Sistema Solar

MEMORIA

En esta memoria se explica cómo fue la preparación y el desarrollo de esta experiencia con un grupo de alumnos de enseñanza secundaria, así como algunas sugerencias que, quizás, pudieran ser de utilidad a otros profesores en el uso de los contenidos y actividades puestas a prueba. Tanto los logros como los problemas observados se han tenido en cuenta en la elaboración de los materiales finales.

ANTES DEL AULA

Tras meditar y discutir posibles enfoques del Sistema Solar, se decidió desarrollar la unidad didáctica: “Diseña un viaje a Marte”. Se hizo esta elección porque incluía muchos conceptos y conocimientos físicos, y porque de esta forma se tenía en cuenta algunos de los intereses del alumnado reflejados en las encuestas (vida en el Universo y viajes espaciales). Otra razón importante en la elección fue el hecho de que el planeta Marte es uno de los más investigados y conocidos en la historia de la humanidad (además de ser uno de los que más han despertado la imaginación humana).

En un primer momento desarrollamos la unidad en 7 bloques, pero vimos que alguno de ellos era irrealizable (por su complejidad o extensión) para el tiempo disponible. Así, finalmente desarrollamos 4 bloques, compuestos por una o dos fichas de trabajo para realizar en clase. Cada ficha plantea una serie de problemas que los alumnos/as deben resolver. Los bloques trabajados fueron los siguientes:

Bloque 1: “Motivación: ¿por qué un viaje a Marte?, ¿qué esperamos encontrar allí?”
Bloque 2: “Cálculos sobre la nave espacial que nos llevará hasta Marte”
Bloque 3: “Trayectoria de la nave y lugar de lanzamiento”
Bloque 4: “Combustibles para la nave espacial. Energías y masas involucradas.”

La unidad se desarrolló a lo largo de cinco sesiones de una hora, repartidas en un periodo de nueve días.

El primer día, el investigador impartió a los alumnos la charla: Marte, el planeta rojo. El objetivo era motivar a los alumnos a la vez que se les daba información, lo más completa posible, sobre diversos aspectos de Marte desde su interpretación en la Antigüedad como “estrella errante” hasta el conocimiento que hoy en día tenemos de él, pasando por la búsqueda de vida que ha sido y es el motor fundamental de la exploración espacial de Marte.

En la segunda, tercera y cuarta sesión, el profesor trabajó con los alumnos los 4 bloques de la unidad didáctica. Se solicitó a los alumnos que prepararan una presentación audiovisual de alguno de estos bloques y que la expusieran en clase.

En la quinta sesión, el investigador regresó al aula y los alumnos expusieron sus presentaciones.

Tras cada una de las presentaciones, el investigador y el profesor hicieron una serie de preguntas a los alumnos con el fin de evaluar los objetivos alcanzados en el desarrollo de estos bloques.

CARACTERÍSTICAS DEL ALUMNADO

La experiencia se llevó a cabo con un grupo de Física y Química de 4º de la ESO, del colegio Nuestra Sra. del Buen Consejo, del municipio de La Laguna, en la isla de Tenerife. No obstante, la unidad didáctica puede adaptarse fácilmente a niveles superiores o inferiores.

El grupo estaba compuesto por 22 alumnos, un alumno estuvo enfermo esos días por lo que la clase quedó reducida a 21 alumnos. Para trabajar las fichas se formaron 5 grupos de 4 ó 5 alumnos/as.

DESARROLLO

A continuación exponemos día a día los logros y problemas observados durante el desarrollo de la unidad didáctica. El proyecto se realizó durante el horario habitual del grupo para la asignatura de Física y Química. Los espacios utilizados fueron: el aula usual del grupo, el aula de informática y el salón de actos del colegio.

Primera sesión

Charla: Marte, el planeta Rojo

El primer día, el investigador impartió a los alumnos la charla sobre Marte, englobada dentro de una visión general del Sistema Solar. La charla tuvo lugar en el salón de actos del colegio y se utilizó un cañón de vídeo para proyectar las diapositivas en una pantalla.

En un primer momento los alumnos estuvieron muy expectantes, callados y atentos; les impactaron sobre todo las fotos de Marte tomadas por las diferentes sondas espaciales. Se daban cuenta de que estaban viendo imágenes de ¡otro planeta!, tan nítidas y cercanas como si fueran imágenes de la superficie terrestre. Alguno de ellos llegó a exclamar: “¡parece un desierto!” (y tenía mucha razón, claro).

Pasada media hora de charla algún alumno comenzó a distraerse, pero la atención era recuperada al cambiar de diapositiva y contemplar nuevas y espectaculares imágenes de Marte. El investigador les habló de la geología marciana, y de que en Marte se encontraba el mayor volcán conocido del Sistema Solar, el Monte Olimpo, alguno de los alumnos preguntó si este volcán era una zona negra que se veía en una de las imágenes del planeta.

La atención volvió a ser del cien por cien cuando el investigador expuso la posibilidad de que haya habido, o haya aún, vida en Marte (se habló en esta parte de los famosos meteoritos marcianos). Este tema, por tanto, les motiva mucho y llama muchísimo la atención, como era de esperar.

Tras la charla, que duró unos 40 minutos, se invitó a los alumnos a que hicieran preguntas, o resolvieran dudas referentes a lo explicado. Algunas de las preguntas que hicieron fueron:

“¿Todavía están en Marte alguna de las sondas Viking?”
“¿Los microfósiles del meteorito marciano podrían ser terrestres?”
“¿Qué significa que Marte tiene una atmósfera tenue?”
“¿El agua de Marte pudo desaparecer porque el sol la calentó y se evaporó?”
etc.

Alguno no se atrevió a preguntar por timidez ante una persona extraña (el investigador).

Tras la ronda de preguntas, el investigador les explicó de que iba a tratar la actividad que iban a realizar en el aula durante los próximos días, y qué se esperaba de ellos. Muchos se asustaron cuando se les explicó que ellos iban a tener que diseñar un viaje a Marte, “no somos de la NASA”, comentó alguno en tono irónico. Se intentó que quedara claro que no debían tener ningún miedo, pues no se les iba a pedir nada que estuviera fuera de su alcance o conocimiento.

Para finalizar se les entregó una carpeta con el anagrama del IAC, conteniendo una postal celeste y la primera de las fichas de trabajo (la correspondiente al bloque 1). Se les dijo que la fueran mirando para empezar a trabajar en ella al día siguiente. También se les pidió que hicieran los grupos de trabajo con la única condición de que en cada grupo debía haber al menos un/a alumno/a con buena nota (de notable para arriba) en la asignatura de Física y Química.

Alguno quedó tan motivado tras la charla, que al comenzar la siguiente clase (matemáticas) ya tenía casi completa la primera ficha de trabajo. La valoración de este primer día, por tanto, fue muy buena, motivante y positiva, que era lo que se pretendía para "enganchar" a los alumnos desde el principio.

Segunda sesión

Bloque 1: “Motivación:¿por qué un viaje a Marte?, ¿qué esperamos encontrar allí?”
Bloque 2: “Cálculos sobre la nave espacial que nos llevará hasta Marte”

A cada grupo se le entregó la segunda de las fichas y un atlas de astronomía. En este primer día de trabajo en el aula faltó una alumna, aparte del alumno enfermo, por lo que los grupos, fueron todos de 4 personas (20 alumnos).

Se les explicó de nuevo la dinámica de trabajo que se pretendía y se les mostró el material bibliográfico que iban a usar.

Cada grupo comenzó a trabajar en las fichas correspondientes de los dos primeros bloques. La primera de las fichas se podía completar casi totalmente usando la información que habían obtenido en la charla, y el atlas de astronomía. En esta ficha, la única parte que ofrecía dificultad era la llamada: “Para pensar más”.

En un primer momento tardaron un poco en distribuirse el trabajo; algún grupo empezó a trabajar todos a una, pero después se dieron cuenta de la ventaja de distribuirse las tareas de las fichas. Tuvieron muchas dudas con los cambios de unidades, no entendían cosas básicas como:

¿0,104 veces la masa de la Tierra?
Pasar de tm a kg.
¿0,38 veces la gravedad de la Tierra?
Unidades de c (en m/s, km/h)
Paso de distancias a km (UA, etc.)

Todos los grupos (salvo uno), calcularon bien la distancia media Tierra-Marte, y usaron muchísimo la bibliografía (de hecho, algún alumno se ensimismó contemplando imágenes de Marte en algún libro, y hubo que llamarle la atención). El uso que hicieron de la bibliografía fue bastante bueno, y respetaron en todo momento el material. Se intentó minimizar la interacción entre los grupos, pero no siempre se consiguió, era muy complicado impedir que intercambiaran información. Varios grupos intentaron hacer cálculos extraños (que desde su conocimiento de la física podrían parecer lógicos), como calcular la presión y temperatura del espacio comprendido entre la Tierra y Marte haciendo una media aritmética con las presiones y temperaturas de dichos planetas.

La mayor parte de los grupos propuso la velocidad de la luz como la más adecuada para mandar información entre Marte y la Tierra. También calcularon con bastante exactitud el tiempo que tardaría un mensaje en viajar entre ambos planetas a la velocidad de la luz.

La valoración de este primer día de realización de fichas fue muy positiva; estuvieron motivados, trabajaron bien y fueron capaces de obtener los datos e informaciones que se les pedía en la mayor parte de los grupos. Cómo es habitual, hubo algún alumno que dio la nota discordante y molestó al resto, pero fueron casos aislados que se lograron solventar fácilmente. La novedad y tema de la actividad, así como el planteamiento, permitieron un buen desarrollo de este primer día.

Tercera sesión

Bloque 3: “Trayectoria de la nave y lugar de lanzamiento”

Se incorporó a uno de los grupos la alumna enferma que faltó en la segunda sesión. La actividad se realizó en el aula de informática. Se les entregaron las dos fichas correspondientes al Bloque 3, se explicaron lenta y claramente y comenzaron a trabajar. Llegaron 10 minutos tarde de la clase anterior, y estuvieron bastante alborotados los primeros minutos.

Comenzaron a trabajar la primera hoja. Tuvieron alguna duda con los puntos 4 y 5, y con los conceptos de oposición y conjunción, por lo que se ha tratado de mejorar esta parte de la ficha, así como el apartado relacionado. Una vez que todos los grupos llegaron al punto 6 encendieron los ordenadores (un PC por grupo), y se les explicó la manera de llevar a cabo la actividad*: Marte cercano, Marte lejano.

No vieron nada claro, salvo un grupo, la duración del viaje y la posible fecha para el lanzamiento, por lo que se retomó este punto en la siguiente sesión del día siguiente.

Cuarta sesión

Bloque 4: “Combustibles para la nave espacial. Energías y masas involucradas”

Se retomó el Bloque 3 donde lo habíamos dejado, haciendo hincapié en el razonamiento que debían seguir para estimar la duración del viaje, y la posible fecha para el lanzamiento. Se intentó finalizar también el Bloque 4, aunque sólo un grupo logró terminarlo totalmente ese día. Se les sugirió que trabajaran en subgrupos dentro de cada grupo para repartirse el trabajo y aprovechar mejor el poco tiempo que quedaba.

Todos los grupos estimaron bien la duración del viaje (1 año) con las nuevas explicaciones, y tampoco tuvieron muchos problemas para seleccionar un posible lugar para el lanzamiento (cerca del ecuador era la opción más válida, por lo que algún grupo eligió Canarias), no todos acertaron con la fecha posible para el lanzamiento.

Tras terminar el Bloque 3, se pusieron a trabajar con el 4, que era el bloque en el que más cálculos había que hacer, ya que, aparte de responder a una serie de preguntas, debían completar una tabla para diferentes tiempos de duración del viaje en la que debían calcular energías cinéticas, masas de combustible, alimentos, etc. Respecto a las respuestas dadas a las preguntas del Bloque 4 se observó lo siguiente:

Pregunta 1: muchos grupos se limitaron a copiar los combustibles que aparecen en una tabla de la propia ficha. Algún grupo introdujo varios hidrocarburos, estudiados en clase, como posibles combustibles.
Pregunta 2: todos los grupos, salvo uno, respondieron correctamente.
Pregunta 3: todos los grupos, salvo uno, se dieron cuenta de la necesidad de llevar oxígeno junto al combustible para el viaje espacial.
Pregunta 4: la mayor parte de los grupos eligieron uranio, o gasolina como posibles combustibles espaciales.
Pregunta 5: todos los grupos respondieron correctamente al significado de inercia, la mayor parte de ellos vieron clara también la aplicación al caso concreto de un viaje espacial libre de ataduras gravitatorias.

En cuanto a la tabla, sólo un grupo consiguió completarla correctamente, los restantes tuvieron problemas en los cálculos de energías cinéticas, y a la hora de pasar de km/h a m/s (aunque ya se había hecho alguna vez en clase). Se liaron bastante con el cálculo de la Ec + 20% (se les explicó que para que la nave alcance una velocidad dada, "v", hace falta acelerarla, y para ello necesitamos una energía extra). Los grupos que no finalizaron la tabla del Bloque 4 pudieron llevársela a sus casas para terminarla allí.

Sólo se tuvo que llamar la atención a un alumno por interaccionar con otros grupos. Como el tiempo apremiaba, el trabajo grupal fue cerrado y efectivo en este último día de trabajo de fichas.

Al finalizar esta sesión se les recordó que al día siguiente finalizaba la actividad y que vendría de nuevo el investigador a evaluar lo que habían estado trabajando todos estos días. Deberían preparar una disertación corta (5 minutos por grupo máximo) sobre un tema elegido por el investigador. Debían ayudarse de transparencias que deberían elaborar durante los primeros quince minutos de clase. Posteriormente, el investigador les haría preguntas referentes a lo que acababan de exponer. Muchos/as alumnos/as se asustaron un poco con la idea.

Quinta sesión

Último día de la actividad. Los alumnos/as estaban algo alborotados/as ya que este fue además el último día de clase antes de las vacaciones de Navidad, les habían entregado las notas de la primera evaluación y, por la mañana, habían tenido teatro en el colegio.

Se repartieron de nuevo las fichas de los tres primeros bloques (el Bloque 4 lo tenían ellos) y se les entregaron transparencias y rotuladores para que prepararan la presentación. El investigador les planteó entonces una serie de preguntas referentes a los 4 bloques trabajados, sobre las que deberían preparar la exposición:

Bloque 1: ¿Cuáles son las principales diferencias y similitudes entre la Tierra y Marte?
Bloque 2: ¿Qué estrategia es preferible respecto a la masa de la nave, un viaje rápido o uno lento?
Bloque 3: ¿Cualquier momento es bueno para lanzar una nave a Marte?
Bloque 4: Comenta razonadamente que duración del viaje sería la más adecuada a la vista de los resultados.

Como solamente había 4 preguntas, y eran 5 grupos, una de ellas se planteó a dos grupos. La pregunta relativa al Bloque 4, que estimábamos más complicada, se le planteó al grupo que más destacó durante el desarrollo de la unidad didáctica.

Tuvieron aproximadamente 15 minutos para preparar la exposición. Las exposiciones fueron breves pero bastante acertadas. Cada grupo nombró uno o dos representantes que dispusieron de aproximadamente 5 minutos para responder a las preguntas planteadas ayudándose de las transparencias que acababan de elaborar. El investigador corregía aquello que no era correcto, e iba haciendo preguntas adicionales y aclaratorias a los representantes de los grupos. Durante las exposiciones surgieron muchas preguntas interesantes referentes a temas como: presión atmosférica en Marte, astronáutica, velocidades de los cohetes, temperatura en el espacio, etc. Cierto alumno comentó una información de un documental de astronáutica en el que se hablaba de un “motor de iones”, y de una “vela solar”, aplicables al caso que nos ocupaba.

Pese a estar algo alterados por la circunstancia concreta del día -ya comentada antes- trabajaron bastante bien y, con alguna inevitable interrupción y llamada puntual de atención, cumplieron los objetivos que se planteaban para este último día. La experiencia terminó con muy buen ambiente, dieron un aplauso de agradecimiento al investigador y se recogieron las fichas.

Al finalizar el curso académico, y coincidiendo con la fecha de entrega de orlas que se hace a todos los alumnos/as de 4º ESO (último curso impartido en el colegio), se hizo entrega de un diploma acreditativo a cada alumno/a.

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