INVESTIGACIÓN
Y
EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS
ESQUEMAS CONCEPTUALES PREVIOS DE LOS
ALUMNOS EN GEOLOGÍA
GRANDA VERA, A.
I.B.
Ped o Espinosa. An eque a (Málaga).
SUMMARY
The p esence o concep ual e o s o p e-scien i ic ideas abou Geology in ou s uden s uns pa allel o wha hey
sus ain abou o he sciences: we obse e no only hei pe sis ence bu also hei simila i y o concep s/ heo ies
om p e ious scien i ic pe iods.
INTRODUCCI~N
Las in es igaciones didác icas sob e los p ocesos de en- sión de los cambios, el de allismo de muchos enóme-
señanza/ap endizaje en Geología es án poco desa o- nos geológicos, las elaciones p o undas en e p oce-
lladas; pa ece que la didác ica de es a ciencia, al me- sos co icales e in e nos, e c
...
sin ol ida la compleji-
nos en nues o país es á en sus comienzos, en lo que dad, e incluso imposibilidad de diseña expe iencias ea-
se e ie e a los nue os pa adigma psicológicos y pe- lizables, y po an o la necesidad de o mula modelos
dagógicos. Del análisis bibliomé ico de las publicacio- analógicos co ec os.
nes sob e ciencias expe imen ales ealizadas en 1985,
Algunos
de
los
obs áculos
expues os
son
compa idos
con eccionado Po Ma a
Y
An a (1986) se desp ende po la Biología, al igual que la necesidad de ma iza
que de los 205 abajos eseñados sólo 8 co esponden
e
incluso
comba i las no icias excesi amen e simples
a Didác ica de la Geología, si excluimos los de ca ác-
de
los
medios
de
comunicación
de
e gene al y los medio ambien ales; es e da o es más
e elado si conside amos que (( en e al p edominio El abajo que se p esen a a con inuación Se ha eali-
adicional de los abajos sob e Física y Química en zado pa a inicia Una in es igación ace ca de la di-
el pe íodo 19-75-1983 se con i ma un cambio en la en- dez
O
no de es as ideas en el campo de la Didác ica de
dencia, con la equipa ación -p oducida ya en el la Geología. LOS cues iona ios
y
obse aciones se han
1984- de la p oducción sob e Ciencias Na u ales (en di igido a es g upos de
3'
de
BUP
du an e dos Cu -
o no al 48% del o al) con espec o a las de Física y sos consecu i os, del I.B. ((Ped o Espinosa)) de An e-
Química (ap oximadamen e el 42%))) (Ma a y An a, a 10s ci ados g upos se les impa ió una P og a-
1986). En suma al equilib io se p oduce po el a ance mación expe imen al de la asigna u a de Ciencias Na-
de los es udios en Biología e in es igación del medio u ales de ese cu so, ap obada po la ~onseje ía de
básicamen e. Educación y Ciencia de la Jun a de Andalucía. No se
p e ende ago a la elación de e o es concep uales, ni
Aunque es amos de acue do en la especi icidad de ca- hipó esis
de
su
apa ición, sino con ibui a
ab i
lí-
da ciencia en '0s aspec os que a ec an a su E~is emo- neas de in es igación en al sen ido o a con inua las.
logía
y
su Didác ica (Shaye y Adey 1984), no es me-
nos cie o que compa en elemen os comunes, al igual
que en el plano cien í ico es ic o, así se de ec an en
1.
ESQUEMAS CONCEPTUALES E IDEAS
Geología, ideas y esquemas p e ios en los alumnos, sus-
PREVIAS DE LOS ALUMNOS
en ados en obse aciones y conclusiones de sen ido co-
mún. Es as ba e as pa a consegui un ap endizaje sig- Los alumnos escogen aquellos da os y obse aciones
ni ica i o se en aumen adas po las di icul ades pa a que les son signi ica i os en el ma co de e e encia de
comp ende la escala del iempo geológico, la dimen- las eo ías que acep an y c een; así en mul i ud de oca-
ENSEÑANZA
DE
LAS CIENCIAS,
1988,
6
(3), 239-243 239
siones los p o eso es comen amos que pe manecen co-
mo ele an es la anécdo a o el ejemplo ma ginal, e-
niendo su co ela o en las espues as a p uebas o
exámenes.
Si acep amos que los concep os cambian de alo (de
signi icado), al a ia el esquema concep ual en que se
hallan inme sos, comp ende emos la impo ancia de ge-
ne a cambios de ma cos concep uales median e las me-
odología~ adecuadas. P e iamen e hay que des ela
sob e qué se apoyan los alumnos, qué ca gas eó icas
imp egnan a los hechos (B own 1984), en suma, man-
ene una ac i ud expe imen al, pa iendo de las p e-
gun as y ep esen aciones de los alumnos (Gio dan
1985a).
Una de las ías ac uales de in es igación didác ica la
cons i uye la de ección de los e o es concep uales,
ideas p e ias o p econcep os cien í icos (Gio dan
1985b), (As udillo y Gené 1984), (Gené 1982), (Caba-
lle 1985), (Jiménez 1985), (Ped inazi 1987).
Las ca ac e ís icas de dichos p econcep os son, según
Solís Villa (1984) ci ando a Osbo ne y Wi ock, las
siguien es:
-
no son cong uen es con los concep os, leyes y eo-
ías que los alumnos ienen que ap ende .
-
cons i uyen un esquema concep ual cohe en e, con
amplio pode explica i o.
-
son muy esis en es al cambio; a eces no cambian
en absolu o; cuando se p oduce el cambio, como e-
sul ado del es udio, puede no coincidi con lo p e is o
po el p o eso .
-
in e ie en en el ap endizaje de las ciencias, siendo
esponsables de la di icul ad que encuen an los alum-
nos en es as asigna u as.
D i e (1986) insis e en las elaciones que se es able-
cen en e ales ideas o p econcep os en el campo deli-
mi ado po los esquemas concep uales al e na i os de
los es udian es; además de las ca ac e ís icas enume-
adas an e io men e señala:
-
los es udian es manejan un lenguaje imp eciso y é -
minos indi e enciados pa a exp esa sus ideas.
-
ideas in ui i as simila es son de ec adas en es udian-
es de di e en es medios y edades.
Po Úl imo hemos de señala el pa alelismo (que no la
copia exac a), en e los p econcep os y su e olución,
y los cambios concep uales que se han p oducido en
el anscu so de la his o ia de la ciencia (Piage 1970).
2.
LOS PROBLEMAS METODOLÓGICOS
Nos encon amos con o as di icul ades, que sólo in-
dica é b e emen e, como la endencia, de p o eso es
y alumnos, a la espues a ápida y supe icial a los in-
e ogan es que nos plan ea la na u aleza (Ca ascosa
y Gil 1985), ac ecen ada po la densidad enciclopédica
de los ema ios (que llega al ex emo en el COU), y po
el escaso in e és de los alumnos en p o undiza sob e
las cues iones que se les plan ean, po c ee que ienen
la con es ación adecuada; a su ez las p egun as que
ellos se pueden o mula epi en los ópicos de los me-
dios de comunicación de masas (Gio dan 1985a). Es-
os p oblemas
y
los expues os en el apa ado an e io
han a ado de se supe ados con las p opues as de p o-
g amación expe imen al de Ciencias Na u ales pa a
3'
de BUP que se han lle ado a cabo los cu sos 85/86 y
86/87; una de las di ec ices básicas de és as e a cono-
ce lo que pensaban los alumnos, con el in de diseña
es a egias didác icas adecuadas pa a a o ece la cons-
ucción de su p opio conocimien o.
3.
METODOLOGIA
EMPLEADA EN LA DE-
TECCIÓN DE LOS ERRORES CONCEPTUA-
LES EN GEOLOGÍA
Se selecciona on p egun as sob e aquellas cues iones
que habían apa ecido en espues as a p uebas y eje ci-
cios con un ca ác e epe i i o, y que a alaban una hi-
pó esis de e o concep ual; se pasa on cues iona ios
sob e las mismas a los g upos que seguían la p og a-
mación expe imen al e ec uando una segunda selección
más es ingida pa a los alumnos del siguien e cu so;
las que se man u ie on no se al e a on en su o mula-
ción. También se u ilizó la obse ación y el deba e en-
e los g upos de alumnos, pues se combinaba el a-
bajo indi idual y el colec i o en el cu so expe imen al
ya comen ado.
A
pos e io i
se han ag upado los posibles e o es en
di e en es bloques,
al
mismo iempo que se o ecen los
esul ados de las espues as a cada cues ión, y un co-
men a io en el que se pos ulan los posibles pa alelis-
mos con si uaciones an e io es his ó icas de la
Geología.
4.
CLASIFICACI~N
DE
LOS
PRECONCEP-
TOS EN GEOLOGÍA
1. Un p ime g upo lo cons i ui ían aquellos que se ase-
mejan a eo ías y explicaciones que se p esen a on en
ases an e io es del pensamien o cien í ico geológico;
en es e g upo se encon a ían:
1.a. Relación núcleo incandescen e- ulcanismo.
1.b. Con usión en e magne ismo y g a edad.
1.c. Mo imien os del ni el del ma pa a explica la apa-
ición de ósiles a g an al u a.
11. El ((sen ido común» dic a las espues as a in e o-
gan es que se plan een; pod íamos deci que lo apa en e
subyuga, como en los casos que siguen:
1I.a. Un g ani o se e osiona siemp e menos que una
caliza. (E1 To cal pa a alumnos de An eque a es á o -
mado po g ani o (10%) o ocas me amó icas (22%).
I1.b. Relaciones causa-e ec o en e sismicidad, ulca-
nismo y ec ónica de placas.
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS,
1988,
6
(3)
INVESTIGACIÓN
Y
EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS
1I.c. Con usión de igidez con densidad. 1
Yo
a acción del núcleo
111. El e ce g upo lo o ma ían las ideas p e ias, que 29% no sabe/no con es a.
se de i an de una al a de dominio de la me odología Según Be nal (1979), Gilbe «no se limi ó a los expe-
cien í ica; los alumnos c een: imen os: esbozó a pa i de ellos nue as ideas gene a-
1II.a. Que el g adien e geo é mico es un mé odo. les. La que so p endió más a la imaginación de la épo-
1II.b. Que las ondas sísmicas son sólo un mé odo. ca ue que los plane as se man enían en sus ó bi as g a-
cias a la i ud magné ica de la a acción)). Dampie
5.
CUESTIONES PLANTEADAS, ANÁLISIS
Y
COMENTARIOS SOBRE LAS RESPUESTAS
1.a. ¿Qué p uebas apo a ían pa a demos a que hay
un núcleo semi luido e incandescen e en el in e io de
la ie a?
69% los ma e iales que a ojan los olcanes
12% el p opio o igen de la ie a, cuando e a una
bola incandescen e
12% po la ayec o ia de las ondas sísmicas al lle-
ga al núcleo
3% po las pe o aciones que se ealizan
4% o as azones.
La espues a mayo i a ia p esupone una comunicación
di ec a en e el núcleo y el ex e io e es e, y po an-
o la exis encia de canales o zonas de con ac o en e
los ocos olcánicos (nuclea es) y la co eza; obse a-
mos además la inadecuada elación que se es ablece en-
e ulcanismo y ec ónica global.
La explicación dada a la ac i idad olcánica y las eo-
ías ace ca del in e io de la ie a has a el siglo XVIII,
incluso el XIX, coinciden con lo mani es ado po la
majüiia de nues os alumnos. El pa adigma de es a
concepción igu a en el lib o de A anasius Ki che , Mun-
dus sub e aneus; en él se desc ibe
y
apa ece dibujado
un esquema de uncionamien o de la ie a en la que
hay un g an uego cen al in e no y una ed de canales
pa a uegos, aguas, é e es, e c. Bu on es de los p i-
me os cien í icos que señala: «el uego de los olcanes
no p ocede de un uego cen al, ni siquie a de un ue-
go muy p o undo, pues el ai e es absolu amen e nece-
sa io pa a que se p oduzca o po lo menos pa a ali-
men a lo)) (Ta on 1972); las azones a güidas no son
co ec as, pe o son cohe en es con los conocimien os
ísico-químicos y geológicos de la época.
1.b. LA qué ac o /es se debe la exis encia del campo
g a i a o io e es e?
¿Y
el campo magné ico?
11% hacen esponsable de la exis encia de los dos
campos a las mismas azones: mo imien os del nú-
cleo, amaño, densidad, e c ... explican el campo
magné ico po :
17% el ozamien o en e capas del in e io e es e
9% la composición de Fe y Ni del núcleo
6% la o ación de la ie a
9% los polos e es es que gene an un imán
48% no sabe/no con es a
explican la exis encia de un campo g a i a o io po :
59% la p opia masa que es la ie a
ENSEÑANZA
DE
LAS CIENCIAS,
1988,
6
(3)
(1986) dice: «inspi ándose (Gilbe ) en la idea ilosó i-
ca g iega sob e un in lujo e é eo e inma e ial, imaginó
que el imán o sus ancia elec i icada emi ía una espe-
cie de a lu io con el que cau i a los cue pos ci cundan-
es
y
los a ae hacia sí; es e mismo concep o lo aplicó
a la explicación de la g a edad, es deci , a la ue za
que impulsa las pied as al suelo)). En ambas ci as se
exp esan las imp ecisiones o iginales en e magne is-
mo y g a edad, con usiones que mani ies an algunos
de los es udian es, después de habe ecibido una asig-
na u a de Física y Química en 2O de BUP; pa ece des-
p ende se un mejo conocimien o de la g a edad que
del magne ismo. His ó icamen e hay que esal a que
algunas de las ideas de Gilbe si ie on a New on pa-
a o mula sus eo ías ace ca de la g a i ación.
1.c. LA qué al u a es aba el ni el del ma en el momen o
de deposi a se lo que ac ualmen e son ósiles, espec-
o del ni el ac ual? (p. ej. en El To cal de An eque a,
con una al u a media de unos mil me os)
37% llegaba has a las cimas ac uales
sob epasándolas
47% más o menos como el ac ual (de ellos un 33%
indica que e an los ma e iales los que se habían
le an ado)
12% a menos de mil me os
4% no sabe/no con es a.
Se cons a a que, pa a explica la p esencia de ósiles,
más de un 50% de los alumnos que han ecibido una
enseñanza de Ciencias Na u ales en
1
de BUP no in-
dican po e o u omisión que los ma e iales que o -
man las mon añas y co dille as se han le an ado (se han
mo ido), y lo que quizás sea más signi ica i o es que
casi la mi ad de los encues ados iene la idea a aigada
de que han sido mo imien os (eno mes) del ma los es-
ponsables de ales es uc u as geológicas. Es so p en-
den e la simili ud de es os plan eamien os con los que
sos enían los medie alis as; Leona do da Vinci los c i-
icaba aduciendo que «los ósiles que se encuen an
aho a en las al as mon añas con inen ales se p oduje-
on en el agua de ma y no se puede supone que hu-
biesen llegado al pun o en que se hallan hoy, en los cua-
en a días que du ó el dilu io de Noé. En ealidad
ni
jun as odas las aguas de ie a, nubes, íos
y
océanos
pod ian llega a cub i las co dille as de nues o glo-
bo». Han enido que p oduci se cambios en la co eza
de la ie a, decía Leona do; pe o no hace al a ecu-
i a ningún ca aclismo.
«.
..
con el iempo, el Po se
lle a á la ie a seca al ondo del Ad iá ico, de la mis-
ma o ma que ya aca eó allí g an pa e de la Lom-
-
-
ba día)) (Dampie 1986).
INVESTIGACIÓN
Y
EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS
Toda ía Maille en el siglo XVIII a i maba: «los ani-
males y ege ales e es es son descendien es de los que
i ían en el ma uni e sal, cuya e i ada o igina ía la
eme sión de las mon añas)). (Ta on 1972).
1I.a. Con usión en e esis encia a la e osión y du eza
en su acepción común.
An es de esponde a la cues ión, los alumnos deba ie-
on el compo amien o de ma e iales o mados a con-
diciones de P y
Ta
lejanas a las condiciones de la co -
eza, en e al de o os o iginados en medios simila es
o no muy lejanos del ambien e de la co eza, la mayo-
ía llega on a la conclusión de que los p ime os se ían
más ines ables, po que su es uc u a molecula es aba
de acue do con las condiciones de o mación; pos e-
io men e se les p egun ó: ¿Qué oca es más ácilmen-
e e osionable a la P y la
Ta
de la co eza, un g ani o
o una caliza? ¿Po qué?
-
el ace camien o de placas implica mo imien os, de-
sequilib io~, en suma sismicidad.
-
el alejamien o de placas li os é icas hace pensa en
aguje os, osas, espacios abie os po los que luye el
magma, es deci ulcanismo.
-
un
%
ele ado de alumnos ce cano al 30, iene ideas
muy con usas incluso inco ec as espec o
al
concep o
de causalidad que se ha in es igado.
-
aún en el caso de los alumnos que dominan al con-
cep o, el choque de placas apa ece como un ejemplo
más c eíble, po lo que implica de ca ás o e, cambios
b uscos, e c
...
en elación con el ulcanismo y la
sismicidad.
1I.c. Con usión en e los concep os de densidad y igi-
dez: consecuencias pa a un co ec o ap endizaje del
in-
e io e es e.
Las cues iones plan eadas ue on dos:
82% la caliza po que:
-
¿Qué ac o es in luyen en la elocidad de las on-
15% sus enlaces químicos son más débiles das sismicas en su ansmisión po el in e io de la
30% es más blanda ie a?
18Yo es menos compac a
19% o as: más po osa, menos densa, más he e o-
génea, e c.
9% el g ani o po que se o ma a condiciones más
alejadas de las dominan es en la co eza, que la
caliza.
9%
no sabe/no con es a.
En las espues as dadas pa a apoya la hipó esis de las
calizas se mezclan concep os como la densidad, la blan-
du a, la po osidad, e c
...
odos ellos, a mi en ende ,
sinónimos de una idea aga de du eza, que de ini ía
la cualiad esencial que explica la esis encia a los agen-
es e osi os; la al e ación química de un ozo «du o»
de hie o puede in oca se como ejemplo, pe o se com-
p ueba en onces que pa a una g an pa e de los es u-
dian es, la e osión es un concep o esencialmen e me-
cánico siendo conside ada po muy pocos las al e a-
ciones de o igen químico.
1I.b. La cues ión se en ocó pa a conoce el g ado de
adquisición del concep o de causalidad (Gio dan 1985a)
en la ec ónica global, sob e los aspec os más conoci-
dos po los alumnos: olcanes y e emo os.
19% la composición de ma e iales
34% la densidad
16% el es ado ísico de las capas de la ie a
6%
p o undidad de los ma e iales
13% la p esión
12% la igidez
-
De ine lo que es igidez
39% la exis encia de ue zas molecula es y enlaces
ue es que impiden las de o maciones
24% du eza
12%
medio compac o po la p esión
9% depende de la densidad
16%
o os: no se doblan, no se ompen ácilmen e,
no elás icos, e c.. .
De las espues as a la p ime a cues ión se deduce la im-
po ancia concedida al ac o densidad, aunque se ci-
an odos los impo an es; de la igidez, la mayo ía de
los es udian es iene una aga noción que sob e odo
se exp esa en unción de o os concep os más conoci-
dos po ellos. Es os hechos condicionan la comp en-
sión de los mo i os po los que se p oducen las a ia-
ciones de la elocidad p o ocandi apa en es pa ado-
Los olcanes y e emo os, ¿son causa o e ec o de los jas; hab ía que insis i en el sen ido ísico de la densi-
mo imien os de las placas? Explica según los casos las dad como concep o que se e ie e a la masa de los á o-
azones que c eas con enien es. mos. di e enciándola de la igidez aue in o ma de la
3%
son causa
y
e ec o lexibilidad de los enlaces a 6Ymicos: de las dis ancias
6% cuando se ace can las placas p oducen los e- en e los mismos, e c
...;
la densidad supone la ine cia
emo os; cuando se alejan, los olcanes. del medio a la p opagación del mo imien o ondula o-
3% son la causa del mo imien o de las placas io, es po an o un ac o que in luye de o ma in e -
6%
los olcanes son causa po que expulsan la a; sa en la elocidad de p opagación.
los e emo os e ec o Las cons an es de la igidez pa a cada medio ísico son
70Vo
en
choque
de
se
los ca ac e ís icas, has a llega a la capa semi luida del nú-
nes y sismos cleo en que la igidez es ce o; el coe icien e
/.L
=O
y
12% no sabe/no con es a sin emba go
p
ha aumen ado a 9,5 g /cm3. Las e-
Del análisis de las espues as pa ece desp ende se que: locidades de p opagación de las ondas sísmicas ienen
242
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS,
1988, 6
(3)
INVESTIGACIÓN
Y
EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS
de e minadas po las ó mulas:
donde
K
=
módulo de comp ensibilidad,
p
=
módulo
de igidez
y
P
=
densidad (Lillo 1982).
Las ondas sísmicas son an e odo un «mé odo» pa a
conoce el in e io e es e, an es que un enómeno
geológico con explicación basada en p ocesos ísico-
químicos; así de la a i mación «las ondas
S
no se ans-
mi en en medios líquidos o semi luidos)), los alumnos
leen e in e p e an «se en ian ondas
S
po que és as no
se p opagan en medios líquidos)). Resul a di ícil que
los alumnos ap endan que del compo amien o de las
ondas hemos ob enido da os indi ec os del in e io de
la ie a.
El g adien e geo é mico pa a un 15% de los alumnos
es un «mé odo»
y
no un da o ísico que nos pe mi e
deduci la exis encia de es uc u as en el in e io que
gene an calo po di e en es mecanismos.
CONCLUSIONES
Los alumnos ienen que supe a en el ap endizaje de
la Geología de
3O
de
BUP,
una se ie de obs áculos epis-
emológicos o iginados po di e en es causas:
a) la p esencia de e o es concep uales o p econcep-
os cien í icos.
b) la con usión en e p ocesos
y
mé odos, en e enó-
menos
y
aplicaciones.
c) la in luencia de un cie o «sen ido común»
y
la apli-
cación de concep os de la ida co idiana.
d) la de icien e base concep ual ísico-química.
e) la endencia a ol ida los enómenos
y
p ocesos in-
e nos, que no se en
y
que necesi an esquemas con-
cep uales más abs ac os
y
complejos pa a
comp ende los.
)
la dimensión de los concep os de espacio
y
iempo
en Geología.
g) una concepción básicamen e es á ica del mundo
y
la na u aleza.
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