idees prèièvies i esttèitratègies d’ensenyamentxtec.cat/~fsalat/memorialvilaseca/SistemaSol-Terra-Reus... · 2014. 5. 25. · Distancia de la Tierra al Sol 19 16 25 36 29 38

1

"El goig d'ensenyar ciències"1r Memorial Antoni Vilaseca

CIÈNCIES DE LA TERRA: Propostes per treballar a l'aula, al laboratori i al camp

22 maig 2014

El sistema Sol - Terra: id è i i t tè i d’ tidees prèvies i estratègies d’ensenyament

Materials produïts per: Joan Franch i Joan Bach

Joan Bach – [email protected]

Dpt. Geologia. UAB

http://www raco cat/index php/ECT/article/view/89009/133312http://www.raco.cat/index.php/ECT/article/view/89009/133312

2

http://www.raco.cat/index.php/ECT/article/view/89072/133906

Introducció

Temes de ciències - no arriben a formar part de la cultura científica dels alumnes quan acaben l’ESO.

Coneixement bàsic d'un model del sistema Sol-Terra, que permeti respondre a les preguntes relatives al per què de les estacions i les seves conseqüències?

Marc:

4

Formació de professors de primaria i infantil – Facultat de CCEE de la UAB.

Assignatura obligatòria de ciències: Temes bàsics de ciències - 40 h, 1r curs

Actualment: Societat, Ciència i Cultura – 30h (15 T+15P), 1r curs

3

Objectius

Presentar els resultats obtinguts sobre les ideesprèvies dels alumnes de magisteri.p g

Donar a conèixer les activitats dissenyades perproduir el canvi de model.

Suggerir l'adaptació d'algunes activitats a altresnivells educatius -ensenyament secundari obligatori-per ajudar a impartir el model Sol-Terra vigent i

5

p j p gincorporar-lo a la cultura científica dels ciutadans.

IDEES PREVIES DELS ALUMNES• La detecció de les idees prèvies es va dur a terme a partir del qüestionari

dissenyat per De Manuel (1995) amb algunes petites modificacions:

6

4

Curso 1995-96 1996-97 1997-98 1998-99 1999-2000 2000-01 2001-02 2002-03 2003-04 Total

Pregunta nº 1 % % % % % % % % % %

A 93 87 68 76 83 71 95 80 69 81

B 7 13 32 19 15 29 5 20 31 18

C 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0

No responden 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0

Resultats:La resposta majoritària en aquest cas està relacionada amb el concepte de rotació terrestre, correspon a un 28% de mitjana, però arriba a assolir el 43%. De fet, utilitzen la rotació per continuar

IDEES PREVIES DELS ALUMNES

No responden 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0

Total alumnos encuestados 89 86 75 85 78 73 91 80 75 732

Curso 1995-96 1996-97 1997-98 1998-99 1999-2000 2000-01 2001-02 2002-03 2003-04 Total

Pregunta nº 2 % % % % % % % % % %

Respuesta aceptable 9 13 12 18 9 14 4 10 17 12

Distancia de la Tierra al Sol 87 77 77 67 76 73 78 74 71 76

Distancia e inclinación tierra 1 3 4 1 6 1 7 3 1 3

Otras 3 7 7 14 9 12 12 14 0 9


Curso 1995-96 1996-97 1997-98 1998-99 1999-2000 2000-01 2001-02 2002-03 2003-04 Total encara que els alumnes tinguin un model d'òrbita terrestre correcte no és

referint-se a la distància. Així, una resposta tipus d'aquesta concepció és: "Perquè en girar la Terra sobre ella mateixa en diferents parts d'ella, depenent de la seva situació o hemisferi, tindran estacions diferents, per la seva proximitat o llunyania del Sol"

7

Pregunta nº 3 % % % % % % % % % %

Respuesta aceptable 22 23 17 22 19 33 12 20 25 21

Distancia de la Tierra al Sol 19 16 25 36 29 38 27 10 4 23

Distancia e inclinación tierra 9 9 8 0 1 0 10 10 16 7

Rotación terrestre 30 31 28 24 32 14 27 43 24 28 Rayos solares más intensos según hemisferio 12 10 12 7 10 5 9 4 19 10

Otras 2 7 1 5 1 8 1 13 1 4

No responden 4 6 8 6 6 1 13 1 11 6


q gsuficient per entendre el perquè de les estacions i fins i tot l'ús de dibuixos que representen òrbites molt excèntriques, per reforçar aquest concepte, interpretem que pot ser perjudicial per entendre que la distància no és el factor determinant

• En resum, els resultats obtinguts reflecteixen que els estudiants de primer curs de magisteri tenen de mitjana:– un model d'òrbita el·líptica amb el Sol situat en un dels seus focus

recorren a la concepció de la variació de la distància Sol Terra per

IDEES PREVIES DELS ALUMNES

– recorren a la concepció de la variació de la distància Sol-Terra, per explicar l'existència d'estacions;

– en situacions més complexes, combinen la concepció anterior amb altres, rotació terrestre, inclinació de l'eix de la Terra, ...

– En els nou cursos d'aplicació del qüestionari s'ha obtingut una mitjana d'un 12% de respostes acceptables en la pregunta n º 2 i un 21% a la pregunta n º 3.

• Així doncs, els continguts d'aquest tema impartits en

8

, g q pl'ensenyament primari i la secundària només han aconseguit:– que els alumnes tinguin el model d'òrbita el·líptica, – però no que sàpiguen utilitzar la inclinació de l'eix terrestre i l'angle

d'incidència dels raigs solars per justificar les diferències estiu-hivern

5

6

ACTIVITATS DISSENYADES• Davant la situació reflectida a partir de les idees prèvies, l'estratègia seguidava abordar diferents aspectes:

• Presentar situacions que permetin evidenciar que la concepció dominant: lavariació de la distància Terra-Sol no és vàlida per explicar les observacions

d f b l f t ió b l ò i id ( àli ique podem fer buscar la confrontació amb les seves pròpies idees (anàliside les respostes al qüestionari).

• Exposar els elements teòrics necessaris del sistema Sol-Terra per poderrealitzar modelitzacions.

• Treballar models a escala reduïda que reforcin els conceptes d'inclinació del'eix terrestre i angle d'incidència dels raigs solars que, com s'ha comprovat,són més difícils de fixar.

12

• Fomentar les observacions de la trajectòria aparent del Sol i relacionar-lesamb les previsions que els models ens permeten realitzar

• Resoldre problemes amb els models a escala reduïda que permetinrelacionar els resultats obtinguts amb observacions realitzables en la nostravida quotidiana, nombre d'hores de llum en una situació de solstici, hora desortida i posta del Sol, alçada del Sol al migdia.

7

Quina et penses que és la raó del per què fa calor a l’estiu i fred a l’hivern?

Si t é è l

Anàlisi de les respostes al qüestionari

• Llavors per què és el 3 de gener quan la Terra està més propera al Sol? i

Si et penses que és perquè la Terra està més a prop del Sol!

Sol? i

• Per què a l’hemisferi sud tenen l’estació oposada a l’hemisferi nord?

Equinocci de primavera

21 de març

Com és l’orbita de la terra al voltant del sol?

Afeli

Periheli

3 gener

Solsctici d’hivern

22 de desembre

Solsctici d’estiu

21 de juny

Focus de l'el·lipse

4 juliol

Equinocci de tardor

23 de setembre

8

Quines observacions ha d’explicar el nostre model?

• L’existència de les estacions:– Perquè fa fred a l’hivern i calor a l’estiu?

– Perquè en alguns indrets del planeta es parla del “Sol de mitjanit”.

• Perquè es veuen diferents constel·lacions zodiacals segons l’època de l’any.

• Quina és la trajectòria del Sol damunt de l’horitzó?:– Les variacions d’alçada del SolLes variacions d alçada del Sol.

– La durada desigual del dia i la nit en un lloc del planeta segons les seves coordenades.

– Les variacions dels punts de sortida i posta (Azimut)

15

• Sortida del Sol des de Llançà (Alt Empordà)

9

RotacióEquinocci de primavera

21 de marçTranslació

Moviments de la Terra que intervenen en el model inicial

Elements teòrics

Afeli

Periheli

3 gener

Sd

d

Solsctici d’estiu

21 de juny

Focus de l'el·lipse

Període de rotació 24 h

4 juliol

Equinocci de tardor

23 de setembrePeríode de translació = 365 1/4 dies

Estrella polarCom viatge la terra al voltant del sol?

Sol

Pla del’eclíptica

Eix de rotació

Pla del’equador

10

Estel polarCom viatge la terra al voltant del sol?

Com a conseqüència de mantenir-se paral·lel a si mateix durant tot el movimentde translació, l’eix de rotació de la terra apunta durant tot l’any aproximadamental mateix punt de l’espai. En aquest punt hi ha un estel força brillant: l’estel polar.Aquest estel ha estat utilitzat des de fa molt de temps com a referència per navegants i astrònoms

Com viatge la terra al voltant del sol?

11

Eclíptica Pla de l’eclíptica


23,5º


Vist des d’una altra perspectiva

12

L’angle d’incidència dels raigs del Sol

1 KW/m2 1 KW/m2

1 m2 2 m2

Variació de la insolació, segons l’angle d’incidència dels raigs del sol.

L’angle d’incidència dels raigs del Sol

Raig vertical

Raigs obliqües

Raigs obliqües

13

La il·luminació de la terra i les estacions

23,5º

Pla de l’eclíptica


23,5º23,5º

14

21 de desembre:solstici d’hivern

N d Hi


Nord: Hivern

Sud: Estiu

21 de juny:solstici d’estiu


Nord: Estiu

Sud: Hivern

15



16

21 de març i 22 de setembre:equinoccis

Nord: Primavera


o Tardor

Sud: Tardoro Primavera


21 de dec.

21 de març

21 de juny

22 d t22 de set.

Documents

idees prèièvies i esttèitratègies d’ensenyamentxtec.cat/~fsalat/memorialvilaseca/SistemaSol-Terra-Reus... · 2014. 5. 25. · Distancia de la Tierra al Sol 19 16 25 36 29 38