Una propuesta para la introducción del concepto energía en el Bachillerato

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 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BROOK, A. y DRIVER, R., 1984. Aspec s o seconda y s u- den s unde s anding o ene gy: ull epo . (Publicación de la Uni e sidad de Leeds). BROOK, A. y DRIVER, R., 1986. The cons uc ion o mea- ning and concep ual change in class oom se ings: case s udies on ene gy. (Publicación de la Uni e sidad de Leeds). DRIVER, R. y WARRINGTON, L., 1985. S uden 's use o he p inciple ene gy conse a ion in p oblems si ua ions Physics Educa ion, Vol. 20, pp. 171-176. DUIT, R., 1983. Ene gy concep ion held by s uden s and consequences o science eaching en Misconcep ions in Science and Ma hema ics, pp. 3 16-321. aplica los a si uaciones ela i amen e simples. 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 pos e io es. FEYNMAN, R. e al. 1971. Física l. Mecánica, adiación y calo . (Fondo Educa i o In e ame icano: Bogo á). GIL PÉREZ, D., 1983. T es pa adigmas básicos en la ense- ñanza de las Ciencias, Enseñanza de las Ciencias, Vol. 1, pp. 26-33. GIL, D. y MARTÍNEZ-TORREGROSA, J., 1983. A model o p oblem sol ing in acco dance wi h scien i ic me ho- dology, Eu opean Jou nal o Science Educa ion, Vol. 5, pp. 447-455. HIERREZUELO MORENO, J., 1986. Re isión bibliog á i- ca sob e la enseñanza de la ene gía, Enseñanza de las Ciencias, Vol. 4, pp. 266-268. DUIT, R., 1984. Lea ning he ene gy concep in school- LÓPEZ RUPÉREZ, F. Y LÓPEZ RUPÉREZ, E., 1983..Las empi ical esul s om he Phylippines and Wes Ge many, nociones de abajo y ene gía. Análisis concep ual y Physics Educa ion, Vol. 19, pp. 59-66. didác ico, Bo dón, 249, pp. 497-506. DUIT, R., 1985. In sea ch o un ene gy concep (Pape p e- OSBORNE R. y WITTROCK M., 1985. A gene a i e model pa ed o "Con e ence on Teaching abou Ene gy wi hin and i s implica ions o Science Educa ion, S udies in he Seconda y School Science Cu iculum", Leeds. Science Educa ion, pp. 59-87. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1990,8 (1) 29 INVESTIGACIÓN Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS POSNER e al., 1982. Accomoda ion o a Scien i ic Concep- VIENNOT, L., 1979. Spon aneous easoning in elemen a y ion: Towa d a heo y o Concep ual Change, Science dynamics, Eu opean Jou nal o Science Educa ion, Vol. Educa ion, Vol. 66, pp. 21 1-227. 1, pp. 205-211. SOLOM0N, J., 1985. Teaching he cOnse a ion o ene gy, WARREN, J.W., 1982. The na u e o ene gy, Eu opean Physics Educa ion, Vol. 20, pp. 165-170. Jou nal o7 Science Educa ion, Vol. 4, UD. 295-297. -AA RUGGIERO, S. e al., 1985. Weigh , g a i y and ai p essu e: Men al ep esen a ion by I alian middle school pupils, WATTS, M., 1983. Some al e na i e iews o ene gy, Physics Eu opean Jou nal o Science Educa ion, Vol. 7, pp. 181- Educa ion, Vol. 18, pp. 213-217. 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)