Maquetas del Sistema Solar con Arte y Ciencia

Maquetas del Sistema Solar con Arte y Ciencia

Gilles Cappe y Milagros Rojas Salgado

Maquetas del Sistema Solar con Arte y Ciencia

Gilles Cappe y Milagros Rojas Salgado

Diseño: Lucía Escobedo Torres

Lima, Perú

Formación pedagógica y generación de una comunidad de aprendizaje profesional de los principales agentes de cambio en la Enseñanza de las Ciencias Naturales en la Educación Básica.

2 Ciencia escolar y Maquetas del Sistema Solar

Ciencia escolar y Maquetas del Sistema Solar

Maquetas del Sistema Solar, ¿piezas de arte u oportunidad para aprender Ciencia Escolar?

La alfabetización científica en las escuelas amerita la promoción de las dimensiones de las ciencias naturales, es decir, por un lado, la comprensión de las bases del funcionamiento del mundo natural, y, por otro lado, el desarrollo de las habilidades del pensamiento científico.

Los problemas de aprendizaje surgen cuando las ideas de la ciencia no estan enraizadas y conectadas con experiencias más concretas desde donde puedan construirse (Harlen, 2010). Para hacerle frente a esta posible falta de conexión entre las ideas de la ciencia y “lo concreto del mundo”, sobre todo cuando nosotros los docentes tratamos que los estudiantes comprendan los fenómenos de aproximación indirecta, se suele recurrir a la construcción de maquetas.

Las maquetas del Sistema Solar son una de las más conocidas y elaboradas. Basta con algunas esferas ya sea de masilla o

Milagros Rojas – Salgado de poliestireno, témperas de colores, alambres flexibles o hilos y mucha imaginación de los estudiantes, pero, ¿qué lugar toman los conocimientos científicos sobre el Sistema Solar?, ¿acaso el lugar de estos conocimientos solo debe reducirse a nombrar a los planetas en el orden en que se encuentran en dicho sistema?

Las preguntas que se acaban de plantear pretenden invitar a los docentes a la reflexión sobre su práctica pedagógica pues tal y como suele ocurrir en las escuelas, la elaboración de maquetas se encuentra desvinculada de los contenidos conceptuales y no se aprovecha como oportunidad para poner en uso las habilidades del pensamiento científico. Por el contrario, las maquetas terminan constituyendo llamativas recreaciones de los objetos sin ser producto de la puesta en uso de los conocimientos y habilidades de la ciencia, como se observa en la siguiente imagen.

Imagen 1

Maqueta del Sistema Solar elaborada por un equipo de estudiantes de Educación Básica

Fuente: Archivo personal 5

Maquetas del Sistema Solar con Arte y Ciencia

El estudio del Sistema Solar – el Sol y los planetas –, es muy frecuente en las escuelas (Cappé y Rojas, 2021). Es usual que el estudio del Sistema Solar se enfoque en la escritura o la lectura de las “fichas de identidad” o “la información importante” de cada planeta. Sin embargo, como docentes, es fundamental reflexionar y guiar nuestra práctica en torno de las siguientes preguntas: “¿Cómo podría un estudiante dimensionar las distancias y los diámetros de los planetas que les presentamos en las fichas informativas? ¿Cómo podríamos vincular las habilidades del pensamiento científico, las del pensamiento matemático y artístico y posibilitar que los estudiantes las pongan en evidencia? ¿Cuáles son los alcances y las limitaciones, en términos de aprendizajes, de las maquetas que elaboran los estudiantes?”.

Una de las grandes ideas de la ciencia es el comprender que nuestro Sistema Solar es una parte muy pequeña de una de los millones de galaxias en el Universo (Harlen, 2010), para ello, es necesario proponer explicaciones basadas en evidencia obtenida a partir de observaciones ya sea propias o existentes en fuentes confiables de información científica. En otras palabras, las observaciones toman

sentido a la base de las explicaciones y, se van intengrando, complejizando y generalizando para dar cuenta de cómo funciona la naturaleza y estos aprendizajes se pueden expresar en productos concretos como, por ejemplo, la elaboración de una maqueta.

Si consideramos que una maqueta es un modelo de la realidad, Gellón et. al (2005) aportan que un modelo es “una abstracción de la realidad, una representación idealizada para poder concentrarnos en ciertos aspectos del fenómeno que queremos explicar, sin tener que incorporar toda la complejidad y los detalles de un sistema real (p.122)”. Es importante detenernos en esta definición para pensar, como docentes, en qué detalles o características son fundamentales a incluir en el modelo a elaborar y cuáles detalles podemos dejar de lado debido a razones asociadas con las intenciones pedagógicas, la edad, saberes previos, entre otras características de los estudiantes, toda vez que los modelos nos brindan una representación simple de un sistema y nos permiten imaginar aquello que no está al alcance de nuestros ojos.

Ahora, aprendamos a elaborar maquetas del Sistema Solar.

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Elaboramos un modelo de Sistema Solar. Ciencia + Arte

Gilles Cappé

La presentación del Sistema Solar, el Sol y los planetas, es muy frecuente en el aula. Al utilizar tablas numéricas y modelos de las dimensiones dadas, el docente se siente tranquilo. Al mismo tiempo que siente que está “haciendo ciencia”, sabe que el tema impresionará a los estudiantes lo suficiente como para despertar su curiosidad y asombro, aunque, como ya se mencionó anteriormente, a menudo, el estudio del Sistema Solar se detiene en la escritura o la lectura de las “fichas de identidad” de cada planeta.

En esta situación, el docente no ha “hecho ciencia”, no ha puesto a los estudiantes en situación de reflexión o de acción. El docente esta promoviendo la alfabetización científica, sin estar seguro de que sus estudiantes fueran capaces de comprender las cifras mencionadas, por ejemplo, ¿qué significa para un estudiante una distancia de 4.500.000.000 km (la distancia de Neptuno al Sol) cuando aun no es capaz de decir a cuántos kilómetros se encuentra la ciudad vecina o Machu Picchu?

Además, el docente utiliza casi siempre dos escalas diferentes: una para mostrar las distancias entre los planetas y otra

para mostrar los tamaños relativos de cada planeta. Lo ha hecho con la mejor de las intenciones, ya que la mayoría de los documentos que dispone para ilustrar su sesión de aprendizaje incluyen precisamente estos cambios, mostrando tergiversaciones como, por ejemplo, planetas que casi se tocan. Lo anterior impide que los estudiantes comprendan el Sistema Solar (reducido al Sol y los planetas) como un todo. Continuar con esta práctica pedagógica es seguir propagando conceptos erróneos, lo cual es el contraproducente sobre todo trarándose de una “sesión de aprendizaje de ciencias”.

Es un hecho que cuando hablamos de distancias y tamaños, acabamos utilizando números, por lo que es necesario recurrir a las matemáticas para abordar el problema. Por ello, a modo de requisitos previos, es importante que los estudiantes conozcan los números decimales (saber añadir ceros y desplazar el punto decimal), sepan leer números grandes y utilizar una tabla de medidas de longitud. El uso de la calculadora y comprender el concepto de “redondeo” también es muy útil para realizar la actividad que se propone a continuación.

Manos a la obra

Nota pedagógica: Esta es una actividad que requiere mucho tiempo, demanda mucha reflexión y esfuerzo por parte de los involucrados. Podría plantearse al final del curso, cuando los estudiantes dominen las herramientas matemáticas esenciales. Esta actividad también podría ser útil para evaluar los conocimientos matemáticos de los estudiantes. Parece indispensable dividirla en varias sesiones. Con estudiantes de primaria alta y secundaria baja sería posible y recomendable, dejar que los equipos elaboren por sí mismos el método de construcción del modelo. De este modo, el docente podrá guiar al mismo tiempo a los distintos grupos en su trabajo. Pero la actividad será mucho más rica porque la comparación de los métodos propuestos por cada equipo sería sumamente interesante. La clase se verá inducida a reconocer que varios métodos funcionan, pero que algunos son más eficaces y más económicos. En el siguiente apartado solo se propone uno de estos métodos.

Elaboración del modelo

El docente comenta a los estudiantes lo siguiente: “Vamos a construir una maqueta del Sistema Solar. Los planetas que vamos a construir deben ser lo suficientemente pequeños para que todos puedan llevarse las maquetas a casa. Luego veremos a qué distancia tendremos que colocarlos para hacer realmente una maqueta del Sistema Solar que se corresponda con la realidad”. El docente distribuye a los estudiantes la siguiente tabla de datos:

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Algunas explicaciones necesarias

Distancia media al Sol. Los planetas tienen una órbita ligeramente ovalada. En un momento de su revolución, un planeta está un poco más cerca del Sol que otro.

Así que tomamos una distancia media. El 10 a la 6ª potencia significa que el número debe escribirse con 6 ceros, que el punto decimal debe desplazarse 6 posiciones.

Urano está a 2.875 + 6 ceros, es decir, a 2.875.000.000 km. Marte está a 222,9 + un desplazamiento de 6 filas de la coma decimal y, por tanto, la aparición de 5 ceros, es decir, a 227.900.000 km.

Unidad Astronómica. Es la distancia media de la Tierra al Sol. En la tabla, vemos que el valor para la Tierra es 1. Esto significa que la Tierra está a 1 Unidad Astronómica del Sol. Saturno está a 9,55 UA del Sol, es decir, 9,55 veces más lejos del Sol que la Tierra.

Periodo de revolución. Es el tiempo que tarda el planeta en dar una vuelta alrededor del Sol. La Tierra tarda un año en dar una vuelta alrededor del Sol. Venus tarda algo más de medio año: 0,62 años. 0,62 x 365 días = 226,3 días. En este punto, el docente puede utilizar calculadoras para calcular los periodos de

revolución de Mercurio, Venus y Marte. Por tanto, Neptuno tarda algo más de 30 años en dar una vuelta alrededor del Sol.

Diámetro ecuatorial. Es el diámetro del planeta (pasando por su centro) en el ecuador. El docente puede utilizar un globo terráqueo para mostrar dónde se encuentra el ecuador. El docente puede preguntar a los estudiantes qué planeta tiene el mayor diámetro, cuál el menor, etc.

Diámetro ecuatorial (última columna). El docente puede preguntar a los estudiantes cómo entienden esta última columna. Esta columna sirve para comparar los planetas. Como la Tierra tiene un valor de 1, podemos deducir que Mercurio, Venus y Marte son “más pequeños” y que los demás planetas son “más grandes”. Júpiter es 11 veces mayor que la Tierra y Urano es 4 veces mayor que la Tierra. Para ayudar a los estudiantes sin darles la solución, el docente puede utilizar como ejemplo: “Si nuestro modelo de la Tierra es una canica de 1 cm de diámetro, ¿cuál sería el diámetro de Saturno?” Respuesta esperada: El diámetro del modelo de Saturno será de 9,44 cm.

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El docente solicita a los estudiantes que vuelvan al reto inicial: “Construir una maqueta del Sistema Solar. Los planetas en esta maqueta deben ser lo suficientemente pequeños para que todos puedan llevarse las maquetas a casa”, y sugieran una respuesta.

El docente recuerda que la clase debe intentar primero construir los planetas antes de fijarse en las distancias entre ellos.

Los estudiantes sugieren, con toda naturalidad, utilizar como base la Tierra = 1 cm. Los estudiantes escriben la primera columna en la pizarra.

Nota pedagógica: Recuerde anotar sistemáticamente las unidades utilizadas. En este punto, se puede pedir a los estudiantes que “simplifiquen” las cifras redondeándolas.

Planetas Diámetro ecuatorial

o 0,4 cm o 4 mm

mm Venus

o 0,95 cm o 1 cm

cm

53 o 0,53 cm o 5 mm

Saturno

44 o 9,44 cm o 9 o 9,5 cm

o 4,01 cm o 4 cm

o 3,88 cm o 4 cm

cm

cm

mm

cm

cm

cm

El docente pregunta a los estudiantes si es posible encontrar objetos que tengan el mismo tamaño que los elegidos en este punto. La respuesta es afirmativa (canicas, cuentas de collar, bolitas, etc.).

El docente les pide ahora que calculen las distancias entre los planetas. Utiliza siempre la Tierra como referencia. Escribe en la pizarra: “En la vida real, la Tierra tiene un diámetro de 12.756 km. En nuestro modelo, este diámetro es de 1 cm. ¿Por cuánto hemos dividido la distancia real para obtener 1 cm?”.

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Es probable que los estudiantes sugieran: “El diámetro se ha dividido por 12.756” También podrían decirlo así: “El diámetro es ahora 12.756 veces menor”. Si un estudiantes no se da cuenta, se le pregunta si las unidades son las mismas.

A continuación, se solicita a los estudiantes que conviertan los 12 756 km en cm. El resultado es 1.275.600.000 cm. Por tanto, el diámetro real de la Tierra se ha reducido 1.275.600.000 veces. Ahora pregunte: “Entonces, ¿qué debemos hacer con la distancia entre la Tierra y el Sol?”. Respuesta esperada: dividir por este número para obtener una medida en cm.

Ahora, se les pregunta a los estudiantes a qué distancia se encuentra la Tierra del Sol en realidad. Escriba en la pizarra: 149,6 o 149 600 000 km. Pídales que lo conviertan en cm. El resultado es 14 960 000 000 000 cm. Divida 14 960 000 000 000 cm entre 1 275 600 000. El resultado es 11.727,81 cm. Conviértelo en metros y se obtendrá 117,2781 metros, que se pueden redondear a 117 m.

Preguntar: “¿A qué distancia estará la Tierra del Sol en nuestro modelo cuando la Tierra tenga 1 cm de diámetro?”. Respuesta esperada: 117 m.

Ahora, se les pregunta a los estudiantes: “Utilizando nuestra tabla, si la Tierra tiene que estar a 117 m, ¿a qué distancia podemos poner los planetas?”.

Si los estudiantes no la utilizan, señale que la columna 2 puede ser útil. Pormueva que los estudiantes calculen que una Unidad Astronómica sería, por tanto, 117 m.

Solicíteles que calculen las demás distancias. Se obtendrá la siguiente tabla:

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En este momento se podría decir que el trabajo está hecho. Venus es una pequeña bola de 1 cm situada a 84 m del Sol. Júpiter es una bola de 11 cm de diámetro a 608 m. Neptuno es una gran bola de 4 cm a 3523 m, y así sucesivamente. Pero el objetivo de la actividad es construir el modelo. Tenemos que “colocar” nuestros “planetas” a la distancia adecuada. Preguntar a los estudiantes si es razonable alejarse 3.500 m de la escuela para colocar Neptuno. Evidentemente, esto siempre es posible, pero el trayecto podría simplificarse. Si ninguno de los estudiantes tiene ideas, diga: “¿Y si lo dividimos todo por la mitad? ¿No sería más fácil?”

Solicite a los estudiantes que construyan una nueva tabla, redondeando los resultados si es posible. La tabla resultante será la siguiente:

Comentar a los estudiantes: “Falta el elemento más importante. ¿Cuál es?”. Respuesta esperada: El Sol. Ahora coménteles que: “Sé que el diámetro del Sol es 100 veces el de la Tierra. ¿Cuál será el diámetro del Sol en nuestro modelo?”.

Los estudiantes deben responder que: “Hay que multiplicar 0,5 cm por 100”. El Sol tendrá el tamaño de un globo de 50 cm. Si no se dispone de un globo de este tamaño, dibújalo en la pizarra. También puede solciitar a los estudiantes que investiguen para averiguar el tamaño relativo del Sol.

Pedir a los estudiantes que consigan con canicas, bolas, cuentas, etc. para que puedan construir los modelos de planetas en una sesión posterior. Estas esferas pueden montarse en pequeñas tablas de madera con clips desplegados o pequeños trozos de cable eléctrico rígido. Pueden pintarse del color del planeta que representan. A continuación se presenta un ejemplo:

Imagen 2

El docente solicita a los estudiantes que coloquen los tres primeros planetas en el patio. El docente proporcionará los instrumentos de medida necesarios para que estos tres planetas se encuentren a 25 m, 40 m y después a 60 m del aula donde se ha colocado o dibujado el Sol. Si el patio de recreo es demasiado pequeño, se puede utilizar un campo de deportes.

Si es posible, el profesor puede llevar a la clase al barrio o al campo para colocar las maquetas de los próximos planetas. Una vez instalados los planetas, la clase puede recogerlos de camino a casa.

Modelo del Sistema Solar a escala

Fuente: Archivo personal

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Otra posibilidad es utilizar un mapa, utilizar su escala y colocar los distintos planetas en el mapa para ayudar a los estudiantes a descubrir a qué distancia se encuentran los planetas de la maqueta. Será mucho más interesante para los estudiantes darse cuenta de que, por ejemplo, esa esfera que representa a Urano habrá que colocarla delante del ayuntamiento o en el campo de fútbol...

La conclusión a la que tendrán que llegar los estudiantes es que el Sistema Solar es, en su mayor parte, espacio vacío.

Referencias Bibliográficas

• Cappe, G. y Rojas, M. (2021). Los niños y el sistema Sol – Tierra – Luna. Curiosidad, Indagación y Ciencia. Vivenciando para Aprender y Enseñar Ciencias Naturales en la Escuela. Bisonte.

• Harlen, W. (2010). Principios y grandes ideas de la educación en ciencias. Association for Science Education.

• Gellon, G., Rosenvasser E., Furman, M. & Golombek, D. (2005). La ciencia en el aula: lo que nos dice la ciencia sobre cómo enseñarla. Paidós.

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Formación pedagógica y generación de una comunidad de aprendizaje profesional de los principales agentes de cambio en la Enseñanza de las Ciencias Naturales en la Educación Básica.