UNA PROPUESTA PARA LA ~TRODUCCIÓN
DEL CONCEPTO DE ENERGIA
EN EL BACHILLERATO
HIERREZUELO
MORENO, J.
y
MOLINA
GONZÁLEZ, E.
I.B. Jo ge Guillén, To ox.
I.B. Reyes Ca ólicos, Vélez-Málaga.
SUMMARY
This pape se les he ounda ions o a p oposal o he in oduc ion o he concep o ene gy in seconda y eaching
and analyses he esul s ob ained.
La impo ancia del concep o de ene gía explica el in e-
és que despie a su enseñanza, de lo que puede da nos
una idea la g an can idad de abajos sob e el mismo,
apa ecidos en las e is as de in es igación en didác ica
de las ciencias (Hie ezuelo 1986).
Podemos encon a dos pos u as undamen ales sob e
cómo in oduci el concep o. Una, que podemos consi-
de a mayo i a ia, pa ida ia de de ini la ene gía como
la capacidad de un sis ema pa a ealiza abajo. De
acue do con lo que Wa en (1982) llama pun o de is a
concep ualis a, la ene gía es una idea abs ac a in en-
ada po los cien í icos pa a que les ayude en la in es-
igación cuan i a i a de los enómenos. La ene gía,
como concep o, es algo que nada iene que e con la
expe iencia dia ia, aunque la palab a se u iliza a menu-
do, casi siemp e de mane a imp ecisa y con un signi i-
cado ambiguo. Es un concep o que debe se enseñado
sis emá icamen e, y sólo puede se ap endido después
de algunos concep os básicos, pa icula men e los de
ue za y abajo. Po lo an o no debe enseña se en los
ni eles elemen ales.
O os au o es se mues an discon o mes con la p e en-
sión de da una de inición ope acional de la ene gía.
En e o os, López Rupé ez y o os (1983) conside an
que se debe pa i de una de inición desc ip i a de la
ene gía, a la que median e un p oceso g adual se le
inco po en nue os a ibu os has a comple a el signi i-
cado del concep o. Se a a de p opicia un ap endizaje
signi ica i o po inclusión, en el sen ido ausubeliano
del é mino. Sólo al conclui es e p oceso didác ico
iene sen ido in oduci el abajo como una medida de
la ene gía ans e ida en un ipo pa icula de p oceso.
A es os au o es, y noso os compa imos su opinión, les
pa ece bien una de inición desc ip i a de la ene gía en
los é minos siguien es: "La ene gía es una p opiedad
o a ibu o de odo cue po o sis ema ma e ial en i ud
de la cual és e puede ans o ma se, modi icando su
si uación o es ado, así como ac ua sob e o os o igi-
nando en ellos p ocesos de ans o mación".
En un modelo gene a i o del ap endizaje (Osbo ne y
Wi ock 1985) las ideas p e ias de los alumnos juegan
un papel undamen al. Las ideas p e ias sob e la ene -
gía desc i as en Dui (1983) indican que los es udian es
asocian ene gía con ue za, combus ible, o con cie os
enómenos como luz, sonido, e c. Wa s (1983) señala
algunas de las ca ac e ís icas de es as ideas de los
alumnos: la ene gía se cen a en el homb e, la con u-
sión de la ene gía con los enómenos mismos, conside-
a sólo la ene gía elacionada con el mo imien o, e c.
O os abajos señalan la di icul ad que ienen los
alumnos pa a u iliza el p incipio de conse ación de la
ene gía (en adelan e PCE), (Dui 1984, D i e y Wa-
ing on 1985, Solomon 1985). Dui (1985) p opone la
in oducción de la noción de deg adación de la ene gía,
pa a que así el alumno pueda explica la con adicción
apa en e en e lo que el lenguaje co idiano sugie e:
"consumo" o "p oducción" de la ene gía,
y
el p incipio
de conse ación.
OBJETIVOS
DE
NUESTRO TRABAJO
En p ime luga , que emos analiza y desc ibi las
ideas que sob e el signi icado del é mino ene gía
ENSEÑANZA DE
LAS
CIENCIAS,
1990,8
(l),
23-30
INVESTIGACIÓN
Y
EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS
ienen los alumnos, an es de ecibi enseñanza o mal
sob e el ema. Los da os los hemos ob enido a pa i de
en e is as o ales y de un cues iona io esc i o. Tenien-
do en cuen a que esas ideas p o ienen undamen al-
men e del signi icado que iene el é mino en el lengua-
je co idiano, pensamos que se án simila es a las que ya
han sido desc i as en la bibliog a ía, aunque es posible
que apa ezcan algunas di e encias causadas po el
idioma.
Dada la con o e sia exis en e en e las dos o mas de
in oduci el concep o a la que hemos hecho e e encia
en la in oducción, conside amos con enien e hace
una compa ación en e los esul ados ob enidos según
los dos en oques. Con es e in y dado que la opción
mayo i a ia en e los p o eso es es la de de ini p ime-
o el abajo, noso os hemos elabo ado unos ma e ia-
les que c eemos que pueden se ep esen a i os de la
o a endencia en con lic o.
Las ca ac e ís icas más des acables de es os ma e iales
son:
1) Se in oduce en p ime luga el concep o ene gía,
median e una de inición simila a la que hemos desc i-
o en la in oducción. El concep o abajo se in oduce
al inal del ema, como una medida de los in e cambios
ene gé icos en unos p ocesos de e minados.
2)
Se p ocu a la di e enciación p ecisa de los concep os
ue za y ene gía, con undidos ecuen emen e en las
ideas p e ias de los alumnos.
3) Se in oduce la noción de deg adación de la ene gía
(Dui 1985), pa a explica la con adicción en e el
p incipio de conse ación y el uso co idiano del é mi-
no.
4) Se hace un a amien o globalizado del é mino ene -
gía no es ingiéndolo al campo de la mecánica, u ili-
zando el concep o de ene gía química de los combus i-
bles y de los alimen os.
5) Se analizan si uaciones no ideales, eniendo en
cuen a el e ec o del ozamien o en los balances ene gé-
icos que se lle an a cabo. En cuan o a la o mulación
del PCE, hemos enido en cuen a la suge encia de
Solomon (1985) de no p opone una o mulación del
mismo únicamen e en sen ido nega i o "...la ene gía ni
se c ea ni se des uye, sólo se ans o ma...". Ha sido
sus i uido po una exp esión en la que se alude exp e-
samen e
a
que se conse a la can idad o al de ene gía
an es y después de la ans o mación. La de inición
dada ha sido: "En odas las ans o maciones ene gé i-
cas que ocu en en un sis ema aislado, cambia la o ma
en la que se p esen a la ene gía pe o no cambia la
can idad o al de ene gía, es deci , la ene gía an es de
la ans o mación es la misma que hay después de la
ans o mación".
Nues o segundo obje i o es comp oba si hay o no
di e encias en e los esul ados ob enidos po los alum-
nos que han seguido uno u o o mé odo. Es o nos lle a
a p opone la hipó esis, o mulada en o ma de hipó e-
sis nula:
No hab á di e encia signi ica i a en los esul-
ados de ap endizaje en e los alumnos que sigan uno
y
o o en oque.
Pa a hace ope a i a la hipó esis p e endemos con as-
a los esul ados de ap endizaje en los siguien es
aspec os conc e os:
a) Capacidad pa a desc ibi las ans o maciones ene -
gé icas que ienen luga en un enómeno.
b) Capacidad pa a di e encia co ec amen e los é mi-
nos ue za y ene gía.
c) Capacidad pa a di e encia los é minos ene gía,
abajo y po encia.
d) Capacidad pa a u iliza co ec amen e el PCE, así
como pa a calcula las a iaciones de ene gía que ocu-
en en p ocesos simples.
MUESTRA
Y
DISENO
EXPERIMENTAL
La mues a es aba cons i uida po 413 alumnos de
segundo de BUP, de los cuales 217 siguie on las ac i-
idades de enseñanza diseñadas según se ha desc i o y
que cons i uyen la submues a que llama emos Expe i-
men al (exp), y los 196 es an es siguie on una ense-
ñanza que enía como asgo dis in i o el hecho de
in oduci en p ime luga el concep o de abajo y
pos e io men e la ene gía de inida como la capacidad
de ealiza un abajo. Es os alumnos los llama emos de
con ol. Tan o los alumnos exp como los de con ol
es aban dis ibuidos en
7
g upos con 5 p o eso es
di e en es.
Los esul ados han sido ob enidos del análisis de una
p ueba esc i a que se pasó a odos los alumnos. Pa a
e i a que las espues as es én in luidas po la memo-
ización mecánica, la p ueba ue pasada al menos 1 mes
después de habe e minado los alumnos el ema co-
espondien e de segundo de BUP.
Pa a e i a el e ec o Ha d one, los alumnos que siguie-
on el en oque expe imen al no ue on in o mados a
p io i de que los esul ados se i ían pa a se con as-
ados con los de los g upos de con ol. La me odología
seguida con ellos es la misma que se sigue en los o os
emas del cu so, con el mismo i mo de abajo.
ANÁLISIS
DE
LAS
IDEAS
PREVIAS
DE
LOS
ALUMNOS
Como ya hemos señalado, en el diseño de nues os
ma e iales didác icos juega un papel undamen al las
ideas p e ias de los alumnos. Basándonos en los da os
apo ados po Dui (1983), Wa s (1983), D i e y Wa-
ing on (1985) hemos ealizado una se ie de en e is-
as y cues iona ios esc i os pa a analiza el signi icado
que pa a los alumnos iene el é mino ene gía y o os
é minos elacionados con él, como son el de ue za y
el de abajo.
ENSENANZA
DE LAS CIENCIAS,
1990,8
(1)
El cues iona io esc i o se pasó a una amplia mues a de
alumnos de segundo de BUP en el cu so 85-86. Fue si-
mila al u ilizado po Dui (1983) y en él obse amos
que los alumnos asociaban el é mino ene gía con
ue za, con calo , con combus ible, con Sol, con elec-
icidad, con mo imien o y con ene gía a ómica.
Du an e el cu so 86-87, an es del comienzo del ema en
el que se incluían es os concep os, ealizamos 3 1 en e-
is as, de las cuales 23 ue on a alumnos de segundo y
8 a alumnos de e ce o de BUP, con la in ención de
analiza con más de alle es as ideas. Los alumnos
enían que desc ibi el uncionamien o de un mo o
eléc ico que ele aba una pesa y a con inuación se les
hacía una se ie de p egun as elacionadas con el é mi-
no ene gía. Fue on g abadas y pos e io men e ansc i-
as. Los aspec os más sob esalien es obse ados son:
Los alumnos ienden a desc ibi el enómeno obse a-
do sin u iliza el é mino ene gía, a pesa de que se les
animaba a que emplea an palab as cien í icas que c e-
ye an que es aban elacionadas con el mismo. Sólo
4
de
los 23 alumnos de segundo y
2
de los 8 de e ce o
usa on lapalab a ene gía en su desc ipción. La mayo ía
desc ibe únicamen e lo que e sin da ninguna in e p e-
ación:
''...al enchu a los cables se mue e el mo o ...",
algunos hablan de polo posi i o y nega i o e incluso de
elec ones, si bien de una o ma no cohe en e. Algunos
añaden que el mo o end á alguna ue za pa a abaja ,
ejemplo de la sus i ución de la palab a ene gía po la de
ue za.
Cuando los alumnos no mencionaban la ene gía en la
desc ipción del p oceso, se les p egun aba si la ene gía
in e enía en el mismo. An e es a p egun a los alumnos
de segundo se e e ían únicamen e a la ene gía eléc i-
ca o a la elec icidad, u ilizando ambas palab as de
o ma indis in a; los alumnos de e ce o, que ya habían
ecibido enseñanza sob e es e ema en el cu so an e io ,
sí desc ibían las ans o maciones ene gé icas que enían
luga .
A
la p egun a, ¿qué signi ica pa a i la palab a ene -
gía?, la mayo ía dice que la ene gía es como una ue za,
"...la capacidad de ue za que iene un cue po...".
Es a
asociación ue za-ene gía se mues a como una de las
ideas p e ias más pe sis en es en es os alumnos. O o
g upo ambién nume oso la asociaba con el mo imien-
o, en conc e o con algo capaz de mo e se po sí
mismo. En es e sen ido, las pe sonas ienen ene gía
po que son capaces de mo e se, la pesa que e a ele ada
po el mo o no iene ene gía po que no puede mo e se
po sí misma. Algún alumno señalaba que la pesa sólo
iene ene gía cuando es á subiendo.
En e los alumnos de e ce o se obse a que iden i ican
con más acilidad la ene gía ciné ica que iene la pesa
cuando sube que la ganancia de ene gía po encial que
expe imen a en la subida. El concep o de ene gía po-
encial pa ece mucho menos e iden e que el de ene gía
ciné ica; los alumnos que aún no han ecibido enseñan-
za, no econocen que un cue po en una posición ele a-
da enga ene gía debido a esa posición:
"..
.la pesa en lo
al o del a ma io no iene ene gía...",
mien as que
muchos asocian una ene gía a los cue pos en mo i-
mien o.
Al p egun a les po o os cue pos que u ie an ene gía,
de los p esen es en el local donde se ealizaba la en e-
is a, la mayo ía se e e ía a la ene gía eléc ica (loca-
lizada en el adiocase e, en los ocos de luz, enchu es,
e c.) y p ác icamen e odos señalaban las pe sonas,
en e is ado y en e is ado, como poseedo as de ene -
gía. Sin emba go, los obje os inanimados y en eposo,
como la mesa o un cue po en lo al o de un a ma io, no
poseen ene gía de ningún ipo. Los alumnos dicen que
las pe sonas ienen capacidad pa a mo e se po sí
mismas, de eje ce ue zas, mien as que los obje os
inanimados no la ienen siendo és a la azón que dan
pa a deci si un cue po iene o no ene gía.
Se obse a en las en e is as que los alumnos u ilizan
indis in amen e los é minos de ue za, po encia, aba-
jo y ene gía en la desc ipción de una si uación:
"...algo
iene ene gía po que es po en e
y
es po en e po que
eje ce o iene ue za..
."
.
Siendo undamen al ma ca la
di e encia que exis e en e la p ecisión del lenguaje
cien í ico y la ambigüedad del lenguaje co idiano, se á
necesa io ene es e hecho en cuen a al p og ama la
enseñanza de es os concep os.
En cuan o al PCE, no es usado po los alumnos de se-
gundo de BUP. La mayo ía dice que un u bolis a iene
menos ene gía después de habe jugado un pa ido que
al p incipio, y cuando se le p egun a qué ha pasado con
esa ene gía dicen que se ha gas ado, que se ha pe dido,
que ha desapa ecido. De mane a simila , cuando se
e ie en a la ecupe ación de esa ene gía, puede hace se
po dos caminos di e en es: o bien omando alimen os
o simplemen e "descansando". Es deci , podemos
aumen a de ene gía sin oma la de ninguna pa e.
En alumnos de e ce o de BUP se obse a una coexis-
encia de las ideas p e ias con lo ap endido sob e el
PCE. Así dicen que el ciga o "p oduce" ene gía calo-
í ica, aunque hayan explici ado a ias eces du an e la
en e is a que la ene gía se ans o ma pe o no se
pie de.
RESULTADOS
Y
ANÁLISIS DE
RESPUESTAS
Los esul ados se e ie en a las espues as de los alum-
nos a la p ueba que incluimos en el anexo. Po azones
de espacio, sólo analiza emos algunas p egun as. Los
da os es án siemp e exp esados en po cen ajes y NC se
e ie e a los alumnos que no con es an.
P egun a
1:
Se han clasi icado las espues as según que la al u a
señalada uese co ec a o inco ec a y a endiendo al
ipo de explicación que jus i ica la opción escogida. El
signi icado de cada una de las ca ego ías es:
B 1: Apoyan su espues a en el PCE y en las ans o ma-
ciones ene gé icas que ienen luga . Incluimos an o
ENSEÑANZA
DE
LAS CIENCIAS,
1990.8
(1)
25
los que mencionan el ozamien o como enómeno que
puede hace a ia la al u a a la que puede subi , como
aquéllos que no lo hacen, que suponen implíci amen e
una si uación ideal.
B2: P edicen la al u a co ec a, no u ilizando el PCE
pa a jus i ica su espues a.
M: Aquéllos que p edicen una al u a inco ec a o dan
una explicación e ónea.
Tabla
1
Clasi icación de espues as en la p egun a
1
Expe imen al Con ol
B
1 36,7 16,3
B
24,3 30,6
M 38,5 493
NC
0,s 3,6
Ya habíamos obse ado en las en e is as ealizadas
pa a de ec a las ideas p e ias, el poco uso que hacen
los alumnos del é mino ene gía pa a explica los enó-
menos. T as la enseñanza, los esul ados es án en esa
misma di ección, aunque los alumnos exp u ilizan el
PCE en una p opo ción muy supe io a los de Con ol.
Es os da os coinciden con los señalados po Dui (1984)
y D i e y Wa ing on (1985).
Un aspec o des acable es que los alumnos de con ol no
mencionan el ozamien o en sus espues as, sólo lo
hace el 4,6%, mien as que los exp se plan ean explíci-
amen e las dos posibilidades, que exis a o no oza-
mien o, en un po cen aje signi ica i amen e más al o,
el 34,4%.
En e las espues as inco ec as hemos obse ado que
un po cen aje al o de los alumnos exp desc iben las
ans o maciones ene gé icas que su e la bola, aunque
no u ilizan el PCE. Po el con a io, los de Con ol, ni
siquie a emplean el é mino ene gía. Son espues as
in ui i as, sin explicación lógica alguna. En es as es-
pues as se de ec an algunos e o es concep uales como
el hecho de asigna la magni ud ue za a la bola como
una p opiedad de la misma, ( ue za
de
los obje os,
Vienno 1979), o con undi elocidad con ue za:
"...la
bola a pe diendo ue za al subi ...", "...subi á según
la ue za que lle e...", "...la ue za que coge bajan-
do..
.".
O o e o común es la con usión en e ue za
y
ene gía:
"...po el ozamien o pie de ue za..
." .
P egun a
2:
B: Aquéllas que iden i ican la necesidad de ene gía
cuando hay una ans o mación
y
señalan que no es
necesa io ene gía cuando pe manece el mismo es ado.
Es e c i e io es álido pa a los es í ems de la p egun a.
M1
:
Los que dan una explicación dinámica, siendo és a
co ec a, pe o no elacionan la necesidad o no de
ene gía con la exis encia de una ans o mación. En el
í em 2.3, al no exis i esa posibilidad, hemos incluido
odas las espues as inco ec as.
M2: En los í ems 2.1
y
2.2
las espues as inco ec as
desde cualquie pun o de is a.
Tabla
11:
Clasi icación de espues as en la p egun a
2
Expe imen ales Con ol
2.1 2.2 2.3 2.1 2.2 2.3
B
65,l 51,4 18,8 28,l 5,l 3,5
M
1 1,4 9,2 77,l 25,5 553 82,7
M2 30,8 36,7 37,8 32,7
NC
2,8 2,7 4,l 8,7 10,7 13,8
Con es a p egun a p e endíamos comp oba si el alum-
no di e encia en e lo que signi ica que en un es ado
exis a ene gía y lo que signi ica que en un p oceso haya
una a iación de ene gía. Los da os ecogidos en la
abla
11
son elocuen es en el e lejo de la di e encia
en e las espues as de ambas mues as. En e los alum-
nos de Con ol, des aca el ele ado po cen aje que hace
uso de jus i icaciones dinámicas, aunque se les p egun-
aba explíci amen e po la ene gía.
Me ecen des aca se los esul ados del í em 2.3 con un
po cen aje de espues as inco ec as muy ele ado. Mu-
chos alumnos indican que se necesi a una ue za pa a
man ene es i ado el muelle y po lo an o se necesi a
una ene gía, lo que conside amos un ejemplo de la pe -
sis encia de la con usión en e ue za
y
ene gía. O os,
comen an que un muelle es i ado iene ene gía, con un-
diendo el que exis a ene gía con la necesidad de an e-
encia de ene gía pa a man ene un de e minado es ado.
Una idea e ónea que se epi e con ecuencia es la
necesidad de la exis encia de a mós e a pa a que exis a
o pa a que ac ue la g a edad. Así indican que:
...
en ese
plane a el en lo a ía po que no hay a mós e a, y po
lo an o no se necesi a ene gía...".
Algo simila ue
obse ado po Ruggie o y o os (1985).
Algunos alumnos señalan que al muelle, en el í em 2.3,
no hay que da le ene gía po que no es á en mo imien o.
La asociación de la ene gía con el mo imien o es am-
bién ecuen e en e los alumnos.
P egun a
4:
En la misma debían u iliza , al menos una ez, cada uno
de los siguien es é minos: ue za (4.1), ene gía (4.2),
abajo (4.3) y po encia (4.4). Los núme os en epa én-
esis iden i ican el é mino que le p ecede.
Hemos conside ado co ec a la espues a sob e ue za
cuando la exp esaban de alguna mane a como in e ac-
ción en e dos cue pos:
"...el ca o al choca eje ce
una ue za sob e el ope...".
Respec o a la ene gía
cuando mencionan la ene gía ciné ica o po encial o
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS,
1990,8
(1)
INVESTIGACIÓN
Y
EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS
alguna de las ans o maciones que ienen luga :
"...el de e minada po encia
y
al choca se ans o ma en
ca o lle a una ene gía ciné ica debido a su eloci- ene gía
..." o
"...lapo encia que lle a el ca o desa o-
dad..."; "...el cue po que sube aumen a su ene gía lla ue zas."
En pocos casos se elaciona la po encia
po encial...".
Respec o al abajo si lo elacionan con con una ans o mación ene gé ica y el iempo necesa-
una ue za y un desplazamien o o si lo mencionan como io pa a la misma. Es pa en e po lo an o la con usión
medida de una ans o mación ene gé ica. Respec o a en e los concep os de po encia y ene gía.
la po encia si la e ie en como ene gía ans o mada o
abajo ealizado en la unidad de iempo.
P egun a
6:
Tabla 111
Clasi icación de espues as en la p egun a
4
En la p egun a 6.1 hemos clasi icado como co ec as
aquellas espues as que escogen la opción
D
y señalan
aue los cue nos no ienen ue za. En la p egun a 6.2
Conside amos co ec as aquellas espues as que hacen
Expe imen al Con ol
uso del p incipio de conse ación de la ene gía (PCE).
4.1
4.2
4.3
4.4
4.1
4.2
4.3 4.4
B
65,l 75,7 58,7 32,7 18,4 17,8 12,2 8,l
M
32,6 20,6 37,6 62,3 56,l 58,7 65,9 64,3
Tabla
IV
Clasi icación de espues as en la p egun a
6
NC
2,3 3,7 3,7 5,O 25,s 23,s 21,9 27,6
Exis e una di e encia cuali a i a en e las espues as de
ambos g upos e lejada en la ex ensión y cohe encia de
las mismas. En los alumnos de con ol, son más educi-
das y es án menos elacionadas con el p oceso que
ienen que explica , siendo des acable el al o po cen a-
je de alumnos que no con es an. Se obse a una di icul-
ad pa a desc ibi un enómeno in e p e ándolo me-
dian e concep os cien í icos ap opiados; en muchos
casos se limi an a desc ibi los aspec os obse ables, a
pesa de que en el enunciado se les pedía que u iliza an
los é minos ue za, ene gía, abajo y po encia. Ejem-
plo de ese ipo de espues a desc ip i a se ía:
"...el
cocheci o a co iendo
y
choca con el ope, hace que
las uedas se mue an
y
es o hace subi al cue po
B...".
En o as ocasiones in oducen los é minos que se les
piden de o ma o zada cons uyendo una ase sin
sen ido lógico:
"...el ca o lle a ue za, da ene gía que
p oduce abajo
y
és e se ans o ma en po encia que
hace que
B
suba...".
En e los e o es más ecuen es obse ados des aca la
con usión ue za-ene gía, que en es e caso se mani ies-
a al deci que la ue za se con ie e en ene gía. Una
espues a ípica se ía:
"...el ca o lle a una de e mina-
da ue za que se ans o ma en ene gía al con ac a
con el ope, en onces se p oduce un abajo que hace
que los eng anajes se mue an
y
el obje o
B
sube con
una de e minada po encia...".
Podemos e como se
asigna una ue za al coche, en el sen ido de
ue za de
los obje os
que se mue en (Vienno 1979), sus i uyen-
do ese concep o de ue za al co espondien e de ene -
gía ciné ica. En o os casos la ene gía ciné ica del ca o
es la que eje ce la ue za sob e el ope. No se ha
p oducido un p oceso de cambio concep ual, coexis-
iendo en la men e del alumno an o el é mino ue za
como el de ene gía con un signi icado ambiguo y
con uso (Posne e al. 1982).
El é mino po encia es u ilizado con usamen e, obse -
ándose la in luencia del lenguaje dia io. Así son
con es aciones ecuen es:
"...el ca o a con una po-
encia debido a su elocidad...", "...el ca o lle a una
Expe imen ales Con ol
6.1
6.2
--
6.1
6.2
--
B
49,l 61,4
1,s
14,l
M
50,4 37,7 92,9 78,l
NC
0,s 0,9 5,6 7,7
En el í em
6.1
emos como se man iene en los alumnos
de con ol la idea ya señalada de que los cue pos en mo-
imien o ienen una ue za que no exis e cuando esos
cue pos es án en eposo. Ap oximadamen e el 90%
conside a on que el coche iene más ue za en la posi-
ción 1 que en la 2 po que es á en mo imien o, po que
lle a elocidad o po cualquie o a azón simila . Los
esul ados de los alumnos exp son mucho mejo es con
ce ca de un 50% de espues as co ec as.
En cuan o al í em 6.2 cuya con es ación co ec a supo-
ne la aplicación del PCE, la si uación es simila siendo
muy pocos los alumnos de con ol que esponden ade-
cuadamen e. Den o de las espues as co ec as, se ob-
se a que un 20% del o al de la mues a de alumnos
exp hace alusión a una si uación eal con ozamien o,
explicando el e ec o del mismo; sin emba go, en e los
alumnos de con ol, son muy pocos los que se e ie en
a la si uación eal, sólo el 2,5%, aplicando el PCE a una
si uación ideal sin ozamien o.
Con iene des aca algunas de las explicaciones que
o ecen pa a jus i ica sus espues as e óneas. Así
dicen ecuen emen e:
"... iene más ene gía en
1
po -
que es aba mo iéndose
..."
dejando e una asociación
ene gía-mo imien o en el mismo sen ido que ya ha
sido señalado po Wa s (1983). Es e ipo de espues a
supone ambién el no ene en cuen a la ene gía po en-
cial, que es ol idada po un g upo signi ica i o de
alumnos. De es e modo, es os alumnos dicen que iene
más ene gía en 1:
"...po que si no no hab ía podido
subi la cues a...",
ase que e leja la necesidad de una
ene gía pa a cambia la al u a pe o no se conside a que
se enga más ene gía po el hecho de habe cambiado de
posición. Incluso hay algunos que escogen la opción 1
a gumen ando que la ene gía ciné ica es "mayo " que
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS,
1990,8
(1)
27

la ene gía po encial, cuando no hay da os que pe mi an
a ala una a i mación de ese ipo.
O o g upo nume oso de espues as e óneas uel e a
pone de mani ies o la con usión ue za-ene gía que ya
hemos mencionado. Algunos dan la misma espues a
pa a ambos apa ados, siendo ecuen e lee espues as
del ipo:
"... iene más ene gía en
1
po que al ene más
ue za iene más ene gía.."
o es a o a:
"... ienen la
misma ene gía po que en ambos casos los mo o es
es án pa ados y po lo an o no hay ue za mo o a...".
P egun a 8:
En es e caso la clasi icación la hemos hecho a endien-
do a los siguien es c i e ios: Son co ec as
(B)
las
espues as que indican que no c een que uncione el
mecanismo, ya que según el PCE no se pod ía p oduci
ene gía y po an o ampoco se pod ía ap o echa .
Los esul ados indican que los alumnos exp hacen uso
del PCE en una p opo ción muy supe io a la de los
alumnos de con ol. Con iene señala que a los g upos
exp no se les había dicho nada sob e el mó il pe pe uo
de p ime a especie, de o ma que en sus espues as no
aluden nunca a esa jus i icación, sino que aplican el
Tabla
V
Clasi icación de espues as eii la p egun a
8
Expe imen ales Con ol
B
21,6 63
M
74,3 67,8
NC
4,l
25,9
PCE diciendo que no es posible un suminis o con inuo
de ene gía sin un apo e simila po o o lado. En e los
alumnos de los g upos de con ol hay algunos que
jus i ican la imposibilidad po el hecho de que es un
mó il pe pe uo de p ime a especie, sin añadi ninguna
o a explicación.
En e las espues as e óneas se obse an dos g upos.
Aquéllos que no es án de acue do con el in en o pe o
no jus i ican o dan explicaciones en las que no se iene
en cuen a el PCE. De és os, muchos dicen que no
unciona ía po el ozamien o que lo ha ía de ene se;
o os c een que no pesa más la cadena de un lado que en
el o o; y una mayo ía dice que no unciona po que no
hay ninguna ue za que lo haga mo e se. A es os
alumnos les ex aña que un mecanismo an simple
pueda unciona , además sin ninguna ue za que lo
haga mo e se. El segundo g upo de espues as e ó-
neas lo cons i uyen aquéllos que es án de acue do con
la opinión del in en o , aunque algunos mues an algu-
nas e icencias
e
indican que se pod ía ap o echa muy
poca ene gía.
CONCLUSIONES
Los esul ados ob enidos po los alumnos de los g upos
exp han sido muy supe io es a los ob enidos po los
alumnos de con ol en odas las p egun as. Sin em-
ba go, no nos a e emos a asegu a que la di e encia ha
sido debida únicamen e a cómo se ha in oducido la
ene gía, ya que ambién ha sido di e en e la me odolo-
gía u ilizada. No nos ha sido posible ealiza el con as-
e en e las dos o mas de in oduci la ene gía u ilizan-
do la misma me odología de descub imien o o ien ado.
Así pues, no podemos a i ma que las di e encias se
deban a la es uc u a del ema y no a la me odología o
ice e sa. Noso os nos inclinamos po que han in lui-
do los dos ac o es.
Los esul ados mues an que los alumnos exp ienen
una mayo capacidad pa a desc ibi las ans o macio-
nes ene gé icas que ienen luga en un enómeno, pa a
di e encia los é minos ue za y ene gía, abajo y
po encia y pa a usa el p incipio de conse ación de la
ene gía.
Como e a p e isible, hemos obse ado di e encias en
los esul ados ob enidos po los alumnos de p o eso es
di e en es, an o en los exp como en los de con ol,
incluso es as di e encias han exis ido en e los alumnos
de dos g upos di e en es que habían ecibido enseñan-
za con el mismo p o eso . Sin emba go, en la p ác ica
o alidad de los casos, el g upo expe imen al que enía
el peo esul ado, supe aba el mejo de los esul ados
ob enidos po los g upos de con ol. Es o nos hace
pensa que las di e encias obse adas no deben se
a ibuibles a la in luencia del p o eso sino que el papel
p edominan e lo juega el mé odo empleado.
Del análisis de las espues as podemos saca las si-
guien es conclusiones:
1.
La p incipal di icul ad concep ual adica en la di e-
enciación en e ue za y ene gía, más p ecisamen e, la
di icul ad su ge po la con usión que exis e en e la
ue za
de
los obje os que se mue en, idea man enida
po los alumnos an es y después de la enseñanza,
y
la
ene gía ciné ica que debe sus i ui a esa idea.
Una enseñanza p og amada pa a elimina esa con u-
sión pa ece consegui lo en un po cen aje signi ica i o.
En caso de un enseñanza que no ha hecho especial
hincapié en es os aspec os, las concepciones de los
alumnos pe manecen inal e adas casi en su o alidad
( éase esul ados de la p egun a
6).
Se hace necesa io
insis i en es os aspec os básicos en cu sos pos e io es
de mane a que pueda log a se un cambio concep ual en
un po cen aje amplio de alumnos.
2.
Los alumnos mues an una p e e encia po esol e
los p oblemas dinámicamen e en luga de ene gé ica-
men e. Es o es explicable po que en el cu ículo se de-
dica mucho más iempo al es udio de la dinámica que al
es udio de la ene gía. Además, la magni ud que el
alumno iende a u iliza espon áneamen e es la ue za
en luga de la ene gía. Los alumnos exp, que dedica on
muy poco iempo al es udio de la dinámica en es e
ENSENANZA
DE
LAS CIENCIAS,
1990,8
(1)
cu so, hacen uso en mayo p opo ción de un análisis
ene gé ico de las si uaciones plan eadas.
3.
El PCE juega un papel undamen al en la comp en-
sión de lo que es la ene gía, an o que algunos au o es
la de inen como una magni ud abs ac a que se conse -
a (Feynman
1971).
En la p ueba debían hace uso del
PCE en a ios í ems. Obse amos que los po cen ajes
de acie os son sus ancialmen e di e en es en e una y
o a p egun a; el esol e co ec amen e una p egun a
depende no sólo del concep o o de la elación que han
de usa , sino,
y
es o es impo an e, de la p esen ación de
la p egun a.
C eemos que la obse ación que hace ~olokn
(1985)
sob e la con eniencia de una o mulación posi i a del
PCE con ibuye a que los alumnos lo u ilicen mejo en
la esolución de p oblemas. Asimismo la noción de la
deg adación de la ene gía es ú il pa a elimina la con-
adicción en e el p incipio de conse ación y el len-
guaje co idiano.
O o aspec o que ambién conside amos posi i o es
amplia la aplicación del PCE a si uaciones en las que
in e engan o as ene gías di e en es a las mecánicas.
Los alumnos de con ol sólo u ilizan el PCE pa a
iguala la ene gía ciné ica a la po encial, incluso en
casos donde no es aplicable dicha igualdad. Po el
con a io, no ienen en cuen a o os sis emas que in e -
ienen en las si uaciones que ienen que analiza . Es os
alumnos en a as ocasiones hacen un análisis de las
si uaciones eales, ienden a idealiza las, suponiendo
que no hay ozamien o.
4.
La con usión en e los signi icados de las palab as:
ue za, ene gía y abajo, que los alumnos u ilizan de
o ma inco ec a en la p egun a
4,
nos hace duda de la
e icacia de una enseñanza en la que los concep os
quedan sin delimi a y las alumnos no son capaces de
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La di icul ad que les supone a los alumnos la desc ip-
ción de esos enómenos simples, jun o al al o núme o
de alumnos que no con es a a es as cues iones nos hace
sospecha que en la enseñanza po ellos ecibida no se
han incluido ac i idades de es e ipo. Nos pa ece que
es e es un mal que aqueja con bas an e gene alidad a la
enseñanza de las ciencias, acusadamen e en la Física y
Química. Pa ece que es su icien e que el alumno sea
capaz de de ini co ec amen e un é mino y a lo sumo
que sea capaz de aplica una ó mula pa a calcula una
de e minada magni ud. Sin emba go, nos pa ece un
ap endizaje de poca calidad, cuando no es capaz de
u iliza los concep os ísicos que ha es udiado pa a
desc ibi una si uación ísica. No deci nos que sean
capaces de explica un de e minado enómeno, sino
que sean capaces de desc ibi lo u ilizando los é minos
cien í icos. De es a mane a podemos sabe si comp en-
den e dade amen e el signi icado de los mismos. Pe o
pa a es o es necesa io que se p og amen las ac i idades
adecuadas en las clases.
El análisis cuali a i o de los enómenos que p opugna-
mos no es á eñido con un es udio cuan i a i o de los
mismos. Lo que de endemos es no queda se simple-
men e en los cálculos numé icos, sino que es os acom-
pañen a la in e p e ación ísica de las si uaciones p o-
pues as.
5.
Los esul ados indican que no ha enido ningún éxi o
la enseñanza en cuan o a la comp ensión de que el
abajo mide una de las o mas de a iación de la
ene gía de un sis ema. C eemos necesa io es udia es e
aspec o más de alladamen e, in en ando disce ni si ha
sido causado po un mal diseño de las ac i idades o po
ene una di icul ad in ínseca an ele ada que quizás
esul a a más en able p og ama es e pun o en cu sos
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194.
ANEXO
1
.-
En un expe imen o de labo a o io un alumno deja cae una
bola de cojine e, desde el pun o
X,
sob e un ca il me álico.
Señala cuál se á el pun o más lejano que puede alcanza la
bola.
Explica u espues a.
2.- Supón que es ás en un plane a en el que no hay a mós e a
de ningún ipo y en el que exis en unos ma e iales que pe mi-
en el desplazamien o sin que haya ozamien o.
2.1
.-
¿Se á necesa io usa ene gía pa a pode pone en mo i-
mien o, a una elocidad de 70 km/h, un en cuya masa es de
10.000 kg? Explica u espues a.
2.2.- ¿Se á necesa ia ene gía pa a que el en se man enga en
mo imien o? Explica u espues a.
2.3.- ¿Se á necesa ia ene gía pa a man ene un muelle es i a-
do? Explica u espues a.
4.-
El ca o ep esen ado en la igu a lle a una de e minada
elocidad.
Al
choca con a el ope es capaz, median e un
sis ema de eng anajes, de subi una de e minada al u a el
peso que enemos colocado en
B.
Desc ibe el p oceso, usando
al menos una ez cada una,
las
palab as ue za, ene gía, abajo y po encia.
6.- Un coche llega al p incipio de una cues a con una de e -
minada elocidad. En ese momen o se le pa a el mo o , pe o
aún puede subi has a lo al o de la cues a, luga donde se de-
iene.
Señala qué ase e pa ece co ec a. explicando u espues a:
2
I( ,.s/)c~. o / i Ji cl.: i
A:
Tiene más ue za en 1.
B:
Tiene más ue za en 2.
C: Tiene la misma ue za en 1 que en 2.
D: Ninguna es co ec a.
Respec o a la ene gía
A: Tiene más ene gía en 1
B:
Tiene más ene gía en 2
C: Tiene la misma ene gía en
1
que en 2
D: Ninguna es co ec a
8.- Obse a el disposi i o de la igu a. Su in en o hace la
siguien e de ensa del apa a o.
Y
Cualquie a que sea la posición de la cadena, su lado de echo
debe pesa más que el izquie do. Po consiguien e, es a pa e
de la cadena debe i a de la o a e i bajando inin e umpida-
men e, con lo cual ha á que se mue a odo el mecanismo. En
odo ese p oceso noso os podemos i ap o echando di ec-
amen e la ene gía que se a p oduciendo"
¿Es ás de acue do? Jus i ica u opinión, añadiendo odos los
comen a ios que c eas opo unos.
30
ENSEÑANZA
DE
LAS CIENCIAS,
1990,
8
(1)