Los materiales que forman la corteza y sus cambios

Ideas para trabajar

Las ideas básicas para trabajar

Ideas para revisar

Las ideas habituales del alumnado para revisar

"Buenas" preguntas

Posibles buenas preguntas que ayuden a la construcción de estas ideas

Ideas para trabajar

Rocas y minerales

La corteza de la Tierra está hecha de rocas y minerales. Las rocas forman el suelo cuando han sido sometidas a procesos de meteorización. Las rocas y los minerales son materiales y como tales se pueden investigar desde el modelo sistémico de materia. En este apartado profundizaremos en el conocimiento de estos materiales desde la mirada de la geología, es decir, desde su origen, desde sus cambios a lo largo del tiempo y desde cómo hacer de ellas un uso sostenible.

Las rocas son de hecho los materiales más comunes y abundantes de la Tierra. En algunos lugares, como las montañas, los acantilados o en los márgenes de la carretera, las vemos claramente, pero en otros están escondidas por agua, por el suelo, por plantas, etc.

Los nombres «roca» y «mineral» se usan indiscriminadamente para describir tanto rocas como minerales y, de hecho, la diferenciación entre uno y otro a veces es compleja. Un mineral se define como una sustancia pura, sólida, que tiene una estructura interna ordenada -cristalina- y que se ha formado como resultado de procesos geológicos. Por ejemplo, una piedra preciosa como el ópalo no se considera un mineral porque no tiene una estructura cristalina.

Las rocas se definen de una manera menos precisa. Es cualquier masa sólida constituida normalmente por uno o más minerales, aunque las hay que están compuestas de materia no mineral, como por ejemplo la obsidiana, que es una roca volcánica formada por una sustancia vítrea no cristalina, o el carbón, roca formada por restos orgánicos. Son materiales a menudo duros y consistentes, pero no todas las rocas son grandes, ni duras, ya que lo que las caracteriza es el material que las conforman. Por ejemplo, el petróleo es una roca líquida, la arcilla es una roca moldeable fácilmente y la arenisca es una roca no compacta.

El ciclo de las rocas

Todas las rocas que forman el planeta Tierra tienen un origen inicial ígneo (también se llama magmático) ya que cuando el planeta se formó alrededor del sistema solar, hace millones de años, las temperaturas eran muy elevadas y las sustancias se encontraban en un estado fundido o semifundido, como un magma. Al enfriarse este magma dio lugar a las rocas ígneas y estas rocas se han ido transformando a lo largo del tiempo, aunque los materiales que las forman son los mismos.

Fuente: Tarbuck, E.J., Lutgens, F.K. (2009). Ciencias de la Tierra. Madrid: Ed. Pearson

A pesar de la diversidad que hay de rocas, se agrupan en tres grandes grupos según los procesos por los que han pasado: el de las ígneas, el de las sedimentarias y el de las metamórficas. Los procesos impulsados ​​por el calor interno de la tierra son los responsables de la formación de las rocas ígneas y metamórficas, mientras que los impulsados ​​por la energía procedente del sol y de la gravedad producen los sedimentos a partir de los cuales se forman las rocas sedimentarias.

Las rocas ígneas son las que resultan de la solidificación del magma, las rocas sedimentarias se originan a partir de procesos que tienen lugar en la superficie de la Tierra (meteorización, erosión, transporte, sedimentación y cimentación o compactación), y las rocas metamórficas (que quiere decir, cambio de forma) son las producidas por la modificación física o química de rocas sedimentarias, ígneas o de otras metamórficas preexistentes, en unas condiciones de presión y temperatura que posibilitan que no lleguen a fundirse. Todos estos cambios requieren mucho tiempo.

El ciclo de las rocas es uno de los muchos ciclos del sistema tierra en el que la materia cambia pero se conserva (se recicla) y permite comprender el origen de los tres tipos de rocas básicos y la función de los diferentes procesos geológicos que intervienen en la transformación de un tipo en otro.

Ideas para revisar

El alumnado no reconoce las rocas como el material del que está formada la corteza terrestre, sino que piensa que son sólo los fragmentos rocosos irregulares, que los más pequeños llaman piedras.

También creen que son objetos permanentes, fijos, que siempre han estado en el mismo lugar y por lo tanto no tienen un origen ni han cambiado. Para describir una roca se refieren a características relacionadas con la forma, color, tamaño o rugosidad (si es lisa ya no es una roca) y de manera espontánea no se fijan en su composición (si son homogéneas o heterogéneas, si tienen cristales que brillan, etc.).

Otra dificultad para el aprendizaje es que, a pesar de poder observar los diferentes tipos de rocas, es imposible ver y comprender los procesos que han posibilitado su formación, debido a su lentitud y complejidad. Por ejemplo, los efectos de la erosión por la circulación del agua suelen ser identificados, pero no los efectos debidos a su congelación, ya que les cuesta imaginar que el agua se expande cuando se congela. 

O tampoco ven ninguna relación entre el hecho de que las rocas se rompen y la formación de los suelos o de la arena de la playa. En algunos casos pueden interpretar la formación de guijarros a partir de un modelo de acreción (y por tanto pensar que los guijarros con el paso del tiempo se hacen grandes) en lugar de considerar un modelo de erosión. Y también pensar que si una roca se encuentra en un río debe tener un origen sedimentario.

Otro tipo de dificultad tiene un origen lingüístico ya que relacionan el término «metamórfica« con la metamorfosis de algunos animales y los lleva a creer que es un cambio similar al de los seres vivos. En general, en edades tempranas se puede entender más la formación de las rocas sedimentarias, ya que los procesos de meteorización, erosión, transporte y compactación se pueden simular fácilmente en el laboratorio, mientras que para los otros tipos de rocas es más difícil imaginar y comprender los procesos que tienen lugar.

Los alumnos no tienen conciencia de que la mayor parte de los objetos de uso cotidiano están formados por rocas o minerales. También suelen considerar que un mineral duro no puede ser frágil, cuando son dos propiedades diferentes. Por ejemplo, el diamante es el mineral más duro y también es muy frágil. 

Cada mineral tiene unas propiedades que lo diferencian de otros y posibilitan identificarlos. Las más significativas desde la geología son la dureza, la forma en que cristaliza y el color de la rayadura, propiedades que entre otros condicionan sus usos. Por lo tanto, aprender sobre los minerales conlleva utilizar un vocabulario nuevo (verbos y adjetivos) a partir tanto de la observación directa o manipulándolos, como rayarlos, hacer rayas con ellos, romper o hacer otras acciones.

Y finalmente, hay que tener en cuenta la dificultad de imaginarse el tiempo geológico. Los niños pueden hablar del tiempo necesario para que se forme una roca diciendo: «desde hace mucho tiempo», «desde hace algunos años» o «desde hace un año o menos». Y a la vez mayoritariamente piensan que todas las rocas existen desde el origen de la Tierra.

"Buenas preguntas"

A menudo se tiende a iniciar los aprendizajes sobre las rocas clasificándolas, cuando lo más importante es preguntarnos sobre su origen. Sólo después de haber pensado en que todas las rocas tienen un origen tiene sentido clasificarlas.

Preguntas que pueden ayudar a construir conocimientos sobre las rocas y minerales son

En relación a su estructura, para describir sus componentes y sus propiedades

¿Cómo podemos saber si una "piedra" que observamos es una roca o un mineral?

¿Cómo podemos saber si una "piedra" que observamos es una roca o un mineral? ¿Es homogénea o heterogénea? ¿Observamos que tiene "granos" (y sería sedimentaria) o cristales (sería ígnea o metamórfica)? ¿Qué utilidad tienen las rocas y los minerales? ¿Encargaríamos un anillo con un perfecto cristal de sal? ¿Fabricaríais un martillo con un diamante? ¿Por qué usamos la tiza para escribir en la pizarra y, en cambio, un lápiz para escribir sobre el papel? ¿Por qué los productos de limpieza suelen tener calcita en su composición? (La calcita es en general más dura que la suciedad y, en cambio, menos que los materiales de los que están hechos los platos y las ollas) ...

Ejemplo. En el aula se crearon 4 estaciones con diferentes tareas para observar rocas. Imágenes: Esther González. Instituto Ca n’Oriac, Sabadell. 1º de ESO. 

En relación a los cambios, para explicarlos

¿Cómo imaginas como era antes, como es ahora, como será?

Fase de exploración de ideas previas. Dibuja cómo imaginas que era esta roca antes, como es ahora y cómo crees que será. Fuente: Magda Guiu. Escuela Marcel·lí Domingo (Tivissa).

¿De dónde han salido todas estas rocas?

¿De dónde han "salido" todas estas rocas? ¿Puede una roca transformarse en otra diferente? ¿Qué nos puede contar una roca de su origen? ¿Tienen edad las rocas? ¿Cómo puede saberse?

En relación al control-regulación de los cambios, para interpretarlos

¿Puede considerarse que las rocas son un recurso ilimitado, que nunca se acabará?

¿Puede considerarse que las rocas son un recurso ilimitado, que nunca se acabará? ¿Cuántas rocas consumimos y en qué? ¿Qué marcas deja en el paisaje la extracción de minerales y rocas?. Imagen: Cantera de piedra caliza en Ciutadella, Menorca.

 La hidrosfera

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"Buenas" preguntas

Posibles buenas preguntas que ayuden a la construcción de estas ideas

Ideas para trabajar

La hidrosfera es el sistema material constituido por el agua que se encuentra en la Tierra. Incluye los océanos, mares, ríos, lagos, agua subterránea, el hielo, la nieve y el agua atmosférica. El agua migra de estos depósitos a otros por procesos de cambio de estado y de transporte que en conjunto configuran el ciclo hidrológico o ciclo del agua.

El modelo de ciclo del agua nos sirve para explicar todos los fenómenos de circulación del agua natural y artificial. Desde el punto de visto geológico, el agua es un importante agente de cambio y es necesario entender dónde la podemos encontrar, cómo ha llegado al lugar donde está, cómo va de un lugar a otro, qué cambios provoca en el medio su movimiento, qué energía los genera, etc. … Desde el punto de vista medioambiental, el ciclo del agua es un modelo clave relacionado con uno de los Objetivos de Desarrollo Sostenible: garantizar agua potable a toda la población mundial y al resto de seres vivos que la necesitan.

El ciclo del agua en la naturaleza, desde la perspectiva científica, es un modelo de cómo circula el agua, y estudiarlo (mirarlo) como un sistema conlleva pensar en que hay una estructura y unos componentes, es decir, en localizaciones o almacenes de agua en la naturaleza (atmósfera, océanos, glaciares …) y en los diferentes estados físicos en que la encontramos. En su marco se producen unos cambios, interacciones que se concretan en los flujos o procesos que se establecen cuando el agua cambia de estado o de sitio (circulación superficial, subterránea, evaporación…). Y el funcionamiento general del sistema, está regulado por mecanismos de control-regulación que hay que conocer para identificar factores que conllevan impactos y riesgos y para fundamentar actuaciones sostenibles con respecto al agua.

En el caso del ciclo de agua urbano cambian parte de los almacenes, los procesos y las formas que conllevan controlar y regular su funcionamiento. La diferencia más importante es que en el caso del ciclo natural, la energía necesaria para el funcionamiento del ciclo proviene de fuentes primarias, mientras que en el caso del ciclo urbano necesitamos disponer de otras fuentes.

Ideas clave del ciclo del agua natural
Ideas clave del ciclo del agua urbano
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"Buenas preguntas" y actividades

Una de las dificultades es tener presente la existencia de las aguas subterráneas y su papel en el ciclo del agua. Es un depósito de agua que muy a menudo tampoco se representa en los libros y que cuando se hace, se dibuja como si fuera un lago o un río subterráneo, sin representar la idea de acuífero (rocas permeables o materiales sin consolidar como gravas o arenas, saturadas de agua. También es difícil de imaginar cómo entra el agua (por infiltración), como circula (subterránea) y como sale a la superficie (pozos, fuentes naturales, surgencia…).

¿Dónde hay agua? ¿Qué almacenes de agua conoceis? ¿Cuáles son naturales y cuales artificales?

Representación muy simple: no hay evaporación y no se cierra el ciclo. Fuente: Conxita Márquez. IES Vilanova del Camí

¿En qué estado se encuentra el agua en cada uno de estos almacenes?

Representación más compleja, pero no se saben conectar las aguas subterráneas con el ciclo. Fuente: Conxita Márquez. IES Vilanova del Camí

Una de las dificultades más importantes del alumnado relacionadas con el aprendizaje del ciclo del agua es tener en cuenta el agua atmosférica, diferenciando el vapor de agua -gas, que no se ve, de las gotas líquidas de agua que forman las nubes y la niebla y que son resultado de procesos de condensación. De todos los cambios, el más difícil de conceptualizar es el de la condensación, que conlleva que el vapor de agua, cuando entra en contacto con una masa de aire más fría, transfiere energía al entorno (la «pierde») y al enfriarse, cambia de estado (pasa a ser agua líquida o sólida).

¿Qué procesos hacen pasar el agua de unos almacenes a otros? ¿En qué concidicones ocurren estos procesos?

Son de gran ayuda las hidrorepresentaciones, donde los alumnos simulan la posición y el movimiento de las partículas de agua en los diferentes estados o en diferentes condiciones de temperatura.

Hidrorepresentación del agua en estado sólid, líquido y gas. Fuente: Teresa Pigrau. Escuela Coves d’en Cimany

En cuanto al ciclo del agua en la ciudad, será importante tener en cuenta los tres procesos básicos: abastecimiento, saneamiento y reutilización .

Las dificultades más importantes se centran en diferenciar entre el proceso de potabilización y el de depuración. Y en este caso, normalmente se piensa más en cómo entra el agua a las casas, pero no tanto en la salida y, aún menos, en la necesidad de depurarlas

¿Qué procesos limpian el agua?

Recurso de l'Área Metropolitana de Barcelona. Clicad sobre la imagen.

¿Qué pone en marcha el cilo del agua? ¿Cómo entra y sale el agua de tu casa?

Representación del ciclo urbano del agua que hace referencia a la potabilización del agua pero no a su depuración (no cierra el ciclo). Fuente: Alba Castelltort. Escuela La Mar Bella

Finalmente, otra idea importante es la de que la cantidad de agua en el Sistema Tierra se conserva, pero no su calidad. Por lo tanto, cuando decimos que no se debe desperdiciar el agua no se relaciona tanto con el hecho de que se podría acabar, como con poder disponer con la suficiente calidad para el buen funcionamiento de los sistemas vivos. La naturaleza tiene mecanismos para la depuración del agua hasta unos límites de contaminación. Cuando se sobrepasan estos límites, limpiar agua o desalinizar la del mar requiere un alto consumo de energía para hacer este trabajo.

¿Por qué tenemos problemas de agua si esta circula?

¿Cómo nos explicamos que el agua sea un bien escaso si la cantidad global se conserva? ¿Cómo podemos conservar los recursos hídricos? Imagen: Àrea Metropolitana de Barcelona.

 La geosfera: estructura de la Tierra

 La geosfera: estructura de la Tierra
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"Buenas" preguntas

Posibles buenas preguntas que ayuden a la construcción de estas ideas

Ideas para trabajar

La parte más externa de la geosfera es la corteza. Es la capa más delgada y está formada de rocas, sedimentos y suelo. Bajo la corteza está el manto, es una capa extensa y donde las rocas están sometidas a presiones y temperaturas muy elevadas y en determinados lugares están en un estado semifundido. Y finalmente, el núcleo es la parte más interna formada básicamente por hierro.

Desde su formación, la Tierra es un cuerpo que se va enfriando, pero su núcleo se mantiene caliente. Al irse enfriando los materiales se solidifican y se distribuyen en función de su densidad: los más densos (que contienen hierro y otros metales) se sitúan más cerca del núcleo y los menos densos en la superficie.

Ideas para revisar

Normalmente si se pide al alumnado que represente el interior de la Tierra lo hace con capas concéntricas, intentando reproducir lo que ha visto o recuerda en los libros de texto, aunque la cantidad, las dimensiones y el estado físico de estas capas son muy variables y no se corresponden con los tamaños y distribución reales. Los niños y niñas pueden dibujar una corteza muy gruesa, en relación al núcleo que hacen muy pequeño, y también suelen representar una gran parte de los materiales fundidos. 

A veces también sitúan una gran capa de agua, aunque habitualmente no piensan en el agua que hay en la geosfera.

"Buenas preguntas" y actividades

Què crees que encontrarías si pudieras hacer un agujero que fuera desde debajo del patio de la escuela hasta el centro de la Tierra?

Si se plantea una pregunta abierta como esta, se permite que expresen de manera no estereotipada su modelo inicial. A partir de este modelo podremos incidir en que revisen sus errores y lo completen.

¿Cómo se formaron las capas de la Tierra?

Una experiencia interesante. Para visualizarla está descrita en el artículo:: Pedrinaci, E. (1994). El proceso de diferenciación en capas de nuesro planeta. Construcción de un modelo sencillo. Alambique. Didactica de las Ciencias Experimentales, nº 1, 139-141. Cliquen sobre la imagen para leerlo.

¿Los materiales más densos flotan más o menos?

los niños y niñas llenan huevos 'kinder' o botes pequeños con diferentes materiales, los pesan para comprobar que tienen diferente masa aunque el mismo volumen, y los ponen en una cubeta llena de agua para observar que unos flotan y otros se hunden.

Escuela Tànit. Santa Coloma de Gramenet

 La Tierra como sistema dinámico formado por subsistemas

 La Tierra como sistema dinámico formado por subsistemas
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"Buenas" preguntas

Posibles buenas preguntas que ayuden a la construcción de estas ideas

Ideas para trabajar

La Tierra es un planeta que cambia debido a factores internos y externos. Ahora bien, es el único del Sistema Solar que cambia por la acción combinada del agua, del aire y de los seres vivos. Al estudiarlo la debemos considerarlo como un conjunto de sistemas, la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera y la geosfera, que están estrechamente interconectados. La atmósfera es la envoltura de gases que rodea el planeta. La hidrosfera es el agua que encontramos en diferentes estados en la atmósfera, glaciares, océanos, lagos, arroyos, suelos, aguas subterráneas y seres vivos. La biosfera incluye los seres vivos de cualquier tipo. Y la geosfera está formada por un núcleo interno caliente y sobre todo metálico, un manto de roca caliente, y una corteza de roca, suelo y sedimentos. Los seres humanos son por supuesto parte de la biosfera, y las actividades humanas tienen un impacto importante en todos los subsistemas de la Tierra.

En estos subsistemas fluye la energía que proviene del Sol y del interior de la Tierra, que promueve la circulación de la materia y los cambios físicos y químicos.

Pequeños cambios en una parte del planeta pueden tener consecuencias grandes y repentinas en partes de los subsistemas, o pueden tener un efecto casi imperceptible. Por ejemplo, un terremoto puede dar lugar a un tsunami catastrófico en un lugar lejano, o a pequeñas repercusiones en lugares cercanos a donde está el epicentro. 

Ideas para revisar

La complejidad de las interacciones entre los subsistemas hace que la construcción de explicaciones de los cambios geológicos no sea sencilla. La dificultad principal consiste en aprender a pensar en más variables que las que se observan directamente. Por ejemplo, cuando observamos un cambio, como puede ser una riada, la causa no se puede reducir a una lluvia muy intensa, sino que también pueden influir el tipo de terreno, de relieve y de recubrimiento vegetal, así como la ocupación humana.

Ejemplos de preguntas que pueden ayudar a pensar en más variables que las que se observan directamente
¿Cómo te explicas que el agua se mueva mucho más fácilmente en un suelo arenoso que en uno arcilloso?
¿Qué relación existe entre el tipo de vegetación y el agua que se acumula en el acuífero?

¿Y entre la actividad que hacemos los niños y niñas en el patio y el hecho de que después de una lluvia tengamos charcos de agua?

¿Y cómo puede ser que la lluvia que cae en un bosque sea ácida?
¿De qué depende que una gota de agua de lluvia que cae en lo alto de una montaña tarde más o menos en llegar al río?
¿Cómo se explica que el agua de los lagos del Pirineo pueda estar contaminada si no hay viviendas ni industrias cerca?

 La luna que vemos

¿Por qué la vemos en diferentes formas?

Una idea importante es que la Luna no tiene luz propia y sólo se ve cuando está iluminada por el Sol. Dependiendo de nuestra posición en la Tierra la veremos en diferentes formas. Se puede hacer una simulación, o una dramatización con tres personajes, el Sol, la Tierra y la Luna

Martínez Losada, C.; García Barros, S. (2010). Qué vemos en el cielo y cómo podemos explicarlo. A: Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico. MEC. Clica sobre el dibuix per accedir-hi.

La Luna nueva es la posición 1, y la llena la 3. En la posición 1, la Luna no se ve porque el Sol ilumina la cara que no se ve desde la Tierra (Luna nueva). En la posición 3, en cambio, el Sol ilumina completamente la superficie que vemos desde la Tierra (Luna llena).

Hay que recordar que la órbita de la Luna alrededor de la Tierra no coincide con el mismo plano con el que ésta orbita alrededor del Sol y, por lo tanto, no hay un eclipse cada mes.

¿Por qué hay una parte de la Luna que no vemos nunca?

La respuesta tiene que ver con el hecho de que el movimiento de rotación de la Luna alrededor de su eje tarda 28 días y tiene la misma duración que la Luna en dar una vuelta a la Tierra. Para experimentarlo, un alumno puede girar alrededor de la Luna a la misma velocidad que la Luna gira alrededor de ella y comprobar que siempre ve la misma cara.

 Los eclipses, de Sol y de Luna

 Los eclipses, de Sol y de Luna
¿Què és un eclipse?

La pregunta ¿qué es un eclipse?, será necesario relacionarla con cómo se forman las sombras y la posición relativa de los astros que intervienen en el fenómeno.

Fuente. Traducido de: Jordi, C., & Estalella, R. (2008). L’astronomia a les aules.
¿Cómo de grandes crees que son el Sol, la Tierra y la Luna? y ¿cómo puede ser que, en un eclipse de Sol, la Luna, que es pequeña, pueda tapar el Sol?

Y de nuevo, comprobar que la sombra de un objeto pequeño puede tapar un objeto grande.

Dibujo inicial sobre la pregunta: qué tamaño crees que tienen el Sol, la Tierra y la Luna, P5. Fuente: Pilar Sanchez Agustino, CEIP Xunqueira (Pontevedra)
Dibujo final (después de haber trabajado el tema) sobre la pregunta: qué tamaño crees que tienen el Sol, la Tierra y la Luna, P5. Fuente: Pilar Sanchez Agustino, CEIP Xunqueira (Pontevedra)

Para saber más. Sànchez Agustino MP. (2016) Eclipsi. Revista Guix, 422

¿Por qué no hay un eclipse cada vez que la Luna se pone entre el Sol y la Tierra o la Tierra entre el Sol y la Luna?

Simulación de eclipses en función de la alineación de los astros y de la distancia entre ellos. 

Fuente: Pilar Sanchez Agustino, CEIP Xunqueira (Pontevedra)

¿Cómo se debe mirar un eclipse solar? ¿Qué pasaría si lo miráramos directamente?

Y relacionarlo con cómo el ojo percibe los objetos y cómo las imágenes se recogen en la retina, que puede quedar afectada por la intensidad de la luz.

El día y la noche. Las estaciones 

El día y la noche. Las estaciones 
¿Por qué hay día y noche?

Responder a preguntas sobre ¿por qué hay día y noche? requiere pensar en la Tierra como un planeta esférico. Se puede trabajar con un globo terráqueo (o con una esfera de porexpan) girando alrededor de un eje inclinado de Este a Oeste, e iluminado por un foco (el Sol). El alumnado puede observar que hay toda una zona de la Tierra donde los días son largos porque la zona iluminada es ancha (o grande), mientras que hay otra zona de la Tierra (hemisferio contrario) donde los días son cortos y únicamente se ilumina una pequeña parte. Imagen: Escola Pía de Sabadell.

¿Por qué hay verano e invierno? (y otras relacionadas con las etaciones)

Paralelamente, situando una aguja en una parte del globo y haciéndolo girar, se pueden observar las variaciones en la longitud de la sombra. Estas observaciones permiten asociar las estaciones con las zonas de la Tierra donde hay más o menos horas de Sol y empezar a responder a la pregunta: ¿por qué hay verano e invierno? (Y otras relacionadas con las estaciones). Fuente imagen: CESIRE CDEC

¿por qué cuando celebramos el cumpleaños de un compañero por la tarde, en unos casos es de noche y en otros es de día?

De hecho, para trabajar las estaciones comenzaríamos observando el número de horas de luz solar, por ejemplo, a partir de preguntarnos ¿por qué cuando celebramos el cumpleaños de un compañero por la tarde, en unos casos es de noche y en otros es de día? y de relacionar los cumpleaños de todos con la hora de la salida y la puesta del Sol.

¿Por qué los días y las noches no duran siempre las mismas horas?

Y después, pasaríamos a pensar ¿por qué donde vivimos nosotros los días y las noches no duran siempre las mismas horas? También nos preguntaríamos si ¿notamos el mismo calor cuándo estamos un rato largo al Sol que cuando estamos poco tiempo?, y empezaríamos a pensar en que la sensación de frío o calor no se debe sólo a estar cerca o lejos del foco o fuente de energía. Estas ideas son importantes porque lo que explica que en verano haga más calor que en invierno no es la distancia de la Tierra al Sol, sino las horas de insolación y la trayectoria del Sol (el punto más alto al que llega), fenómenos que se deben a la diferente inclinación del eje de la Tierra con respecto al plano de la elíptica.

Para saber más

AA VV. (2018). ¡Aún no es otoño porqué no se han caído todas-todas las hojas! Propuesta de cambio de contenidos sobre las estaciones. Aula, 277, 28-33. Foto: Escuela Ses Rotes Velles. Mallorca.

 La Tierra en el Universo

 La Tierra en el Universo
Ideas para trabajar

Las ideas básicas para trabajar en el aula

Ideas para revisar

Las ideas habituales del alumnado para revisar

"Buenas" preguntas

Posibles buenas preguntas que ayuden a la construcción de estas ideas

Ideas para trabajar

La Tierra es parte de un sistema amplio, el Sistema Solar, que a la vez forma parte de una de las muchas galaxias del Universo. En infantil y primaria se trabaja especialmente el modelo Sol-Tierra-Luna, y se pueden realizar muchas observaciones y simulaciones, aunque la interpretación de algunos fenómenos astronómicos requiere de un grado de abstracción propio de secundaria.

El sol sale de día y la luna de noche

La dificultad de trabajar este modelo radica en la existencia de estereotipos culturales, así como también en el hecho de que ya desde pequeños se les introduce el modelo heliocéntrico, que se encuentra muy lejos de la experiencia del propio alumnado y provoca grandes confusiones. Hay, en cambio, que partir de la observación de los fenómenos y ayudar a pasar de la perspectiva geocéntrica a la perspectiva heliocéntrica de forma gradual.

Es un tema que se trabaja muchas veces a lo largo de los cursos y en diferentes proyectos, aunque los contenidos son muy similares (estructura del Sistema Solar, número y tipo de astros, las estaciones y el día y la noche), y el aprendizaje se orienta más bien a nombrar y describir que a interpretar observaciones. 

Foto: Digna Couso.

Todo ello, conduce al afloramiento de muchos estereotipos que no cambian a lo largo de los cursos e, incluso, son contrarios a las observaciones. 

Muchas de las ideas alternativas se refuerzan a partir de las ilustraciones de los libros (incluso los de texto), cuentos, canciones ...

Por ejemplo: que el Sol siempre sale por el mismo lugar, que la Luna siempre sale de noche, que no se pueden ver nunca el Sol y la Luna juntos, que el invierno es frío y nevado y el verano es caluroso en cualquier lugar, que la sombra es más larga al mediodía que por la mañana, etc. Incluso, estos estereotipos pueden dar lugar a consolidar ideas alternativas, tales como que el verano y el invierno dependen de la proximidad de la Tierra al Sol, que es el Sol el que gira alrededor de la Tierra, o que es imposible que un astro pequeño pueda ‘tapar’ uno mucho más grande (eclipse de Sol).

Ideas para revisar

La dificultad de dominar el modelo Sol-Tierra es grande y, de hecho, va más allá de la carencia de observación y de la existencia de creencias que tienen un origen cultural sobre los astros. El aprendizaje de nuevas maneras de concebir el Universo requiere:

Cambios de escala y de perspectiva espacial

Hay que pasar del movimiento aparente del Sol alrededor de la Tierra (modelo geocéntrico que formuló Ptolomeo y que fue admitido durante más de catorce siglos), al heliocéntrico (que propuso Copérnico en el siglo XVI). Este modelo es contrario a la observación y requiere cambiar el sistema de referencia e imaginar un Sol y otros astros que vemos pequeños como astros mucho más grandes que la Tierra, y que el Sol es una estrella muy pequeña en comparación a otras.

Habrá que ayudar a reconocer que la Tierra se mueve según dos tipos de movimientos: uno alrededor de su eje (la evidencia es el día y la noche), y el otro alrededor del Sol (las evidencias son las variaciones en las horas de luz solar, las variaciones en la trayectoria del Sol -por dónde sale y se pone, y la altura al mediodía-).

Superar ideas alternativas muy arraigadas sobre la propagación de la luz o los factores que promueven el calentamiento de los cuerpos

No es evidente para los aprendices que la luz se propaga en línea recta, que se difunde por la atmósfera y que transporta energía, o bien que en nuestro hemisferio en invierno el Sol está más cerca de la Tierra que en verano. Tampoco es evidente que la Luna y los planetas no generan luz y que si brillan es porque reflejan la luz que proviene del Sol. En cambio, el Sol y las estrellas sí son fuentes de luz que la envían línea recta, en todas direcciones.

Será necesario ayudar a los alumnos a identificar más factores que pueden explicar el aumento de temperatura (y las estaciones), como por ejemplo las horas de incidencia de la luz solar o la inclinación con la que llegan los rayos de luz a la Tierra. Y también comprobar la diferencia entre la luz de una fuente primaria y la emitida por un objeto iluminado (que necesita de la fuente de luz primaria).

"Buenas preguntas" y actividades

Observar variaciones y regularidades en el movimiento del Sol visto desde la Tierra

¿Por dónde sale el Sol cada día?

¿A una misma hora lo vemos siempre en el mismo sitio? y dibujarlo semanalmente en función de referentes -casas, montaña, mar ...-

¿Podemos observar el Sol de espalda?

(Y reconocer que observamos el Sol indirectamente a partir de las sombras). Los niños y niñas deben aprender a observar cómo son las sombras y qué relación hay entre el Sol (fuente de luz), las personas (el objeto) y la sombra.

Imagen: Cristina Carrasco. CEIP Ses Rotes Velles. Mallorca

Si sabemos dónde está la sombra, ¿sabemos dónde está el Sol?

Y abstraer la idea de rayo de luz y de su propagación en línea recta, así como medir la inclinación de los rayos solares con un transportador.

¿Qué camino hace el Sol?

Observar si cambia su altura y su posición hacia el este o el oeste -o derecha / izquierda-, y si cambia igual a lo largo del año, cuándo está más alto, cuándo hace el camino más largo (días más largos), etc.

¿Cómo es nuestra sombra (o la de otros objetos) en cada momento del día, y dónde está el Sol?

Y observarlo utilizando una cinta métrica.

Observar como se desplaza utilizando un gnomon (longitud) y una brújula (dirección). Clicad sobre la imagen para ver cómo hacerlo.

Manual didáctico de astronomía

Clica para descargar el manual didáctico de Jordi, C., & Estalella, R. (2008). L’astronomia a les aules.

 Profundización en las ideas básicas del modelo de los sistemas geológicos

 Profundización en las ideas básicas del modelo de los sistemas geológicos
Modelo para explicar e interpretar sistemas geológicos

Conxita Márquez. Neus Sanmartí

La Geología pretende comprender el funcionamiento del planeta Tierra y esto es un reto puesto que nuestro planeta es un cuerpo dinámico con muchas partes que interactuan y una historia larga y compleja. La Tierra ha ido cambiando, de hecho en este momento está cambiando y lo seguirá haciendo en el futuro. A veces los cambios son rápidos y violentos, como cuando se produce un terremoto o una riada. Aunque no siempre es fácil darse cuenta de los cambios que han pasado ya que la mayoría son muy lentos, es decir tienen lugar en una escala de tiempo geológico. Otra característica de la dinámica terrestre es que pequeños cambios en una parte del planeta pueden tener consecuencias grandes y repentinas en partes lejanas, o pueden tener un efecto casi imperceptible. Por ejemplo, un terremoto puede dar lugar a un tsunami catastrófico en un lugar lejano, o pequeñas repercusiones en lugares cercanos donde está el epicentro.

Por eso es importante ayudar al alumnado a aprender a observar, hablar y pensar sobre los fenómenos geológicos desde una perspectiva sistémica. Esta aproximación es muy útil porque les ayuda a describir e interpretar una gran variedad de fenómenos geológicos (desde la formación y cambios en una roca a la del relieve) que acabarán configurando el funcionamiento de la Tierra) y además contribuye a la adquisición de criterios para actuar de manera fundamentada y valorar la influencia de la actividad humana en el funcionamiento del sistema.

Cambios debidos a procesos externos

Procesos externos de la Tierra (estamos traduciendo este apartado)

Cambios debidos a dinámicas internas

Secuenciación a lo largo de la escolaridad básica

Secuenciación a lo largo de la escolaridad básica
Modelo para explicar e interpretar sistemas geológicos

Conxita Márquez. Teresa Pigrau. Neus Sanmartí

En relación al modelo en los distintos ciclos se profundiza en:

1r estadio
Observar el cielo

Los alumnos aprenden a observar el cielo: la Luna, que se ve de día y de noche y que cambia de forma lentamente día a día; las estrellas que se ven por la noche, son muchas y unas brillan más que las otras; y el Sol que se ve de día, nos proporciona calor y no lo podemos mirar directamente.

Comparar rocas

En cuanto a las rocas observan que sus fragmentos pueden tener colores, tamaños y formas diferentes, y se puede actuar sobre ellas a partir de modelar (arcilla), romper si son frágiles (mica, sal) o rayar (yeso), y se pueden utilizar para diferentes usos, como para dibujar (grafito), construir edificios, etc.

2º estadio
Día y noche. Luz y sombras.

Además de profundizar en lo que pueden haber trabajado en la Educación Infantil comprueban, observando el cielo, que por la noche la Luna y las estrellas se mueven lentamente y que la Luna cada 4 semanas vuelve a tener la misma forma. También que hay muchas estrellas y son diferentes en brillo y color. Y que el Sol, que es la estrella más cercana y que no siempre sale desde el mismo lugar, lo vemos como si cambiara de posición a lo largo del día, lo que da lugar a sombras de diferente longitud. Relacionan la posición del Sol con las diferentes partes del día y pueden empezar a representar la posición relativa entre el Sol, la Tierra y la Luna, y diferenciar entre los astros que producen luz y aquellos que la reflejan. ​

¿Cómo era antes? ¿Cómo es ahora?

En cuanto a los cambios geológicos, distinguen entre un relieve plano, un valle, una montaña..., y saben que estos relieves también se dan en el fondo del mar. Distinguen entre cómo era antes del cambio y cómo es ahora en fenómenos geológicos cercanos que pueden observar, como por ejemplo, cuando hay una inundación en el patio, una riada, un terremoto... y se empiezan a preguntar sobre posibles agentes que hacen que el impacto sea mayor o menor. ​

¿Cómo puede ser la Tierra por dentro?

También se empiezan a imaginar como puede ser la Tierra por dentro y cómo es posible que salga agua de una fuente. ​

3r estadio
Comprender la rotación. Practicar la orientación.

Son capaces de explicar el día y la noche por la rotación de la Tierra alrededor de su eje (cada 24 horas). Sabemos que el Sol es también una estrella, que produce luz y que la vemos más grande porque está cerca de la Tierra, pero que es más pequeña que otras estrellas. Los telescopios nos permiten ver astros muy lejanos ya que aumenta su apariencia. El movimiento del Sol nos posibilita orientarnos en el espacio, diferenciando entre el Norte y el Sur y el Este y el Oeste. También nos podemos orientar utilizando una brújula y, en nuestro hemisferio, localizando el Norte por la estrella Polar, o observando las sombras debidas al Sol.

¿Por qué ha cambiado?

También se aprende que la superficie de la Tierra cambia debido en parte a agentes externos, como el viento, las corrientes de agua, el hielo, las olas, los seres vivos..., ya que rompen los materiales, los arrastran y los depositan en lugares distintos de los iniciales formando las rocas sedimentarias. Estos cambios pueden ser repentinos (una riada) o muy lentos (erosión de una montaña), y pueden tener diferentes impactos en el medio. En especial el agua tiene un papel importante en el modelado del paisaje en las diferentes fases de su ciclo y el Sol es la principal fuente de energía que hace que se produzcan estos cambios.

¿Cómo se ha formado el suelo?

Por otra parte, aprenden que el suelo está constituido de rocas meteorizadas (desmenuzadas), de restos de plantas y de animales y también contiene animales vivos.

Comparar minerales

A este nivel se trabajan los minerales -sustancias puras sólidas cristalizadas-, identificando especialmente el color de su raya, la dureza y la forma del cristal, propiedades que condicionan sus usos.

4º estadio
El sistema solar

Serán capaces de describir la estructura del Sistema Solar y los movimientos de los astros que lo conforman, y de explicar los eclipses y las estaciones por estos movimientos. Con el telescopio pueden observar que además de la Tierra hay otros planetas que tienen satélites (como Júpiter), los cráteres de la Luna y las manchas del Sol.

El origen de la Tierra

También aprenden sobre el origen y la historia de la Tierra, y observando los fósiles toman conciencia de los cambios en la Tierra y de la magnitud del tiempo geológico.

¿Cómo se relacionan la estructura interna de la Tierra, la hidrosfera y la biosfera?

Aprenden sobre la estructura interna de la Tierra, y que la capa más superficial contiene mucha agua (la hidrosfera) y es el lugar donde viven los seres vivos (la biosfera). Al explicar cómo se producen los volcanes y los terremotos habrá que hacer una primera aproximación a cómo es la corteza de la Tierra y cómo se mueven las placas que la forman. También a que lo que genera estos cambios es la energía interna de la Tierra en forma de calor. El magma de una erupción volcánica puede enfriarse en el interior o en el exterior de la Tierra, dando lugar a diferentes tipos de rocas ígneas. Estas rocas y las sedimentarias, sometidas a cambios de presión y temperatura, se transforman en rocas metamórficas. Todos estos cambios constituyen el ciclo de las rocas en el que la cantidad de material es la misma (se conserva).

Final de primaria