Metodología Científica y Estructura de la Tierra: Conceptos Clave

El Conocimiento Científico en la Educación

El conocimiento científico está estrechamente relacionado con la vida cotidiana del alumno, ya que a través de la observación y la experimentación se construyen estructuras mentales propias. Este proceso es el que más peso tiene en la educación del alumno, y no solo el resultado, como vienen acostumbrando los modelos tradicionales. Es necesario que el alumno realice una reflexión sobre el trabajo realizado. Una educación científica potencia la autonomía del alumno y el aprendizaje colaborativo, ya que se resuelven problemas entre todos. Hay que dar recursos para que los alumnos gestionen su propio aprendizaje. Para ello, las actividades que dejan claro lo que se le exige al alumno y los objetivos a alcanzar son una buena elección para ayudarle en este aspecto.

Ejemplo: Los alumnos quieren saber por qué la madera flota en el agua. Para ello, se pondrán a todos los alumnos en círculo y cada uno irá diciendo una hipótesis. Finalmente, cuando le llegue el turno al último alumno, se sacará una idea común.

Modelos de Enseñanza de la Ciencia

1. Modelo de enseñanza por transmisión-recepción: El profesor transmite oralmente los contenidos mientras que el alumno recibe. El aprendizaje es memorístico e inductivo. No posibilita la interacción.

  • Ventajas: Comodidad del profesor.
  • Inconvenientes: El alumno no sabe aplicar lo aprendido. Limita la afectividad.

2. Modelo por descubrimiento:

  • Descubrimiento guiado: Se proporciona a los alumnos los elementos necesarios para realizar las actividades planteadas.
  • Descubrimiento autónomo: El alumno integra la nueva formación y construye conclusiones originales. El profesor es el guía, plantea la actividad y el alumno investiga. Adquisición de contenidos por contacto con la realidad.

El mejor modo de aprender ciencia es hacer ciencia, el alumno trabaja con el método científico. Es motivador para el alumno.

  • Ventajas: Se tiene en cuenta la opinión del alumnado, así se siente protagonista.
  • Inconvenientes: Es necesario personal formado especialmente en ello.

3. Modelo de recepción significativa: Se establece una relación evidente entre los conocimientos nuevos adquiridos por el alumno y los que tenía con anterioridad. Lo procedimental importa más que lo conceptual; es el proceso de saber realizar bien una actividad lo que demuestra que el alumno sabe hacerla.

  • Ventajas: El alumno se siente más protagonista e interioriza mejor los contenidos.
  • Inconvenientes: No hay un feedback, solo proceso de transmisión.

4. Modelo de cambio conceptual: Desarrollado mediante un aprendizaje significativo. Valora las ideas previas. El papel del profesor consiste en plantear problemas al alumno.

  • Ventajas: Se da una confrontación de ideas entre lo que sabía el alumno y lo que va a aprender.
  • Inconvenientes: Al sustituir las ideas de los alumnos por las explicaciones del profesor, trata al alumno como si estuviera equivocado siempre.

5. Modelo por investigación: El alumno es un ser activo que expresa sus ideas. Considera importante que haya diálogo entre los alumnos y se dé un aprendizaje común. Este modelo mantiene una estrecha relación con el modelo por descubrimiento.

  • Ventajas: Se trabaja tanto el aspecto del descubrimiento como el de investigación.
  • Inconvenientes: El maestro tiene que tener una formación correcta para poder saber llevar a cabo el proceso, es decir, juega un papel fundamental a la hora de la organización del proceso de aprendizaje del alumno.

Pasos del Método Científico

  1. Observación: Se produce la observación de un problema y se procede a su estudio.
  2. Formulación de hipótesis: Explicaciones que se dan ante el problema observado, pero sin haber probado nada experimentalmente, es decir, conjeturas.
  3. Experimentación: Se procede a experimentar con el problema para comprobar qué hipótesis formuladas son correctas o no.
  4. Teoría: Las hipótesis que se acercan al resultado de la experimentación se llaman teorías.
  5. Ley: Las hipótesis que, mediante la comprobación experimental del problema, se hacen verdad, son leyes.

Métodos de Estudio de la Estructura de la Tierra

Diferencias entre Métodos Directos e Indirectos

  • Los métodos directos son más económicos, ya que no se necesita maquinaria para su estudio, a diferencia de los indirectos, que precisan de sismógrafos, etc.
  • Los métodos indirectos nos proporcionan información de todas las capas de la Tierra, mientras que los otros solo de las superficiales.
  • La información de los métodos directos es fiel, ya que se ve, mientras que la de los indirectos tiene un pequeño margen de error, ya que es necesaria la manipulación de datos.

Métodos Directos

Son aquellos en los que recogemos la información sobre la estructura de la Tierra de forma instantánea y directa:

  • Lava: Expulsada de los volcanes, permite saber la composición de los materiales de la estratosfera.
  • Erosión: Nos da información sobre las capas superficiales de la Tierra.
  • Minas profundas: Nos dan información, hasta una cierta profundidad, sobre los materiales que hay y se van quedando al descubierto conforme se profundiza la mina.
  • Sondeos: Extraen muestras bastante profundas de materiales de las capas superficiales de la Tierra.

Métodos Indirectos

Son los que no se recogen de forma directa:

  • Geoquímica: Estudio de meteoritos, ya que son restos de roca primitiva.
  • Geofísicos:
    • Gravimétricos: Permiten conocer diferentes densidades de materiales, ya que se basan en la medida de la gravedad en diferentes zonas de la Tierra.
    • Magnéticos: Se mide el magnetismo de las diferentes zonas de la Tierra; eso nos indica variaciones en el tipo de roca.
    • Sísmicos: Estudian variaciones en la progresión de ondas sísmicas, obteniendo datos de los diferentes materiales.

Las ondas P son las primarias, que se registran primero y atraviesan cualquier material.

Las ondas S son las secundarias; solo se transmiten por sólidos.

Estructura Interna de la Tierra

Modelo Geoestático

Basado en la composición de las capas de la Tierra:

  • Corteza (50-100 km)
  • Manto (100-2900 km)
  • Núcleo (2900-6370 km)

Modelo Geodinámico

Basado en la dinámica terrestre:

  • Litosfera: Capa rígida fragmentada en porciones llamadas placas tectónicas, que se encuentran en movimiento.
  • Astenosfera: Materiales sólidos, poco rígidos y con comportamiento plástico, lo que permite el movimiento de las placas litosféricas.
  • Mesosfera: Manto inferior con materiales rígidos.
  • Endosfera: Núcleo y material en estado líquido.

Procesos Geológicos

1. Internos

Son producidos por los agentes geológicos internos, englobados por la teoría de la tectónica de placas. Consiste en que la litosfera está compuesta de placas que se mueven con respecto a otras, y en cuyos límites se crea una gran actividad.

a) Origen del movimiento de las placas: La litosfera es una capa sólida que permite que los materiales fluyan muy lentamente. Al moverse, arrastran las placas. El flujo de estos materiales se debe al cambio de temperatura. Estos cambios de temperatura hacen que los materiales se calienten y asciendan, mientras que los fríos descienden; así se crea un círculo en el que siempre se repite lo mismo. Esto se denomina corrientes de convección.

b) Modos de moverse las placas tectónicas:

  • Acercándose: Chocan produciendo una zona de subducción, de forma que una placa se hunde bajo la otra. Cuando son dos placas oceánicas las que chocan, la más densa, al tener menos flotabilidad, se hundirá bajo la menos densa. Cuando chocan una placa oceánica y otra continental, subduce la oceánica debido a que es más densa y delgada. Cuando chocan dos placas continentales, se produce una zona de colisión, formando el Himalaya, por ejemplo.
  • Alejándose: Se produce una dorsal, que es una montaña submarina debido a la separación entre ambas placas.
  • Deslizándose lateralmente: Produce una falla de transformación al producirse un deslizamiento horizontal.

c) Manifestaciones de la tectónica de placas:

  • Terremotos: Liberación brusca de energía a partir de un punto situado bajo la superficie terrestre, hipocentro. Se manifiesta en la superficie terrestre, epicentro. La escala de Richter es una de las más importantes en las cuales se clasifica la intensidad de los terremotos.
  • Volcanes: Son lugares de la superficie terrestre por donde se expulsa el magma de la astenosfera.
  • Deformaciones:
    • Elásticas: El cuerpo recupera su forma inicial cuando cesa la fuerza a la que se somete.
    • Por ruptura: Diaclasas y fallas:
      • Diaclasa: Se produce cuando los bloques resultantes de las fracturas no se desplazan ni en vertical ni en horizontal, y se forman grietas.
      • Falla: Se produce cuando existe un desplazamiento de los bloques resultantes, ya sea en vertical u horizontal. Hay tres tipos:
        1. Normal: Desplazamiento vertical hacia abajo.
        2. Inversa: Desplazamiento vertical hacia arriba.
        3. Desgarre: Desplazamiento horizontal.
    • Plásticas: Pliegues: Se dan cuando un cuerpo no recupera su forma tras ser sometido a una fuerza. Existen varios tipos de pliegues:
      • Según la división de la superficie axial: Simétrico o asimétrico.
      • Según la posición de la superficie axial: Vertical, tumbado, volcado, en rodilla o acostado.
      • Según la disposición de los materiales: Anticlinal o sinclinal.

2. Externos

Son los que funcionan a través de fuerzas gravitatorias y energías renovables. Según si hay movimiento de las sustancias denudadas, existen dos tipos:

  • Estáticos: El principal sistema es la meteorización, que es un proceso de descomposición de la roca.
    • Meteorización mecánica: Procesos de descomposición sin transporte, no interviene el agua en estado líquido. Ocurre en lugares áridos, montañosos y en los polos. (Lajamiento, gelivación, termoclasticidad, haloclasticidad, bioclasticidad).
    • Meteorización química: Procesos de descomposición sin transporte, interviene el agua en estado líquido. (Hidrólisis, carbonatación, hidratación, disolución, oxidación).
  • Dinámicos: El principal sistema de denudación es necesario que haya erosión (arranque de materiales), transporte (fenómeno por el cual los materiales erosionados se distribuyen por el agua, viento, etc., de esos materiales de las zonas más altas a las más bajas) y sedimentación (proceso que continúa tras el transporte y se depositan los materiales transportados en otros lugares).

Participación y orden de los agentes en el transporte de materiales: Aguas superficiales, aguas profundas, hielo y viento.