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NUSSBAUM. LA TIERRA COMO CUERPO CÓSMICO

La lectura Nº 7 pone el foco en el trabajo de Nussbaum (1987) y nos ofrece una minuciosa descripción de las distintas concepciones que sostienen los niños acerca de la forma de la Tierra. Nos muestra cómo éstas se van transformando y cuáles son los obstáculos para que se produzca el cambio conceptual. .

NUSSBAUM, J. (1985) La Tierra como cuerpo cósmico. En R. Driver, E. Guesne y A. Tiberghien (eds.) Ideas científicas en la infancia y la adolescencia, capítulo IX. Traducción castellana de P. Manzano. Madrid: Morata, 1989.

Cuando los grupos de profesores de Ciencias se plantean la pregunta de: ¿Cuáles son las ideas más esenciales para concebir la Tierra?, normalmente, de forma espontánea, suelen responder lo siguiente:

  • La Tierra es redonda.
  • La Tierra gira alrededor de su eje y esto provoca la aparición del día y la noche.
  • La Tierra forma parte del sistema solar; la Tierra gira alrededor del Sol.
  • La Tierra es enorme; su diámetro mide aproximadamente 13.000 km.
  • El eje de la Tierra está inclinado, lo que provoca la existencia de las estaciones.
  • La Tierra tiene un núcleo fundido y una corteza exterior fría y sólida.
  • La mayor parte de la superficie de la Tierra está cubierta por los océanos.
  • La Tierra ejerce una fuerza gravitatoria, lo que provoca que los objetos caigan.

Una lista semejante a ésta sirve como ejemplo de los resultados que se obtienen a partir del «enfoque temático» a la tarea del análisis de conceptos (en oposición al «enfoque cognitivo», descrito seguidamente). En el enfoque temático se concibe la tarea como un extracto de las ideas más importantes de los libros de texto de ciencias que representan el estado maduro de la disciplina.

Un enfoque alternativo al análisis conceptual es el llamado «enfoque cognitivo» que se centra en las exigencias cognitivas que plantea el aprendizaje de los conceptos. Así, en relación con la concepción de la Tierra, la cuestión a plantear es: ¿Cuáles son los aspectos esenciales que conforman el concepto más primitivo de la Tierra? La primera idea primitiva consiste en que la Tierra es plana, extendiéndose infinitamente hacia los lados y hacia abajo. En consecuencia, una afirmación sobre la condición plana de la Tierra implica, de inmediato, otra afirmación sobre la naturaleza del firmamento y del espacio. Por tanto, es muy importante tener en cuenta 3 ideas:

  1. La condición plana de la Tierra.
  2. La característica horizontal del firmamento y la función limitadora que tiene la Tierra en relación con el espacio, constituyen dos ideas que se implican mutuamente y son dependientes de forma recíproca.
  3. Las direcciones de caída de los objetos en distintas ubicaciones terrestres forman líneas paralelas (compatibles con la dimensión absoluta arriba-abajo). Estas líneas son verticales y perpendiculares a la superficie plana de la Tierra.

Estas tres ideas esenciales constituyen en conjunto una concepción coherente (aunque primitiva) de la Tierra.

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Las tres ideas esenciales que configuran la concepción más primitiva de la Tierra.
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Las tres ideas esenciales de la concepción científica de la Tierra.

Cuando el niño cambia su idea de la forma de la Tierra desde el modelo plano al esférico, sus conceptos acerca de las características del espacio cambian con ella:

  • El firmamento deja de ser horizontal y el espacio «pierde su fondo», convirtiéndose en «esparcido» en todas direcciones.
  • La Tierra plana, que servía de frontera sólida infinita que limitaba el espacio por su extremo inferior, se transforma «curvándose», «encogiéndose» y convirtiéndose en un cuerpo esférico finito abrazado por el espacio infinito.
  • Las direcciones de «caída» (la dirección del campo gravitatorio de la Tierra) se transforman en radiales y las líneas de arriba-abajo en las diferentes ubicaciones terrestres dejan ya de ser paralelas.

Dificultades cognitivas para adquirir la concepción científica de la Tierra

Nussbaum3 NUSSBAUM. LA TIERRA COMO CUERPO CÓSMICO
La exigencia cognitiva de conceptuar la Tierra como cuerpo cósmico, superando el marco egocéntrico de referencia.

¿Qué dificultades cognitivas encuentran nuestros alumnos para descartar su primitiva noción de la Tierra y aceptar el concepto científico? La dificultad cognitiva fundamental muy probablemente implique el fenómeno general del «egocentrismo» infantil, descrito por Piaget. El único modo que tenemos las personas para conceptuar la Tierra en la que vivimos como una enorme esfera situada en el espacio consiste en imaginar cómo se vería su entorno inmediato desde el espacio exterior. Por tanto, hemos de superar lo que nuestra percepción inmediata nos «dice» en relación con los tres aspectos esenciales del concepto de Tierra: la «Tierra plana», «el firmamento horizontal» y el «espacio con fondo».

Pruebas para investigar las concepciones de los niños

Se comienza con una serie de preguntas en ausencia de cualquier modelo visual de la Tierra. Este conjunto de preguntas incluía las siguientes: ¿Qué forma tiene la Tierra? ¿Cómo sabes que la Tierra es redonda? ¿De qué modo tenemos que mirar para ver la Tierra? ¿Por qué no vemos la Tierra como un bola? ¿Qué hemos de hacer para ver la Tierra como una bola?

Problema 1: El agua en las botellas
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Una situación problema: predecir la posición del agua en las botellas vacías (a) y dos respuestas alternativas corrientes (b y c). Se enseñaban unas imágenes de la tierra con botellas abiertas y cerradas, en diferentes hemisferios de la Tierra: unas demostraban el egocentrismo (b) y otras la concepción científica de la tierra (c). Para comprobar la respuesta se pasaba una segunda etapa, en las que algunos niños entraban en contradicción y se mostraba que aún eran egocéntricos.
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La utilización de un segmento del modelo de la tierra como marco de referencia reducido permite al niño egocéntrico dar una respuesta aparentemente correcta.

Algunos niños cuya respuesta anterior era correcta, figura (c), admitiendo la postura adoptada por «el niño» y entrando en contradicción con su respuesta previa. Se muestran dispuestos a dibujar lo que creen ocurrirá con el agua de la botella abierta y sus dibujos se asemejan al de la figura (b). Explican que las botellas están boca abajo y que la botella abierta carece de tapón que contenga el agua. Es posible que algunos de estos niños que dieron la respuesta científicamente correcta lo hiciesen, no porque operasen de un modo conceptual en vez de hacerlo desde un punto de vista egocéntrico, sino porque aislaran un estrecho marco de referencia que incluyese la figura y la línea del suelo que estaba debajo. Al responder a la pregunta, no utilizaron como marco de referencia el modelo de la Tierra entera, sino un segmento «familiar» del modelo, dejando de lado el resto. Estos niños pueden simplemente demostrar su capacidad para rotar el dibujo con el pensamiento a fin de resolver el problema egocéntricamente.

Problema 2: La caída de la piedra
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Una situación problema presentada en «dos etapas» para detectar perspectivas egocéntricas «ocultas». Se mostraba un dibujo con 7 personas en distintos puntos de la Tierra que tiraban una piedra y el niño debía dibujar la caída de esta. El conflicto surge con el n.º 6. A quienes respondían con la opción (c), se les enseñaba la imagen (d) acompañada de la pregunta ¿Qué sucede, se le cae la camiseta al chico? En este caso, solían responder con la opción (e).


Hemos visto que estas historietas y dibujos influyen sobre los niños sugiriéndoles (mediante el empleo de la historieta en el primer ejemplo y el uso de la tarjeta en el segundo) una muy clara percepción egocéntrica de la situación problema. Se presiona al niño para que opte por manifestar su acuerdo con la sugerencia implícita o por rechazarla. Quienes aceptan la clave con rapidez y cambian su modo de respuesta, probablemente eran egocéntricos desde el comienzo. ¿Qué decir de los que rechazaron la sugerencia? ¿Su rechazo demuestra una auténtica operación desde el punto de vista científico? ¿O bien siguen siendo egocéntricos, a pesar de los intentos de presentarles tentadoras claves egocéntricas, porque se han valido de aislar la situación, relacionándola con un segmento de la superficie de la Tierra al dar su respuesta? Necesitamos un nuevo tipo de tarea para la entrevista (problema 3).

Problema 3: Dirección que siguen los objetos lanzados en agujeros practicados hacia el interior de la Tierra
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Dibujos empleados en las tareas correspondientes a las predicciones de caída hacia el interior de la Tierra. Se pregunta al niño que ocurre si se hace un agujero a través de la Tierra y se lanza una piedra, se presentan 3 ayudas visuales: un dibujo, una figura de una niña y una esfera con agujeros para que introduzca un lápiz para explicar la dirección. El objeto es forzar al niño a escoger el centro de la Tierra como punto de referencia para la dirección «abajo» o la superficie de la Tierra como un tipo de punto de referencia egocéntrico.

El objeto de este problema es forzar al niño a escoger más claramente el centro de la Tierra como punto de referencia para la dirección «abajo» o la superficie de la Tierra como un tipo de punto de referencia egocéntrico. Esta nueva clase de pregunta queda realzada por la capacidad del entrevistador para distinguir entre las diversas nociones mantenidas por los niños.

La realización de la entrevista

Las entrevistas se efectuaron en los diversos estudios con niños de edades comprendidas entre los 8 y los 14 años. Debemos señalar que los alumnos raramente plantean su propia idea de un modo explícito y elaborado. En la mayoría de los casos sucede esto porque los propios niños no son plenamente conscientes de sus propios conjuntos de creencias. Los distintos elementos de las nociones infantiles fueron poniéndose de manifiesto a través de sus respuestas a las tareas planteadas en las entrevistas.

Las nociones de los niños sobre la Tierra

En los distintos grupos de muestra se descubrieron cinco nociones (conjuntos de creencias) sobre la Tierra, cualitativamente diferentes, mantenidas por los diversos niños. Estas cinco nociones pueden no ser las únicas que aparecieran en los grupos de muestra, y ni que decir tiene que pueden no ser las únicas que prevalezcan entre los niños en general.

Noción 1: La Tierra en la que vivimos es plana y no redonda como una pelota

Esta noción no es manifiesta explícitamente desde el comienzo, que responden que es redonda, pensando que es plana. Las caídas son direccionadas fuera de la tierra hacia abajo, donde hay un suelo o un océano.

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Respuestas a las cuestiones planteadas, representativas de los niños que sostienen la noción 1 respecto al concepto de la Tierra. Los niños que dan este tipo de explicaciones conciben la Tierra como una superficie plana similar a una gran isla limitada por el gran océano. Estos niños tratan de asignarle algún sentido a la información que conocen acerca de que la Tierra es redonda. Por ello explican que la tierra es redonda porque hay montañas o que el contorno de su superficie es redondo. Estos niños no hacen referencia a la ley de la gravedad, sino que entienden que los objetos caen siempre de arriba abajo debido al peso.
Noción 2: La Tierra es una bola enorme compuesta por dos hemisferios
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Ilustraciones de diversas ideas en el marco de la noción 2. Los niños que se la representan así creen que la Tierra es una enorme bola compuesta por dos hemisferios. La parte inferior es sólida y está constituida por tierra y rocas y en su superficie es donde vive la gente. El hemisferio superior no es sólido y está compuesto de aire y cielo. Comienzan a aproximarse a una concepción de su superficie como esfera cerrada. El cielo no se considera como un espacio infinito que rodea al planeta, pues se encuentra en el hemisferio Norte, dentro de él. El hecho de que hayan conseguido asimilar que nuestro planeta es un cuerpo finito cerrado es un logro muy significativo. Respeto a la ley de la gravedad y la dirección de la caída de los objetos no podemos decir que haya habido aún avances significativos

Esta noción supone un avance significativo sobre la primera. En efecto, aunque aún es «primitivo» desde el punto de vista científico, debe señalarse que este modelo representa una construcción mental relativamente elaborada que el niño ha creado tratando de acomodar su estructura cognitiva a la información científica que halla a su paso. A pesar de todas sus inexactitudes puede considerarse como un modelo elaborado porque, a es un cuerpo finito rodeado por el espacio. Este avance conceptual sobre la primera noción permite que el niño proponga explicaciones de diversos fenómenos relativamente más complejas. Representa una significativa pero sólo parcial acomodación de la estructura cognitiva al modelo científico.

Noción 3
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Respuestas típicas de niños que sostienen la noción 3. (a) Las piedras lanzadas «salen hacia arriba» hacia el cielo que rodea la Tierra; (b) el agua que cae desde el hemisferio Sur sale hacia el cielo del sur. Los niños que proporcionan esta tercera explicación tienen ya alguna idea de un espacio limitado que rodea a la Tierra esférica y sólida. Aunque no son capaces de utilizar la Tierra como marco de referencia para la dirección arriba-abajo en la caída de los cuerpos, sino que suponen la existencia de una dirección absoluta arriba-abajo independiente se su centro.

Los niños que sostienen la noción 3 tienen alguna idea de un espacio ilimitado que rodea la Tierra esférica y sólida. Sin embargo, su pensamiento aún es parcialmente «primitivo». No utilizan la Tierra como marco de referencia para las direcciones arriba-abajo, sino que suponen la existencia de una dirección absoluta arriba-abajo en el espacio cósmico, independiente de la Tierra.

Noción 4
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Predicciones de caída libre a través de la Tierra, típica de la noción 4 (a o b), de la noción 1 (e) o de las 2 y 3 (d).
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Predicciones de caída libre a través de la Tierra, típica de la noción 4 (a o b), de la noción 1 (e) o de las 2 y 3 (d). En esta concepción los niños han sido capaces de construir una representación en la cual consideran a la Tierra como un cuerpo esférico y sólido que está rodeado de espacio. Además utilizan el suelo como marco de referencia para explicar las direcciones de caída arriba-abajo, aunque no relacionan estas direcciones con el centro de la Tierra. Así, por ejemplo, cuando se les plantea que predigan hacía dónde caería el agua que contiene una botella abierta en el hemisferio sur consideran que caerá hacia abajo, hacia fuera de la Tierra, al espacio.

Los niños que sostienen esta noción demuestran entender algunos elementos del concepto Tierra. Parecen creer que vivimos en un planeta esférico y saben que el espacio rodea la Tierra. Utilizan la Tierra como marco de referencia para las direcciones arriba-abajo, o sea, las direcciones arriba y abajo indican desde la Tierra hacia afuera y desde afuera a la Tierra, respectivamente. Algunos pueden explicar la caída de las cosas hacia la Tierra por medio de la referencia a la gravedad. Sin embargo, todas estas predicciones «correctas» las aplican a la caída libre sobre la superficie de la Tierra. Parecen referirse a la Tierra como un todo y no relacionan las direcciones arriba y abajo con el centro de la Tierra. pensamiento, la figura de manera que N se percibe situado directamente hacia abajo.

Noción 5
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Respuestas representativas de los niños que defienden la noción 5. Los niños que sostienen esta noción demostraron tener una idea de satisfacción y estable de los tres aspectos del concepto Tierra: planeta esférico rodeado de espacio, y hacia cuyo centro caen los objetos.

Los niños que sostienen la noción 5 poseen los tres aspectos necesarios del concepto: Pueden superar las distracciones perceptivas y responden coherentemente de manera compatible con el contenido de la concepción científica de la Tierra.

Resumen
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Representación esquemática de las cinco nociones alternativas de la Tierra como cuerpo cósmico. Los tres elementos esenciales de la noción de la Tierra se presentan como variables que aparecen en formas diversas entre los dos extremos. Las cinco nociones antes descritas se muestran gráficamente están ordenadas de modo que sugieran la existencia de un progreso conceptual desde la noción 1 (la más egocéntrica y «primitiva») hasta la noción 5 (la más «descentrada» y «científica»).

Los tres elementos esenciales del concepto Tierra se presentan como tres variables o dimensiones, para poner de manifiesto que cada elemento adopta, al menos, dos formas alternativas (por ejemplo, la «forma» puede ser plana o esférica). Aunque cada dimensión tiene dos formas conceptualmente opuestas, no aparecen en las cinco nociones como dicotómicas (ésta o la otra).

Evolución de las concepciones de los niños en relación con la edad y la enseñanza convencional

Frecuencia de cada una de las cinco nociones en los estudios transversales efectuados en diversos grados escolares

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Perfiles de frecuencia de las diversas nociones en los diferentes niveles de edad.

Entrevistas con muestras de los grados 2º, 4º, 6º y 8º (8, 10, 12 Y 14 años) de dos escuelas. Cada muestra constaba de 50 alumnos, aproximadamente. Las frecuencias, expresadas en porcentajes, se calcularon en relación con cada una de las cinco nociones expuestas.

  • El perfil del 8º grado muestra que alrededor del 70% de los alumnos sostenía las nociones 4 y 5.
  • Entre los del 2º grado, el 80 % sostenía las nociones 1 y 2. El resto de cada grupo se distribuía entre las tres nociones restantes, descendiendo el perfil hacia las nociones 1 y 5, respectivamente.
  • Los perfiles de los grupos de 4º y 6º, muestran estados intermedios entre los de 2º y 8º.
Estudios transversales: Interpretaciones e implicaciones

Se puede pensar razonablemente que si los integrantes del actual 8º hubiesen sido entrevistados dos años antes habrían presentado un perfil muy semejante al de los del actual 6º. De igual manera, podemos pensar que si hubiésemos efectuado la misma entrevista con los chicos del 8º actual cuatro y seis años antes, la frecuencia manifestada por los perfiles, se parecería mucho a la de los actuales 4º y 6º. Esta interpretación sugiere que el cambio conceptual sufrido por los alumnos no se produce al modo de rápida revolución tras cierta enseñanza formal.

Conclusión

La idea de la Tierra sufre en los niños una evolución a medida que crecen o reciben mayor enseñanza formal o informal. El aspecto más importante consiste en que el concepto científico no es asimilado, como sería de desear, de manera inmediata por la enseñanza formal recibida en la escuela. Por el contrario, parece claro que los elementos primitivos tienden a persistir durante algún tiempo en las nociones de los alumnos a pesar de la enseñanza.

REFERENCIAS

  • Delval, J., 2021. Lecturas de psicología del desarrollo I 1ª ed., 11ª reimp., Madrid: Universidad Nacional de Educación a Distancia.
  • NUSSBAUM, J. (1985) La Tierra como cuerpo cósmico. En R. Driver, E. Guesne y A. Tiberghien (eds.) Ideas científicas en la infancia y la adolescencia, capítulo IX. Traducción castellana de P. Manzano. Madrid: Morata, 1989.

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