerdepiel, otras enfermedades peligrosas
Australiaypaíses deOceanía"
X
X
Rayosultravioletas
Formadaporátomosdeozono En"usansombrerosytrajes debañoconmangalargapara protegerse Elagujeroescadavezmás grande
ON,_N
Entranrayosmalos
Enfermedades
Enlaatmósfera
Rayosdañinosdel sol
Formadapora'tomosdeozono SubenaIacapaátomosdel aerosoluenolesirven
Elhombreylacontaminación: aerosoles,químicosque subenconelaire
AvarioskmdeIa Tierra
X
X
Rayosdelsol. meteoritos
Ozonoyoxígenoodióxidode carbono
Aerosolesyla contaminacióndelaire
Penetranrayos ultravioletas
Perjudica ciertaspartes delmundo
0')N
Sprays-Cosastóxicas Desodorantes
Rayosultravioletas
Quemaduras Enfermedades
Contaminamoselaire
Avarioskmdela Tierra
X
Excesodecalor CáncerdeEiel
EsunacapadeIa Tierra
Manto
11’N
Contaminantescomo spraysdelos desodorantes
Entranrayos ultravioletas
cáncer
Enlaatmósfera
X
X
Formadaporoxígeno,gases
Figura9.11AnálisisdelconocimientopreviodelasalumnasdelcursoBsobreel"Adelgazamientodelacapadeozono".
191
Todas las alumnas afirmaron que la capa tiene un «agujero» al que toman en sentido
literal y también plantearon este fenómeno como un problema ambiental de causas
antropogénicas.
Nuevamente, en esta tarea aparecieron diferencias significativas en los
conocimientos y la comprensión entre los dos cursos. En este caso, el curso A es el que
manejó mayor cantidad de información respecto al ozono; las alumnas del mismo
parecen confundir a la capa de ozono con la atmósfera y sostuvieron mayoritariamente
la concepción de que la capa hace rebotar a los meteoritos.
Respecto a la aseveración de que la capa de ozono está constituida por gases,
consideré que provino de la indiferenciación entre la atmósfera y la capa de ozono,
como reflejan las siguientes frases:
"La capa de ozono está formada por muchas distintas capas".
"La capa de ozono es un conjunto de gases que está alrededor de la
Tierra y nos protege de los meteoritos".
9.9.3. ¿Qué aprendieron?
Mediante la última actividad realizada (Anexo 4 —Postest) y las entrevistas examiné
los conocimientos adquiridos por las alumnas.
El análisis del postest (figuras 9.12 a 9.14) muestra que en el curso A (figura 9.13), el
71% de las alumnas señaló que el «agujero» es una disminución de las moléculas de
ozono o como la «ausencia» de este gas. Muy pocas niñas (21%) mencionaron los rayos
ultravioletas mientras un 36% expresó que la capa absorbe esta radiación.
Mientras un considerable número de alumnas se refirió a la luz ultravioleta y
distinguió los diferentes tipos de radiación, son pocas las niñas que aludieron a los
procesos atmosféricos involucrados. Este contraste se presentó aún cuando la cantidad
de información brindada a las estudiantes, referida a estos dos aspectos, fue similar
(Anexo 5). Además, en las entrevistas, muchas de las niñas no sabían responder qué le
192
sucede a una molécula de CFC en la atmósfera —situaciónque involucra a la circulación
general—.
En cambio, la gran mayoría del curso B. 83% de las alumnas, (figura 9.14) señaló
que el «agujero» de ozono es una disminución, afinamiento o «desgastación» del ozono
mientras en el pretest todas las alumnas interpretaron en forma literal la palabra
«agujero».
Sin embargo, considero que muchas de estas niñas siguen pensando en una capa
sólida que se hizo más angosta, sin tener en cuenta que no hay menos aire en la zona
sino que hay menos cantidad de moléculas de ozono en el aire en relación con cuando
no se producía el «agujero» de ozono.
OZOI'IOen
cuerpo porque
que ocurre una y
con en
porque con
Figura 9.12 Codificación de las tablas (figuras 9.13 y 9.14) del postest de ozono.
193
Desde mi punto de vista no han adquirido una comprensión microscópica de los
procesos involucrados en el adelgazamiento de la capa de ozono, considero que aún los
interpretan en forma macroscópica.
91011121314151617181920212223242526X
8
X
X X X
X
X
X
X
X
Figura 9.13 Resultados del postest de ozono para el curso A (n=I4).
l 2345678910H1213l4151617181920212223242526X X X XX
(O‘Immbwlv
_¡
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X X X
Figura 9.14 Resultados del postest de ozono para el curso B (n=18).
l94
En relación con la radiación ultravioleta, una proporción importante de niñas del
curso B (72%) mostró conocer los diferentes tipos: distinguían la radiación UV-A de la
radiación UV-B y UV-C. La gran mayoría de estas alumnas (77%) hizo la distinción
con una explicación cercana a la científica mientras el resto diferenció los rayos
«buenos» de los «malos». Por el contrario, sólo el 28% del curso B mencionó a los
procesos que se producen en los polos.
9.9.4 Diferencias entre los dos cursos
Al analizar los textos para esta última tarea encontré que aparece más información en
los escritos del curso B mientras que en los correspondientes al curso A hay una mayor
reelaboración de la misma como se refleja en estas explicaciones:
"Yo antes pensaba que en la capa de ozono había un agujero que se
podía distinguir claramente en la atmósfera pero ahora sé que no es un
agujero sino una ausencia de ozono. Yo antes no sabía cuáles eran los
rayos que podían afectar al hombre y ahora sí, antes decía «los rayos
dañinos del sol» o «los rayos buenos». Tampoco sabía cuáles eran los
gases que dañaban a la capa de ozono y ahora sé que son los CFCs".
"Antes pensaba que el agujero de ozono era una parte de la capa que
de alguna manera se había «roto», no pensaba en la ausencia de
ozono. Pensaba que la capa de ozono estaba de alguna manera
aganada a la Tierra pero después de las clases aprendí que es por la
gravedad. Siempre pensé que el CFC era una molécula que absorbía al
ozono. Ahora sé que es una reacción química lo que ocurre y el CFC
no absorbe a ninguna sustancia. Se «transforman» en otra sustancia
diferente. Pensaba que antes de que esté el agujero de ozono los rayos
no pasaban. Pero ahora sé que pasan con mayor intensidad pero
siempre pasaron".
"A mí me parece importante el tema sobre el «agujero» de ozono
porque nos hace tomar en cuenta que estamos perjudicándonos y al
mismo tiempo beneficiándonos con los gases CFCSs al igual que en el
l95
caso de los rayos ultravioletas. Yo también pensaba que los aerosoles
eran los unicos que hacían daño a la capa de ozono pero ahora sé que
son los gases CFCs que la dañan. Yo pensaba que por ejemplo cuando
un meteorito era atraído por la Tierra. la atmósfera hacía que el
meteorito rebotaba. Pero me di cuenta que no es así, ahora pienso que
el meteorito cuando llega a la atmósfera va disminuyendo en tamaño
entonces cuando llega a la Tierra llega como «piedrita»".
"Lo que daña la capa de ozono es el aire acondicionado de los autos,
no el humo. Los CFCs «soltados» en la Tierra hacen un «viaje»
complicado y se van juntando con otros gases y hacen diferentes
reacciones químicas. La destrucción natural del ozono está balanceada
pero con los CFCs, se está «pasando» y formando un «agujero»".
9.10. Conclusiones finales
Esta investigación estuvo centrada alrededor de un conjunto de preguntas cuyo eje
era el análisis del funcionamiento de los obstáculos en sala de clase. A continuación, se
expondrán las respuestas que se lograron con este estudio de caso.
9.10.1. El trabajo de los obstáculos
Para responder los interrogantes planteados se planificó una tarea con las alumnas de
identificación de algunos de los obstáculos, pero también de comparación,
confrontación y discusión de las concepciones mediante la creación de conflictos socio
cognitivos que permitieron la interacción entre las niñas. Además, se propuso la
resolución en común de diversos trabajos y la reflexión sobre las propias ideas ya que
estas actividades favorecen la evolución conceptual. Esta propuesta se llevó a cabo con
el objetivo-obstáculo «Hay un solo tipo de luz» y se realizaron algunas actividades
enfocadas en la superación de los obstáculos en la enseñanza de la temática del
«agujero» de ozono.
Astolfi y Peterfalvi (1997) señalan que en el trabajo con los obstáculos opera la
siguiente sucesión, que no es necesariamente progresiva:
196
- desestabilización de las ideas iniciales,
— construcción (o reconstrucción) de una nueva estructura conceptual, e
- identificación del obstáculo.
El trabajo realizado, en tomo a la idea-obstáculo «la luz es estática y omnipresente»,
permitió comprobar que, respecto a la desestabilización de las concepciones previas,
para gran parte de las niñas, esta idea-obstáculo funciona como una presuposición. es
implícita, ellas nunca la pensaron.
La primera tarea de esta secuencia (ver 9.8.1), donde las alumnas tenían que expresar
sus ideas acerca de la luz, el conflicto cognitivo no fue eficaz para lograr la
explicitación de sus concepciones. Consideramos que esto sucedió con el 79% / 65%
del curso A / B, es decir con las alumnas que sostenían los modelos I y 2 (ver 9.8.2).
En cuanto al conjunto de ideas que obstaculizan la construcción de un conocimiento
científico acerca de la luz -estamos bañados en luz, en la oscuridad un poquito se ve,
sale luz de nuestros ojos—,éstas se explicitaron en la puesta en común (ver 9.8.3). Fue
necesario un conflicto socio-cognitivo, la confrontación de las ideas, para que se
manifestaran estas creencias.
A lo largo de toda la secuencia se fue construyendo una nueva estructura conceptual
que fue puesta a prueba con Ia última actividad (ver 9.8.14). Los resultados obtenidos
indican que un alto porcentaje de alumnas (9l% / 73% del curso A / B) logró un
progreso conceptual mientras que muchas de ellas adquirieron el conocimiento
científico acerca de la naturaleza de la luz.
A] mismo tiempo que se construían los nuevos conooimientos ocurría otra de las
fases del trabajo de los obstáculos, la identificación del mismo. Esta fase es la que
permite la superación, para lograrla las alumnas tienen que tomar conciencia del
obstáculo y poder reconocerlo en otras situaciones. Consideramos que esta etapa se
logró parcialmente.
197
Como ya se ha señalado previamente (ver 9.8.15), es necesario un trabajo a más
largo plazo para obtener resultados fecundos en la superación de los obstáculos.
Peterfalvi (1997) muestra algunos problemas que se presentan durante la
instrumentación: lo difícil que resulta la formulación por parte de los alumnos de lo que
constituyen los obstáculos o la comprensión del concepto de obstáculo.
En este caso, sólo se ha alcanzado la lógica de lo verdadero-error, es decir, las niñas
lograron identificar al obstáculo pero no se ha llegado al registro de la ayuda-obstáculo.
Para completar el trabajo era necesario realizar el paso a este último registro más
transversal de manera que las alumnas tomaran conciencia de la función y la resistencia
de los obstáculos para poder reconocerlo en otras situaciones.
No obstante, los resultados obtenidos son positivos respecto a la labor realizada ya
que muestran que las alumnas han adquirido un mayor saber sobre el objetivo-obstáculo
trabajado, «Hay un solo tipo de luz».
9.10.2. Poner a prueba el conocimiento
Astolfi (1999) señala que "no existe un verdadero aprendizaje sin comprobar, en un
entorno nuevo, las herramientas que han resultado operativas pero que sólo se han
aplicado en un campo limitado. Por definición, este tipo de ejercicio es arriesgado, por
la falta de un conocimiento preciso de los límites de validez de la regla o de la ley, y por
no saber clasificar los casos particulares y las excepciones. Es lo que ocurre en
cualquier actividad de transferencia"(op. cit.: 24). Este investigador agrega que la
transferencia debe formar parte del contexto de aprendizaje, donde el alumno pueda
experimentar de forma personal las herramientas que aprendió en las nuevas situaciones
que le presenta el docente.
Nuestra opinión es que en esta innovación las niñas no fueron puestas frente a
suficientes nuevos contextos. A pesar que el tiempo dedicado a la enseñanza de los
conceptos involucrados en el "Adelgazamiento de la capa de ozono" fue considerable,
comparado con los lapsos que en nuestro medio en general se le asigna a un tema, no
bastó para asegurar la superación de los obstáculos.
198
Una enseñanza en la que se pretenda la construcción conceptual tiene que resignar la
cantidad por la profundidad de los conocimientos. Un proyecto que la procure tiene que
realizarse a lo largo de toda la escolaridad para lograr instalar una «costumbre
didáctica» donde los alumnos se interroguen y reflexionen sobre sus propios saberes.
La observación realizada en estos cursos permitió comprobar que es necesaria la
evaluación de las situaciones de clase como realidades complejas cuando el objetivo es
comprender los problemas que se presentan en la apropiación de los saberes científicos.
Estas dificultades van más allá del contenido.
9.10.3. Otras cuestiones relacionadas con el aprendizaje
En la primera parte de esta tesis se construyó una trama de obstáculos que dificulta el
aprendizaje del "Adelgazamiento de la capa de ozono". En esa oportunidad, señalamos
que la superación de los mismos era una condición necesaria pero no suficiente para
lograr la comprensión de la temática disciplinar. Nos habíamos preguntado qué otro tipo
de dificultades ocurn'an en el aula al enseñar este contenido. A continuación se
expondrán algunos de los problemas que se presentaron en la construcción del
conocimiento científico escolar.
9.10.4. La costumbre didáctica
Las prácticas escolares que estas niñas han adquirido, durante los diez años de
permanencia en la institución educativa, son un obstáculo formidable para la
incorporación de otros modos de enseñar y aprender como los propuestos en esta
oportunidad.
El trabajo de la docente se vio condicionado y limitado por la dificultad que tuvieron
las alumnas en aceptar el nuevo contrato didáctico. La labor paciente y continuada de la
profesora dio sus frutos, las estudiantes finalmente adoptaron de manera entusiasta la
modalidad de trabajo propuesta.
Sin embargo, si pretendemos dar una educación científica a estas alumnas es
necesario un cambio pedagógico en un marco más global, en una escala temporal más
amplia que involucra a otros profesores y por lo tanto. a toda la institución.
199
9.10.5. El vocabulario
A lo largo de este trabajo con las alumnas se intentó evitar o circunscribir el uso de
términos que pudieran transformarse en obstáculos verbales como es el caso del
«agujero» de ozono. Pero, como bien señala Rumelhard (1997), la búsqueda de palabras
«neutras» es una ilusión, ya que el reemplazo utilizado, la palabra «adelgazamiento»,
también puede convertirse en obstáculo.
En el postest y en las entrevistas se pudo comprobar que aquellas alumnas que no
construyeron una representación microscópica del proceso del adelgazamiento de la
capa de ozono reemplazaron la idea del «agujero» en una capa sólida por la concepción
de una capa que en algunas zonas es más angosta.
También notamos la gran dificultad que tienen las alumnas para expresar las ideas
con un lenguaje científico. Desde luego, hay que tener en cuenta que esta era la primera
oportunidad en que debían hacerlo. En las entrevistas las niñas señalaron que, en
general, la actividad escolar es fundamentalmente escrita, las oportunidades que tienen
para expresarse en forma oral son muy pocas. Además, no es habitual que se les pida
que intenten exponer sus ideas científicamente. Por ello, es muy valioso el trabajo de
reelaboración de la información que realizaron algunas alumnas (ver 9.9.4).
9.10.6. Concepciones sobre el aprendizaje y la enseñanza
En las entrevistas se les pidió a las alumnas que evaluaran esta forma de aprender.
Ellas rescataron que se tomara en cuenta sus opiniones, consideraron que este método
les permitió reflexionar y que para ellas fue novedoso que la docente explicara una y
otra vez los temas.
Las niñas dijeron que esta forma de enseñanza les permitió "sacarse las dudas", que
con otros profesores lo que se enseña es "de una manera y no puede ser de otra", que
con esta docente hubo "más lugar para la opinión, es mejor, las clases son más libres,
son tan relajadas que hasta las más tímidas hablan".
Ellas valoraron el trabajo oral que se realizaba, que les permitía expresar sus ideas y
que su participación se tuviera en cuenta. Una de las alumnas contó que en esta materia
200
tenía más libertad para dar su opinión, ella dijo que en otras materias no habla. cuando
le pregunté por qué, comentó que le daba más miedo opinar con las otras profesoras.
Cuando se las interrogó sobre por qué inicialmente rechazaron esta forma de trabajo
señalaron que era nuevo, que no entendían cómo era la mecánica del mismo. Dijeron
que comprendieron que hacer mucho más trabajo oral les servía más. Otra de las
alumnas comentó que aprendió mucho y se asombró porque puede recordar lo
aprendido, expresó que en las otras materias se quedaba con muchas dudas.
Desde nuestro punto de vista las alumnas centraron los resultados obtenidos sobre la
forma de enseñar, sin rescatar en forma explícita el trabajo realizado por ellas mismas
en las actividades metacognitivas que les permitió modificar la forma de aprender,
consideramos que no pudieron apropiarse de los elementos ofrecidos para cambiar sus
métodos de aprendizaje.
9.10.7. Valorización de las propias ideas
Al confrontar a los alumnos con sus producciones, Peterfalvi (1997) señala que
aparecen reacciones afectivas desvalorizantes de los alumnos respecto a sus propias
concepciones y que para «rehabilitarlas» es necesario mostrar lo que les impedía
comprender pero también su utilidad.
En esta investigación también aparecieron este tipo de reacciones. Durante la
secuencia se puso especial empeño en lograr una modificación de esta visión
despreciativa del propio conocimiento.
En numerosas ocasiones se trabajó la valorización de las propias ideas desde la
comparación con la historia de la ciencia mostrando la importancia de las mismas para
la construcción del conocimiento.
En las entrevistas finales se pudo observar que las niñas aprendieron a apreciar el
contraste de las ideas pero siguen despreciando sus creencias frente al conocimiento
científico «verdadero», al conocimiento «oficial» que ofrece el docente. Las alumnas
siguen sosteniendo la creencia de un conocimiento científico que es estático e
inconmovible.
20]
9.10.8. La intervención didáctica
Consideramos necesario señalar que utilizar estos dispositivos didácticos tiene otro
tipo de exigencias para con los alumnos pero igualmente para el docente porque
llevarlos adelante requiere un enorme esfuerzo del especialista cuando lo comparamos
con una enseñanza tradicional.
Pero, nuestra posición respecto de esta forma de trabajo es considerar que favorece a
los alumnos, ya que tiene como fin que la gran mayoria de los alumnos aprendan por
comprensión y superen los obstáculos que impiden un conocimiento científico. Es una
enseñanza que democratiza el acceso al saber, beneficia a la «masa», a aquellos que si
no, no lo logran.
9.10.9. Recapitulando...
Respecto de la evolución conceptual alcanzada por las alumnas podemos decir:
Acerca del funcionamiento y la superación de las concepciones (ver 8.1):
El análisis de los conocimientos aprendidos revela que hubo un avance conceptual
respecto de la concepción primitiva de la luz al trabajarse la idea-obstáculo «la luz es
estática y omnipresente». Para lograr este progreso fue necesario centrar la enseñanza
en la superación de la idea-obstáculo, esto implicó un mayor esfuerzo del docente (ver
9.10.8) y una mayor dedicación en tiempo al tema.
Al no haberse trabajado la idea-obstáculo «el aire no es materia» las niñas no
superaron la concepción macroscópica de los gases.
Acerca del aprendizaje del contenido (ver 8.2):
Sólo algunas niñas lograron el nivel adecuado de formulación del objeto de
conocimiento «circulación atmosférica» mientras la gran mayoria alcanzó un registro
apropiado para el concepto de radiación (ver 9.8.14).
202
T0cante a las «interacciones químicas», en esta secuencia didáctica las niñas tuvieron
su primera aproximación a este campo conceptual. Las explicaciones indican que
adquirieron una compresión macroscópica de las mismas (ver 9.8.7 y 9.8.9).
Con relación al «equilibrio dinámico del ozono», al involucrar este balance las
interacciones químicas, muy pocas alumnas lo comprendieron.
En cuanto al «adelgazamiento de la capa de ozono» Ia mayoría de las alumnas
domina un nivel descriptivo de este objeto, solo algunas alcanzaron un nivel
explicativo.
Con referencia a la asociación del adelgazamiento de la capa de ozono con el
aumento del efecto invernadero, para que la misma no ocurra es necesario enseñar los
dos problemas, al mismo tiempo que se superan los obstáculos epistemológicos
fundamentales. Sin embargo, el primer paso es poder diferenciar la radiación
ultravioleta de la infrarroja y esto se ha logrado.
Acerca del funcionamiento y la superación de los obstáculos (ver 8.3):
Podemos afirmar que los obstáculos verbales son fácilmente superables. Sin
embargo, es una ilusión pensar que es posible eludirlos (ver 9.10.5).
En esta secuencia no se ha presentado el obstáculo didáctico referido a la explicación
funcional de la capa de ozono (ver 7.4.9 y 7.4.14) al incluirse en la enseñanza la
explicación de la evolución de la atmósfera.
La enseñanza centrada alrededor de la superación de la idea-obstáculo «la luz es
estática y omnipresente» permitió que casi todas las alumnas lograran un progreso
conceptual respecto de la naturaleza de la luz (ver 9.8.14).
Por otra parte, si la enseñanza no está enfocada en los obstáculos epistemológicos es
muy difícil detectarlos en la observación de clase. Sabemos que están allí pero no los
«vemos».
203
Uno de los logros más importantes fue que las alumnas aprendieron a expresar sus
ideas y valorarlas (ver 9.8.1). Esto es parte del trabajo para la superación de los
obstáculos y reveló ser una dificultad enorme.
En este estudio nuevamente se pudo apreciar cómo el entramado de esquemas de
pensamiento y presuposiciones (ver 8.3) que conforman el marco interpretativo de las
niñas restringe las explicaciones que ellas construyen acerca del "Adelgazamiento de la
capa de ozono".
Por ser esta trama de obstáculos idiosincrática las explicaciones brindadas por las
estudiantes presentan una gran heterogeneidad porque las posibles combinaciones de
conceptos y concepciones es múltiple.
Como ya se había vislumbrado previamente (ver 7.6.9), nuevamente observamos la
influencia del «oficio» del alumno en el aprendizaje de las ciencias. Los estudiantes han
adquirido una serie de prácticas que les permiten actuar satisfactoriamente en el ámbito
e5colar pero al mismo tiempo algunos de estos hábitos dificultan la construcción de un
conocimiento científico. Estas estrategias se articulan con los modos de razonamiento y
las presuposiciones del marco explicativo de las estudiantes y modelan las
conceptualizaciones que realizan los alumnos. Otros aspectos que también configuran la
organización de las ideas son las lagunas, producto de la falta de conocimiento, y la
comprensión que han logrado del lenguaje.
Mediante esta forma de enseñanza el «aprender» adquirió un significado diferente al
modificarse las reglas de juego del contrato didáctico, sin embargo las niñas no
pudieron apropiarse de las nuevas estrategias para aplicarlas en otras oportunidades.
9.11. Un comentario final
En el aprendizaje del "Adelgazamiento de la capa de ozono" las alumnas
construyeron nuevos objetos de conocimiento y modificaron otros mediante la
adquisición de nuevas propiedades y relaciones. Sin embargo, al analizar esta estructura
se encuentra que gran parte de ella sigue apoyándose en un saber ingenuo. La gran
mayoría de las niñas no logró superar los obstáculos que impiden una comprensión
204
científica de los procesos involucrados. Con referencia a la luz, han aprendido acerca de
su naturaleza conceptual, pero muchas no han podido utilizar este conocimiento en el
aprendizaje del ozono.
Según Piaget y García (1982) "ciertas propiedades atribuidas al objeto en un
comienzo no pueden ya ser aceptadas sin llegar a contradicciones dentro del esquema
interpretativo. Se trata de propiedades que estamos obligados a abandonar para
salvaguardar las estructuras que hacen inteligible el resto de la experiencia"(op.cít.:
191).
Por el contrario, el conocimiento de los estudiantes recuerda a un castillo de naipes.
¿Cómo es posible que esta estructura siga en pie sin que los alumnos modifiquen su
base? ¿Cómo es posible que los saberes aprendidos no entren en contradicción con los
marcos explicativos de los sujetos?
Pensamos que, de alguna manera, los objetos de conocimiento no se enriquecen lo
suficiente para que surjan las contradicciones. Imaginamos que la trama de relaciones
construida resulta ser superficial, no se adquieren las propiedades y los atributos que
obligan a modificar la estructura. Esto es posible porque no se cuestiona los
conocimientos, de tal modo, que los alumnos pueden adquirir nuevos saberes
sosteniendo el marco del sentido común.
Los alumnos han adquirido un «oficio» en el cual no es necesario hacerse preguntas,
ellos han aprendido que «aprender» es memorizar el saber enseñado, tienen que
aprender a interrogarse y reflexionar. Es necesario, entonces, que modifiquen algunas de
sus creencias sobre la práctica educativa.
En este caso hemos explorado como las niñas aprendi'an. Tanto como se apropiaban
de un conocimiento fáctico para el cual no fue necesario alterar sus creencias cotidianas
como también, el arduo y difícil aprendizaje de nociones que implicaban abandonar
presuposiciones firmemente arraigadas en un marco explicativo que fue necesario
modificar.
205
Tenemos la obligación como docentes de llevar a cabo una enseñanza que facilite la
adquisición del conocimiento científico, para ello es necesario una educación que logre
la modificación de los marcos interpretativos.
Aprender una nueva teoría o modelo para interpretar al mundo implica no sólo
conocerla y comprenderla sino también aplicarla en diferentes situaciones, tanto
familiares como nuevas. Como no es posible en la escuela lograrlo con todos los temas,
es necesario darles a los alumnos las herramientas para que puedan utilizarlas por su
cuenta en los diversos contenidos que se enseñan en la escuela y que también puedan
usarlas en el futuro.
Hay que enseñar ciencia para transformar las formas de concebir el mundo pero
también para que aprendan una nueva manera de pensar, de interrogarse o de indagar
' una problemática especifica.
9.12. Problemas abiertos
Esta investigación muestra una linea promison'a para encarar una tarea que se
vislumbra como más ardua de lo que se había supuesto. ya que para la superación de los
obstáculos relativos al "Adelgazamiento de la capa de ozono" es necesario instalar una
forma de trabajo que valore la reflexión sobre las ideas propias, el error y la
profundización de los conceptos.
Para ello proponemos la ampliación del trabajo exploratorio que hemos realizado en
sala de clase mediante el desarrollo e implementación de un trabajo didáctico que centre
la tarea en la superación de los obstáculos.
Por otra parte, la trama de presuposiciones y modos de pensar que hemos construido
para el "Adelgazamiento de la capa de ozono" puede ser de utilidad para otros
contenidos. Esto implica indagar su aplicabilidad en otras áreas disciplinares.
Quedan abiertas entonces diversas problemáticas para la investigación.
206
Capítulo 10
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Apéndice 1
La capa de ozono y su adelgazamiento
Al.l. El gas ozono
Las moléculas de ozono, que se encuentran predominantemente en la estratosfera,
juegan un rol vital para los seres vivos ya que absorben gran parte de la radiación
ultravioleta que llega del sol.
Al constituirse una cantidad suficiente de oxígeno gaseoso (02) en la atmósfera, hace
millones de años, comenzaron a producirse interacciones fotoquímicas entre este gas y
los rayos ultravioletas. En estas reacciones se forman moléculas de ozono (03) que a su
vez, permitieron la aparición y el desarrollo de organismos que no toleran niveles
importantes de la radiación ultravioleta. Por lo tanto, el ozono jugó un rol crucial en la
evolución de los seres vivos terrestres y dio lugar a la vida tal como la conocemos hoy.
El ozono (03) fue descubierto por Schónbein en 1839 durante las observaciones que
realizó de las descargas eléctricas. Cornu en 1879 y Hartley en 1880 fueron los primeros
en reconocer la presencia del ozono en la alta atmósfera. Ellos estudiaron el espectro
solar que llega a la superficie terrestre y encontraron que ciertas bandas de la radiación
electromagnética no se encontraban presentes. Esto los llevó a postular que el ozono era
el responsable de la absorción de la radiación solar ultravioleta de longitudes de onda
entre 200nm y 300nm y que se iba a encontrar este gas más allá de la troposfera.
Al.2. Las capas atmosféricas
Las observaciones realizadas antes del fin del siglo XIX hizo pensar a los
investigadores que la temperatura atmosférica disminuía con la altitud. Las
exploraciones de Teisserenc de Bort, a principios del siglo XX, mediante el lanzamiento
de cientos de globos con termómetros, barómetros e higrómetros, le permitieron refutar
esta apreciación.
219
Este meteorólogo francés encontró en 1902 que la temperatura del aire iba
disminuyendo con la altura hasta aproximadamente los 10 kilómetros de altura y luego
comenzaba a aumentar. Estos datos lo indujeron a suponer que los gases atmosféricos se
ordenaban en capas o estratos ya que, al no haber diferencias de temperatura no habría
un mecanismo que los mezclara y las moléculas se acomodarían de acuerdo con sus
pesos. Por este motivo de Bort llamó a esa capa estratosfera.
Cada una de las capas atmosféricas tiene propiedades físicas y dinámicas
particulares. Una de las formas de clasificar estos estratos es según la variación de la
temperatura con la altura. La distancia desde la superficie de la Tierra hasta cada una de
las capas atmosféricas varía con la latitud terrestre por lo tanto, su ubicación es
aproximada (figura A l .l).
120 —
1oo— ¡d' lcrmosfvru
' . . . _. . . . . . . . . . _. . _. . .. Mesopausa . ._. . . . . . . . . ...0 ._
A - M - ' s Ar:É .o_ tw fc lEa -._. . Estmtopausa . . _. . . . . . . . _. _. . . . . . . . . . . . _. . _. .2 ¿o _
I-Zsl‘mlosfcrazo —
d..._.__. . . . . . . . . . . . __. . . . _. .. TN ¿usa ...... ..imposfera p0p
o ._ . _ “An ¡ l I I I I —]
-1zo ¿o 4o40Tcmporatura ('C)
Figura ALI Estructura de la atmósfera terrestre según la temperatura vertical.
Fuente: Dentoni y Ceme. 1999: 26
Por debajo de la estratosfera se encuentra la región que de Bort llamó «troposfera».
Es la zona más cercana a la superficie y se extiende hasta los 10 a IS km. de altura. El
prefijo «Tropos» significa «cambio», recibió esta denominación por la mezcla de gases
y los cambios constantes provocados por las variaciones de la temperatura. En esta
región ocurren todos los fenómenos meteorológicos y es la fuente y depósito de los
gases traza.
A continuación se encuentra la estratosfera. Diversos experimentos mostraron que en
220
realidad, en esta región, la temperatura aumenta hasta alrededor de los 50 km. Es una
zona donde ocurren intensas interacciones entre los procesos radiativos, dinámicos y
químicos en la cual la mezcla horizontal de los componentes gaseosos se produce en
forma más rápida que la mezcla vertical (NASA, 1989).
Por encima de los 50 km. la temperatura nuevamente disminuye con la altitud y
marca la ubicación de la estratopausa, la zona que limita el tope de la estratosfera y la
base de Ia siguiente región, la mesosfera. Experimentos con cohetes en las décadas de
1940 y 1950 mostraron que la temperatura cae desde los -70° C hasta los -140° C con
variaciones latitudinales y estacionales (Labitzke y Van Loon, 1999).
Para fines de la década de 1950 se encontró que arriba de la mesosfera la temperatura
nuevamente comenzaba a aumentar, lo que determinó el establecimiento de una nueva
capa, la termosfera. La mesopausa que separa estas dos regiones se encuentra a una
altitud cercana a los 80 km. Este aumento de la temperatura se debe a la absorción de
radiación solar de muy alta energía por la pequeña proporción de oxígeno molecular que
se encuentra presente. En esa zona los gases atmosféricos residuales se ordenan en
estratos según su masa molecular, tal como de Bort había conjeturado.
Al.3. El ozono atmosférico
El ozono es un gas muy reactivo compuesto por tres átomos de oxígeno. Es un gas
traza, es decir, que su proporción es despreciable frente a los gases que constituyen la
atmósfera. Hay aproximadamente tres moléculas de ozono por cada 10 millones de
moléculas de aire y se estima que hay 3.10'5gramos de ozono en la atmósfera.
A principios del siglo XIX se realizaron una gran cantidad de mediciones del ozono
ya que se esperaba que las mismas fueran una ayuda para la predicción del tiempo.
Fabry y Buisson diseñaron en 1920 un aparato, el espectrógrafo, para medir el ozono.
Dobson inventó en 1926 el espectrómetro fotoeléctrico que todavía hoy se utiliza
para medir el ozono desde la superficie terrestre. Este aparato mide la intensidad de
cuatro longitudes de onda de la radiación solar ultravioleta, dos de las cuales son
absorbidas por el ozono y dos que no lo son.
En la década del '30 ya se conocía la distribución vertical y horizontal del ozono
22]
gracias a los instrumentos desarrollados por Dobson y otros científicos (Meetham,
1936)
Pero como señalaba Kóppen, un famoso climatólogo en 1931, era natural esperar que
hubiera ozono en la atmósfera "porque sabemos que el ozono es creado donde el
oxígeno interactúa con la radiación ultravioleta. Pero es extraordinario que uno
encuentre pequeñas cantidades de ozono sobre los trópicos, que es donde uno esperaría
que hubiera la mayor cantidad y que cuando uno se marcha de los trópicos, la cantidad
de ozono aumenta a medida que se aleja uno del ecuador (Kóppen en Labitzke y Van
Loon, ¡999: 16).
Esta distribución horizontal es explicada por el modelo de circulación general de la
atmósfera.
Al.4. La dinámica atmosférica
La circulación global nos permite comprender cómo se mueve el aire en la escala
planetaria. El modelo de las celdas de Hadley sólo contempla las diferencias de
temperatura que genera el desigual calentamiento del sol. El aire más caliente de las
regiones ecuatoriales asciende hasta la tropopausa donde comienza un desplazamiento
horizontal hacia los polos. La masa gaseosa en este trayecto se enfría gradualmente,
desciende en las regiones polares y al llegar a la superficie regresa a la zona ecuatorial.
Sin embargo, este modelo no contempla la rotación terrestre y la heterogeneidad de la
superficie terrestre que afectan el movimiento atmosférico. El modelo de tres celdas de
circulación (figura Al.2) da cuenta de un tierra en rotación cuya superficie es
homogénea (Dentoni y Cerne, 1999).
En cuanto a la estratosfera, Dobson advirtió que tenía que haber una circulación
meridional (figura Al.3) en ella que llevara el aire de los trópicos a las altas latitudes. El
aire asciende en la zona de las latitudes medias hacia la estratosfera y se traslada hacia
el polo invernal. El ozono es uno de los gases transportado por este flujo. Por lo tanto,
' "...because we know that ozone is created where oxygen interacts with ultraviolet radiation. But it isremarkable that one encounters the smallcst amonnts of ozone above the tropics, which is where onewould expect the largest amounts, and that as one leaves the tropics the amount of ozone increases thefarther away one goes from the equator".
en los trópicos el ozono tiene los valores más bajos los que se mantienen casi constantes
a lo largo del año (Labitzke y Van Loon, 1999).
60° -r—-1a —- - —- --n— - - - - —-'8--
/ ÁnindomW/ lv",30° 45".N- ' - ' “"A'' - - ' - --*------.‘\--- ‘*
. \\/ /Allllm/ "“_40° —--a--—-lr --- - - --n—--—---n—-—---—n—--- y
l “A\ \ \ A¡,|_¡¡,|¡\..¡¡\\
30° +21 —- - - - -—-.\- - - - - -*x'------.\--—‘ \
Oeste!MMM
¡90‘s
Figura Al.2 Modelo de tres celdas
Fuente: Denloni y Cerne, 1999: l34
Al.5. Mediciones
Desde la década de 1920 se vienen realizando observaciones del ozono las que
fiJeron sistemáticas a partir del Año Geofisico Internacional (AGI) en 1957-1958.
Actualmente, el Sistema Mundial de Observación del Ozono (SMOOJ) de la
Organización Meteorológica Mundial (OMM) suministra los datos provenientes de más
de 150 estaciones terrestres y de algunos satélites especializados.
Para conocer el ozono que está presente en toda la atmósfera se mide el ozono total
(figura Al.4) que es el valor de la cantidad de ozono que se encuentra contenido en un
rectángulo vertical de l crn2 de base que se extiende desde la superficie de la tierra hasta
el tope de la atmósfera. Si esta cantidad fuera comprimida formaría una capa de 3
milímetros de espesor en condiciones normales de temperatura (0°C) y presión (1013,25
hPa).
(km)
ALTITUD.
Estratopausa Radiacio‘nSolar W
55 \ ‘Mayor producción de
Ozono
25 \Lfoloqufmíca l\\.\.\-.h. <——— .—__>
Transp. .turbulgpmg Tropopausar’._____ ._.
16 __ í} 4}
a —' ._9 Emisio'n Movimiento medioTorbellino radiactiva ( Hadley)
mecánico
I | Superficie l90 60 30 0 30
Invierno VeranoLATITUD
Figura Al.3 Acoplamiento radiactivo, dinámico-quimico entre la troposfera y la
estratosfera
La columna de ozono se mide en unidades Dobson. Una unidad Dobson se define
como la capa de 0.01 milímetros de espesor de ozono en condiciones normales de
temperatura y presión y es equivalente a 2,6.1022 moléculas/m2. El valor promedio
típico observado del ozono es de 300 unidades Dobson.
Al.6. El ozono estratosférico: ciclo natural
La cantidad total de ozono que existe en cada momento en todo el planeta
corresponde a un balance más o menos equilibrado entre el ozono que continuamente se
produce y el que también, permanentemente se disocia por ser el ozono un gas muy
reactivo.
224
Area CoveredbyColumn
All the Ozone over a certainarea is compressed down to0°C and 1 ann pressure.
lt forms a slab 3mm thick,conesponding to 300 DU.
Figura Al.4 Columna de ozono.
Fuente: http://jwocky.gsfc.nasa.gov/imglibl/dobson.gif
A1.6.1. La radiación solar
El sol emite energía y la transmite mediante la radiación electromagnética. En la
figura Al.5 se observa el espectro solar tal como llega al espacio exterior terrestre
correspondiendo la mayor proporción de la luz del sol al espectro visible.
Cada porción del espectro solar está asociado a un diferente nivel de energia. En el
espectro visible la luz roja tiene menos energía que la violeta teniendo la luz ultravioleta
más energía que la región visible que a su vez tiene más que la infrarroja. La luz visible
tiene longitudes de onda en el rango de 400mm a los 600nm. El máximo de la radiación
solar se encuentra en los
SOOOAngstrom= 500mm = 0.5 micrones
El espectro ultravioleta está dividido en las siguientes porciones:
lOOnm _<_UVC S 280 nm
280 nm S UVB S 320 nm
320 nm S UVA S 400 nm
absorbiendo la atmósfera las dos primeras regiones, UVCy UVB.
225
Figura ALS Espectro solar según la longitud de onda.
Fuente: http://www.caneceorg/rcn/solar/scspeclrum. gif
También se observa en esta figura la radiación solar que llega a la superficie
terrestre. La diferencia entre los dos espectros se debe a que diversos gases atmosféricos
absorben parte de la radiación solar entrante, lo que sera analizado en el Apéndice 2.
Al.6.2. Las interacciones químicas: ecuaciones de Chapman
La cantidad total de ozono en la estratosfera está determinada por la magnitud de los
procesos de creación y destrucción y por la velocidad con que el aire es transportado
desde las regiones de producción a las regiones de pérdida neta (Schoeberl, 1999).
Las reacciones que provocan el aumento de temperatura que ocurre en la estratosfera
fueron mayormente explicadas por Chapman, reacciones (l) a (4), en 1930. Este
científico sugirió las siguientes reacciones de formación y remoción del ozono donde el
oxígeno molecular absorbe la energía ultravioleta solar mediante la siguiente reacción:
02 + hv (radiación UVC)e O + O (fotólisis o fotodisociación) (l)
226
Esta reacción es la que aporta el oxígeno impar necesario para la siguiente reacción
que se produce en presencia de un catalizador M:
O+Oz+M—-)03+M+calor (2)
M es una molécula que absorbe la energía excedente pero no sufre cambios en este
proceso en el que se forma el ozono. La reacción ocurre en la región donde hay
suficiente oxígeno disponible y llega la energía ultravioleta solar, especialmente en la
alta estratosfera y baja mesosfera.
El calor de esta reacción es el que hace que la temperatura de la estratosfera aumente
respecto a la zona superior de la troposfera. Como el ozono es inestable y por lo tanto
muy reactivo, la radiación ultravioleta lo disocia en la siguiente reacción:
03 + hv (radiación UVB y UVc) —-)02 + O (3)
El ozono también es removido al reaccionar con el oxígeno impar para crear el
oxigeno molecular:
03+O—)02+02 (4)
Hay una diferencia fundamental entre estos dos procesos de descomposición. La
reacción (3) seguida por la (2) meramente convierte las especies impares (O y 03) del
oxígeno entre sí mientras la (4) convierte el oxígeno impar formado en (l) en oxígeno
molecular.
Crutzen (1996) señala que hasta la mitad de la década del '60 se creia que estas
cuatro reacciones eran suficientes para explicar la dinámica del ozono estratosférico
cuando se encontró que la reacción (4) es demasiado lenta para balancear la producción
del oxígeno impar de la reacción (l).
A pesar de que se sabía que las ecuaciones de Chapman no daban cuenta
completamente de la destrucción del ozono no se agregaron otras reacciones hasta la
década del '70 cuando el trabajo en el laboratorio y las mediciones atmosféricas
permitieron completar los mecanismos que explican la disociación del ozono (Thrush,
1978).
Al.6.3. Las interacciones químicas: se completa el mecanismo
En 1970, Crutzen (1996) encontró los procesos catalíticos de los óxidos de nitrógeno
(NOX) que aceleran las reacciones mediante las cuales se disocia gran parte del ozono
sin que estos compuestos sean consumidos. Estas sustancias tienen el potencial para
eliminar una cantidad indefinida de moléculas de ozono y de oxígeno atómico.
En la misma década se hallaron otras especies que intervenían en ciclos catalíticos.
Estos catalizadores se crean en la estratosfera a partir de moléculas no reactivas, de
larga vida, producidas naturalmente en la superficie terrestre que son transportadas a la
estratosfera donde reaccionan o se fotodisocian. La eficiencia de estas especies está
determinada por un conjunto de reacciones que las convierte en reservorios
temporariamente inactivos como son los compuestos de ácido nítrico (HNOg), ácido
clorhídrico (HCl), nitrato de cloro (ClONOz), vapor de agua (1-120),ácido hipocloroso
(HOCl) e hipobromoso (HOBr), y el nitrato de bromo (BrONOz). En la baja estratosfera
el balance entre estos reservorios y los catalizadores está fuertemente afectada por las
reacciones en la superficie de los aerosoles estratosféricos (Schoeberl, 1999).
Radicales Especies(fundamentales) Fuentes ¡naturales de las especies
HidrógenoH, OH , HO; vapor de agua (HZO) y metano(CH4)
HOx
Nitrógeno monóxido de nitrógeno (N20): es el producto deNO, N02, N205, N03 . , . .
Nox procesos biologicos naturales en tierra y agua
Cloro CHJCI (metil cloruro o cloruro de metilo): seCl, ClO, C102
Clox encuentra en los océanos
Br°m° CH3BI'(metil bromuro o bromuro de metilo): seBr, BrO, BrO;
Brox encuentra en los océanos
Figura Al.6 Principales especies radicales que intervienen en la remoción del ozono.
228
Las reacciones en las que intervienen los radicales para destruir el ozono son:
x+03—>xo+o2 (5)
XO+O—+X+02 (6)
Neto O + 03 -) 02 + Oz (5+6)
En las reacciones (5) y (6) una especie convierte las especies impares del oxígeno (O
y 03) en 02 sin ser destruida, donde X es una especie con un electrón no apareado como
el átomo de hidrógeno (H), los radicales oxhidrilos (HO), los óxidos de nitrógeno (NO)
y el cloro atómico (Cl). Mientras un 20% del ozono es destruido mediante las
reacciones (3) y (4), el resto se disocia mediante las reacciones (5) y (6) (Thrush, 1978).
Todas las reacciones químicas anteriores ocurren en forma natural y simultánea de
modo que se establece un equilibrio entre la formación y la destrucción del ozono que
ha mantenido a este gas en una cantidad relativamente estable a lo largo de millones de
años.
El ciclo que involucra a los óxidos de nitrógeno domina la baja estratosfera mientras
el que implica a los radicales del hidrógeno es importante en la región superior de esta
capa en tanto en la zona intermedia ocurren las reacciones donde interviene el cloro
(Hobbs, 1995).
Además, las especies involucradas en los diferentes procesos catalíticos pueden
reaccionar entre sí eliminando radicales que destruyen el ozono.
Wennberg y sus colaboradores (1994), a partir de mediciones espectroscópicas en la
baja estratosfera, muestran que la destrucción catalítica producida por el óxido nitroso
(N02), que durante dos décadas fiJe considerado el proceso predominante, remueve
alrededor del 20% del ozono y no el 60% que se le atribuía.
El reducido rol de los óxidos de nitrógeno se debe al efecto mitigador del óxido
nítrico (NO) y el óxido nitroso (N02) disminuyendo los radicales HOO y el monóxido
de cloro (ClO) donde el óxido nitroso intercepta al radical peróxido mediante la
reacción (Trogler, 1995):
Ho2 + NO —>OH + N02 (7)
229
Esto cortocircuita el mecanismo siguiente:
03 + OH —)HOz+ 02
H02+ 03 —)OH + 202
Neto 203 —>302 (8+9)
A1.7. Distribución vertical del ozono
El ozono se encuentra distribuido de manera desigual en la atmósfera (figura Al .7).
La mayor parte de este gas se encuentra en la estratosfera en una proporción del 90%. El
resto se encuentra en la troposfera.
La concentración del ozono también varía con la altura ya que se encuentra a mayor
altitud en las altas latitudes.
Ozono atmosférico
Ozono estratoslérico(La capa de ozono)
a8
Altitud(Kilómetros) 6Ozono troposférioo
UIl 'Neblina de ozono'/
' Contiene el 90% del ozono elmoslérioo' Función beneficiosa: actuar como
pantalla primaria de radiación UV' Asuntos vigentes:- tendencias descendientes en
el mundo a largo plazo- agujero antártico del ozono en
primavera de cada año- Disminuciones del ozono en el Artico en
primavera en varios de los últimos años
' Contiene el 10% del ozono atmoslérico‘ Impacto dañino: electos tóxicos en elhombre y en la vegetación
' Asuntos vigentes:- Episodios de una elevada cantidad
de ozono en la superficie . en zonasurbanas y rurales
l l L L
O 5 lO |5 20 25Cantidad de ozono(presión. millpascales)
Figura Al.7 Distribución atmosférica del ozono.
Fuente: Schoeberl. ¡999: 3|].
A1.8. Distribución horizontal del ozono
La cantidad de ozono depende de la radiación solar ultravioleta, por lo tanto se
modifica con esta variable que tiene importantes variaciones latitudinales y estacionales.
230
Consecuentemente, este gas presenta variaciones geográficas y temporales debido a
las variaciones mencionadas mientras las otras variaciones (longitudinal, diarias e
interanuales) se promedian en el tiempo.
Al.8.l. Variación estacional y diaria
En la figura A1.8 se presentan los datos de ozono de la estación de Arosa, Suiza. Este
es el registro más largo que se tiene de los valores de este gas. En esta serie se observan
las variaciones interanuales naturales en el período 1926-1976 que tienen un valor
promedio constante de 330 unidades Dobson. A partir de esa fecha en adelante, el ozono
muestra una disminución causada por las alteraciones antropogénicas.
A il /l
www“ ww
l l l | I
Totalozone:¡nDobsonunits[DU]
300310320330340350360
l
1926 1940 1960 1980 1997
Year
Figura Al.8 Promedios anuales de la columna total de ozono en Arosa (Suiza) para el
período 1926-1997.
Fuente: http://www.iac.elliz. "m- , html
La figura Al.9 muestra los valores promedios diarios para el año 1997. Aquí se
observa la variación estacional que está conectada a la circulación general de la
estratosfera siendo los valores más altos en la primavera y los más bajos en el otoño.
También se observa una gran variabilidad diaria que está relacionada a las condiciones
meteorológicas.
231
Al.8.2. Distribución geográfica del ozono
Para que se produzca ozono por la reacción (l) es necesario que haya en la atmósfera
la especie impar del oxígeno (O), el que se produce por la reacción (3), la que depende
de la cantidad de radiación ultravioleta.
Por lo tanto, el máximo de producción del ozono se encuentra en la zona ecuatorial
reflejando la dependencia de la variación latitudinal con la intensidad solar y el ángulo
cenital. Esta es la zona de la tierra que recibe más radiación del sol y donde se producen
cada segundo unas 5.106 moléculas de ozono por centímetro cúbico en el tope de la
estratosfera.
oo .v
5 o WMO LO “'—I om
C il89 oB ° ‘
e o Wom —N
l l | I l l
2 4 6 8 10 12
Month
Figura Al.9 Valores medios diarios de la columna de ozono en Arosa (Suiza) para el
año 1997.
Fuente:httpzl/mijacelhz. w. .. - we...” .lnml
Pero no es en esta región donde se encuentra la mayor proporción de ozono porque
las moléculas son transportadas por los vientos estratosféricos hacia las latitudes
polares. Este movimiento tiene como resultado que en la zona ecuatorial se encuentren
los valores mínimos del ozono como se observa en la figura Al. lO.
o 280
Figura Al.10 Distribución del valor medio anual del ozono total. La ubicación de las
estaciones del SMOO3 están marcadas con rombos.
Fuente: Bojkov, 1995: 9.
La tabla de la figura A1.11 muestra los datos medidos de la columna de ozono en
diferentes estaciones donde se observa como varía este gas a lo largo del año.
Promedios mensuales del ozono total en la
Lugar columna(unidades Dobson)
Enero Abril Julio Octubre
Huancayo, Perú (12° S) 255 255 260 260
Aspendale, Australia (38° S) 300 280 335 360
Arosa, Suiza (47° N) 335 375 320 280
San Petersburgo, Rusia (60° N) 360 425 345 300
Figura A1.ll Variación latitudinal y estacional del ozono.
Fuente: Ozone Depletion FAQ Part I: Introduction to thc Ozone Layer, http://mvw.faqsorg/firqs/ozonc
depletion/intro/
233
En la figura Al.12 se observa que el ozono tiene un mínimo sobre el ecuador que se
mantiene constante a lo largo del año. Las zonas extratropicales tienen un fuerte ciclo
estacional con los máximos en las altas latitudes en el invierno y la primavera de los
reSpectivos hemisferios. Estos valores son mayores en el hemisferio norte que en el
hemisferio sur pero son similares para las dos zonas en verano. El máximo valor del
ozono se encuentra en un «collar» cerca de los 60° porque la mayor velocidad en la
dirección vertical descendente ocurre en el borde del vórtice polar. Dentro del vórtice
del polo sur se produce un mínimo durante el invierno relacionado con la circulación
general. (Randel y Newman, 1997: 39-40).
OZONE SEASONAL CYCLE (DU)
'33” j- ¡10x330\
90N I"WW
CIOz
uno .z
EqLatitude
O
SOS
SOS
SOS
Figura Al.12 Ciclo estacional global de la columna del ozono.
Fuente: Randel y Newman, 1997: 40.
Al.9. Variaciones naturales del ozono
Al.9.]. El ciclo solar
Los cambios que se producen en el espectro ultravioleta de la irradiancia solar
modifican directamente la tasa de producción del ozono en la estratosfera superior. Por
lo tanto, es razonable esperar una variación de este gas con el ciclo solar.
En los registros satelitales, desde 1979, aparece una variación promedio del ozono
global de alrededor del 2% entre los picos y los valles del ciclo solar (Board on Global
Change, 1994).
234
Sin embargo, hay que tener en cuenta que los datos obtenidos corresponden a menos
de dos ciclos solares completos y que además, no hay acuerdo entre estas observaciones
y los resultados de los modelos idealizados.
La variación decádica del ozono de la alta estratosfera observada en los datos
satelitales coincide espacialmente con los cálculos de los modelos del ciclo solar pero
sus valores son aproximadamente más grandes por un factor de dos que los resultados
de los modelos. Tampoco coinciden los modelos con los datos de la baja estratosfera
(Stolarski y Randel, 1998).
Según estos autores no se conocen las razones para estas discrepancias, las mismas
pueden deberse a los efectos del transporte del ozono que no están resueltos en los
modelos o a las incertezas asociadas al relativamente corto período del que se tienen
datos. Este desconocimiento es un factor limitante para la comprensión de la
variabilidad del ozono con el ciclo solar.
Al.9.2. El efecto de los aerosoles
Otros fenómenos que afectan el ozono son la erupciones volcánicas, como sucedió
con El Chichón en 1982 o el Pinatubo en 1991. En estos casos se produjo una inyección
de aerosoles en la estratosfera que modificó el balance de la radiación de esta capa. La
misma ocurre por la dispersión de la luz que convierte a los compuestos inactivos del
cloro en formas activas destructivas del ozono. La disminución en la capa de ozono
provocada por estas erupciones dura sólo unos pocos años.
La erupción del volcán El Chichón en 1982 incrementó las concentraciones del ácido
clorhídrico (HCl) en la estratosfera en un 10% y en un año desapareció este aumento.
En cambio, el volcán Pinatubo inyectó toneladas de aerosoles de óxidos de azufre (SOx)
en la estratosfera durante la erupción del año 1991. Éstos aumentaron la concentración
de las moléculas de cloro químicamente activas. Estas partículas desaparecen de la
estratosfera en un período de 2 a 5 años, por lo tanto, la anomalía del ozono debida al
vulcanismo es de corta duración temporal (Frase, 1997).
Al.9.3. La oscilacion cuasibienal (QBO)
Esta oscilación es una fluctuación irregular de la estratosfera con una periodicidad de
aproximadamente 24 a 30 meses en la cual los vientos tropicales de la baja estratosfera
235
cambian de dirección de este a oeste. A pesar que la QBO es un fenómeno tropical
afecta la distribución de los gases traza en las latitudes medias.
Cuando los vientos estratosféricos son del oeste hay una deficiencia de ozono del 6%
al 8% desde las latitudes medias hasta las polares. En cambio, cuando los vientos son de
este se registra un superávit similar (Bojkov, 1995).
Al.10. El ozono y los seres humanos
Al.10.l. La radiación ultravioleta y los seres humanos
La radiación ultravioleta que los seres humanos reciben permite a sus cuerpos
sintetizar la vitamina D, la que es necesaria para evitar deformaciones óseas. A
diferencia de las vitaminas Á, B y C, que los seres humanos deben obtener directamente
de los alimentos, la vitamina D se puede producir en el cuerpo por medio de una
reacción fotosintética al exponerse la piel a la luz del sol. Sin embargo, el resultado es
solamente una sustancia precursora que debe realizar dos transformaciones, primero en
el hígado y luego en el riñón, para convertirse en la sustancia biológicamente activa que
utiliza el organismo humano. Esta forma activa de la vitamina D es una hormona,
químicamente relacionada a las hormonas esteroides familiares, como las reguladoras
de testosterona y estrógeno y el regulador de estrés, el cortisol (Conlan y Sherman,
2000)
Una sobreexposición a la radiación ultravioleta puede causar en los humanos cáncer
de piel, cataratas, daños en el ADN y supresión de la eficiencia del sistema
inmunológico (Bojkov, 1995).
Al.10.2. El color dela piel
La radiación ultravioleta que llega a la superficie terrestre es máxima en los trópicos
porque el ángulo del sol respecto a la vertical es mínimo por lo tanto, es en esta región
donde la radiación solar recorre en la atmósfera el camino más corto posible. Si se le
suma que en esta zona hay menos ozono resulta que los seres vivos están expuestos a
mayores dosis de radiación ultravioleta.
Jablonski y Chaplin (2000) encontraron que el color de la piel está fiJertemente
correlacionado con la latitud y los niveles de la radiación ultravioleta. Ellos señalan que
236
la gradación de la coloración de la piel presenta una solución de compromiso entre los
requerimientos de fotoprotección y de la sintesis de la vitamina D.
Por esta razón, los pueblos originarios de las zonas tropicales tienen la piel más
oscura mientras los que provienen de áreas donde la radiación solar es baja, tienen un
color de piel muy clara de manera que la radiación ultravioleta la penetre fácilmente.
Además, nuestros organismos tienen mecanismos de defensa para regular la cantidad
de luz ultravioleta que puede penetrar las células de la piel. Esta protección es el cambio
de color de la piel ya que una piel más oscura bloquea una mayor proporción de
radiación solar.
Al.ll. Alteraciones antropogénicas del ozonoestratosférico
La primera voz de alarma provino de dos investigadores, Johnston y Crutzen, sobre
el peligro de la introducción en la atmósfera de los compuestos químicos producidos por
los seres humanos. Ellos estudiaban las reacciones en las que intervenían los
compuestos reactivos de nitrógeno que destruyen el ozono (Albritton y Monastersky,
1992)
Estos especialistas suponían que el aumento de los compuestos de nitrógeno en la
estratosfera iba a incrementar la pérdida catalítica entonces, el balance del ozono se
vería alterado por un aumento de las reacciones que destruyen este gas (Randel y
Newman, 1997).
Johnston en 1971 hizo notar el peligro potencial que podia causar una flota numerosa
de aviones supersónicos. Este investigador estaba preocupado por la considerable
cantidad de óxido nítrico, producto de la combustión del carburante, que estos aparatos
podían emitir en la estratosfera inferior (Bojkov, 1995).
A pesar que esta voz de alarma resultó falsa, Christie (2001) señala que el debate
impulsó nuevas investigaciones en el área de la química estratosférica.
Al.12. Los clorofluocarbonos (CFCs)
Los clorofluocarbonos (CFCs) no se encontraban presentes en la atmósfera antes de
su descubrimiento, en la década de 1930. Son una familia de gases manufacturados que
237
se emplean en múltiples aplicaciones como propelentes en los aerosoles, agentes
volátiles en las espumas plásticas, refrigerantes, solventes y aislantes térmicos.
El uso de los CFCs se hizo popular debido a que no son reactivos, tóxicos o
inflamables, no se disuelven en el agua, no reaccionan en la atmósfera inferior y son
baratos de fabricar.
Al.l3. La investigación en el laboratorio
Rowland narra que en 1972, en un encuentro científico, se enteró que otro
investigador habia descubierto en la atmósfera un nuevo componente, uno de los gases
de la familia de los clorofluocarbonos. Este compuesto se encontraba en lugares muy
alejados de donde había sido emitido (Rowland y Molina, 2000).
Este químico continúa relatando que él quería saber qué les sucedería a los CFCs en
la atmósfera y lo propuso a sus estudiantes como tema de investigación. Mario Molina
fije el estudiante que aceptó el tema. Estos investigadores se preguntaron que les podía
pasar a las moléculas de estos gases. Molina explica que los tres posibles procesos son:
absorción de energía que da como resultado una disociación de las moléculas,
disolución en el agua para los gases que son solubles u oxidación. Pero a los CFCs la
luz visible no los afectaba, no son solubles en agua y no reaccionan con los agentes
oxidantes de la atmósfera. Por lo tanto, estos gases permanecían sin alteraciones en la
baja atmósfera (Rowland y Molina, 2000).
Estos especialistas supusieron que las moléculas de CFC, a pesar que son varias
veces más pesadas que el aire, se trasladarían a la estratosfera por los movimientos
convectivos del aire que mezclan los gases más rápido que la velocidad con que las
moléculas pueden depositarse según su peso.
Molina y Rowland argumentaron que los CFCs poseen una capacidad de
supervivencia en la atmósfera de 50 a lOO años, —tiempo promedio que tardan en
desaparecer-, y que con el correr de los años, al alcanzar la estratosfera serían
disociados por la radiación ultravioleta liberando el cloro de su composición. Las
reacciones químicas que encontraron que podían ocurrir son (CClgF y CCl2F2 son los
CFCS más utilizados) (Molina y Rowland, 1974):
238
CClgF + hv (longitud de onda l90nm - 215nm) —>Cl + CCle (lO)
CClez + hv (longitud de onda l90nm - 215nm) —>Cl + CCle (1 l)
Estos investigadores se preguntaron que sucedía con el átomo de cloro que queda
libre, ellos fueron los que encontraron que reaccionaba con el ozono en reacciones del
t¡P0 (5) y (6).
Las reacciones en las que interviene el cloro (Cl) son cinco veces más eficientes que
aquéllas donde intervienen otros radicales (Molina y Rowland, 1974).
Las reacciones son:
Cl+03—>ClO+Oz (12)
CiO+O->Ci+02 (13)
Los resultados los convencieron que tenían que dar la voz de alarma, los CFCs
representaban una amenaza para el ozono estratosférico. Esto ocurría en 1974.
Al.l4. Comienzan las acciones de protección
Debido al largo tiempo de supervivencia de estos gases, los CFCs liberados durante
los pasados setenta años constituyen una amenaza para la capa de ozono en las décadas
por venir. Hay que tener en cuenta que los volúmenes emitidos de estos gases
alcanzaron las setecientas mil toneladas por año en el decenio de l970 (Bojkov, 1995).
En 1975 se produce la primera advertencia internacional sobre el peligro de una
disminución considerable del ozono preparada por un grupo de expertos convocados por
la Organización Meteorológica Mundial (OMM). Esta declaración estaba enfocada en
los efectos del transporte supersónico y los CFCs (Bojkov, 1995).
La hipótesis de Molina y Rowland se basaba en experimentos de laboratorio, sin
embargo, el estudio de los datos atmosféricos en los años siguientes no mostró una
disminución significativa del ozono. A pesar de la falta de comprobación de la
advertencia de los investigadores, en 1985 se firma el Convenio de Viena y en 1987 el
Protocolo de Montreal que restringe el uso de los CFCs.
Lo que posteriormente se encontró es que la predicción de Molina y Rowland no se
cumplía porque ocurrían las reacciones (14) y (15) donde el cloro se combina para
239
formar compuestos estables como el ácido clorhídrico (I-lCl) o el nitrato de cloro
(ClONOz):
Cl+CH4—) +CH]
ClO+N02+M—>ClON02+M (15)
Estas sustancias son inertes y se forman depósitos de los mismos de manera que el
cloro no queda libre para que ocurran las reacciones catalíticas (9) y (lO) (Christie,
2001).
Al.15. El cloro natural
El 98 por ciento de las emisiones naturales de cloro en la atmósfera son en la forma
de ácido clorhídrico (HCl) y sal común, es decir, cloruro de sodio (NaCl). Estos dos
compuestos se disuelven en agua, por lo tanto en el término de una a dos semanas
vuelven a la superficie con la lluvia. Otra forma natural de emisión de cloro es el meti]
cloruro (CHJCI) que tiene una vida media en la atmósfera de un año o dos. Existe la
posibilidad para todos los gases de trasladarse a la estratosfera pero por ser un proceso
muy lento, sólo los compuestos que tienen una larga vida media llegan en cantidades
significativas hasta esa capa.
El otro elemento de la familia de los halógenos que también afecta al ozono es el
bromo (Br). Como el cloro, las formas naturales no dañan al ozono pero sí lo hacen los
halones y el bromuro de metilo (Cl-IgBr).
Son numerosos los gases manufacturados que tienen cloro (Cl) o bromo (Br) que
dañan la capa de ozono. Se utiliza el término genérico de halocarbonos para nombrarlos.
Al.16. El «agujero» de ozono: su descubrimiento
En 1985, científicos del British Antartic Survey publican un trabajo con datos de la
base I-lalley Bay en la Antártida. Estos datos muestran que mientras los valores de la
columna de ozono permanecieron constantes en esa base entre 1957-1975, a partir del
año 1976 los valores comenzaron a declinar en forma alarmante (figura Al.l3). Todos
los años, desde 1976, en septiembre y octubre, los valores disminuyeron en un 25%,
llegando a veces hasta un 60% (Farman et al., 1985).
240
Farman y sus colaboradores, en un primer momento, consideraron a los datos
erróneos, producto de aparatos mal calibrados o que fimcionaban mal. Los datos recién
fiJeron publicados cuando se convencieron que eran correctos (Christie, 2000).
Un año, antes el Dr. Chubachi de Japón había informado en el Simposio de la
Comisión de Ozono sobre los bajos valores del ozono medidos en la estación Syowa en
la Antártida en 1982. No obstante, nadie creyó en esta observación (Labitzke y Van
Loon, 1999).
Figura Al.l3 Valores promedios totales del mes de octubre de la columna de ozono
sobre la estación Halley Bay, Antártida para el periodo 1956—l994.
Fuente: llllp://www.atm.ch.camac.uk/lour/partZluml
También hay que hacer notar que desde el año 1978 la NASA realizaba mediciones
regulares del ozono con instrumentos satelitales. Sin embargo, en esta institución no se
habían percatado de la disminución que había comenzado en 1976 debido a que los
241
cientificos, encargados del programa que evaluaba los datos, habían eliminado las
lecturas que mostraban valores muy bajos en las zonas polares.
Al.17. Las causas del «agujero» de ozono: diferentes teorías
Cuando se descubrió este fenómeno no existía una explicación obvia para el mismo.
Eran necesarias nuevas teorías y experimentos para comprender qué estaba ocurriendo.
Rápidamente se propusieron diversas teorias por parte de diferentes grupos de
investigadores en un esfiJerzo internacional por diagnosticar la causa de este inesperado
proceso (CGCR, 1999).
Las propuestas de los cientificos pueden ser convenientemente divididas en tres
clases. El primer grupo planteaba que el fenómeno estaba ligado a la química del cloro,
por lo tanto, requería encontrar unas reacciones que sólo ocurrieran en la baja
estratosfera sobre la Antártida donde no hay luz ultravioleta. Diversos investigadores
propusieron reacciones que ocurren en la superficie de los cristales de hielo de las nubes
(Christie, 2000).
La estratosfera es una atmósfera seca, por lo tanto normalmente no se forman nubes.
Pero en la noche polar, sobre todo en la Antártida, cuando la baja estratosfera llega a la
temperatura de alrededor de -78° C se forman dos tipos de nubes polares estratosféricas.
Unas consisten de hielo de agua. A pesar que el aire contiene muy poca humedad, a
muy bajas temperaturas las pequeñas cantidades presentes de vapor de agua pueden
producir nubes de hielo por el proceso de sublimación. Las otras nubes son más
comunes y están compuestas de una forma hidratada de ácido nítrico (HNOJ) donde
estas moléculas se acoplan a moléculas de agua. Debido a las muy bajas temperaturas
que son necesarias para la formación de las nubes estratosféricas polares (NEP) la
máxima probabilidad de ocurrencia en el Ártico es de sólo un 10% a principios de
Febrero mientras en el hemisferio sur ocurren en forma anual variando año a año su
extensión temporal y espacial (Toon y Turco, 1991).
Otra de las teorías atribuía el fenómeno a un cambio del patrón de circulación
atmosférica polar. Los investigadores de este grupo consideraban que la modificación
provocaba una circulación vertical ascendente llevando aire pobre en ozono de la
troposfera a la estratosfera. Para probar esta explicación debían encontrarse presentes en
242
el aire estratosférico polar altas concentraciones de los gases traza que se originan en la
superficie.
El tercer grupo sostenía que los efectos combinados de la actividad solar y la
circulación atmosférica aumentaron la proporción de compuestos muy reactivos de
nitrógeno. Como estas especies habitualmente destruyen el ozono en Ia baja
estratosfera, para probar esta teoría, se debían encontrar elevadas concentraciones de
estos compuestos cerca del «agujero» de ozono.
Al.l8. Los experimentos
Para comprobar cuál de estas teorías era la correcta se organizaron dos misiones
científicas, los experimentos National Ozone Experiment (NOZE) y Airborne Antartic
Ozone Experiment (AAOE) realizados en 1986-1987 en la Antártida.
Se obtuvieron perfiles de la distribución del ozono desde fines de Agosto en adelante
que mostraban que el gas era removido entre los 12 y 25 kilómetros de altura. Estos
datos descartaban la teoría de la modificación de la circulación porque no mostraba que
ascendía aire pobre en ozono desde la troposfera.
Esta evidencia sumada a que los valores medidos de dióxido de nitrógeno fueron
muy bajos eliminaron la teoría basada en el ciclo solar.
También se midieron los valores del monóxido de cloro, este gas presenta una
correlación espacial y temporal inversa respecto del ozono (figura A1. 14).
A partir de los datos obtenidos en los experimentos se comprobó que las condiciones
atmosféricas del polo sur favorecen procesos químicos que permiten a los compuestos
inertes del cloro convertirse en radicales libres que destruyen el ozono. Aún cuando no
hay más cloro en la Antártida que en los otros lugares, las características polares
antárticas favorecen la transformación del cloro a una forma destructora de ozono.
Al.l9. El vórtice polar
En el invierno, en los polos, se crea una circulación atmosférica particular. Sobre la
región polar se establece un vórtice, tanto en la troposfera como en la estratosfera, que
aísla el aire zonal. Este se mueve en círculos manteniéndose aislado del resto del planeta
243
(figura Al.15). Este patrón ocurre en ambos polos, siendo el vórtice antártico más
intenso y estable. Este cinturón, llamado «vórtice polar», puede imaginarse como la
pared de un gigantesco recipiente cilíndrico tubular de 5000 km. de diámetro, que
impide el intercambio gaseoso con el exterior.
OoNu.¡¡.¡u¡u..¡...¡...¡..¡¡..¡¡...¡r-y¡......
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Latitude (degrees South) .Figura
Al.l4 Correlación entre el ozono y el
monóxido de cloro medido en el experimento AAOE.
Fuente: Chn'slie. 2001: 62.
244
Figura Al.15 El vórtice polar
Al.20. Formación de las sustancias activas
En la estratosfera, casi todo el cloro pasa a formar parte de dos compuestos, el
cloruro de hidrógeno (HCl) o el nitrato de cloro (ClONOz) que son denominados
«depósitos de cloro» por ser sustancias inactivas (reacciones l4 y 15).
Sin embargo, los experimentos llevados a cabo en la Antártida en 1986-1987
mostraron altas concentraciones en la estratosfera de monóxido de cloro (C10). En
experimentos de laboratorio se comprobó que los depósitos de cloro reaccionaban en la
superficie de los cristales de hielo de las nubes polares estratosféricas. Los compuestos
sólidos Se encuentran sobre o dentro de las partículas de hielo que catalizan las
siguientes reacciones:
ClONOz(s) + HCl(s) —>Cl2(g) + HN03(S) (16)
ClONOz(s)+ H20(s) —)HOCl(s) + HN03(s) (l7)
HCl(s) + HOCl(s) —>H20(s) + Cl2(g) (18)
Con ellas comienza un ciclo temporal (figura A1.16) en el invierno que continúa hasta
la primavera cuyo resultado es la destrucción de gran parte del ozono zonal.
245
Hacia finales de Agosto y principios de Septiembre, con los primeros rayos del sol, las
moléculas del cloro gaseoso(Cl2) resultante de (16) y (18) reaccionan con la radiación
ultravioleta de la siguiente manera:
Clz+hv-—>2Cl (19)
Cl + 03 —>ClO + 02 (20)
Estas reacciones producen grandes cantidades de monóxido de cloro (CIO). En la
atmósfera este compuesto reacciona con el óxido nitroso (N02) para formar los
depósitos de nitrato de cloro (ClONOz) (ver A1.]4) pero en la estratosfera del invierno
antártico no hay nitrógeno disponible para esta reacción.
El monóxido de cloro actúa como catalizador ya que dos moléculas de ClO son
regeneradas por cada dos moléculas consumidas en las reacciones siguientes:
CIO + CIO + M —->ClOOCl + M (24)
ClOOCl + hv —>c1 + c100 (25)
ClOO+M-—>Cl+02+M (26)
2CI+203—>2CIO+202 (27)
El efecto neto de este ciclo es la destrucción del ozono:
2 03 —>3 02 (28)
Estas reacciones ocurren a una temperatura en la cual son muy rápidas y dominan el
proceso de destrucción del ozono. Una de las reacciones, la (25), necesita radiación
ultravioleta (UV) que sólo llega a ser abundante en la parte baja de la estratosfera en la
primavera. Así se explica que durante el invierno tiene lugar una gran acumulación de
monóxido de cloro (ClO) y peróxido de cloro (ClOOCl) que es seguida de una masiva
destrucción de ozono en la primavera. Se cree que este mecanismo es responsable de
alrededor del 70% de la pérdida del ozono.
246
Chlorine Reservolrs ln the Polar Stratosphere
mm M Activo“Mb ¡»ctmtaan ¡ou-ocn: suom- metio“ chloflno
Figura Al.16 Características fotoquímicas y dinámicas del adelgazamiento de la capa
de ozono.
Fuente: Randel y Newman. 1997: 46.
Este proceso es posible en la estratosfera polar porque las partículas de hielo
remueven el nitrógeno de la zona en la forma de ácido nítrico mediante los procesos de
denoxificación, sedimentación y desnitrificación impidiendo el secuestro del cloro en
los depósitos de cloro que requieren óxido nitroso (N02) para su formación.
A1.21. Denoxificación
El pentóxido de dinitrógeno (N205) está en equilibrio en fase gaseosa con el óxido
nitroso (N02) en la siguiente reacción:
2N205H4N02+02 A
Las superficies de las nubes estratosféricas polares (NEP) son catalizadoras de las
siguientes reacciones:
N205 + H20 --) 2 HNO3 (22)
N205 + HCl ——)ClNOz + HN03 (23)
247
El resultado es la remoción del óxido nitroso (N02) de la fase gaseosa y su secuestro en
la nube en forma de ácido nítrico (HNOJ).
Al.22. Sedimentacíón y Desnitrificación
La sedimentación es el proceso por el cual el ácido nítrico (HN03) queda atrapado
como sólido en la nubes estratosféricas polares (NEP). A medida que las nubes
descienden hay-un transporte vertical de este ácido que resulta en la remoción del
mismo de la estratosfera, este proceso es llamado desnitrificación.
Por lo tanto,,al no haber óxido nitroso (Noz), el cloro queda entonces completamente
libre para reaccionar con las moléculas de ozono y convertirlas en oxígeno molecular,
hasta que un incremento de la temperatura polar libera los óxidos de nitrógeno. El
tiempo que transcurre, entre la liberación del cloro y la de los óxidos de nitrógeno,
permite al cloro destruir el ozono sin interrupción hasta que casi todo este gas ha
desaparecido.
Resumiendo, es la combinación de la presencia de las nubes estratosféricas polares y
la ausencia de suficiente luz solar que favorece la destrucción del ozono. En estas
circunstancias, ocurren las reacciones catalíticas del cloro, la denoxificación, la
sedimentación y la desnitrificación donde el cloro libre convierte grandes cantidades de
ozono a oxígeno molecular hasta que se liberan los compuestos de nitrógeno que se
combinan con el cloro activo para formar los «depósitos de cloro».
Al.23. Otros mecanismos
También se han identificado otros ciclos que emplean cloro y bromo y destruyen el
ozono como el siguiente:
CIO + BI'O —)BT + C] + 02 (29)
Br + 03 —>BIO + 02 (30)
Cl+03—)ClO+02 (31)
El efecto neto es
2 O3 —->3 02 (32)
248
Se cree que este conjunto de reacciones es responsable de alrededor del 20% de la
pérdida de ozono de la Antártida. Se conocen otros mecanismos, aunque se considera
que son menos relevantes que los explicados anteriormente.
A1.24. Destrucción del ozono en el polo norte
A pesar que existen en el Artico los componentes potenciales para la generación de
un «agujero» polar no se produce la combinación de condiciones meteorológicas y
químicas para que ello ocurra.
Particularmente, el vórtice se disipa durante el invierno, antes que la luz del sol
pueda desencadenar la destrucción a gran escala del ozono. Además, las temperaturas
raramente son inferiores a los -78°C y es infrecuente la formación de las nubes
estratosféricas polares (NEP) (Bojkov, 1995).
Al.25. Valores del ozono
Los valores polares del ozono sufren importantes variaciones debido al fenómeno del
«agujero». En la figura Al.l7 se compara la variación del perfil de este gas antes y
durante este proceso. En la figura Al.18 se presenta la tendencia del tamaño del
«agujero».
SOU'I’H POLE STATIONI I I '
— l1-26 AUCIJ 272-26 DU—— 12 OCT 9) 91 OU---- -- Il OCT 92105 DU
ALTITUOE(km)
o . I I ...1. 'C 5 10 15' ¡o
0, PARTIALPRESSURE (rnPo)
Figura Al.l7 Comparación del perfil de ozono antes del adelgazamiento en 1993 con el
perfil observado cuando el ozono total llegó al mínimo en 1992 y 1993.
Fuente: Randel y Newman, 1997: 46.
249
Ozone Hole Size (10/2-10/18 avg.)0O
— N America Inn “
iiiïiï'ïW
NUI
NOl
Size(Millionkm1)
3ïn‘llJ” io78808284868890929496
Year
UIl
Figura A1.18 Tamaño del «agujero» antártico durante el período 1979-1995 calculado
como el área de la columna de ozono con valores por debajo de los 220 DU.
Fuente: Randel y Newman. 1997: 46.
Al romperse el vórtice polar el aire que encierra se mezcla con el resto del aire
atmosférico. Aparece entonces una disminución en los valores de ozono casi global, la
columna total ha descendido significativamente en las latitudes medias (25°-60°) entre
1979 y 1991. La tendencia en la disminución global ha sido estimada en 4.0, 1.8, y
3.8% por década, respectivamente, para las latitudes medias del hemisferio norte
durante el inviemo/primavera, el verano/otoño, y las latitudes medias del hemisferio sur
durante todo el año (WMO, 1998).
En la figura Al.19 se presentan las variaciones de la columna de ozono en algunas
zonas del globo.
El adelgazamiento aumenta con la latitud y es más marcado en invierno que en
verano. Además, es mayor en el hemisferio sur mientras se considera que no hubo
adelgazamiento en los trópicos (figura A120).
250
Variaciones regionales y estacionales de la columna de ozono para el
período 1979-1990
(Valores porcentuales por década)
(Son datos satelitales, los lugares listados figuran sólo como referencia)
Ï atimd Enero Abril Julio Octubre Ejemplo
65° N -3.0 -6.6 -3.8 -5.6 Islandia
55° N -4.6 -6.7 -3.l -4.4 Moscú, Rusia
45° N -7.0 -6.8 -2.4 —3.1 Minneapolis, USA
35° N -7.3 —4.7 -l.9 -l.6 Tokio, Japón
25° N -4.2 -2.9 —1.0 -O.8 Miami, USA
5° N -0.l +1.0 -0.l +1.3 Somalia
5° S +0.2 +1.0 -0.2 +l_3 Nueva Guinea
25° S -2.l -l.6 -l.6 -l.l Pretoria, Sudáfrica
35° S -3.6 -3.2 -4.5 -2.6 Buenos Aires, Argentina
45° S -4.8 -4.2 -7.7 -4.4 Nueva Zelanda
55°s -6.l —5.6 -9.8 —9.7 Tierra del Éuego’Argentina
65° s -6.0 -8.6 —13.1 -19.5 Penínsu'a Palmer’Antártida
Figura Al.l9Fuente: httpzllmvwfaqsyna". , '
251
.... .v:
Figura Al.20. Diferencia porcentual del ozono total para dos períodos (1964-1980) y
(1984-1993). Hacia el sur de los 60°S, de septiembre a noviembre, la diferencia es
mayor del 15%, con un máximo durante octubre del 35%, desde los 75°S hacia el polo.
Fuente: Bojkov, 1995: 20.
Al.26. Medidas adoptadas para reducir los niveles de cloro
estratosférico
La comunidad internacional reconoció el peligro de una disminución de los valores
del ozono estratosférico y acordó la protección de la capa de ozono mediante una serie
de acuerdos.
En marzo de 1985, veintiún países firmaron la Convención de Viena. Los articulos
de este pacto comprometieron a las Partes a proteger la salud humana y el medio
ambiente de los efectos de la disminución del ozono. Los dos anexos proveyeron a los
Estados participantes de líneas de cooperación en la investigación, en las observaciones
y en el intercambio de información y datos. Además, se convino trabajar para la
preparación de las medidas concretas de protección en la forma de un protocolo.
Este texto jurídico, conocido como el "Protocolo de Montreal relativo a las
sustancias que agotan la capa de ozono", se adoptó en septiembre de 1987. El mismo
apelaba para la reducción del 50% de los CFCs para el año 2000. Este escrito contiene
un cronograma para la disminución gradual de la producción y el consumo de los
252
productos químicos que deterioran la capa de ozono, como asi también prescribe las
medidas de control en la fabricación, exportación e importación de estas sustancias. Las
partes del Protocolo establecieron asimismo, grupos de expertos sobre aspectos
científicos, efectos ambientales y evaluaciones técnicas y económicas. Este protocolo ha
sido ratificado hasta el 2003 por 140 países.
Desde su firma las partes han mantenido conferencias anuales para reforzar los
requerimientos e incluir nuevas sustancias. También, se ha establecido un fondo
monetario para ayudar a los países en desarrollo a sustituir las sustancias destructoras de
la capa de ozono.
Algunos de los productos sustitutos son:
- una mezcla de los compuestos HFCs que, lamentablemente, son gases invernadero
pero tienen un potencial de agotamiento menor que los CFCs, y
— los hidrocarbonos que son excelentes sustitutos porque no dañan la capa de ozono y
no contribuyen al efecto invernadero pero tienen la desventaja de ser sustancias
combustibles.
La atmósfera reacciona muy lentamente a las medidas implementadas, si se cumplen
las restricciones propuestas en la Conferencia de Copenhague de 1992, los especialistas
estiman que alrededor del año 2050 la concentración del cloro retornará a un valor
critico de 2 partes por billón de volumen (2 ppbv), que es considerado el umbral de
peligro para el adelgazamiento de la capa de ozono.
Al.27. Últimos adelantos en el conocimiento científico
Las nuevas investigaciones han aportado una gran cantidad de datos acerca de los
efectos de las actividades humanas y los fenómenos naturales sobre la capa de ozono y
la conexión entre esta capa y el sistema climático. La información que se detalla a
continuación fiJe obtenida del Resumen Ejecutivo que elaboró la Secretaría del Ozono
del Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA, 2002).
Al.27.]. Las sustancias agotadoras
En relación con los cambios en los compuestos destructores del ozono consideramos
relevantes los siguientes:
— Los HCFCs, que son los gases utilizados como sustitutos de transición de los CFCs,
los halones y los solventes clorinados, siguen aumentando en la atmósfera inferior.
Estos gases también dañan la capa de ozono pero su potencial de agotamiento (PAO)
CSmenor.
— Las observaciones en la estratosfera indican que la abundancia total de cloro ha
alcanzado o está por alcanzar su punto máximo, mientras que las abundancias de
bromo probablemente sigan aumentando.
Al.27.2. Tendencias del ozono
Con referencia a los cambios registrados en la capa de ozono se encontró que:
- En el último decenio, ha aumentado el agujero medio del ozono durante la
primavera, pero no tan rápidamente como durante el decenio de 1980. Las cantidades
mensuales de la.columna de ozono total en septiembre y octubre han seguido
oscilando entre 40 y 50% por debajo de los valores anteriores al agujero del ozono,
con un máximo de 70% de disminución local durante periodos de una semana,
aproximadamente. El agujero de la capa de ozono varia de un año a otro, y no es
posible decir si ha llegado a su máximo. En los últimos años, el agujero del ozono
también ha persistido hasta principios del verano, con un aumento de su efecto sobre
la radiación ultravioleta.
— En algunos de los últimos inviernos frios del Ártico del último decenio, el
agotamiento máximo de la columna de ozono total por los halógenos ha llegado al
30%.
- No se han observado tendencias de importancia en la columna de ozono total en los
trópicos (25"N a 25°S). En cambio, persiste el descenso en las latitudes medias (25°
60°) ya que entre 1997-2001 las cantidades medias de la columna de ozono total
fueron inferiores en un 3% para el hemisferio norte y en un 6% para el hemisferio sur
a los valores anteriores a 1980. En las latitudes medias del hemisferio norte, las
mayores disminuciones del ozono se observan durante el invierno-primavera (-4%),
con disminuciones de aproximadamente la mitad en verano-otoño. En las latitudes
medias del hemisferio sur, las disminuciones de ozono a largo plazo muestran una
magnitud similar (-6%) durante todas las estaciones.
254
— El agotamiento del ozono ánico es sumamente variable y dificil de pronosticar, pero
parece poco probable en el futuro un agujero en el ozono polar ártico semejante al de
la Antártida.
- Se prevé que la recuperación mundial de la capa de ozono estará relacionada,
principalmente, con una disminución del contenido de cloro y bromo, aunque hay
diferencias en la tasa prevista de aumento según los diversos modelos.
En cuanto a los modelos de simulación los resultados obtenidos muestran que:
- Los modelos que incluyen cambios observados en los halocarbonos, los gases
primarios y los aerosoles (e.g. partículas tinas en suspensión) capturan los cambios a
largo plazo observados en el ozono en las latitudes medias, norte y sur.
- Los modelos químico-climáticos permiten pronosticar que los niveles de ozono en la
primavera antártica aumentarán para 2010 como resultado de las disminuciones
previstas de los halógenos en la estratosfera.
Al.27.3. Tendencias de los índices UV
En lo concerniente a la radiación ultravioleta:
- Siguen observándose valores intensificados de radiación ultravioleta en altas
latitudes del hemisferio sur debajo del agujero de ozono de la Antártida.
Tipicamente, las dosis máximas biológicamente ponderadas de radiación UV debajo
del agujero del ozono no se observan en octubre, cuando ocurre el máximo
agotamiento de ozono, sino en noviembre o a principios de diciembre, cuando las
elevaciones solares son más altas y aún prevalecen los valores bajos del ozono.
— Los cálculos de radiación UV basados en relaciones con el ozono total y la
irradiación total solar indican que ha aumentado desde principios del decenio de
1980 de un 6% a un 14% en más de lO sitios distribuidos en latitudes medias y altas
de ambos hemisferios. Estos resultados son acordes con las mediciones de radiación
ultravioleta espectral y con las estimaciones derivadas de las mediciones por satélite.
Las complicadas distribuciones espaciales y temporales de las variables
predominantes que afectan la radiación ultravioleta en la superficie (por ejemplo,
nubes, particulas finas, cubierta de nieve, cubierta de hielo en el mar y ozono total)
siguen limitando la capacidad de describir cabalmente la radiación ultravioleta de
superficie a escala mundial, ya sea con mediciones o con métodos basados en
modelos.
Al.27.4. Tendencias del sistema climático
Con respecto a las relaciones entre la capa de ozono y el cambio climático:
— Se ha corroborado la comprensión del efecto que ejerce el agotamiento del ozono en
el cambio climático comprobándose que el enfriamiento de la estratosfera inferior
culmina en el enfriamiento del sistema climático terrestre.
— Las observaciones han demostrado que hay otros cambios atmosféricos que afectan
tanto la capa de ozono como el sistema climático.
Al.28. El ozono troposférico
El ozono en la troposfera es un contaminante secundario ya que se forma a partir de
otros contaminantes primarios cuando los óxidos de nitrógeno (NOx) reaccionan con los
compuestos orgánicos volátiles, en presencia de la luz solar.
Los procesos asociados a la formación de ozono son altamente complejos y
dependen de la proporción relativa de los distintos tipos de sustancias presentes en las
reacciones. Los óxidos de nitrógeno (NOX) son fiJndamentalmente el óxido nítrico (NO)
y el dióxido de nitrógeno (N02). Los compuestos orgánicos volátiles, como por
ejemplo, el etileno y el tolueno, provienen, fundamentalmente, de la combustión de los
hidrocarburos de los gases de escape del transpone terrestre.
Como resultado de los procesos de combustión, las concentraciones locales de ozono
en las latitudes medias del hemisferio none, se han duplicado en los últimos 100 años
(Bojkov, 1995).
El ozono puede reducir la función pulmonar en los seres humanos provocando un
aumento en la incidencia de las afecciones respiratorias. En las plantas, inhibe la
actividad celular deteniendo su crecimiento lo que resulta en una reducción de las
cosechas agrícolas.
256
Al.29. Bibliografía
Albritton, D. L. y Monastersky, R. (1992) Our ozone Shield: Reports to the nation on
our changing planet. University Center for Atmospheric Research (UCAR) Office for
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Apéndice 2
El efecto invernadero atmosférico y su aumento
A2.]. Introducción
lrak expona aproximadamente el 5% del consumo mundial de petróleo.
lrak amenaza con el cese de producción y el precio del petróleo sube.
(BBC, 4/6/2001)
El presidente Bush se prepara para lanzar su ofensiva sobre lrak.
(La Nación, 1/2/2003)
El ex-candidato presidencial Ralph Nader (Partido Verde) acusa a la
administración Bush de permitir que sus lazos con la industria de petróleo
influencien la estrategia del gobierno respecto a Irak. Además. este
abogado recordó que el presidente recibió cerca de 2 millones de dólares
de la industria petrolera para su campaña presidencial.
(Associated Press, 4/2/2003)
El presidente Bush se niega a ratificar el tratado de Kyoto a pesar que su
país emite el 25% de la producción mundial del dióxido de carbono
porque considera que dañaría su economía. Los cortes requeridos por el
tratado significarian cambios fundamentales en el estilo de vida
americano. La industria de ese pais depende fuertemente del carbón y el
petróleo, que son los mayores productores de dióxido de carbono.
(BBC. 14/2/2002)
Nuestro planeta, ¿está experimentando un calentamiento global? Si la respuesta es
afirmativa, ¿es un cambio climático natural o antropogénico?
En las últimas décadas se ha acrecentado el conocimiento científico sobre el clima
terrestre y su variabilidad. También se ha comprendido la importancia del mismo al
260
encontrarse relaciones entre, por ejemplo, el clima y diversos aspectos económicos o el
clima y la salud (Hardy, 2003), además de la ya conocida relación del clima con el
medio ambiente en el que vivimos.
En cuanto al cambio climático, algunos científicos argumentan que es natural
mientras la mayoría de los expertos sostiene que está relacionado con el aumento del
efecto invernadero. Los primeros son acusados de recibir subsidios de las empresas del
carbón y del petróleo y a los segundos se les cuestiona los datos y los métodos
utilizados para defender su hipótesis.
El gobierno de los Estados Unidos de Norteamérica se apoya en los argumentos de
los primeros para no ratificar el tratado de Kyoto, mientras los europeos utilizan los
resultados de los segundos para presionar al presidente de ese país de América del
Norte.
En el ámbito científico también hay posiciones encontradas. Mientras los expertos
del campo de las Ciencias de la Atmósfera sostienen la postura dominante, que el
calentamiento global es un problema ambiental ligado al aumento del efecto
invernadero, los geofisicos opinan que está en parte asociado a cambios del ciclo solar y
los geólogos mantienen que es importante analizar y comparar el clima actual con los
climas pasados.
Un análisis riguroso de la problemática del calentamiento global implica, tanto la
revisión de la variabilidad natural del clima como de los métodos utilizados para la
obtención de los datos empíricos y de los modelos de circulación general usados para la
predicción futura como así también examinar los intereses económico-políticos de los
amplios sectores de la sociedad involucrados en la toma de decisiones respecto de este
fenómeno ambiental.
En esta tesis, no se ha llevado adelante este análisis ya que sólo interesa comprender
el efecto invernadero y su aumento, porque es éste el fenómeno que los estudiantes
relacionan con el adelgazamiento de la capa de ozono. A continuación, se realizará un
examen de este proceso y posteriormente se expondrá brevemente su relación con el
calentamiento global.
261
A2.2. Variabilidad y cambio
Cuando hablamos de clima nos estamos refiriendo a la síntesis del tiempo
meteorológico en un período suficientemente largo para establecer sus características
estadísticas.
El clima presenta fluctuaciones ciclicas como son las cuatro estaciones del año —
originadas por la rotación terrestre- y los períodos glaciales —causados por las
oscilaciones de la órbita terrestre alrededor del sol—.Además, a lo largo de la historia de
la tierra, han ocurrido eventos únicos —como pueden ser una erupción volcánica o el
impacto de un meteorito- que alteraron el clima. Llamaremos variabilidad climática a
estos sucesos naturales que no están ligados a las acciones antropogénicas. En cambio,
se designará como cambio climático a los efectos resultantes de las actividades de los
seres humanos.
A2.3. El sistema tierra
Para lograr un conocimiento de este sistema y sus procesos es necesario analizar
cómo la tierra «sólida» interactúa con el aire, el agua y la vida y también cómo es la
interacción en las diversas escalas de tiempo. En la escala global, la naturaleza se
encuentra en un estado de balance pero sus partes cambian constantemente mientras el
todo continúa funcionando como si estuviera en equilibrio. El estudio de los fenómenos
en todas las escalas relevantes es esencial para comprender al sistema (Nuñez, 1987).
Los seres humanos estamos alterando distintos componentes del sistema. Por
ejemplo, a nivel local, la urbanización provoca el fenómeno de la «isla de calor»,
alterando las temperaturas, el régimen de vientos y la creación de «smog» en las
ciudades; otro ejemplo de este nivel son los cambios que la alteración antropogénica de
la cubierta vegetal provoca en el clima (Burroughs, 2001).
A nivel global, en los últimos 150 años la temperatura media ha aumentado en 1°C.
La tendencia del último siglo y medio ha tenido un impacto identificable en algunos
indicadores sensibles como son los glaciares montañosos (Schneider, 2000b).
262
Necesitamos conocer cómo fiJnciona el sistema completo para comprender cómo va
a responder a las alteraciones de sus componentes: la atmósfera, los océanos, la
criosfera, la superficie continental y la biomasa.
El sistema se halla en un equilibrio estable, tiene un balance de radiación. Al decir
esto nos referimos a que al sistema entra la misma energia que sale, porque si no fuera
así, el sistema se estaría enfriando o calentando hasta alcanzar un nuevo estado de
equilibrio.
A2.4. La radiación
La palabra radiación se utiliza tanto para nombrar un proceso por el cual se
transporta energía (los otros son convección y conducción) como también para
denominar a las diferentes clases de energía que se transmiten de esta manera. En
conjunto a estos tipos se los denomina ondas electromagnéticas o radiación
electromagnética. Algunas de las formas de esta radiación son las ondas de radio, las
microondas, la infrarroja, la luz visible, la radiación ultravioleta y los rayos X.
Podemos pensar a estos tipos de radiación como ondas, ya que se diferencian entre sí
por tener distintas longitudes de onda y frecuencias o como partículas —fotones—.Todos
los tipos transportan energía y, cuando la radiación incide sobre la materia pueden
ocurrir diversas interacciones. Para comprender estos procesos conviene pensar a la
radiación electromagnética como fotones, como paquetes de energía electromagnética
que un átomo o una molécula puede absorber y también emitir.
Cuando el fotón se encuentra con un átomo o una molécula, varias interacciones son
posibles, la radiación puede pasar el objeto y dejarlo sin cambio (transmisión) o la
radiación puede cambiar de dirección sin que cambie su valor (dispersión) o puede ser
absorbida y la energía transferida al objeto (absorción). La probabilidad que el fotón sea
transmitido, dispersado o absorbido depende de la frecuencia de la radiación y de las
propiedades fisicas del objeto en cuestión.
263
A2.5. Los cuerpos irradian
Todo objeto macroscópico (el sol, la tierra. los seres vivos. etc.) absorbe y emite
radiación electromagnética. El tipo de radiación que emite el objeto depende de la
temperatura a la que se encuentra, ya que la longitud de onda de la radiación emitida es
inversamente proporcional a la temperatura, es decir que cuanto más caliente es un
objeto, menor es la longitud de onda.
Por lo tanto, el sol, que tiene una temperatura superficial aproximada de 6000°
Kelvin, emite ondas electromagnéticas de longitud de onda corta mientras que la tierra,
con una temperatura superficial promedio de 287° K, emite ondas de longitud más larga
(figura A2. l).
¡F Radiación solar
.5
.3 ’ /É ye Y;“3 z
5 /É A. Radiación terrestrez‘ ’
4
t ,4; “J/l l l l _0.4 0,5 0,6 0,7 5 lO l5 20
Longitud de onda (micrones)
Figura A2.]. Emisión idealizada de la radiación solar y terrestre.
Fuente: Dentoni y Ceme, 1999: 33
En la sección Al.5.l se puntualizó que el planeta recibe del sol energía en forma de
radiación electromagnética. La misma tiene diversas longitudes de onda, alrededor del
9% de la misma corresponde al espectro ultravioleta. un 45% al visible y el resto es
energía de mayor longitud.
264
A2.6. El efecto invernadero atmosférico
El llamado «efecto invernadero» es un fenómeno natural que producen algunos gases
que se encuentran en la atmósfera. El vapor de agua (H20), el dióxido de carbono
(C02), el metano (CI-14)y el dióxido de nitrógeno (N20) y algunos otros gases impiden
que la radiación infrarroja que emite la Tierra se escape al espacio, lo que permite que la
temperatura promedio actual en la superficie de la Tierra sea de unos 15°C, haciendo
posible la vida tal como la conocemos actualmente.
Sin la presencia de estos gases —llamados por extensión gases invernadero- que
absorben parte de las radiaciones que emite la Tierra, la temperatura media global de la
atmósfera al nivel de la superficie terrestre sería de -18° C, es decir, una temperatura
treinta y tres grados menor.
Los átomos de estos gases absorben la energía electromagnética y, posteriormente,
emiten los fotones absorbidos y vuelven a su estado anterior. Por ejemplo, los átomos
del vapor de agua (HzO), el dióxido de carbono (C02), el metano (CH4) y el dióxido de
nitrógeno (N20) absorben la radiación terrestre y cuando la molécula la emite lo hace
generalmente en una dirección diferente a la energía incidente.
Cuando los gases absorben esta energía pueden rotar, vibrar o excitarse. La cantidad
de energía que van a absorber o emitir, es decir, la longitud de onda específica de
absorción y emisión, depende del tipo de unión y del tipo de átomo que conforma el gas.
Ahora, ¿de dónde proviene la radiación terrestre que absorben estos gases?
A2.7. Balance de energía
La Tierra es un sistema que se encuentra en un balance radiativo. En particular, tanto
Ia atmósfera como la superficie terrestre se hallan en equilibrio, con una temperatura
promedio estable que se calcula en forma global y para un período de tiempo anual
(Ahrens, 2003). Analicemos qué sucede con la radiación solar que incide en nuestro
planeta.
265
Llegan al tope de la atmósfera 340 watt/m2 (es un valor promedio global anual) y
alrededor del 46%, unos 156 watt/mz, son absorbidos por la superficie terrestre. Las
mediciones realizadas muestran que la superficie terrestre emite 390 watt/m2 (estos
valores difieren entre los distintos autores, siendo las diferencias pequeñas) ¿Cómo es
posible que suceda esto sin que la superficie terrestre se enfríe?
Examinemos qué ocurre en detalle con la ayuda del esquema del balance de energía
que Wallace y Hobbs (1977) realizan y que está esquematizado en la figura A22. Para
facilitar los cálculos vamos a considerar que los 340 watt/m2 son iguales a 100 unidades
de radiación. De las 100 unidades que recibe el sistema Tierra, 19 unidades son
absorbidas en la atmósfera (fiJndamentalmente en la troposfera) por el vapor de agua, el
polvo y el ozono, 4 unidades son absorbidas por las nubes, 46 unidades son absorbidas
por la superficie terrestre y 31 unidades son reflejadas y vuelven al espacio, 8 unidades
son reflejadas por el aire, 17 por las nubes y 6 por la superficie terrestre.
La superficie terrestre emite 115 unidades de radiación de onda larga. Por procesos
no radiativos la superficie emite 7 unidades de calor sensible y 24 unidades de calor
latente.
Ahora analicemos estos números haciendo el balance de energia. La energía que
entra al sistema tiene que ser igual a la energía que sale, si esto no ocurriera la
temperatura no sería constante. Para la superficie terrestre tenemos que entran:
— 46 unidades correspondientes a la radiación solar y
— 100 unidades de radiación de onda larga reemitidas por la atmósfera,
lo que da un total de 146 unidades recibidas por la superficie.
La superficie emite lo siguiente:
— l 15 unidades de energía de onda larga:
— 9 salen directamente al espacio y
— 106 unidades son absorbidas por la troposfera.
266
También emite, correspondientes a los procesos no radiativos:
— 7 unidades de calor sensible y
- 24 unidades de calor latente,
lo que da un total de 146 unidades emitidas.
s aci . . ,E p o Radracron que sale
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Figura A2.2 Componentes promedio globales del balance de energía del sistema Tierra.
Las unidades son porcentajes de la insolación promedio global (100 unidades = 340
W/mz) (basado en Wallace y Hobbs, 1977)
Veamos lo que sucede en la atmósfera (fundamentalmente en la troposfera), se
absorben:
— 23 unidades de onda corta provenientes de la radiación solar,
— 19 unidades son absorbidas por el vapor de agua, polvo y ozono y
— 4 unidades por las nubes;
267
- 106 unidades de radiación de onda larga proveniente de la superficie terrestre y
— 31 unidades correspondientes a los procesos no radiativos:
— 7 unidades de calor sensible y
- 24 unidades de calor latente,
lo que da un total de 160 unidades que entran en la atmósfera.
De ella salen:
— lOOunidades de radiación de onda larga reemitidas a la superficie terrestre y
— 60 unidades emitidas al espacio,
— 40 unidades emitidas por vapor de agua, C02, CH4 y otros gases y
— 20 unidades emitidas por las nubes hacia el espacio.
Todos estos procesos emiten l60 unidades, de manera que hay un equilibrio
dinámico en la atmósfera. Si consideramos a todo el sistema tierra también se verifica
este equilibrio.
Diversos eventos naturales, como por ejemplo la erupción volcánica del Monte
Pinatubo en el año 1991, han afectado el balance de energía radiativo provocando
aumentos o descensos de la temperatura, pero luego de un cierto tiempo el sistema
vuelve al estado de equilibrio.
Hay que tener en cuenta que las actividades humanas también pueden afectar este
balance entre la absorción y la emisión de la radiación.
A2.8. Comparando «invernaderos»
El fenómeno que hemos estado describiendo fiJe descubierto en 1892 por Arrehenius
quien lo llamó «efecto invernadero» por considerar que era muy similar a lo que ocurría
en un invernadero. Analicemos las similitudes y diferencias de esta analogía.
268
En un invernadero tenemos:
— una estructura de vidrio que no interactúa (o interactúa poco) con la radiación
infrarroja, los vidrios permiten que entre la luz solar y caliente el interior, en
particular se calienta el aire (Cotton, 1995).
— los procesos que hacen que se caliente el interior del invernadero. Las paredes de
vidrio no permiten que el calor se vaya, ya que impiden los procesos de convección
(movimientos turbulentos del aire) con el exterior (Ahrens, 2003).
En la atmósfera tenemos:
— los gases invernadero (fundamentalmente vapor de agua, dióxido de carbono, metano
y óxido nitroso) que no interactúan con la radiación solar (absorben y reflejan sólo
una pequeña parte) y entonces la misma puede ser absorbida por la superficie
terrestre.
— los gases invernadero impiden que la radiación de onda larga emitida por la
superficie terrestre vuelva al espacio. Gran parte de esta radiación es reemitida a la
superficie.
Podemos entonces analogar al vidrio con los gases llamados invernadero para el
proceso de absorción de la radiación, ya que en los dos casos gran parte de la radiación
solar puede atravesarlos, pero los procesos por los cuales se mantienen calientes la
atmósfera y su análogo son diferentes, mientras en el primero se debe a la reemisión de
la radiación terrestre, en el segundo se debe fiindamentalmente a que las paredes
impiden la mezcla del aire interior con el exterior.
A2.9. Los gases traza
El 99.93% de la atmósfera terrestre consiste en nitrógeno, oxigeno y argón. Las
actividades humanas no alteran de manera significativa las concentraciones de estas
especies.
269
Sin embargo, la situación es diferente para los componentes traza, gases de la
atmósfera que se encuentran en muy pequeñas proporciones donde algunos de ellos
juegan un rol fundamental para la vida humana como por ejemplo, el ozono (03) y el
dióxido de carbono (C02).
A lo largo de la historia del planeta ha variado la proporción de algunos de estos
gases como evidencian las muestras de aire obtenidas de las burbujas atrapadas en los
hielos de la Antártida o de Groenlandia (figura A23).
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Figura A2.3 Una comparación entre las concentraciones de C02 y CH4 obtenida en
Vostok, Antártico y los cambios estimados de temperatura de los últimos 220.000 años.
Fuente: Burroughs. 2001: 162.
270
Del hielo de los glaciares de estos sitios se extraen cilindros donde bandas anuales
son visibles a causa del descongelamiento y recongelamiento anual. Esto proporciona
un registro atmosférico de 250.000 años. El análisis de los gases traza en las burbujas de
aire provee una muestra directa de la cantidad de gas presente en la atmósfera cuando
cayó la nieve (Burroughs, 2001).
Estos datos muestran que estos gases han sufrido importantes fluctuaciones naturales
a lo largo de la historia. Los investigadores han reconstruido la historia paleoclimática
que indica que, cuando las temperaturas eran más bajas, había menos metano y dióxido
de carbono en la atmósfera y cuando eran más altas, la concentración de estos dos gases
aumentaba. Esta correlación entre los gases y la temperatura puede ser una coincidencia
y no ser una relación causal, sin embargo, se cuenta con suficiente evidencia que
justifica la credibilidad de esta relación (Schneider, 2000a)
A2.]0. Aumento antropogénico de la concentración de algunos gases
atmosféricos
Desde el inicio de la era industrial a fines del siglo XVIII, debido al intenso uso de
combustibles fósiles y a la deforestación, se han liberado en el aire diversas sustancias
como el dióxido de carbono (C02), el metano (CH4) y los óxidos nitrosos (NOX), que
contribuyen al aumento del efecto invernadero atmosférico. También compuestos
químicos manufacturados como los clorofluocarbonos (CFCs) de la familia de los
halocarbonos o el ozono troposférico resultante de la contaminación son gases
invernadero que aportan a este acrecentamiento.
El vapor de agua es el más importante gas invernadero pero no se lo menciona
cuando se habla del calentamiento global porque la mayoría de los expertos considera
que su concentración no ha aumentado por la acción humana.
En los últimos 100 años, la concentración promedio del metano en la atmósfera se ha
casi duplicado y la del dióxido de carbono se ha incrementado en un 20%. Los
clorofluocarbonos (CFCs) se encuentran en una proporción de 3 ppbv (partes por billón
del volumen) en la atmósfera. Los niveles del dióxido de carbono se han elevado desde
27]
las 280 ppmv (partes por millón del volumen) en el período preindustrial a los 360
ppmv de fines de la década del '90, información que se obtiene a partir de los datos de
los testigos de hielo polar y del registro de las estaciones meteorológicas como la de
Mauna Loa (figura A2.4) (Burroughs, 2001).
Ï r 1 l I I Í I I Ï I Ï I I I I
355
350 b
345 p 1
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l l l l l l l l J l l l L 14 l ll5880626468687072747678808 8486889092
Year
Figura A2.4 Concentración anual del dióxido de carbono (C02) en Mauna Loa,
Hawaii, 1958-1994.
Fuente: Burroughs, 2001: 227.
A2.ll. La simulación climática
¿Cómo afecta al clima terrestre la adición de estos gases? ¿Ha aumentado el efecto
invernadero?
Para predecir la respuesta del clima al incremento de la concentración en la
atmósfera de los gases invernadero Se utilizan modelos computacionales que pueden
simular el comportamiento del sistema terrestre. Los modelos climáticos más
sofisticados, producidos hasta el momento, incorporan la mejor representación posible
de los procesos y las retroalimentaciones que ocurren en el sistema, pero requieren de
simplificaciones ya que hay límites a la complejidad que pueden manejar las
computadoras actuales utilizadas para el cálculo.
272
Los modelos de simulación numérica toman en cuenta las interacciones océano
atmósfera, así como también las alteraciones en la composición atmosférica, —como la
concentración de los aerosoles—, y en la superficie continental terrestre, por ejemplo,
cambios por causas biológicas. Los diferentes procesos involucrados se representan
mediante un conjunto de ecuaciones dinámicas y termodinámicas para la atmósfera, los
océanos y el hielo, junto con las ecuaciones de estado y las leyes de conservación para
los constituyentes como el agua, el dióxido de carbono, el ozono y la sal oceánica .
Estas ecuaciones contienen los diferentes procesos que determinan las modificaciones
de la temperatura, la densidad, la presión y de otras variables. También se incluyen los
procesos más relevantes como son: la evaporación, la condensación, la precipitación, la
transferencia de calor y los procesos químicos y biológicos (Nuñez, 1987).
Predecir cuál va a ser la respuesta del clima a las variaciones que ocurren es
complejo debido a las interrelaciones que existen entre los componentes del sistema
terrestre, las múltiples variables que entran en juego y las retroalimentaciones entre sus
partes.
Por ejemplo, la actividad industrial además de emitir enormes cantidades de dióxido
de carbono que producen un aumento del efecto invernadero, también libera aerosoles
atmosféricos, es decir, partículas sólidas o líquidas que dispersan la radiación solar
hacia el espacio y por lo tanto reducen la energía del sol que llega al planeta.
Otra muestra de lo antedicho son las nubes: los cumulus reflejan la energía solar
hacia el espacio provocando enfriamiento, en cambio, los cirrus dejan pasar la energía,
atrapando el calor que contribuye al calentamiento (Hardy, 2003).
Para validar los modelos empleados en la predicción del clima fiJturo se los utiliza
para el estudio de la variabilidad climática del pasado. La credibilidad del modelo
depende del acertado pronóstico que realiza de los cambios climáticos pasados
(Schneider, 2000a).
Los resultados de los modelos sugieren que en la Tierra, en forma global, hay un
aumento de la temperatura y del nivel del mar. Sin embargo, este calentamiento no es
uniforme, ciertas regiones se van calentar mientras otras se van a enfriar. Los modelos
273
no son lo suficientemente sofisticados para dar resultados confiables de mayor precisión
para las diferentes regiones del planeta.
A2.12. Impacto del cambio climático en el planeta
El análisis de los resultados de las simulaciones tiene por objeto obtener una
predicción de la respuesta del clima a los cambios que se producen por diversos
mecanismos naturales y antropogénicos.
El último informe de síntesis del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el
Cambio Climático (IPCC) (Watson, 2001) ha señalado el impacto que tiene sobre el
sistema Tierra la alteración del clima.
Por un lado, los cambios ya observados en los climas regionales han perturbado a
muchos sistemas biológicos y fisicos, y los indicios preliminares sugieren que los
sistemas sociales y económicos también se han visto afectados. Los especialistas que
integran el IPCC señalan que los recientes cambios regionales en el clima, sobre todo
los aumentos de la temperatura, ya han alterado los sistemas hidrológicos, así como
también los ecosistemas terrestre y marítimo de muchas partes del mundo.
Por el otro, el incremento de los costos socioeconómicos relacionados con los daños
ocasionados por los fenómenos meteorológicos y las variaciones regionales del clima
muestran la vulnerabilidad a los cambios climáticos, en particular, algunos sistemas
sociales y económicos se han visto afectados por los aumentos recientes en las
inundaciones y las sequías, y ha habido mayores pérdidas económicas debidas a
diversos fenómenos meteorológicos catastróficos. Sin embargo, resulta dificil
diferenciar los impactos relacionados con el cambio climático (ya sea antropogénico o
natural) de los factores socioeconómicos.
Tomando como base las diferentes simulaciones realizadas, el IPCC prevé un
aumento de la temperatura media de la superficie del planeta de 1.4 - 5.8°C en el
período 1990-2100. Esta cantidad es 2 a lO veces superior al valor central del
calentamiento observado durante el siglo XX. Apoyándose en datos del paleoclima, se
274
considera como muy probable que la velocidad proyectada del calentamiento no tenga
precedentes respecto a los últimos 10.000 años.
Las proyecciones indican que durante el siglo XXI la precipitación media anual va a
aumentar en todo el mundo pero que a escala regional los aumentos y las disminuciones
serán generalmente de un 5 a un 10 por ciento.
Respecto del nivel medio mundial del mar, la proyección presenta una elevación
entre 0,09 a 0,88 m entre los años l990 y el 2100 para la gama completa de escenarios
del IEEE, pero con importantes variaciones regionales.
Los estudios realizados indican que el cambio climático proyectado tendrá
consecuencias ambientales y socioeconómicas positivas y negativas, pero cuanto
mayores sean los cambios climáticos y su ritmo, predominarán los efectos negativos.
Según las proyecciones, en general, el cambio climático aumentaría los peligros para
la salud humana, sobre todo en la población con menores recursos económicos en los
paises tropicales y subtropicales.
La productividad ecológica y la diversidad biológica se verán alteradas por los
cambios climáticos y la elevación del nivel del mar, con un riesgo creciente de extinción
de algunas especies vulnerables.
También se estima que grandes aumentos de la temperatura disminuirán la
producción cerealera en las zonas templadas y que el rendimiento de las cosechas
disminuya en las zonas tropicales y subtropicales con el aumento de la temperatura.
Además, el cambio climático agravará la escasez de agua en muchas zonas del
mundo en donde este recurso ya es insuficiente.
Por otra parte, la población que vive en pequeñas islas y/o en zonas costeras bajas
corre un gran riesgo de sufrir graves consecuencias sociales y económicas derivadas del
ascenso del nivel del mar y los episodios de tormentas.
Los impactos del cambio climático recaerán en forma desproporcionada en los países
en desarrollo y en las poblaciones más desfavorecidas de todos los países, lo que ha de
275
aumentar aún más las desigualdades en materia de salud y acceso a alimentos
adecuados, agua limpia y otros recursos.
Los especialistas que forman el IPCC señalan que gracias a las observaciones, se han
ido reuniendo evidencias de cambio en gran número de sistemas fisicos y biológicos
que concuerdan notablemente con el calentamiento observado en los últimos decenios.
Estas observaciones vienen a sumarse al conocimiento sobre la sensibilidad de los
sistemas afectados a los cambios del clima, y pueden ayudar a comprender la
vulnerabilidad de los sistemas ante la mayor intensidad y rapidez de los cambios
climáticos proyectados para el siglo XXI.
También opinan que cada vez se aprecia más claramente que ciertos sistemas
singulares son especialmente vulnerables al cambio climático (por ejemplo, los
glaciares, los arrecifes de coral y atolones, los manglares, los bosques boreales y
tropicales, los ecosistemas polares y alpinos, los humedales de pradera y los herbazales
nativos residuales). Además, se espera que el cambio climático amenace a varias
especies cuya probabilidad de extinción es mayor. El cambio potencial de la frecuencia,
de la intensidad y de la persistencia de los valores climáticos extremos (por ejemplo, en
las olas de calor, las precipitaciones intensas y las sequías) y de la variabilidad del clima
[por ejemplo, en el fenómeno El Niño-Oscilación Austral (ENOA)] se está
configurando como un factor determinante clave de los impactos y de la vulnerabilidad
en el futuro. Las numerosas interacciones del cambio climático con otros factores
coercitivos del medio ambiente y de las poblaciones humanas, así como los vínculos
entre el cambio climático y el desarrollo sostenible, cobran cada vez mayor importancia
en las investigaciones recientes, y los conocimientos preliminares obtenidos de esos
importantes esfuerzos aparecen reflejados en el informe que han elaborado.
Por último, consideran que el conocimiento de los factores determinantes de la
capacidad de adaptación es ahora mayor, y confirma la conclusión de que los países en
desarrollo, particularmente los menos adelantados, tienen menor capacidad para
adaptarse que los países desarrollados. Esa situación contribuye a la vulnerabilidad
relativamente elevada de esos países a los efectos perjudiciales del cambio climático.
276
A2.l3. Bibliografía
Ahrens, C.D. (2003) Meteorology Today. Pacific Grove: Brooks Cole.
Burroughs, W.J. (2001) Climate change." a multidisciplinaty approach. New York:
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Responsables de Políticas. Tercer Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental
de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). Ginebra: IPCC.
Apéndice 3
La enseñanza del adelgazamiento de la capa de ozono:
algunos dispositivos para superar los obstáculos de
aprendizaje
A3.]. Introducción
Uno de los grandes desafios para los docentes e investigadores en didáctica de las
ciencias es la enseñanza de temáticas complejas como es el Cambio Global'. Este
contenido disciplinar presenta numerosas dificultades tanto en lo que concierne a su
enseñanza como a su aprendizaje, entre otras cosas, porque involucra la comprensión de
múltiples procesos que se hallan interrelacionados en un sistema dinámico
extremadamente complejo, los cuales ocurren en una escala temporo-espacial muy
amplia (Fisher, 1998).
Los cambios introducidos por el hombre al medio ambiente impactan las vidas, las
comunidades, las instituciones y las sociedades en las que vive. Dos de estos cambios
antropogénicos tienen gran importancia en la Argentina, el adelgazamiento de la capa
de ozono y el calentamiento global. El primero porque la columna de ozono presenta
una importante disminución en la zona sur del país y el segundo debido a la importancia
que le ha dado el gobierno nacional al tema como así también que le son atribuidas por
los especialistas las inundaciones que ha sufrido el país en los últimos años.
Diversas investigaciones didácticas (Andersson y Wallin, 2000, Boyes y Stanisstreet,
1993, 1998, Christidou y Koulaidis, 1996, Dove, 1996, Khalid, 1999, Mason y Santi,
1998, Potts et al., 1996, Rye et al., 1997), realizadas en los últimos diez años, muestran
' "El Cambio Global se refiere a las modificaciones del medio ambiente mundial (incluyendo alteracionesdel clima, la productividad de la tierra, los océanos u otros recursos hídricos, la química atmosférica y lossistemas ecológicos) que pueden alterar la capacidad de la tierra para sustentar la vida", InstitutoInteramericano para la Investigación del Cambio Global (lAl).
278
que los alumnos, y los docentes, de diferentes paises (Inglaterra, USA, Australia,
Suecia, Italia y Grecia) fusionan estos dos procesos, el adelgazamiento de la capa de
ozono y el calentamiento global debido al aumento del efecto invernadero. La
investigación realizada con alumnos argentinos muestra los mismos resultados.
A3.2. Los obstáculos detectados
En esta última investigación, a partir del análisis de diferentes materiales escolares,
se construyó un esquema con los obstáculos detectados (figura A3.l) siguiendo el
realizado por Peterfalvi (1997) para la nutrición de los vegetales. Los materiales
examinados fiJeron:
— documentos producidos por alumnos para tareas escolares,
- materiales desarrollados por alumnos para concursos colegiales organizados por
instituciones no escolares,
- observación de clases donde se desarrollaron las temáticas investigadas y
- entrevistas a los alumnos.
A3.3. Las ideas que obstaculizan el aprendizaje de la temática
El análisis de los documentos muestra que las ideas que obstaculizan el pensamiento
de los alumnos cuando aprenden el adelgazamiento de la capa de ozono, no están
relacionadas con los obstáculos epistemológicos constitutivos de esta temática, sino que
corresponden a los conceptos más básicos sobre los que se apoya.
Por ejemplo, se detectó un obstáculo analizado por varios investigadores (Andersson,
1990, Astolfi y Peterfalvi, 1993, Benarroch, 200]) en otras temáticas, que es considerar
que los gases no tienen peso, no tienen espacios vacíos. Resulta dificil a los alumnos
imaginar que los gases se trasladan y, a pesar de expresar que la capa de ozono es una
capa gaseosa, le atribuyen las propiedades de un sólido.
279
Obstáculos Manifestación local Idea expresada por los alumnos
Es aquel que actúa sobre una molécuh y luego con la que está al lado IProceso m cadena
La actividad humana ha sido la principal causa de la ruptura de
Agujero de ozono ____ I este 'manto' que protege ala tierra de dichos rayos
:- -------- Se fomiaunhueco... I
Es cuando los gases venenosos que se emiten afinan la capa de ozonoy de esta manera aumenta la entrada de la radiación del sol y del
espacio. Esto hace que se caliente y el hielo, especialmente en los polosnorte y sur se den'ita.
...buena parte de los rayos ultnvioletas intenrumpen su marcha hacia dsuelo al ser reflejados hacia cl espacio por las moleculas de ozono.
La capa de ozono 5 sólida —
Primacía de la . . . I La luz es calor, es luminosidad.
percepción luz “nuca y mm“ resume I el calor se arpande i
d aire no ads“ . El CFC es un gas liviano que selos gases no son materia dm hash ¡a“hamster?
t d b'et do o o J o pesa o cae Las moléculas de CFC no pueden
subir a la esu-atosfa'a porque sonmuy pesadas
Fusión del adelgazamiento de la l Icapa de ozono y del aumento delefecto invernadero Los daños producidos por el agujero de
ozono van a ser más desastrosos, se vana derretir los hielos continentales, crece el
nivel del mar, hay inundaciones...
Valorización- los rayos ulh'avioletas son perjudicialesDesvalorización para toda forma de vida
I Hay un agujero de ozonoI Contigüidad espacial E sobre el lugar donde son
anitidos los CFC
l
. . . I el agujero de ozono es provocado por la disminucióncamu“ abusm l deestegasenlatroposferay la estratosfera
Atribución macroscópica el tercer átomo del ozono loa lo microscópico hace un gas venenoso
Tcleológ'co l La función del ozono es proteger a la(furicionalismo) l Tierra de los rayos ultravioletas
el ozono deja pasarlomenos dañino a la Tierra
Animismo y
antropomorfmc‘ón el cloro ese al quedarseahi volando por el aire
Figura A3.] Red de obstáculos para el "Adelgazamiento de la capa de ozono"
280
Los estudiantes tampoco comprenden los diferentes tipos de radiación involucrados
en los fenómenos del aumento del efecto invernadero y el adelgazamiento de la capa de
ozono, no diferencian la radiación infrarroja de la ultravioleta, el calor de la energia.
Los alumnos no saben que la luz solar es una transferencia de energía la que es
absorbida por los cuerpos y transformada en calor o reflejada por los objetos lo que hace
posible verlos.
Al pedir a los alumnos que precisen sus ideas sobre la luz aparece una concepción,
similar a la descrita en diversas investigaciones sobre las ideas infantiles de la luz
(Guesne, 1992; La Rosa et al., ¡984; Osborne y Black, 1993; Stead y Osborne, 1980).
Los estudiantes piensan que la luz está presente en todos lados, que estamos bañados en
luz, que podemos ver porque la luz viaja a nuestros ojos y de nuestros ojos a los objetos.
Tampoco comprenden las interacciones fotoquímicas, muestran una concepción
ligada a las imágenes que aparecen en los textos y las palabras utilizadas y no a la
comprensión de la reacción fotoquímica que se produce y el resultado de las mismas.
Bachelard (1973: 71) señala como un obstáculo el «choquismo», es decir, utilizar la
palabra «choque» para referirse a las interacciones que ocurren en el nivel microscópico
creando imágenes del fenómeno que son inexactas.
Los alumnos también aplican modos de razonamiento simplificados en sus
explicaciones como son la contigüidad espacial (Pozo, 1998), la generalización abusiva
y las relaciones causales lineales (Viennot, 1997).
A3.4. La enseñanza del Adelgazamiento de la Capa de Ozono
Se plantea la creación de una secuencia didáctica que permita la superación de los
obstáculos para la comprensión de este fenómeno por parte de los alumnos. El
adelgazamiento de la capa de ozono requiere la comprensión de varios conceptos
«estmcturantes» (Gagliardi, 1986) -un tipo de concepto que estructura, organiza y
relaciona el contenido temático- como lo son los conceptos de materia, energía,
radiación, sistema, interacción. Para entender los diferentes aspectos que llevan al
adelgazamiento de la capa de ozono es necesario comprender las propiedades de los
281
gases, conocer los diferentes tipos de radiación y su interacción con la materia, concebir
que la atmósfera está constituida por gases que circulan, etc.
Como se ha planteado previamente, varias son las ideas que obstaculizan la
comprensión de esta temática teniendo un rol central en la red de obstáculos las
concepciones que los alumnos poseen de la materia y la radiación. Por lo tanto, se
propone trabajar alrededor de estos dos objetivos-obstáculo (Astolfi y Peterfalvi, 1993),
para lograr el progreso intelectual de los alumnos.
A3.5. La construcción de dispositivos para la superación de los
obstáculos
Para el desarrollo de los dispositivos didácticos se comenzará explicitando seis
aspectos principales para la construcción de los mismos (Astolfl, 1997).
A3.5.l. Análisis del contenido a enseñar
El contenido del Adelgazamiento de la Capa de Ozono está atravesado por varios
conceptos estructurantes, los conceptos transversales al contenido disciplinar como son
los conceptos sistemas, modelos, evolución, alteraciones, interacciones, equilibrio,
ciclos y escalas y los conceptuales como materia y energia.
Estos conceptos no son tenidos en cuenta en los diversos textos escolares donde se
presenta esta temática como una alteración antropogénica del medio ambiente. En ellos
el énfasis está puesto en los aspectos sociales (uso de los gases clorofluocarbonos,
protocolo de Montreal, etc.) de la problemática y no se aclara que el estado natural del
ozono es un equilibrio dinámico que ha sido alterado por el hombre. Tampoco
mencionan que la evolución del sistema Tierra llevó a que la atmósfera tuviera oxígeno
y como consecuencia de ello ozono desde hace millones de años. La existencia de la
capa de ozono fue lo que posibilitó la aparición de los seres vivos actuales. Por otro
lado, buena parte de los medios de información mundiales «olvidan» mencionar los
aspectos meteorológicos que posibilitan la destmcción del ozono.
282
Se plantea entonces, una enseñanza del tema encuadrado en un planteo sistémico que
analice la evolución, las interacciones y alteraciones de los diferentes sistemas del
planeta Tierra.
A3.5.2. Identificación del perfil inicial del grupo de alumnos
Se ha elegido una escuela católica privada ubicada en los suburbios de la ciudad de
Buenos Aires donde realizar esta prueba piloto. Se utilizarán estos dispositivos con un
grupo de alumnas de 12-13 años.
El currículo de 7° año consiste en cinco unidades: Materia y Energía, Agua, Aire,
Suelo, Biosfera. La temática del adelgazamiento de la capa de ozono está incluida en la
unidad del Aire. La misma incluye temas sobre el medio ambiente con énfasis en los
problemas causados por el hombre.
Por ser los objetivos-obstáculo elegidos conceptos básicos que atraviesan toda el
currículo se trabajará en ellos al comienzo del año, en la unidad Materia y Energía para
volverlos a retomar en las otras temáticas.
A3.5.3. Progreso intelectual por realizar
Analizaremos el progreso a realizar utilizando el esquema desarrollado por Astolfi y
Peterfalvi (1993) aplicado a los dos objetivos-obstáculo elegidos (figuras A3.2 y A33).
A3.5.4. Elaboración del dispositivo didáctico
Se plantea desestabilizar y superar los obstáculos siendo uno de los resortes a utilizar
los conflictos socio-cognitivos. Los mismos estarán centrados en lograr que las alumnas
puedan reconocer las manifestaciones de los obstáculos mediante su explicitación para
favorecer, como plantea Peterfalvi (1997), el "desarrollo de una vigilancia crítica de los
alumnos hacia los obstáculos puestos de relieve". Se plantearán diversas actividades
como la escritura de sus ideas y la realización de experimentos. El registro escrito
permitirá posteriormente la identificación de los obstáculos por las alumnas, mediante la
comparación de estas respuestas con las producidas en trabajos posteriores como lograr
igualmente un compromiso con lo que se expresa. La prueba experimental constituirá
un desafio al solicitar el docente a las alumnas la predicción del resultado o la
283
corroboración de sus ideas mediante la invención de experimentos. Luego de la
realización de las actividades se planteará un trabajo en grupos para lograr, mediante la
confrontación de las ideas y el trabajo cooperativo de los alumnos con la guía del
profesor, el objetivo propuesto.
Objetivo-Obstáculo Concepto
El aire no es materia
El aire es un gas formado por átomos
que pesan, se mueven, chocan y que
absorben energía
La red de ideas
asociadas
que explican la
resistencia del obstáculo
- El aire no se ve, nopesa
- La materia sólida, escontinua y estática
- El aire se muevecuando hay viento
- La capa de ozonotiene un agujero pordonde penetran másrayos solares
- Los rayos UVrebotan en la capa deozono
Lo que el obstáculo impide
comprender
Las condiciones que posibilitan la
superación del obstáculo
- La destrucción del ozonoocurre en los polos a pesar deque el agente que la produce secrea en otros lugares
- La capa de ozono absorbegran parte de la luz ultravioletamediante interacciones entre elozono y los rayos ultravioletas
- El aire pesa
- El aire está formado por moléculasde gas
- Las moléculas interactúan con laradiación y con las otras moléculas
- Las moléculas adquieren energíamediante las interacciones
—Los gases se trasladan
Figura A3.2 Esquema del objetivo-obstáculo «El aire no es materia»
284
Objetivo-Obstáculo Concepto
Hay un solo tipo deluz/radiación solar
Existen diferentes tipos de radiaciónsolar
La red de ideas
asociadas
que explican la
resistencia del obstáculo
- la luz está en todaspartes
- el sol calienta- la luz es calor, emite
energía calórica- Ia luz del sol llega
hasta nosotrosporque es muyfuerte
- el calor de los rayosUV
- los rayos UV sondañinos para losseres vivos
Lo que el obstáculo impide
comprender
Las condiciones que posibilitan la
superación del obstáculo
- El adelgazamiento de la capade ozono no tiene la relaciónque le atribuyen con elcalentamiento global
- La capa de ozono absorbegran parte de la luzultravioleta
- la luz viaja en forma rectilínea,- los objetos son visibles porque
reflejan la luz- el sol transfiere energía mediante el
proceso de radiación- el sol emite diferentes tipos de
radiación- la piel se calienta al absorber luz
infrarroja- la absorción de rayos ultravioletas
permite la síntesis de la vitamina D
Figura A3.3 Esquema del objetivo-obstáculo «Hay un solo tipo de luz»
A3.5.5. Las modalidades de diferenciación
La temática elegida tiene como caracteristica fundamental un elevado grado de
abstracción. Con estos dispositivos se plantea una enseñanza más ligada a lo
experimental con una activa participación de las alumnas mediante la predicción y la
invención de experimentos abandonando la práctica experimental «ilustrativa».
También se plantean actividades de escritura, lectura de textos y resolución de
problemas.
A3.5.6. La evaluación
Se plantea la recolección de los materiales elaborados por el docente y las alumnas
como también la grabación de las clases y la realización de entrevistas a las alumnas
durante un largo plazo. Estas tareas, más el posterior análisis de todos estos
285
documentos, permitirán hacer una evaluación sumativa de todo el proceso de enseñanza
y aprendizaje. El objetivo es evaluar no sólo una mejora de los dispositivos empleados
para la superación de los obstáculos sino también comprobar si la superación de los
mismos evita la fusión del adelgazamiento de la capa de ozono con el calentamiento
global.
Se realizará también una evaluación formativa que permitirá ir ajustando los
dispositivos a medida que son empleados adecuando los mismos para obtener el logro
propuesto.
A3.6. Los dispositivos
Para la construcción de los dispositivos se tomará como guia el trabajo desarrollado
por el equipo de ciencias experimentales del INRP, Francia, a través de la investigación
«Objetivos-obstáculos y las situaciones de aprendizaje» (AA.VV., 1997). Para superar
el primer objetivo-obstáculo señalado se utilizarán los dispositivos que Plé (1997)
presenta en su artículo.
En esta monografia se planteará a continuación las actividades pensadas para la
superación del objetivo-obstáculo «Hay un solo tipo de luz».
A3.7. Dispositivos para superar el objetivo-obstáculo «Hay un solo tipo
de luz»
Esta secuencia se desarrollará dentro de la unidad «Materia y Energía» teniendo
como objetivo lograr que las alumnas comprendan que existen diferentes tipos de
radiación solar. Para ello es necesario que entiendan que la luz se propaga en forma
rectilínea indefinidamente hasta que interactúa con la materia. Los procesos de
interacción que se verán son los de absorción, reflexión y transmisión (no se verá la
refracción y la dispersión). La luz es la condición que nos permite ver y se establece
instantáneamente en el espacio en presencia de una fuente de luz como fenómeno
omnipresente. Se plantea entonces superar la idea que vemos porque estamos inmersos
en un mar de luz, que ese «algo» que los alumnos llaman calor, luz y/o energía que llega
286
del sol es radiación electromagnética o energía radiante. Las alumnas tendrían que
comprender que esta radiación se traslada e interactúa con la materia de diversas
maneras, que todos los objetos que vemos son visibles porque reflejan la luz.
Dependiendo del tipo de luz que absorben y reflejan los objetos vemos diferentes
colores y si el material transmite la luz, lo vemos transparente. También, que la
absorción de la radiación hace que los objetos se calienten.
En esta primera aproximación al tema, y teniendo en cuenta la edad de las alumnas
se utilizará el modelo basado en rayos que se propagan. La luz visible es un fenómeno
complejo que clásicamente se explica con este modelo, el que fue propuesto a fines del
siglo XVII por el fisico holandés Christiaan Huygens.
A3.8. Descripción de la secuencia
La secuencia consta de siete actividades en las que se propone trabajar sobre el
obstáculo para lograr su desestabilización e identificación y la construcción conceptual
(Astolfi y Peterfalvi, 1997). Estos tres aspectos son desarrollados de diversas maneras y
en varias oportunidades en la secuencia, la cual está ordenada según la incorporación
progresiva de conceptos.
La construcción conceptual implica transformar la información recibida en saber, que
es el resultado de un proceso donde el individuo debe realizar un trabajo de
objetivación, de problematización de lo real. El alumno va a tener que construir ese
saber a partir de sus conocimientos, que son el resultado interiorizado de la experiencia
individual, mediante la ruptura epistemológica que permitirá superar los obstáculos
(Astolfi, 1997). Aprender ciencias es "intentar comprender las zonas de lo real,
transformándolas por la actividad estructurante en «objetos» de conocimiento".
(Castorina, 1991: 68)
No se considera que con esta secuencia se logrará la superación del obstáculo en
forma definitiva, se espera que la misma permita a las alumnas una toma de conciencia
del obstáculo y la construcción de los nuevos conceptos. Se intentará tornarlos
operativos en esta secuencia y en instancias ulteriores. La identificación del obstáculo
implica adquirir la competencia de reconocerlo en otras situaciones, que las niñas
287
"puedan reconocerlo como tal en las ocurrencias posteriores y buscar sus nuevas
manifestaciones" (Astolfi y Peterfalvi, 1997). Posteriormente se retomará este objetivo
obstáculo de manera de no limitar el trabajo a un nivel local, atacando el obstáculo de
una manera más transversal ya que es habitual que aparezcan nuevas manifestaciones
sobre otros contenidos.
A3.8.l. Actividad «¿Cómo vemos?»
A3.8.I. I. Conceptos enjuego
La luz se propaga en forma rectilinea y los objetos que vemos son visibles porque
reciben luz.
En la primera actividad se le presenta a cada alumna una hoja que tiene dibujado el
sol, un árbol y una niña. Se les pide que indiquen en el dibujo los rayos de luz que hacen
posible que la niña vea el árbol. El objetivo de la actividad es acordar que los objetos
son visibles cuando los mismos están iluminados por los rayos que provienen de la
fuente de luz. Se discuten las diferentes respuestas dadas, se listan todas las ideas y se
les pide que inventen experimentos que permitan probar la veracidad de las mismas. Se
les expone la lista de materiales que tienen a su disposición para realizarlos.
A3.8.1.2. Obstáculos en juego
Se pretende superar, por una parte, la idea que nos encontrarnos en un «mar de luz»
donde se considera a la luz como estática y continua utilizando el modelo de rayos que
se propagan.
A3.8.1.3. La estrategia didáctica
Esta actividad tiene como eje la desestabilización de la idea-obstáculo. Puede ser
esquematizada de la siguiente manera:
- hacer emerger las representaciones de las alumnas;
— desestabilizarlas provocando conflictos socio-cognitivos;
288
— poner a prueba las ideas de las alumnas confrontándolas con los experimentos
inventados;
— colocar a las alumnas frente al desafio de corroborar su idea en forma experimental.
A3.8.2. Actividad «¿Qué es la luz?»
A3.8.2.I. Conceptos en juego
Radiación, conducción y convección.
El objetivo de esta actividad es establecer que la luz es una forma de transferencia de
energía. La energia del sol llega a la tierra mediante el proceso de radiación. También se
llama radiación o luz a la energía que llega. El sol no es el único que emite energía,
todos los objetos lo hacen. Esta energía que llega del sol es absorbida por los objetos,
por ejemplo por la tierra, por las plantas, los autos, etc. Previamente en el año las niñas
han estudiado las formas de transferencia de calor, conducción, convección y radiación.
En esta actividad se retoman estos conceptos comparando los tres procesos de
transferencia de energía. Para ello se les plantea por escrito una situación-problema,
donde se ponen varios ejemplos de transferencia de energía entre el sol, la superficie
terrestre, la atmósfera y los océanos (por ejemplo las parcelas de aire caliente que
ascienden y al enfriarse descienden, la luz solar incidente, la transferencia de energia de
los océanos a la atmósfera) y se les pide que indiquen a qué tipo de transferencia de
energia corresponden. Se finaliza con una puesta en común.
A3.8.2.2. Obstáculos en juego
Los niños consideran que la luz es calor y a veces también dicen que es energía. Es
común la idea que el calor es una clase de energía "reviviendo las nociones propias de la
antigua química de «calórico» y dando a entender que la energía es una sustancia"
(Osborne y Freeman, 1.996).
289
A3.8.2.3. La estrategia didáctica
En esta actividad se hacen operativos los conocimientos sobre conducción,
convección y radiación que han adquirido previamente para resolver el problema
planteado.
A3.8.3. Actividad «¿De qué color es?»
A3.8.3.I. Conceptos enjuego
Color, absorción y reflexión de la luz.
Se comienza mostrando experimentalmente que la luz blanca es la mezcla de todos
los colores. Se obtiene esto descomponiendo luz blanca con un prisma y con otro prisma
se la vuelve a componer o se pinta en un disco de cartulina blanca todos los colores del
arco iris, se hace un agujero en el centro del disco donde se ubica un lápiz que se hace
girar junto con el disco. Al hacer girar el disco rápidamente, si se han ordenado los
colores como en el arco iris, se verá al disco de color blanco (o cercano al blanco).
Se explicará que todos los objetos al ser iluminados reflejan parte de la energía que
reciben y absorben otra parte siendo la reflexión el proceso opuesto a la absorción. Los
colores de los materiales dependen del tipo de luz que absorben y reflejan. Cuando
iluminamos a los objetos con luz blanca, algunos objetos se ven negros porque absorben
la luz de todos los colores. La mayor parte de los materiales absorben parte de la luz y
reflejan el resto. El tomate se ve rojo porque refleja la luz roja. Los objetos sólo pueden
reflejar la luz de los colores presentes en la luz que los ilumina. Los materiales
transparentes los vemos así porque la luz atraviesa el material, un objeto transparente de
color azul, como el celofán azul, absorbe todos los colores salvo el azul, el cual
transmite.
Se explica el siguiente experimento a las alumnas: se ilumina una carta de póquer (un
as de corazón), una manzana verde y una pelota azul con una linterna forrada con
celofan. Primero se le pone un celofán verde y luego un celofán rojo. Con el celofán
verde la carta se ve verde con los corazones negros, la manzana es más verde y la pelota
290
tiene un tinte verde. Con el rojo la carta se ve toda roja, la manzana casi negra y la
pelota tiene un tinte rojo.
Se pide a las niñas que predigan cómo se verán los objetos. A continuación se ejecuta
el experimento y se realiza una puesta en común.
A3.8.3.2. Obstáculos enjuego
Se propone la superación de la idea de un único tipo de luz al presentar a la luz
visible como la composición de luz de diferentes colores. En el segundo experimento se
pone en juego el concepto de color.
A3.8.3.3. La estrategia didáctica
Aquí se ponen a prueba las ideas de las niñas sobre el color al pedir la predicción del
experimento.
A partir de aqui se plantea comenzar con el trabajo de identificación de los
obstáculos. Para la superación de los obstáculos es necesaria la explicitación de los
mismos, la que no se considera posible por parte de los alumnos por las características
particulares de estos obstáculos, su carácter resistente, su funcionalidad, su reafirmación
en la experiencia cotidiana. Se propone entonces que la misma sea realizada por el
docente y se plantea, para lograr la devolución de la tarea de identificación del
obstáculo en otros contenidos, que las alumnas detecten el obstáculo en la «vigilancia»
de sus propias producciones y en las formulaciones de otras alumnas.
Peterfalvi (1997) señala la necesidad de distanciarse del propio pensamiento para
lograr un reconocimiento de los obstáculos como dinámica de pensamiento más que
como una idea errónea y también, poder hacer un tratamiento más transversal del
obstáculo de modo de trabajarlo más allá del nivel local. Las actividades planteadas
previamente también apuntan a lograr lo expresado por esta investigadora.
A3.8.4. Actividad «Experimento de Herschel»
Este experimento tiene como objeto mostrar a las alumnas en forma concreta que
parte de la radiación solar no es visible. Utilizando un prisma se descompone la luz del
291
sol. Herschel estaba interesado en medir la cantidad de calor asociada con cada banda
de color. Él colocó un termómetro y midió las temperaturas de los diferentes colores de
luz viendo que aumentaba a medida que pasaba de los componentes azules a los
componentes rojos. Se le ocurrió colocar el termómetro un poco más allá de la parte
roja, en una región donde no había luz visible, y descubrió que también se calentaba el
termómetro. Herschel razonó que por debajo de la longitud de onda del rojo existía otro
tipo de luz que no podía ver y la denominó luz infrarroja. Se realiza el experimento y
seguidamente se les pregunta a las alumnas si conocen otro tipo de radiación no visible
para comparar la radiación infrarroja con los rayos X y las microondas.
A3.8.4.I. La estrategia didáctica
Se pretende construir la noción que existen otros tipos de radiación además de la luz
visible. Para ello se propone una experiencia sorprendente y se la relaciona con
experiencias análogas cotidianas que por su habitualidad no son tenidas en cuenta.
A3.8.5. Actividad «Absorción y reflexión de la luz»
A3.8.5.I. Conceptos en juego
Absorción y reflexión de la luz.
Los materiales absorben cantidades diferentes de radiación. Esta absorción produce
un incremento de energía que se registra en un aumento de la temperatura.
Se ponen dos tarros iguales de vidrio que contienen la misma cantidad de agua al sol.
Previamente se habrá recubierto uno con cartulina negra y otro con papel aluminio. Una
hora después de haberlos puestos al sol se medirá la temperatura del agua de los dos
tarros. El tarro con cartulina negra se calentará más porque absorbe toda la luz mientras
el cubierto con papel aluminio refleja toda la luz.
Se pedirá a las alumnas que hagan individualmente y por escrito una predicción de
las temperaturas medidas y que la justifiquen. ¿Cuál tarro tendrá la temperatura más
alta? ¿Cuál tendrá la más baja? A continuación se miden las temperaturas y se realiza
una discusión sobre los resultados obtenidos y se pide que respondan las siguientes
preguntas
292
¿Qué color de prenda conviene usar en verano? ¿Por qué? ¿Por qué la nube es
blanca? ¿Por qué las hojas son verdes? En algunos lugares donde nieva esparcen polvo
de carbón sobre la nieve que cubre los caminos. Al salir el Sol, la nieve se funde
rápidamente. ¿Por qué?
A3.8.5.2. La estrategia didáctica
Aquí se ponen en juego los conceptos tratados en las actividades 2 y 3 relacionados
entre sí, la luz cuando es absorbida por un objeto recibe energía que provoca un
aumento de temperatura, se calienta. El objetivo de la actividad es la construcción
conceptual.
A3.8.6. Actividad «Las cajas»
A3.8.6.1. Conceptos enjuego
Propagación rectilínea, absorción y reflexión.
Se presenta a las niñas dos cajas cerradas rectangulares (figura A3.4) que tienen dos
agujeros ubicados en forma perpendicular entre si, por uno se observa el interior y en el
otro se ubica una fuente de luz. En las dos cajas se hace un dibujo en la pared enfrentada
al agujero por el que se mira. Una caja tiene el interior negro y la otra blanca. Mientras
las paredes blancas reflejan la luz que entra, permitiendo que se vea el dibujo, debido a
las reflexiones múltiples, la caja negra absorbe la luz por lo tanto no se podrá ver el
dibujo.
Objeto Objeto
Fuente _____________ -----------------------------¡I Fuente __ _,__ __,.- ———-r" '“'"" f
_ “"'-“=ïïïïÏ.Í...................._' — ""-"=ïïï'—".ÏÍ................ __
L . . .. .. _._.. .. ,.... . . ...._.... . 'M'' '' ‘ '' ‘ '- "-- ..... _.
tt» Ojo tb Ojo
Caja cerrada forrada de blanco Caja cerrada forrada de negro
Figura A3.4 Esquema de las cajas de ¡laActividad «La caja negra»
293
Se muestra a las alumnas las cajas y se explica en qué consistirá el experimento. Se
les pregunta si van a poder ver los dibujos en las dos cajas y se les pide que dibujen el
recorrido de la luz.
A3.8.6.2. La estrategia didáctica
En esta actividad se propone hacer operativos los conceptos de propagación,
absorción y reflexión mediante la predicción del experimento y la confrontación de
ideas.
A3.8.7. Actividad «Materiales transparentes y opacos»
Algunos materiales son transparentes a la luz como el aire, el vidrio y el agua y otros
son opacos. Se les pide a las alumnas que imaginen y desarrollen una clase donde
tendrán que enseñar este tema a alumnas de 6° año. Para ello tienen que centrarse en los
conceptos de propagación, absorción, reflexión y transmisión que las llevará una vez
más a trabajar sobre los obstáculos superados.
A3.8. 7.1. La estrategia didáctica
Se propone esta actividad, ya que al explicar a otros los saberes adquiridos se tienen
que poner en juego los conceptos en una nueva situación y adquirir competencia en el
reconocimiento de los obstáculos al buscar sus manifestaciones en las ideas de los otros.
Esta actividad cierra la secuencia con la que se pretende superar el objetivo-obstáculo.
Posteriormente se retomará este objetivo-obstáculo al tratar los temas del Efecto
Invernadero y el Adelgazamiento de la Capa de Ozono en la unidad Aire.
A3.9 Bibliografía
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Anexo 1
Actividad «¿Cómo vemos?»
\
La niña mira el árbol. ¿Qué sucede con la luz? Da una explicación del fenómeno quehace posible que veamos los objetos. Completá el dibujo como creas necesario paracompletar tu explicación.
298
Anexo 2
Texto «¿En qué dirección viaja la luz?»
1. Naturaleza de la luz
Cuando usamos una frase como "Dale un vistazo a ese dibujo", nosotros
pretendemos que algo va de nuestros ojos a la imagen. Las personas que creen que
Superman tiene visión de rayos X o en el "mal de ojos" pueden pensar que es asi como
la luz se mueve.
Figura 1 La visión de rayos X de Superman.
Fuente: Falk, D., Brill, D. y Stork, D. (l986) Seeíng the light. New York: Wiley.
Los griegos de la época de Platón pensaban que la luz y la mente estaban hechas de
fuego y que la percepción era la unión del "fuego interno" (mente) emitido por los ojos
con el "fuego externo" (luz).
Actualmente nosotros sabemos que para ver algo, la luz tiene que entrar a nuestros
ojos. Pero para probar esto, ¿tendríamos que observar la luz "en su camino", tal como se
puede observar una pelota de futbol volando en el aire? ¡No! Para mostrar que la luz
viene del sol a través de la ventana, va hasta el libro y luego entra a tus ojos, alcanza
con que observes qué sucede cuando cerras las cortinas. El cuarto queda a oscuras,
afuera sigue habiendo luz. Si la luz fuera de la otra manera, debería verse oscuro afuera
y con luz adentro.
Por lo tanto acordamos que la luz va de una fuente (sol, lamparita, etc.) al objeto
(libro u otra cosa) rebota o atraviesa (como es el caso del vidrio) y va al detector (ojo).
A veces la fuente es la misma que el objeto. La luz va directo al ojo desde estas fuentes
299
o de objetos que hacen su luz. Así es como vemos la luz de la vela, las lucíémagas, la
televisión.
¿Por qué puntualizar sobre este comportamiento aparentemente trivial de la luz?
Consideremos esta consecuencia: si la luz no llega a tus ojos, vos no ves nada, sin
importar cuanta luz haya alrededor. No se puede ver un rayo de luz que no esté dirigido
a los ojos, aún cuando pase delante de tu nariz. Cuando miras las estrellas de noche
estás viendo "a través" de los rayos del sol pero no ves los rayos, salvo que sean
reflejados por un objeto como la luna, en cuyo caso ves la luna. En el vacío del espacio
un rayo que no está dirigido hacia el observador no se puede ver, por eso el cielo se ve
negro.
Rayosde! So!
lQue oscuro quees ahí arriba!
Mira, dai está
Figura 2 El espacio vacío se ve oscuro de noche a pesar que es recorrido por la luz.
Fuente: Falk, D., Brill, D. y Stork. D. (1986) Seeing the light. New York: Wiley.
Sin embargo, ¡vemos los rayos de luz como los de la figura 3! Esto ocurre porque en
la atmósfera hay pequeñas partículas que redirigen la luz para que vaya hacia los ojos.
Cuando el aire está limpio estos "rayos" casi no se ven.
300
Figura 3 Dispersión atmosférica de la luz que hace visible los rayos del sol.
Fuente: Falk, D., Brill, D. y Stork. D. (1986) Seeing the light. New York: Wiley.
Cuando la luz incide en los objetos ordinarios una parte es dispersada en todas
direcciones enviando luz para todos lados. Entonces, sin importar donde te encuentras,
puedes ver al objeto. Puedes ver al objeto sólo si dispersa la luz. Cosas como los vidrios
y los espejos no dispersan mucho la luz, por lo tanto son difíciles de ver, como puede
confirmarlo cualquier persona que alguna vez haya tratado de pasar una puerta de vidrio
muy limpia y cerrada.
En la neblina o cuando el aire tiene polvo podemos ver los "rayos de luz" y
comprobar otra propiedad de la luz, que viaja en línea recta (figura 4) hasta que choca
con un objeto que absorbe parte de la luz y hace que la otra parte cambie de dirección.
Figura 4 La propagación rectilínea de la luz. l
Fuente: Falk, D., Brill, D. y Stork, D. (1986) Seeing the light. New York: Wiley.
2. Color
Para el fisico, el color de las cosas no está en la propia sustancia de las cosas. Ver los
colores depende de los fotoreceptores que forman parte del ojo, de cómo el ojo detecta a
la radiación electromagnética y también del fenómeno de la luz.
Cuando tratamos de analizar un fenómeno que tiene que ver con la luz están
involucradas tres disciplinas, la fisica (naturaleza de la luz), la fisiología
(funcionamiento del ojo) y la psicología (interpretación de las percepciones visuales).
3. El espectro de los colores
Isaac Newton fue el primero en llevar a cabo un estudio sistemático del color.
Haciendo pasar un haz angosto de luz solar por un prisma triangular de vidrio, Newton
demostró que la luz del Sol es una mezcla de todos los colores del arco iris. El prisma
proyectaba la luz del Sol como una mancha alargada de colores en una hoja de papel
blanco. Newton llamó espectro a esta banda de colores y advirtió que estaban
ordenados como sigue: rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta.
La luz solar es un ejemplo de lo que llamamos luz blanca. Bajo la luz blanca los
objetos blancos se ven blancos y los objetos de color se ven cada uno del color
correspondiente. Newton mostró que los colores del espectro no eran una propiedad del
prisma, sino de la luz blanca misma; esto lo demostró combinando de nuevo los colores
por medio de un segundo prisma para obtener la luz blanca. En otras palabras, al
superponerse todos los colores se combinan para producir luz blanca. En términos
estrictos, la luz blanca no es un color, sino la combinación de todos los colores.
Análogamente, el negro no es un color propiamente dicho, sino la ausencia de luz.
Los objetos se ven negros cuando absorben toda la luz visible. Los objetos negros que
puedes ver no absorben toda la luz que incide en ellos; siempre se refleja un poco de
ella en la superficie. De lo contrario, no podríamos verlos.
La mayor parte de los materiales absorben parte de la luz y reflejan el resto. Por
ejemplo, si un material refleja la luz roja y absorbe los otros colores, se ve rojo. Si el
material refleja toda la luz visible, como la parte blanca de esta página, será del mismo
color que la luz que lo ilumina. Si un material absorbe toda la luz que incide en él,
entonces no refleja luz y se ve negro.
302
Cuando la luz blanca ilumina una flor, las células de la flor absorben luz de ciertas
colores y el resto se refleja. Las células que contienen clorofila reflejan la porción verde
del espectro y absorbe el resto de la luz que incide en ellas. Por otra parte, los pétalos de
una rosa roja reflejan principalmente luz roja y una cantidad menor de luz azul.
Curiosamente, los pétalos de la mayoría de las flores amarillas, como los narcisos,
reflejan el rojo y el verde además del amarillo. Los narcisos amarillos reflejan luz de
una amplia gama de colores. Casi todos los objetos reflejan una mezcla de colores. Así
pues, por ejemplo, un objeto amarillo puede ser simplemente una mezcla de colores sin
azul ni violeta, o puede estar compuesto de rojo y verde combinados.
Es importante señalar que un objeto sólo puede reflejar luz de los colores presentes
en la luz que lo ilumina.
El color de un objeto transparente depende del color de la luz que transmite. Un trozo
de vidrio se ve rojo porque absorbe todos los colores que componen la luz blanca
excepto el rojo, el cual transmite. Análogamente, un trozo de vidrio azul se ve azul
porque transmite principalmente el azul y absorbe los otros colores que lo iluminan.
Anexo 3
Actividad «Las cajas»
Objeto Objeto
Fuente f__fi___,,_.—--—--"""“wFuentefaflww/m— m=::;\-_*_I-h—mm*\ — «RN-.K‘N.N K
w010 tbojo
Caja cerrada forrada de blanco Caja cerrada forrada de negro
Da una explicación y explicá el fenómeno realizando un esquema del recom'do de la
luz dentro de las dos cajas. También justifica si tu ojo podrá ver o no el objeto que se
encuentra en la caja.
304
Anexo 4
El adelgazamiento de la capa de ozono
El Pretest
l. Explica y dibuja qué sabes del «agujero» de ozono. Ten en cuenta las siguientes
cuestiones:
¿Qué es la capa de ozono? ¿Dónde se encuentra? ¿Cómo está formada?
¿Qué es el «agujero» de ozono? ¿Dónde ocurre? ¿Cuándo ocurre? ¿Cómo ocurre?
¿Por qué ocurre? ¿Quién o qué lo provoca?
¿Cuáles son los efectos o resultados de este fenómeno?
2. ¿Qué dudas o preguntas tenés para hacer sobre el «agujero» de ozono?
El Postest
l. Revisá tus ideas sobre la capa de ozono. ¿Qué ideas eran erróneas?
2. ¿Qué te parece importante de lo que aprendiste?
3. ¿Qué actividades te sirvieron más para aprender?
Anexo 5
Texto «Agujero» de ozono
En 1985 unos científicos ingleses descubrieron que todos los años, desde 1976, en
septiembre y octubre los valores de la columna de ozono en la Antártida disminuían
alrededor de un 25% llegando a veces la disminución a un 60%. A este fenómeno se lo
llama «agujero» de ozono.
Estos científicos, en un primer momento, pensaron que los aparatos con que se medía
.el ozono estaban funcionando ma]. dando datos erróneos. Los datos recién fueron
publicados cuando los investigadores se convencieron que eran correctos.
El ozono es importante porque absorbe una gran parte de la radiación ultravioleta, se
trata de la UV-B y la UV-C. Esta radiación es absorbida por el ozono en la alta
atmósfera y no llega a la superficie terrestre. Hay otra parte de la radiación ultravioleta
que llega a la superficie terrestre, la UV-A, y que nuestro cuerpo usa para sintetizar la
vitamina D.
Es interesante tratar de entender lo que sucede con el ozono... vayamos por partes:
l. La producción y destrucción natural del ozono estratosférico se encuentra
balanceada.
El ozono se crea y se destruye permanentemente en la estratosfera. Ocurre que, al
mismo tiempo. suceden dos reacciones químicas que hacen que el ozono se convierta
en oxígeno y que el oxígeno se convierta en ozono.
Oz + radiación UV-C —>0' + 0'
0' + 02 —)03 + calor
306
N
u
03 + radiación UV-B —)Oz + 0'
Cuando sucede esto se suele decir que. en promedio, hay siempre la misma cantidad
de ozono, los productos de las reacciones químicas están balanceados.
. El cloro es muy importante en la destrucción del ozono... ¿pero cuál es su on'gen en
la estratosfera?
Su presencia se debe a los CFC, productos químicos artificiales. es decir, fabricados
por el ser humano para aplicaciones industriales. Si bien su concentración en la
atmósfera es muy baja su acción es terrible: un sólo átomo de cloro puede dar origen
a una reacción que ocurre una y otra vez y puede destruir unas 100.000 moléculas de
ozono.
Cl' + 03 —)ClO + 02
ClO + 0' —)Cl' +02
. Pero... esto no ocurre porque hay otro gas en la atmósfera llamado dióxido de
nitrógeno (N02) que puede secuestrar al cloro a través de esta reacción química:
N02 + ClO —)ClN03 (nitrato de cloro)
El nitrato de cloro es una sustancia muy estable. Al formarse este compuesto no hay
una destrucción del ozono en la estratosfera causada por el cloro de los CFC.
Los CFC son producidos en determinados lugares del planeta por la humanidad,
pero más allá de dónde se produzcan. se trasladan por toda la atmósfera debido a la
dinámica atmosférica. Lo mismo ocurre con los otros gases como el ClN03 (nitrato
de cloro).
En las nubes estratosféricas polares (NEP). que se encuentran en el interior del
vórtice polar, ocurren unas reacciones químicas donde el nitrato de cloro (ClNOg)
reacciona liberando el cloro que destruye al ozono. Este cloro no puede volver a
formar el ClNO; porque en la estratosfera del invierno antártico no hay dióxido de
307
nitrógeno (N02) disponible. El nitrógeno de este gas, mediante otras reacciones
químicas se convierte en una sustancia que forma parte de los cristales de la nube.
Resumiendo, lo que permite que haya cloro libre para reaccionar con las moléculas
de ozono destruyéndolas, es el vórtice polar que aísla el aire de la región y permite la
formación de las nubes polares estratosféricas donde son posibles las reacciones
químicas que forman el cloro que, a su vez, reacciona con el ozono destruyóndolo.
Se llama «agujero» entonces, a una importante disminución del ozono en la región
polar en la primavera, donde hay menos molécqu de ozono en la columna de aire.
También, hay que tener en cuenta que la capa de ozono se adelgaza
aproximadamente un 3% cada lO diez años en las latitudes medias.
308