Desarrollo de Procesos de
Investigación en la Escuela a partir
de la Astronomía
Elsa Marleny Tarquino Cabra
Universidad Distrital Francisco José de Caldas Facultad de Ciencias y Educación
Maestría en Educación Bogotá D.C., Colombia
Desarrollo de Procesos de
Investigación en la Escuela a partir
de la Astronomía
Elsa Marleny Tarquino Cabra
Trabajo de grado presentada para optar al título de:
Magister en Educación con Énfasis en Ciencias de la Naturaleza y Tecnología
Director:
MSc. Giovanni Cardona Rodríguez Codirector
Ph.D. Jaime Duván Reyes Roncancio
Universidad Distrital Francisco José de Caldas Facultad de Ciencias y Educación
Maestría en Educación Bogotá D.C., Colombia
“Nosotros no queremos hacer una apología
de la ciencia que profesamos. Queremos sí,
rebajar la sublimidad de sus principios y de
sus miras; queremos que el común entrevea
las relaciones tan grandes como ocultas que
tiene la Astronomía con la sociedad y con las
necesidades del hombre”
Francisco José de Caldas, 1808
Dedicada
Agradecimientos
A los profesores, MSc. Giovanni Cardona Rodríguez, asesor y Director y Ph.D. Jaime Diván Reyes Roncancio, Co-director del trabajo de grado, por su gran colaboración y sus valiosos aportes que permitieron el desarrollo y culminación de este proyecto.
Al Dr. Néstor Camino. Director del Complejo Plaza del Cielo, por haber compartido sus
Resumen
En este documento se presenta la construcción, validación e implementación de una secuencia didáctica para la enseñanza de las dimensiones físicas en este caso longitud y masa del sistema tierra-luna con los estudiantes que pertenecen al club de astronomía de una institución educativa de la ciudad de Bogotá. Este trabajo está fundamentado en la línea de profundización de la Maestría en Educación con énfasis en Ciencias de la Naturaleza y la Tecnología. Inicialmente se aborda la enseñanza por investigación como una estrategia para el diseño y el desarrollo de la secuencia, posteriormente se describen aspectos teóricos de los procesos de medición y la observación de fenómenos astronómicos relacionados con las dimensiones en el sistema tierra-luna, caracterizando los contenidos históricos, físicos y matemáticos mediante la introducción de diversos procesos de investigación, generando en los estudiantes la necesidad de construir conjeturas a través de la interacción en grupos, el uso de diferentes representaciones; y actividades que se llevan a cabo dentro del proceso de enseñanza-aprendizaje; posibilitando un aprendizaje significativo en el aula
A manera de conclusión se analizan los resultados teniendo en cuenta tres aspectos, a saber, i. la construcción de la secuencia didáctica, ii. La implementación en el club de astronomía y iii. Las reflexiones que surgieron en el desarrollo de la implementación didáctica.
Palabras clave: Enseñanza, astronomía, aprendizaje por investigación,
Abstract
In this document is presented the construction, validation and implementation of a didactic sequence for teaching the physic dimensions, in this case length and mass, of the Earth-Moon system with students conforming the astronomy club in an educational institution in Bogotá. This document is grounded on the deepening line from the Masters in Education emphasized in Natural Sciences and Technology. Initially teaching by research is addressed as a strategy for designing and implementing the sequence, later describing theoretical aspects from the measuring processes and observations of astronomical phenomena related to the dimensions in the Earth-Moon system, characterizing historical, physical and mathematical contents by introducing several research processes, generating in students the necessity for building conjectures though group interaction, using different representations and activities which are carried inside the teaching-learning process; enabling a significant learning in the classroom.
As a conclusion the results are analyzed considering three aspects, namely, i. The construction of the didactic sequence, ii. The implementation in the astronomy club, and iii. The considerations that emerged in the development of didactic implementation.
4.1 Sobre el diseño de la propuesta ... 59
4.2 Sobre la implementación ... 61
4.3 Sobre el papel de la profesora ... 64
5. Conclusiones y recomendaciones ... 67
5.1 Conclusiones ... 67
5.2 Recomendaciones ... 68
A. Anexo: Diario de Campo ... 71
B. Anexo: Secuencia Didáctica ... 77
Lista de figuras
Pág.
Figura 1-1: Perfil del Estudiante desde el Aprendizaje por Investigación. ... 10
Figura 1-2: Perfil del Profesor desde el Aprendizaje por Investigación. ... 12
Figura 1-3: Las dimensiones desde la Historia de la Astronomía ... 20
Figura 1-4: Método de Aristarco para medir la Luna. (Tomado de Principia ... 21
Figura 1-5: Método de Eratóstenes para medir la Tierra. ... 22
Figura 1-6: Primera Ley de Kepler. ... 25
Figura 1-7: Segunda Ley de Kepler. (http://renecillo93.blogspot.com.co/) ... 25
Figura 1-8: Tercera Ley de Kepler. (http://extraclassvirtual.blogspot.com.co/) ... 26
Figura 1-9: Determinación Constante de Gravitación G. ... 29
Figura 2-1: Características de la Investigación Cualitativa. ... 31
Figura 2-2: Etapas del plan de trabajo. ... 33
Figura 2-3: Encuesta Inicial. ... 34
Figura 2-4: Resultado encuesta ... 34
Figura 3-1: Organización de notas del diario de campo. ... 38
Figura 3-2: Interpretando Método de Eratóstenes (Activida1, 2014) ... 42
Figura 3-3: Trazando el meridiano del lugar. (Actividad 2, 2014) ... 44
Figura 3-4: Midiendo el radio de la Tierra – Eratóstenes (Actividad 3, 2014) ... 45
Figura 3-5: Explicación de los Equinoccios y Solsticios (Actividad 4, 2014) ... 45
Figura 3-6: Mediciones con Google Earth (Actividad 5, 2014) ... 47
Figura 3-7: Trazo de radio de arco de Circunferencia ... 49
Figura 3-8: Midiendo el radio de la Luna (Actividad 7, 2014) ... 51
Figura 3-9: Midiendo el radio de la Luna- geometría y tamaños ... 51
Figura 3-10: Midiendo el radio de la Luna- opiniones de la actividad ... 52
Figura 3-11: Intensidad Gravitacional en la Luna ... 53
Figura 3-12: Midiendo la masa y densidad de la Luna ... 56
Figura 3-13: Cálculos la masa y densidad de la Luna ... 56
Figura 4-1: Análisis de la Implementación basado en (Camino 2016) ... 62
Figura 4-2: Ubicación espacial ... 63
Introducción
La Astronomía es considerada una ciencia integradora con otras disciplinas como física, química, biología, historia, matemática, entre otras; sin embargo no es abordada adecuadamente con la mayoría de los estudiantes en la escuela. Es necesario incorporar estrategias pedagógicas específicas de Astronomía en la educación escolar, tales como, la interconexión entre los datos observacionales disponibles en cada momento histórico y la elaboración de modelos teóricos, entre otros; con el objetivo de reducir la brecha entre lo que es enseñado y lo que se debe enseñar (Betancourt.2010), teniendo en cuenta que en nuestro país solo hay algunas propuestas para incluir la Astronomía como una asignatura básica, por el contrario se encuentra al interior de programas curriculares de las ciencias naturales y ciencias sociales en la educación básica y media, cuyos contenidos están dispersos, como aparece en la propuesta de estándares de ciencias:
“Valiéndose de la curiosidad por los seres y los objetos que los rodean, en la escuela se
pueden practicar competencias necesarias para la formación en ciencias naturales a partir de la observación y la interacción con el entorno; la recolección de información y la discusión con otros, hasta llegar a la conceptualización, la abstracción y la utilización de modelos explicativos y predictivos de los fenómenos observables y no observables del universo.”(Ministerio de Educación Nacional, 2004).
lejos de lo observable cotidianamente, haciendo que los estudiantes tengan dificultades conceptuales de esta ciencia (Nardi, 2012).
En el ámbito de la enseñanza de las ciencias, la astronomía es una ciencia que plantea problemas de enseñanza-aprendizaje. No hay duda, en la actualidad, de su importancia educativa, en cuanto a su carácter cultural (Lanciano, 1989; Nussbaum, 1990), y su incidencia en el conocimiento del entorno y valor práctico en el desenvolvimiento del sujeto en el mismo, a su capacidad para plantear problemas que han de ser resueltos mediante la utilización de actividades científicas, por tal motivo, Sharp & Moore (1993) recomiendan incluirla desde los primeros niveles de enseñanza.
Ante este panorama, el papel del profesor y de la didáctica escolar, invita a la reflexión y a poner en marcha nuevas estrategias, de enfoques alternativos basados en una pedagogía y didáctica de la Astronomía, que permitan la reflexión permanente de los acontecimientos del mundo, buscando profundizar en cada acción educativa las conexiones con otras áreas del conocimiento, en especial, con la historia de la ciencia y la cultura (Camino, 2012).
También como lo menciona Nardi (2012) es importante que los procesos educativos coincidan con los tiempos de los fenómenos astronómicos a observar, como un papel diferenciador de otras ciencias. Además el conocimiento de las regularidades astronómicas es una pieza fundamental en el proceso de construcción y validación de los modelos astronómicos, es por esto que se busca diseñar y crear, acciones didácticas específicas que tiendan a la construcción de aprendizajes significativos, sobre temas puntuales, en contextos variados, a través de procesos de observación e investigación en la cual los profesores recuperen el papel de liderazgo en la formación de ciudadanos conscientes de los avances científicos y tecnológicos que cada día afectan la sociedad y la cultura.
en la reconstrucción de los conocimientos que habitualmente se transmiten ya elaborados y a los docentes realizar investigaciones en didáctica de las ciencias tanto en el campo de las concepciones alternativas como en el de los trabajos prácticos y de observación, pues se ha demostrado que los estudiantes desarrollan mejor su comprensión conceptual y aprenden más acerca de la naturaleza de la ciencias, cuando participan en investigaciones científicas.
Este documento presenta una propuesta metodológica de aprendizaje por investigación en temas relacionados con la Astronomía en particular con las dimensiones en el sistema Tierra-Luna. En el capítulo 1 se presentan los objetivos, la pregunta problema y los antecedentes que se dividen en cuatro apartados que fundamentan la propuesta; inicialmente se revisa el aprendizaje por investigación, en la enseñanza de la Astronomía, sus principales características y plan de implementación dentro de las acciones pedagógicas. Más adelante, se hace una revisión de los aspectos históricos de la Astronomía, con respecto a la evolución de los conceptos relacionados con las dimensiones, y la contribución histórica de las culturas para la construcción de dichos saberes y los conceptos físicos relacionados, el tercer apartado se caracteriza la didáctica de la Astronomía, como una estrategia de enseñanza que apunta a favorecer el aprendizaje significativo. Finalmente se establecen los criterios de la secuencia didáctica como propuesta de implementación.
El capítulo 2, está dedicado al desarrollo de las concepciones teóricas relacionadas con el enfoque didáctico de aprendizaje por investigación y su articulación como referentes teóricos y metodológicos de la propuesta didáctica planteada, describiendo cada una de las etapas de la propuesta de innovación que permitieron diagnosticar, elaborar y ejecutar el plan de investigación.
En el capítulo 3, se detallan los resultados obtenidos en las secuencias didácticas realizadas por los estudiantes del club, después se presenta el desarrollo de la implementación en el aula, se realiza un análisis de la secuencia de la información recolectada en los diarios de campo.
1.
Capítulo I
1.1 Objetivos
1.1.1 Objetivo General
Desarrollar una propuesta de procesos de investigación científica en la escuela mediante el diseño e implementación de una secuencia didáctica, al trabajar temas propios de la Astronomía con un grupo de estudiantes del Club de Astronomía de una institución educativa de la ciudad de Bogotá.
1.1.2 Objetivos Específicos
1. Caracterizar e identificar el aprendizaje por investigación como una herramienta que permita implementar una propuesta didáctica para la enseñanza de situaciones relacionadas con la Astronomía.
2. Diseñar una secuencia didáctica en temas relacionados con la Astronomía, en particular con las dimensiones del sistema Tierra- Luna, que permita solucionar las dificultades que tienen los estudiantes de educación básica y media en el aprendizaje de ésta ciencia.
3. Implementar la secuencia didáctica en el Club de Astronomía de un colegio público de Bogotá.
4. Elaboración de informe final, donde se analizan los aportes y limitaciones de la propuesta metodológica.
1.2 Contexto del Problema
Unión Astronómica Internacional (IAU) tiene como áreas clave la tecnología, la ciencia, la investigación, la cultura y la sociedad.
La Astronomía ha tenido un papel muy importante en la historia, revolucionando constantemente el pensamiento humano. En el pasado, la Astronomía se usaba básicamente para la medida del tiempo, para marcar las distintas estaciones y para la navegación a través de los grandes océanos. La Astronomía es una ciencia muy antigua y por ello es parte de la historia de las culturas. Es una ventana a la inmensidad y la complejidad del espacio exterior, colocando a la Tierra en su lugar en el Universo. (IUA. 2012).
Los problemas de la enseñanza de la Astronomía surgen generalmente porque es considerada una disciplina difícil de enseñar, y los profesores tradicionalmente tienen una aproximación a través de libros, películas, videos y modelos. Algunos docentes, pueden haber efectuado visitas a un observatorio o planetario, otros, pueden tal vez haber realizado una sesión de observación nocturna; pero sin embargo las dificultades que algunos docentes manifiestan es no tener suficientes actividades prácticas, la sensación de poseer conocimientos inadecuados, además suponen que es necesario disponer de equipos y material astronómico especializado, para que puedan introducir la enseñanza de la Astronomía en sus clases.
En los últimos años, se ha realizado un gran número de investigaciones que muestran que estudiantes encuentran serias dificultades de aprendizaje en la comprensión de los modelos Sol-Tierra -Luna, Algunos de estos trabajos se han dedicado a analizar las ideas de los estudiantes sobre la forma de la Tierra (Nussbaum, 1979; Baxter, 1989; Sharp, 1996; Sneider y Ohadi, 1998). Otros han investigado sobre los modelos que tienen los estudiantes de fenómenos astronómicos elementales, además han encontrado que estos utilizan unos modelos alternativos sobre la forma de la Tierra y el ciclo día-noche, que surgen al tratar de contrastar la información recibida en la escuela con sus propias ideas. (Schoon, 1992; Martínez Sebastià, 1998; Galili y Lavrik, 1998 citados por Galperin, 2013).
Estos sucesos pueden tener un gran impacto en nuestro mundo, tal y como demostró el impacto de un meteorito sucedido en Chelyabinsk (Rusia) en 2013. Es importante la enseñanza de la Astronomía en la escuela, pues se han hecho estudios que evidencian que los estudiantes que tienen la posibilidad de hacer cursos de Astronomía, o materias relacionadas, en la escuela primaria o secundaria tienen más posibilidades de continuar en carreras científicas o tecnológicas y de seguir interesados con los descubrimientos científicos (National Research Council 1991). Esto no solamente beneficia al campo de la Astronomía, sino que se extiende a otras disciplinas científicas.
Se ha presentado pocos estudios con respecto al proceso observacional de los estudiantes y a su interrelación con los modelos que estos proponen. Como señalan algunos autores (Albanese et al, 1997, citado en Bernat, S. 2004), el conocimiento de las regularidades astronómicas es una pieza fundamental en el proceso de construcción y validación de los modelos astronómicos, ya que ¿cómo se puede justificar los modelos en astronomía, si se desconocen las regularidades que deben ser explicadas?
En particular, entre las dificultades evidenciadas entre los profesores, las explicaciones astronómicas de la luna, con sus fases y el movimiento espacial del Sol, la Luna y la Tierra involucrados fueron de los temas indagados con mayor dificultad. La Luna que percibimos desde nuestro lugar en la Tierra son vivencias astronómicas topocéntricas. Sin embargo para dar una explicación sobre su origen, hay que recurrir a un punto de vista situado en el espacio, en este sentido uno de los principales obstáculos en el aprendizaje de la Astronomía es aquel que está ligado a la visión espacial, es decir a la capacidad mental de ver y trabajar las tres dimensiones (Camino, 2004).
Muy pocos profesores y estudiantes son capaces de identificar los días singulares y las regularidades en torno a ellos (Solsticios y equinoccios), lo cual va asociado a como se producen los cambios astronómicos a lo largo del año, en general desconocen otros modelos que pueden explicar los mismos fenómenos; además de no realizar procesos de observación sistemática que les permita explicar la regularidad de su ocurrencia.
los niños y jóvenes en los Semilleros o clubes de ciencias que tienen los colegios públicos y privados o en algunas entidades como el Planetario de Bogotá, el parque Explora de Medellín con Astromae; Shaula grupo de divulgación en Ibagué y en Quibdó, entre otros.
El Planetario de Bogotá hace anualmente una convocatoria dentro del Plan de Acción para el Programa Semilleros de Astronomía, que propende por la reorganización de los Clubes de Astronomía, el desarrollo de las competencias investigadoras en Ciencias y la incorporación permanente, pertinente y sostenida de proyectos innovadores en apoyo a los aprendizajes y la gestión académica de los Clubes o Grupos Astronómicos. (Convocatoria Planetario de Bogotá)
1.3 La Pregunta de Investigación
En este trabajo se plantea la enseñanza de la Astronomía como una estrategia en la enseñanza de las ciencias. Su carácter interdisciplinar, el interés divulgativo que despierta, y la posibilidad de diseñar e incorporar recursos didácticos que motiven al estudiante a participar en trabajos colaborativos y de investigación escolar, pero ¿Cómo lograr materializar y fomentar esto en el aula?, específicamente, ¿Qué aspectos permiten el desarrollo de procesos de investigación científica en el aula en un
grupo de estudiantes del club de astronomía de un colegio público de Bogotá, por
medio de una estrategia pedagógica en temas relacionados con la Astronomía?
La enseñanza de la astronomía presenta numerosos problemas, porque en esta ciencia las hipótesis se comprueban más por observación que por experimentos, y esta nunca se analiza, hasta el punto de que muchos estudiantes por ejemplo, no son conscientes de que la Luna se puede ver de día (Camino, 1998). Una posible razón para esta falta de observaciones es que los profesores no utilizamos el laboratorio de astronomía que todos los colegios disponen, el patio de la escuela (Ros, 2009).
Es posible plantear una propuesta de enseñanza que tenga en cuenta los aspectos históricos de la Astronomía y las propuestas realizadas por la investigación en didáctica de las ciencias. Estas hipótesis se encuentran fundamentadas tanto en la historia de las ciencias como en la didáctica de las ciencias
1.4 Antecedentes Teóricos
plantea que el aprendizaje por investigación es una estrategia de enseñanza en la que, partiendo de la curiosidad y capacidad investigadora innata de todos los niños y niñas, el docente orienta la dinámica del aula hacia la exploración y reflexión conjunta en torno a las preguntas que los estudiantes se plantean sobre los componentes y los fenómenos característicos de su entorno y diseñando entre todos planes y estrategias que proporcionen los datos necesarios para la construcción colaborativa de soluciones a los interrogantes abordados, de manera que se satisfaga el deseo de saber y de comprender de los estudiantes.Según Porlán (1995), la investigación en el aula es una alternativa para poder flexibilizar el proceso de enseñanza y aprendizaje tratando de combinar inteligentemente lo que el profesor interpreta como conveniente y lo que el estudiante siente como interesante, es aquí en donde, al planear un proceso de investigación en el aula, éste, debe responder a problemas significativos en la vida del estudiante, que sean de su interés y relacionados con la realidad que lo rodea, para que pongan a prueba la construcción de nuevos conocimientos, actitudes y valores.
experimentación, evaluación, reformulación y mejora de las propuestas pedagógicas en la escuela.
Del mismo modo, ésta se perfecciona progresivamente en la práctica, en el desarrollo de las estructuras conceptuales y operatorias del estudiante y es pensada como un instrumento al servicio de los objetivos generales de la educación; además como una mirada rigurosa que pretende construir, explicar o comprender el fenómeno educativo, en tanto se convierte a su vez en un proceso de aprendizaje para quienes participan en ella de tal modo que ese aprendizaje le permita considerar una acción informada y reflexiva sobre la propia práctica, comparada con una didáctica general. (Cañal & Porlán, 1987).
Una manera de comprender la formación investigativa es que se configura como un proceso que pretende conocer la realidad y lograr mejorar la capacidad de indagación de los estudiantes; donde se ponga en juego la capacidad para aprender por si mismos con el deseo de resolver problemas. De acuerdo con Flores (2012), un estudiante comprometido en el aprendizaje por investigación, requiere del compromiso con el trabajo en equipo, de gran capacidad de aprender por cuenta propia; que sea un estudiante que le guste documentarse, que sepa trabajar individualmente y en equipo, que formule preguntas relevantes, y le guste resolver problemas. Desde el aprendizaje basado en la investigación se espera que el estudiante logre un perfil que le permita generar inferencias y conclusiones con el fin de que construya sus propias explicaciones. (Véase figura 1-1).
Figura 1-1: Perfil del Estudiante desde el Aprendizaje por Investigación.
El maestro investigador, reconstruye y adapta los conocimientos que trata de enseñar a los estudiantes; su función no será tanto administrar o dosificar contenidos, sino diseñar y desarrollar propuestas didácticas atractivas para que los estudiantes puedan conocer e intervenir críticamente en su proceso de aprendizaje. Su propósito es vincular los programas académicos con la enseñanza. Esta vinculación puede ocurrir ya sea como parte de la misión institucional de promover la interacción entre la enseñanza y la investigación, como rasgo distintivo de un programa curricular, como parte de la estrategia didáctica en un curso, o como complemento de una actividad específica dentro de un plan de enseñanza (Cañal, 1997).
En consecuencia, la enseñanza de las ciencias adquiere su verdadera importancia, al permitir que los estudiantes desarrollen una cultura científica para abordar los problemas cotidianos, lo cual le llevará necesariamente al conocimiento científico de la realidad, y partiendo de él debe construir, con el apoyo y orientación de su maestro, el conocimiento científico que sólo tiene sentido en el contexto en el cual vive. Por lo tanto es necesario que el docente se empodere en la motivación que este ejerce sobre su estudiante, además de su interés por la investigación y la adquisición de conocimiento científico y el trabajo de las técnicas de investigación, particularmente de la indagación, búsqueda, creatividad, interrogación y del descubrimiento.
La inclusión de proyectos de investigación en el aula contribuye a generar la necesidad de estructurar un currículo interdisciplinario con áreas diferentes a la de las ciencias naturales, como lo son matemáticas, lenguaje y tecnología, que permitan desarrollar pensamiento complejo, pensamiento crítico y asumir los modelos de comprensión del pensamiento científico.
El objetivo último de la enseñanza de las ciencias naturales de acuerdo a lo que señalan los autores, (Cañal & Porlan, 1997) debe ser el de promover en los estudiantes la construcción de un modelo que le permita el aprendizaje de las ciencias, en particular de la Física y la Astronomía y, al mismo tiempo permitir que el estudiante se apropie no por la repetición de cosas ya hechas sino por el descubrimiento de sus propias capacidades.
sucede en dicha situación o la exploración de nuevas teorías para las que no se cuenta con explicaciones definitivas; tiene un componente social que se expresa no sólo en la construcción de conocimiento en comunidad, sino en el papel que desempeña el hacer científico en las transformaciones de una sociedad.
Asesorar a un grupo de estudiantes en el desarrollo e implementación de un proyecto de investigación es una labor compleja e interesante a la vez. De acuerdo con Flores, (2012), para llevar a cabo eficazmente esta labor, el profesor debe reunir ciertas características, (ver figura 1-2) en cuanto a conocimientos, habilidades y actitudes.
Figura 1-2: Perfil del Profesor desde el Aprendizaje por Investigación.
Dialogo destinados a focalizar y relacionar cada una de las etapas del aprendizaje.
La didáctica de la Astronomía desarrollada en proyectos de investigación en la escuela es importante la observación de fenómenos con diferentes métodos, la regularidad y la ocurrencia de fenómenos astronómicos y debe buscar la construcción de aprendizajes significativos para aquellos que están en procesos de aprendizaje, además teniendo en cuenta que la Astronomía es una disciplina autónoma, con gran potencialidad para contribuir a la transformación de la vida de las personas y las sociedades, permite hacer reflexión acerca de las prácticas docentes en el marco de la enseñanza de las Ciencias Naturales.
La Didáctica de la Astronomía es una de las disciplinas que más exige a los educadores y a los investigadores en educación reflexionar sobre lo mucho que se moviliza en cada acción de enseñanza-aprendizaje que se puede desarrollar, cualquiera sea la edad de las personas que participen en las mismas, sus posibilidades y sus intereses.
Es importante destacar que lo novedoso no es que se enseñe Astronomía en las escuelas; la Astronomía es una disciplina ancestral, que ha estado siempre dentro de las aulas. De acuerdo a Camino, (2011) lo novedoso, es como construir dentro de las aulas la Didáctica de la Astronomía como una disciplina nueva, ya que hace relativamente muy pocos años que ha comenzado a ser el “campo de gestación de investigaciones educativas específicas”.
En este trabajo se asume la Didáctica de la Astronomía como una estrategia de enseñanza que apunta a favorecer el aprendizaje significativo de los contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales, que actúan como núcleos integradores, durante los distintos momentos de enseñanza-aprendizaje que se llevó en el proceso de la implementación de la propuesta, donde surgieron preguntas, problemas, diferentes intereses y nuevas temáticas.
Parte importante de la propuesta didáctica radica en establecer relaciones entre el proceso educativo con los tiempos de los fenómenos astronómicos que se estudian. (Camino, 2011) Es decir, aprender en forma significativa requiere de un cierto tiempo, y de un diálogo interno entre lo aprendido y los procesos de aplicación, experimentación e implementación.
Camino (2016) dice lo siguiente:
El mundo natural es el aula privilegiada de la didáctica de la Astronomía, por lo que se
deben generar estrategias, pues todo concepto, proceso, método, etc. propios de la
Astronomía pueden ser enseñados y por tanto aprendidos, y no es a través de una
didáctica común para todos, se deben crear y diseñar acciones didácticas
específicas, sobre temas puntuales, con grupos específicos y en contextos variados a
través de procesos de investigación en el espacio tridimensional y en periodos de
tiempo extensos.(Conferencia Cali )
A pesar de las dificultades que se han evidenciado en la enseñanza de la Astronomía, es posible construir una propuesta enmarcada en un modelo didáctico que, como indica Solbes (2009), cumpla con la enseñanza desde un punto de vista histórico, de los intereses sociales y educativos, y que tenga en cuenta la observación, las concepciones, habilidades e intereses de los estudiantes para diseñar el ambiente de aprendizaje.
Un desafío para quienes aplican la Didáctica de la Astronomía, es el de generar acciones didácticas específicas sin pérdida de la rigurosidad conceptual ni de la calidad educativa, en especial desde la observación rigurosa de fenómenos astronómicos cotidianos.
Para el profesor Néstor Camino, el mundo natural es un aula privilegiada de la didáctica de la Astronomía, en los aspectos fundamentales, no es única, es una de muchas concepciones, pues todos los conceptos, procesos y métodos, propios de la Astronomía pueden ser enseñados y consecuentemente aprendidos, además no debe ser una didáctica común para todo y para todos
Se busca diseñar, crear, acciones didácticas específicas que tiendan a la construcción de aprendizajes significativos sobre temas puntuales con diferentes grupos, en contextos variados a través de procesos de investigación.
La didáctica de la Astronomía debe desarrollarse en el espacio tridimensional y durante periodos de tiempo extensos, en contexto natural real y deben brindar a quienes aprenden situaciones vivencialmente significativas. (Conferencia 2a Escuela Latinoamericana de las Ciencias y la Astronomía, Universidad del Valle, Cali 2016 y entrevista personal)
1.4.3 Secuencia Didáctica
Una secuencia didáctica es una serie de actividades articuladas, ordenadas y estructuradas para conseguir unos objetivos educativos y de aprendizaje con la mediación del docente (Tobón, 2010). Concretamente, se considera que la elaboración de secuencias didácticas integradas en procesos de formación, es un escenario potente para promover el diálogo genuino entre teoría educativa, pensamiento científico y enseñanza. En otras palabras, crear una secuencia didáctica, como experiencia formativa, supone un abordaje en espiral donde la construcción conceptual se desarrolla y retroalimenta a partir de la práctica de diseño y planificación didáctica (Martín y Cervi, 2006, Perrenoud, 2007).
La secuencia didáctica pretende fomentar la investigación en el estudiante, como la herramienta más adecuada para la construcción de conceptos, procedimientos y actitudes. Esta investigación, ha de enmarcarse en un modelo general de intervención en el aula e integrar el saber escolar, con los aportes del saber cotidiano y del saber científico, partiendo de la resolución de problemas; que permita que el estudiante vaya aproximando sus concepciones al conocimiento científico (Sanmartí. 2000).
En este trabajo proponemos que el término secuencia didáctica en vez de ser equivalente a una lección o tema, sea considerado como un modelo alternativo de enseñanza que permite concretar todas las decisiones y opciones adoptadas en otras instancias de planificación educativa: finalidades, proyectos curriculares, todo lo que de alguna forma enmarca y justifica una cierta manera de entender y practicar la enseñanza y su comunicación.
La secuencia didáctica orienta y facilita el desarrollo practico, se concibe como una propuesta flexible que puede y debe, adaptarse a la realidad concreta a la que intenta servir, de manera que sea susceptible un cierto grado de estructuración del proceso de enseñanza aprendizaje con objeto de evitar la improvisación y la dispersión, mediante un proceso reflexivo en el que participan los estudiantes, la docente, los contenidos de la asignatura y el contexto. Es además una buena herramienta que permite analizar e investigar la practica educativa. (Sánchez. 1993).
Permite organizar los contenidos escolares y las actividades relativas al proceso completo de enseñanza aprendizaje de las ciencias, ya que integra contenidos mediante un quehacer interdisciplinario, a través de trabajo en equipo por parte de los estudiantes. La secuencia didáctica debe inculcar valores, actitudes y habilidades cognitivas para fomentar la representación de la propia experiencia y el conocimiento tanto en la escuela como en los demás escenarios en que interactúan los estudiantes.
1.4.4 Diarios de Campo
El diario de campo, es considerado como una herramienta de gran utilidad para los maestros, no sólo como posibilidad de escribir y narrar anécdotas de lo que sucede en la clase, sino también como elemento para la investigación. Por tanto, éste no se centra solamente en hechos, sino también desde su estructura permite abordar experiencias significativas, tanto para el maestro como para sus estudiantes; y en este se hacen referencias tanto a lo disciplinar como a lo práctico.
El hecho mismo de reflejar estas experiencias por escrito favorece la adquisición y perfeccionamiento de competencias como: capacidad de observación, análisis, escritura, crítica, reconstrucción y la disciplina necesaria para convertir la práctica en una posibilidad investigativa que genere nuevo conocimiento y por ende, nuevas estrategias de intervención (Londoño, Ramírez, Fernández y Vélez, 2009).
Porlán & Martín (1991) mencionan que el diario se debe iniciar desde lo general para llegar hasta lo concreto; en el primer nivel se explicitan situaciones de origen anecdótico que dan lugar a la construcción más profunda en la cual se describen las dinámicas propias dentro del aula de clase y el sistema escolar. Los diarios tienen, al menos, cuatro dimensiones que les permiten alcanzar una fuerte potencialidad expresiva: a) que requieren escribir; b) que implican reflexionar; c) que integran lo expresivo y lo referencial, y d) el carácter netamente histórico y longitudinal de la narración. Esto permite después de pasado un tiempo, tener una visión amplia de la evolución de los procesos pedagógicos del profesor, además puede constituirse en un instrumento de evaluación de las actividades en el aula, así como de las habilidades de pensamiento y reflexión, o como insumo para nuevas investigaciones.
Escribir el diario es un acto de transformación de las percepciones, pensamientos y sentimientos en forma escrita, proceso que no se limita al registro de notas, de sucesos o hechos anecdóticos, sino que implica la elaboración de ideas a partir de la comprensión de la realidad, donde esa comprensión, como ya se ha visto, está permeada por factores personales y socioculturales.
Para Zabalza (2011) escribir sobre lo que uno está haciendo como profesor, es un proceso excelente para hacerse consiente de nuestros patrones de trabajo. Es una forma de “descentramiento” reflexivo que nos permite ver en perspectiva nuestro modo
particular de actuar, es además una forma de aprender.
En este trabajo el diario de campo como estrategia pedagógica, se escogió para registrar las observaciones de clase, se inició el proceso narrativo que incluye algunas ideas textuales de los estudiantes. Al finalizar cada diario de campo se hace un recuento y reflexión sobre el desarrollo de la actividad; teniendo en cuenta los registros durante el desarrollo de la clase y la evocación posterior a la misma.
Para Porlán, R. & Martín, J. (1991). El Diario deja de ser exclusivamente un registro escrito del proceso desarrollado en la clase; a medida que avanzan las actividades tiende a convertirse en el eje organizador de una investigación de procesos pedagógicos; recogiendo información previamente establecida, analizándola y categorizándola, contrastando datos obtenidos de fuentes diversas, comparándolos con lo previsto en el diseño y estableciendo conclusiones que reorienten el curso de la práctica y nos permitan validar y reconstruir nuestro propio conocimiento pedagógico-profesional.
1.4.5 La Historia de la Astronomía
la historia de la Astronomía, son de gran importancia para la formación de maestros, pues aportan elementos significativos para el desarrollo del espíritu investigador.
La historia de la astronomía es uno de los procesos más complejos de toda la historia de la ciencia. Llegar hasta el conocimiento en el que nos encontramos nos ha costado miles de años, habiendo tenido que pasar por toda una serie de hipótesis, observaciones, experimentos y conjeturas.
La Astronomía, la más antigua de las Ciencias, ha estado presente y formando parte de la identidad cultural de todos los pueblos. Desde el mito a las más modernas concepciones cosmológicas sobre el Universo, a través de los sistemas geocéntrico y heliocéntrico, conceptos astronómicos y datos de observación han sido de conocimiento común.
La representación y el conocimiento del cielo y los objetos que vemos en él no son ajenos a esta situación, es conocido que el estudio de la Astronomía tiene su inicios en las civilizaciones más antiguas, donde respondiendo a una necesidad de supervivencia establecieron las épocas adecuadas para cosechar y recoger de acuerdo a la construcción de características comunes en el movimiento de objetos en el cielo, fenómeno que más tarde y respondiendo al instinto nómada propio de dichas civilizaciones fue útil también para orientarse en largos viajes.
Figura 1-3: Las dimensiones desde la Historia de la Astronomía
La ciencia y en particular la Astronomía, dio sus primeros pasos con los comienzos de la civilización griega con las observaciones de hombres como Tales y Anaximandro, y luego llegaron los estudios y las observaciones más elaborados de Eratóstenes, Aristarco, Aristóteles y Ptolomeo, este último vigente durante casi 20 siglos.
Figura 1-4: Método de Aristarco para medir la Luna. (Tomado de Principia Technologica. http://principiatechnologica.com/2013/05/21/distancia-y-dimensiones-de-la-luna-aristarco-de-samos/)
Los griegos fueron también los primeros en intentar medir distancias en el cosmos. Aristarco, aplicando métodos de paralaje, al proyectar la sombra de la Tierra sobre la Luna eclipsada, y que la Luna en los eclipses mostraba el mismo tamaño aparente del Sol, halló que la razón de las distancias Luna-Sol era de 1/19. El diámetro de la Luna, según él, era 0,36 veces la de la Tierra, y el del Sol 6,75 el de ésta, pues ambas cantidades deben guardar la misma proporción de las distancias.
Una vez que hubo determinado la distancia d y estableciendo una sencilla relación entre los ángulos y las distancias en la circunferencia: (Fig. 1-5)
(1.1)
Despejando el valor de la circunferencia "C"
(1.2)
Figura 1-5: Método de Eratóstenes para medir la Tierra. (Tomado de
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/155/htm/sec_7.htm)
Calculando así Eratóstenes de manera matemáticamente muy sencilla la circunferencia de la Tierra "C" y de ella dedujo su diámetro y su radio con la fórmula
(1.3)
1.4.5.1 Teorías Clásicas
Nicolás Copérnico (1473-1543), astrónomo polaco, formuló su teoría sobre el movimiento de la Tierra basado en las ideas ya propuestas por el astrónomo griego Aristarco de Samos (siglo III a.C). Copérnico planteó que el Sol se encuentra en el centro del universo, de tal manera que la Tierra y los demás planetas describen círculos alrededor del Sol por lo que llegó a contradecir las ideas aristotélicas del movimiento. El esquema aristotélico de movimiento “natural” hacia la Tierra o hacia los cielos varios pesos desde lo más alto de la Torre Inclinada de Pisa, y luego comparó las caídas. Encontró que un cuerpo A con el doble del peso de otro cuerpo B no caía con rapidez doble (véase figura 3.3). A excepción del pequeño efecto del aire, encontró que los objetos de distinto peso, cuando se sueltan al mismo tiempo, llegan al suelo en el mismo momento (Hernández, 2004).
Johannes Kepler (1571-1630) matemático y astrónomo alemán en un principio
Isaac Newton (1643-1727) físico, filósofo, teólogo y matemático inglés, aportó en el desarrollo de la física y, más específicamente de la mecánica clásica, basándose en las leyes planteadas por Kepler sobre el movimiento de los planetas como también de los descubrimientos de Galileo con sus observaciones astronómicas, el principio de inercia y de la ley que rige la caída de los cuerpos.
Las teorías de Newton. Sus leyes del movimiento, como el espacio newtoniano era el espacio tridimensional de la geometría clásica euclidiana. En la mecánica newtoniana todos los acontecimientos físicos se reducen al movimiento de puntos materiales en el espacio, causado por su mutua atracción: la fuerza de la gravedad. Explicó los rasgos básicos del sistema solar, pero descuidando, por ejemplo, la influencia gravitatoria entre los planetas la de la Gravitación Universal, que marcaron uno de los mayores hitos en la historia de la ciencia. Cambió las ideas establecidas, y acertó plenamente en sus hipótesis. (Alonso. 1979)
1.4.6 Física y Astronomía
La contribución al nuevo modelo fueron las observaciones astronómicas de Galileo (1564-1642) publicadas en latín en el libro Sidereus Nuncius (El mensajero celestial, 1610). Las observaciones realizadas con el telescopio construido por él, supusieron un importante apoyo a la teoría heliocéntrica porque muestran que los cuerpos celestes no aparecían como perfectos e inmutables, que no todos giraban en torno a la Tierra y que las estrellas se encuentran muy alejadas. Al publicarlas Galileo, fue advertido por la Inquisición, que le prohibió publicar sobre dicho tema.
1.4.6.1 Leyes de Kepler
La primera de estas leyes puede enunciarse de la siguiente manera: Los planetas en su desplazamiento alrededor del Sol describen elipses, con el Sol ubicado en uno de sus focos. (Fig.1-6).
Figura 1-6: Primera Ley de Kepler.
Debe tenerse en cuenta que las elipses planetarias son muy poco excéntricas (es decir, la figura se aparta poco de la circunferencia) y la diferencia entre las posiciones extremas de un planeta son mínimas (a la máxima distancia de un planeta al Sol se denomina afelio y la mínima perihelio). La Tierra, por ejemplo, en su mínima distancia al Sol se halla a 147 millones de km, mientras que en su máxima lejanía no supera los 152 millones de km.
La segunda ley, puede expresarse como: Las áreas barridas por el segmento que une al Sol con el planeta (radio vector) son proporcionales a los tiempos empleados para describirlas. (Fig. 1-7).
Figura 1-7: Segunda Ley de Kepler. (http://renecillo93.blogspot.com.co/)
el perihelio y mínima en el afelio (la velocidad del astro sería constante si la órbita fuera un círculo perfecto). Por ejemplo, la Tierra viaja a 30,75 km/seg en el perihelio y "baja" a 28,76 km/sg en el afelio.
La tercera ley, finalmente, dice que: el cuadrado del período de revolución de cada planeta es proporcional al cubo de la distancia media del planeta al Sol. (Fig. 1-8)
Figura 1-8: Tercera Ley de Kepler. (http://extraclassvirtual.blogspot.com.co/)
La tercera ley permite deducir que los planetas más lejanos al Sol orbitan a menor velocidad que los cercanos; dice que el período de revolución depende de la distancia al Sol. Pero esto sólo es válido si la masa de cada uno de los planetas es despreciable en comparación al Sol. Si se quisiera calcular el período de revolución de astros de otro sistema planetario, se debería aplicar otra expresión comúnmente denominada tercera ley de Kepler generalizada.
Esta ley generalizada tiene en cuenta la masa del planeta y extiende la tercera ley clásica a los sistemas planetarios con una estrella central de masa diferente a la del Sol. (Alonso, 1979).
1.4.6.1 La Ley de Gravitación Universal
formado por la primera clase de materia. El movimiento de rotación de dicho vórtice arrastraba a la Tierra y a los planetas.
También son reseñables los trabajos de Huygens en astronomía, que construyó un telescopio con el que descubrió Titán, un satélite de Saturno, y aclaró que las protuberancias laterales de este planeta, vistas y dibujadas por Galileo, eran los anillos.
Los científicos ingleses Halley, Hooke y Wreen a partir de la fuerza centrípeta de Huygens y de la tercera ley de Kepler, dedujeron que la fuerza que actuaba sobre los planetas era inversa del cuadrado de la distancia, pero no pudieron deducir la órbita que debería seguir un planeta sometido a dicha fuerza.
Cuando Newton pensó cuidadosamente sobre el movimiento, se dio cuenta de que alguna fuerza debe tirar de la luna hacia el centro de la Tierra. Si no hubiera tal fuerza, la luna continuará moviéndose en línea recta y dejaría la Tierra para siempre. Se puede rodear la Tierra sólo si la Tierra la atrae. La visión de Newton fue reconocer que la fuerza que mantiene la Luna en su órbita es la misma que la fuerza que hace que las manzanas caigan de los árboles – la gravedad. (Seeds. 2010)
Desde su estudio de la obra de Galileo, Kepler y otros, Newton extrajo tres leyes que relacionan el movimiento de un cuerpo; luego en 1687 publicaría en los Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, (Principios Matemáticos de la Filosofía Natural).
Tomando el movimiento de la Luna alrededor de la tierra como un movimiento circular uniforme, la Luna, está sometida a una aceleración centrípeta que curva su trayectoria, la aceleración es un vector que está dirigido hacia el centro de la órbita.
(1.4)
(1.5)
(1.6)
(1.7)
Al aplicar la Tercera ley de Kepler a la ecuación 1.7
(1.8)
(1.9)
(1.10)
La segunda Ley de Newton dice:
(1.11)
La dirección y el sentido del vector Fuerza, coinciden con la del vector aceleración
(1.12)
La constante de la ecuación anterior es igual al producto de G (constante de gravitación universal) por M la masa de la tierra.
(1.13)
Figura 1-9: Determinación Constante de Gravitación G.
Una vez conocido el valor de G, es posible determinar la masa de la Tierra. Por ello se dice que Cavendish fue el primer hombre que “pesó” la Tierra. Además, con la tercera ley
2.
Capítulo 2
2.1 Desarrollo Metodológico
En este capítulo se presenta la metodología que se tuvo en cuenta para el diseño e implementación de la secuencia didáctica dentro del club de astronomía, se resalta la metodología cualitativa de carácter descriptivo como estrategia de interpretación de los resultados.
El trabajo se enmarca dentro la investigación cualitativa, de corte descriptivo, debido a que trata de analizar casos concretos teniendo en cuenta su peculiaridad y sus contextos; donde los actores participantes dan significado a los fenómenos, a los acontecimientos, a las experiencias, a las vivencias, y es justamente este el punto de partida central de esta investigación (Flick 2007). La toma de datos se hace dentro de la metodología de aprendizaje por investigación, en la que se privilegia el uso y diseño de modelos que permite explorar e interpretar los saberes previos y relacionarlos con los adquiridos a partir de los procesos de indagación y observación de fenómenos astronómicos.
Figura 2-1: Características de la Investigación Cualitativa.
En una investigación cualitativa, Strauss y Corbin (1990), citado por Vasilachis de Gialdino, (1992) dicen que los tres componentes más importantes son los datos, cuyas fuentes más comunes son, para ellos, la entrevista y la observación; los diferentes procedimientos analíticos e interpretativos de esos datos para arribar a resultados o teorías; y, por último, los informes escritos o verbales. Esos datos deben guardar relación con la pregunta de investigación; ser recolectados intencionalmente y, cuando corresponda, ser recogidos en situaciones naturales.
Este proyecto se inscribe, además, dentro del campo de la investigación educativa, a partir del enfoque didáctico de Aprendizaje por investigación, ya que brinda información que permite entender los procesos que se llevan a cabo en la formación de los estudiantes, establece criterios en la toma de decisiones en cuanto a la enseñanza, así mismo desarrolla conocimientos para mejorar la práctica docente.
2.2 Diseño de la Investigación
participantes en el proceso, se puede utilizar para generar nuevos conceptos, modelos, teorías. McKernan (1999) citado por Moreira (2002)
Erickson (1986), citado por Moreira (2002) conocido investigador en educación, prefiere el término investigación interpretativa para referirse a toda una familia de enfoques de investigación participativa observacional, en vez de investigación cualitativa, por ser más incluyente, por evitar la idea de que sea esencialmente no cuantitativa y por apuntar al interés central de esa investigación que es el significado humano en un contexto social y su dilucidación y exposición por el investigador. Para él, la investigación interpretativa involucra a) intensa y larga participación en el contexto investigado, b) cuidadosos registros de lo que ocurre en dicho contexto juntamente con otras fuentes de evidencia (ej: apuntes, documentos, ejemplos de cosas hechas por los sujetos, grabaciones en audio o en video) y c) análisis reflexivo de todos esos registros y evidencias así como descripción detallada (ej utilizando la narrativa y transcripciones literales de verbalizaciones de los sujetos).
2.3 Delimitación
La propuesta didáctica fue implementada en el colegio Robert F. Kennedy, institución educativa distrital de Bogotá, con 16 estudiantes de los grados 9°, 10° y 11° como participantes y 12 de los grados 6,° 7° y 8° como observadores, de la Jornada Mañana, que pertenecen al Club de Astronomía de la institución. Quienes asisten al club porque les ha gustado las actividades de ciencias, en particular de Astronomía que se realizan, generalmente en horario extra clase.
2.4 Etapas de la Propuesta
Figura 2-2: Etapas del plan de trabajo.
En la segunda etapa, es importante resaltar que antes de diseñar la secuencia didáctica, se preguntó a un grupo de estudiantes de diferentes edades a manera de preselección de la población que participaría en el proceso; se aplica encuesta que permite cualificar la temática y la estrategia didáctica sobre la percepción que ellos tenían del sol, la tierra y la luna, (Ver Figura. 2-3.) esto para conocer si el tema y las actividades eran adecuadas, claras e interesantes para los estudiantes y permitían el desarrollo de conocimientos.
Figura 2-3: Encuesta Inicial.
Figura 2-4: Resultado encuesta
Se logra la discusión y validación del Tema Didáctica de la Astronomía en un encuentro personal con el autor escogido Dr. Néstor Camino, doctor en ciencias y especialista en didáctica de la Astronomía, quien hace aportes muy valiosos al proceso de investigación; en donde se propone respetar las ideas previas y cotidianas de los estudiantes y a partir de la propuesta didáctica se logre que esos saberes previos faciliten la reconstrucción en experiencias científicas cada vez más elaboradas y que encuentren la relación de la Astronomía con otras ciencias. Es importante también que en el diseño de las secuencias didácticas se tenga en cuenta que los estudiantes puedan crear un espacio de trabajo colectivo, que despierte el interés por la investigación.
En la tercera etapa se hace un análisis de los resultados de la encuesta que permite tener una versión ajustada de acuerdo con los comentarios, el análisis y los aportes recibidos después de las revisiones. El instrumento inicial es ajustado y diseñado teniendo en cuenta los objetivos planteados y la pregunta de investigación.
0 20 40
Número de Estudiantes
26
39
15
Sol-Tierra-Luna
Tierra-Sol-Luna
En la cuarta etapa, se hace la implementación de la secuencia didáctica con los estudiantes del club de astronomía del Colegio de los grados 9°, 10° y 11° teniendo en cuenta los tiempos principalmente de los fenómenos astronómicos a observar, los tiempos para el desarrollo de las actividades ya que eran extra clase, además los espacios físicos y los materiales y equipos necesarios.
Finalmente se realiza un análisis e interpretación de los resultados, teniendo en cuenta que en el desarrollo de las actividades de cada secuencia, surgieron actividades y temáticas complementarias que enriquecieron los procesos de enseñanza y aprendizaje de la Astronomía.
3.
Capítulo 3
Resultados y Análisis de la Implementación
El proceso desarrollado en esta investigación generó retos importantes no sólo en los aspectos teóricos, sino también en aspectos metodológicos. Es importante resaltar en este trabajo la posibilidad de articular la parte disciplinar y la parte didáctica de la Astronomía como estrategia en la enseñanza de las ciencias. La historia de la Astronomía, las teorías, los conceptos ancestrales y los conceptos físicos, son elementos que asociados con las concepciones y creencias cotidianas, posibilitaron una mirada muy cercana de la actividad científica generando procesos de aprendizaje y de investigación de los estudiantes, cuando enfrentaron las tareas propuestas en las actividades, además de entender su entorno desde los fenómenos astronómicos que se pueden observar a simple vista y la posibilidad de generar aprendizajes de manera interdisciplinar.
3.1 Resultados
Se producen dos resultados: los diarios de campo y las secuencias en la implementación de la metodología de Aprendizaje por investigación dentro de los procesos de enseñanza, mediante la descripción y el análisis de las actividades llevadas a cabo al realizar cada una de las secuencias planeadas y aquellas que surgieron como complemento en la propuesta.
Es importante mencionar que en el proceso de implementación de las actividades, la planeación y los tiempos, no siempre se cumplieron pues se tenían que ajustar a ocurrencia de los fenómenos astronómicos y a las condiciones de tiempo y de visibilidad por tanto fue necesario hacer ajustes con el fin de lograr los objetivos planteados.
3.1.1 Diarios de Campo
Los registros de los diarios de campo fueron tomados en diferentes momentos, teniendo en cuenta que las actividades propuestas estaban relacionadas con la observación fenómenos astronómicos; los primeros registros se tomaron en febrero y marzo y luego desde junio hasta Agosto del 2014, para la primera parte de la secuencia didáctica; en Abril y mayo para la segunda parte de la secuencia didáctica y finalizando entre noviembre y diciembre de 2014 la tercera parte de la secuencia didáctica.
Para organizar los registros de las clases se tuvo en cuenta aspectos como: Descripción y propósito de la actividad, Momento, Descripción del desarrollo de la actividad, Reflexión y Desarrollo de contenidos, Comprensión del estudiante, conclusión de la actividad. (Ver Figura 3-1)
Figura 3-1: Organización de notas del diario de campo.
Los diarios de campo 1,2 y 3 (D1)(D2) (D3); se desarrollan en tres momentos (ver anexo A), se realiza el proceso de organización de los estudiantes en equipos de trabajo, luego desde actividades de sensibilización y exploración de los intereses sobre temas de astronomía, se hace la presentación de los temas de las actividades y la entrega de la primera parte de la secuencia didáctica. Además se registraron las impresiones, interrogantes y reacciones de los estudiantes en cada una de las actividades realizadas que conforman esta secuencia para finalizar con guía de trabajo diseñada para desarrollar el tema de medición del radio de la Tierra.
Los diarios de campo 4, 5 y 6 (D4) (D5) (D6) (ver anexo A) son obtenidos cuando se les presenta a los estudiantes la continuación de los procesos de observación con otro fenómeno Astronómico, el eclipse Total de Luna de Abril de 2014 para desarrollar el método utilizado por Aristarco de Samos para medir el radio de la Luna
El diario de campo 7,8 y 9 (D7) (D8) (D9) (ver anexo A) Se les presenta a los estudiantes otro método de medición indirecta que relaciona los resultados de las secuencias anteriores para realizar los cálculos a partir de unos datos obtenidos por una sonda espacial para poder calcular la masa y la densidad de la luna.
Se presenta el inicio de un proceso de comprensión de las situaciones propuestas, desde el dialogo y la reflexión grupal. Así mismo se pone de manifiesto las preocupaciones por recibir explicaciones, justificaciones o preguntas que se vinculen directamente con los fenómenos que están presentes en las actividades de observación y mediciones indirectas.
los estudiantes hacen referencia a como ellos están interpretando la guía de la secuencia que se les proporciona:
“CE4-7, dice miremos las que se parecen a la foto de la guía pues, miren que la
sombra no es igual en todo lo que duro el eclipse. CE4-2 dice, miren que si se
compara las que tiene más contraste entre el brillo y la sombra el borde del arco como
el de la imagen de Paint no cambia, le digo que les explique a los compañeros a que
se refiere con que no cambia, CE4-2 Profesora mire, el borde de la Luna es siempre
igual y el borde de la sombre tiene la misma relación en los diferentes momentos, solo
que en la que usted tomo se ve como en la mitad, pero es lo mismo”
Al finalizar cada diario de campo se hace un análisis de las impresiones y aportes de los estudiantes y de los procesos de aprendizaje que se generaron, además de poder autoevaluar las intervenciones dentro del proceso y como esas intervenciones aportaban al proceso de enseñanza y aprendizaje durante cada actividad, y también como hacer una proyección hacia las siguientes actividades que formaban parte de cada secuencia didáctica.
3.1.2 Secuencia Didáctica
Se diseñaron 3 secuencias didácticas cada una con actividades previas y posteriores a la implementación de la guía principal de los cálculos y resultados de las mediciones indirectas de cada fenómeno Astronómico estudiado. En cada actividad de indagación, de medición y toma de datos los estudiantes contaron con herramientas y ayudas que les permitiera a partir de las tareas y de los resultados obtenidos en cada actividad realizar procesos de investigación, entendidos como el planteamiento y solución de interrogantes, el procesamiento de la información, la construcción de conocimiento, planteando nuevos interrogantes y comunicando los resultados.
“CE3-3 dice que con los resultado que están obteniendo es más comprensible porque
debe estar en el mismo meridiano o cerca, pues, dice podía decirse que es la misma
hora y entonces los rayos del sol se verían como los vio Eratóstenes.
CE3-2 y CE3-5 dicen que aunque aquí si teníamos sombra, aunque pequeña y en
Carolina del Norte era más grande se puede decir que la tierra es redonda pues más
hacia el norte de la tierra la sombra es más grande.
CE3-2 dice que si sería más grande pero que hay que estar por la misma época del
año, si no es así, no se podía comparar.
Pero además estas actividades favorecen el desarrollo de habilidades comunicativas, porque no solo se acercan a la literatura científica sino también a la creación de escritos que mejora la forma de expresarse y de dar a conocer sus ideas y resultados.
3.2 Análisis de la Implementación
A lo largo del tiempo en que se desarrolló el proceso de implementación de la secuencia didáctica, que dependía principalmente de la ocurrencia de fenómenos astronómicos para su observación, se empieza a ver el desarrollo de los estudiantes participantes en la propuesta de investigación, desde de las tareas y actividades, una evolución (no en todos los estudiantes por igual) en los conocimientos adquiridos y como los utilizaban para actividades posteriores.
Aunque hubo periodos de estancamiento por diversos motivos, fue posible establecer que las preguntas formuladas en clase, daban pie para ampliar el proceso de indagación y que las hipótesis permitían la reflexión sobre los fenómenos al dar razón a través de informes o de las realización misma de las actividades; que implicaban desde el punto de vista intelectual y emocional que se movilizaran ideas, procedimientos y actitudes empezando a evidenciar las capacidades investigadoras de los estudiantes.
Cuando los estudiantes plantearon la posibilidad de conocer cómo se hacían mediciones en astronomía, se pensó realizar proceso de medición indirecta y se decidió aceptar la invitación y participar en el proyecto colectivo Eratóstenes del nodo Andino, con estudiantes de diferentes países, la actividad que se debía realizar era medir la sombra producida por el Sol sobre una vara, para medir el diámetro de la Tierra, era una oportunidad para ver como los estudiantes relacionaban los conceptos aprendidos en sus clases de matemáticas, sociales, ciencias, entre otras, con fenómenos astronómicos que se podían estudiar a partir de la observación, de acuerdo con la edad y con el grado de escolaridad.
Midiendo el radio de la Tierra
En la actividad de análisis de lo que entendieron sobre la medición que realizó Eratóstenes que observaron en el video de ambientación, se preguntó a los estudiantes ¿cómo ubicarían los lugares en donde se realizó esta medición? se les entrega a cada grupo algunos elementos; discuten y hacen acuerdos para tratar de dar respuesta, lo primero que hacen es explicar que tiene que ver la ubicación de los lugares, la hora y el meridiano del lugar, utilizan una bola de icopor y otros elementos evocando además temas visto en clase de sociales por ejemplo:
(D1,E-3, L23 –L25 ) dice tenemos que dividir la esfera y luego colocamos hilos para trazar los meridianos, con el compás es más fácil, hay que medir el diámetro de la
esfera y dividirlo. (Ver figura 3-2).
Figura 3-2: Interpretando Método de Eratóstenes (Activida1, 2014)
“Eratóstenes, en esa época no tenía las herramientas como ahora para medir y le “tocaba” utilizar objetos para comparar lo que querían medir, y que ya en esa época
sabían mucho de matemáticas y geometría entonces tenemos que utilizar nuestras
herramientas y medir bien con lo que tenemos para comparar los datos y saber que
tanto nos acercamos a esas mediciones y a las reales (D1, E-2)
Siendo la Astronomía básicamente una ciencia visual e interdisciplinar, requiere hacer uso de muchas herramientas, figuras y modelos como recursos didácticos apropiados para el proceso de enseñanza-aprendizaje, en especial cuando se trata de entender fenómenos que requieren tiempos largos de observación; además de encontrar detalles que permitan escoger los momentos, lugares y estrategias para obtener los mejores datos para su explicación.
En el proceso de medir y trazar el meridiano del lugar, los estudiantes hacen una observación global de los espacios del colegio; teniendo en cuenta las recomendaciones y actividades previas realizadas, utilizan lo aprendido y lo consultado, se evidencia que se están apropiando de procesos de aprendizaje que les permitirá tomar y analizar los datos para alcanzar los objetivos propuestos para cada actividad.
(D2, E1, L28 –L31) Dice que el lugar más adecuado es al lado de la cancha, pues desde temprano el Sol ilumina ese lugar, “no muy temprano, más o menos después de las 7am, por el edificio de los salones” y que en la tarde si se toman datos también se
