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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

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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


9.10.5. 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

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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

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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»

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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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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



A3.8.4. 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


A3.8.6. Actividad «Las cajas»

A3.8.6.]. Conceptos en juego


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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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.


3.3.1. 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.


3.4.1 (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.


3.5.1. 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.


3.7.1. 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.


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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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.


3.4.1. 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.


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


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


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


Objetos deconocimiento

Conceptos queestructuran el objeto

Eunbnodinámico del

ozono

Ozono estratosférico

Equilibrio

Figura 4.3. Estructura conceptual del equilibrio dinámico del ozono para el


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

senquerias

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


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


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.


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).


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


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


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


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


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».


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?»


Actividad «Mis ideas cambiaron»

Actividad «El estudio de la luz a través de la historia: Modelos científicos

acerca de Ia naturaleza de la luz»


A3.8.5. 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.


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

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X

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O) C,_ ,,AerosolesconCFCsPasanrayosultravioletasDañanelxPolosurCapatransparente

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ContaminacióndePasanrayosultravioletasEnellugardel gasestóxicos:gases,agujerosobre humo,CFCslaggnt_eContaminación:basura,PeligrosoparaSolManta usodeltransortelasaludRaosultravioletasGasesPasanlosrayosPerjudicialxAtlánticocercadeMeteorítosFormadagoraire

N,_

Meteorítos

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X ><

I"’ lvlv- v

ultravioletas

,5AerosolesconCFCs

Entranrayosultrarrojos,ultravioletasytodoslos demás

aralasalud

Australia

Cáncer Fuertes

uemaduras

16AerosolesconCFCs

X

X

EntreArgentinayMeteoritosEscudo Antártida

><

Raosultravioletas

EntreAméricaAfrica

Humonegrodeautos Aerosoles

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><

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.


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¡......

- 8o -- o8 — n

La 4jay"! .. ,.h ‘lI ¡{‘0'"'- ""i‘l’l .‘I")."': ».\¡ 5‘

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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

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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

RGdÍGCión50"" Radiación de onda corta Radiación de onda larga

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, . “5 115 IÓO 4Oceano,tierra

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).

0 50 100 150 200A 300 A I n l l 4 1 n l l . ¡4L n l 4 1 l l l n

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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).

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355

350 b

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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.


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


- 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


comprender



- 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


Hay un solo tipo deluz/radiación solar

Existen diferentes tipos de radiaciónsolar

La red de ideas

asociadas

que explican la


- 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


comprender



- 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.


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.


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.


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


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.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.


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.


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?


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.


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

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