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Nivel de Educación Básica División de Educación General Ministerio de Educación República de Chile Elaborado por: Equipo ECBI Universidad de La Serena Revisión y corrección de estilo: Josefina Muñoz V. Diseño y producción: Rafael Sáenz H. Ilustraciones: Miguel Marfán Impresión: xxxxxxx Coordinación editorial: Claudio Muñoz P. Marzo 2010 Teléfono: 3904754 – Fax: 3909640 Material elaborado en el marco del programa Educación en Ciencias Basada en la Indagación (ECBI), por el Ministerio de Educación y la Universidad de La Serena ÍNDICE I. Introducción 3 Lección 1 Introducción al sistema Tierra, Luna y Sol 5 Lección 2 Movimientos de la Tierra, la Luna y el Sol 13 Lección 3 Estaciones del año 19 Lección 4 27 Lección 5 Eclipses 33 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a Fases de la Luna LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES INTRODUCCIÓN La elaboración de este módulo pretende ser coherente con los principios que sustentan la indagación científica en donde el estudiante se sitúa en la posición de pensar y actuar como un científico. Ello implicó diseñar lecciones que combinaran el proceso y el conocimiento científico y, de manera simultánea, los niños y niñas pudiesen razonar científicamente, desarrollando el pensamiento crítico con el propósito de construir una mejor comprensión de la Ciencia y, en este caso particular, de las temáticas referidas al “Universo”. La secuencia de las cinco lecciones fue seleccionada de manera tal, que los principios y los conceptos claves fueran incorporados gradualmente, incrementando de manera diacrónica los niveles de dificultad. Todas las lecciones incluidas en el módulo favorecen la valoración y consideración de las ideas previas de los estudiantes, concepciones erróneas, la búsqueda de evidencias, así como una profunda reflexión acerca de las grandes interrogantes relativas al Universo, su origen, expansión y fenómenos asociados. Por otra parte, cada una de las lecciones cuenta con un conjunto de herramientas para el docente que implementará cada lección y diversos recursos destinados a facilitar la exploración de los estudiantes, como también un registro del conjunto de evidencias y problematizaciones para provocar la reflexión y favorecer la adquisición de habilidades, conocimientos y actitudes. Para facilitar la integración curricular, el desarrollo de la autonomía del estudiante, atención a la diversidad, así como la profundización de las temáticas, se sugieren, en cada lección, diversas actividades de extensión, las que pueden ser adaptadas por los docentes de acuerdo al sujeto y contexto. Finalmente, en cada lección se explicitan tanto los objetivos de aprendizaje como los indicadores de logro. Ello pretende ser coherente con una evaluación al servicio del aprendizaje, facilitando así la evaluación formativa y permitiendo contar con más y mejor calidad de información acerca del proceso, de manera que el docente pueda ejercer su función mediadora. 3 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a Desde la perspectiva operativa, los modelos y diseños propuestos permiten la utilización de materiales de uso corriente, de fácil acceso y de bajos costos. LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES 4 Lección 1 Introducción al sistema Tierra, Luna y Sol Introducción En esta lección se inicia el estudio en el sistema Tierra, Luna y Sol, como introducción para las lecciones siguientes. Es por ello que en la primera actividad niñas y niños comienzan a registrar sus observaciones de los cambios de la Luna, registrando todas las observaciones en un cuaderno de ciencias y durante el desarrollo del módulo. En la segunda actividad, compararán tamaños y distancias a partir de la construcción de modelos a escala de estos tres cuerpos de nuestro sistema solar. Finalmente, reflexionarán acerca de la importancia y las dificultades de trabajar con modelos para facilitar el estudio de la astronomía. Objetivos ✒ Observar los cambios en cuanto a movimiento, posición y apariencia, que ocurren en la Luna, durante el ciclo lunar. ✒ Formular predicciones respecto de los cambios que observan en la Luna durante su ciclo. ✒ Registrar en el cuaderno de ciencias las observaciones, datos y comentarios obtenidos del trabajo de observación de la Luna. ✒ Comparar y relacionar distancias y tamaños entre la Tierra, la Luna y el Sol. ✒ Comprender algunas de las ventajas y dificultades que ofrecen los modelos en el estudio de la astronomía. Materiales ✒Regla de 30 cm ✒Regla de 100 cm o huincha de medir ✒Plasticina ✒Pie de metro 5 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a ✒ Construir un modelo a escala del sistema Tierra, Luna y evaluar las posibilidades de incluir el Sol LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES Focalización Empiece el módulo con el cuadro “Lo que sé – Lo que quiero saber – Lo que aprendí” (S-Q-A) sobre el tema sistema Tierra, Luna y Sol. Presente el cuadro en un papelógrafo y pregunte: ¿Qué sabes del sistema Tierra, Luna y Sol? Importante clarificar la pregunta de manera tal que se enfatice la idea de sistema y las interacciones que se producen entre los cuerpos que constituyen el sistema Tierra, Luna y Sol. Escriba todas las respuestas en la primera columna. Luego, continué con la segunda pregunta: ¿Qué quieres saber? Cerciórese que la tabla permanezca visible durante todas las lecciones. La pregunta de la tercera columna se responderá durante las lecciones. El sistema de la Tierra, el Sol y la Luna S Q A ¿Qué sabes del sistema Tierra, Luna y Sol? ¿Qué quieres saber del sistema Tierra, Luna y Sol? ¿Qué aprendiste sobre el sistema Tierra, Luna y Sol? (escriba respuestas de alumnos/alumnas) (escriba respuestas de alumnos/alumnas) (escriba respuestas de alumnos/alumnas en la lección final del módulo o al final de cada clase) Opcional: Según la preferencia del docente los alumnos(as) pueden responder a las preguntas primero en grupos pequeños de trabajo y luego combinar las respuestas en una tabla que incluye toda la clase (el gran grupo). Exploración Actividad 1 (primer paso): “Espiando a la Luna” En esta actividad se propone una exploración realizada por los estudiantes de manera semi autónoma (desde sus casas durante el día y noche y por el período de un mes). Pida que observen la Luna todos los días y noches que puedan, y que registren sus observaciones con dibujos y comentarios en una bitácora (anexo al final de la lección), que se entregará oportunamente y que incluye las instrucciones para su uso. Recuérdeles que la Luna no aparece siempre en el mismo lugar en el cielo ni a la misma hora, inclusive hay ocasiones en que aparece en el día. Presente esta actividad a los estudiantes, como un desafío: “es una actividad de espionaje a un cuerpo que se encuentra permanentemente cambiando”. 6 Esta exploración continúa durante todo el desarrollo del módulo, de manera que la reflexión se puede realizar durante algunos minutos de cada clase y, especialmente, al finalizar el ciclo lunar. Sugerencias • En un día en que la Luna esté visible durante las horas de la clase, vaya afuera con los estudiantes para que puedan observar y registrar sus datos en la bitácora. Sería deseable hacerlo en el primer día del módulo, pero no siempre es posible escoger el día del mes en que le toca enseñar una clase específica. • Es conveniente que diseñe un ejercicio que permita constatar que todos manejen habilidades de ubicación espacial y claridad respecto de los puntos cardinales (por ejemplo, puede utilizar la constelación de la “Cruz del Sur”, para localizar el Polo Sur y, por extensión, los demás puntos cardinales). • Podría distribuir copias del registro de datos al curso o ayudarlos a construir sus propios registros. • Empiece siempre en este módulo dedicando un breve tiempo a que los alumnos(as) puedan informar y compartir sus observaciones, respondiendo, por ejemplo, a preguntas tales como: - ¿Viste la Luna anoche o ayer? - ¿A qué hora viste la Luna? - ¿Desde dónde apareció? Las respuestas servirán como apoyo y reforzamiento para el curso. • Después de unos días, se sugiere incorporar predicciones basadas en el conjunto de observaciones realizadas: - ¿Qué posición va a tener la Luna después de una semana de observación? - ¿Qué cambio respecto de la superficie iluminada va a tener la Luna después de una semana? - Si a las 20:00 horas la Luna aparece por el oriente, ¿qué posición va a tener ese mismo día después de 4 horas? - ¿Podrías formular algunas inferencias que expliquen la causa de los cambios que observas en la Luna? - ¿Podrías inferir algunas relaciones entre los cambios observados en la Luna y fenómenos naturales que ocurren en la Tierra? 7 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES Actividad 2: Tamaños y distancias del Sol, Tierra, Luna En esta actividad explorarán modelos del sistema Tierra, Luna y Sol, de manera de obtener una buena idea de sus tamaños relativos y las distancias entre ellos. Los datos aparecen en las tablas siguientes, expresadas tanto en kilómetros como en unidades del diámetro de la Tierra. Tamaños Sol Tierra Luna Diámetro en kilómetros 1.400.000 12000 3000 Aprox. 100 1 ¼ (= 0,25) Diámetro En unidades del diámetro de la Tierra Distancias Sol - Tierra Tierra - Luna Distancia en kilómetros 150.000.000 360.000 12500 30 Distancia En unidades del diámetro de la Tierra 1. (aprox. 400 veces más grande que la distancia Tierra-Luna) Para comenzar, trabajarán con la Tierra y la Luna. Pida que escojan un tamaño con un diámetro definido para la Tierra y construyan un modelo de este planeta en plasticina (para precisar la medida es conveniente que utilicen el pie de metro). Luego, construirán un modelo de la Luna utilizando la misma escala. La Luna, entonces, debe tener un diámetro ¼ del de la Tierra. Pueden incluir cráteres en la Luna y continentes en la Tierra, y/o usar distintos colores para los dos cuerpos. Ejemplo: Si la Tierra tiene un diámetro de 2 cm., la Luna será de ½ cm. 2.A continuación, dígales que ubiquen los dos cuerpos de manera que la distancia entre ellos esté a la misma escala (es importante que utilicen la Tabla de datos proporcionada previamente y no necesariamente utilicen el ejemplo; la idea es que utilicen los datos referidos a las unidades del diámetro de la Tierra. Ejemplo: Con la Tierra de 2 cm de diámetro, la Luna se localizará a una distancia de 60 cm debido a que (según la tabla) la distancia Tierra-Luna es 30 veces el tamaño de la Tierra. 8 Dé la oportunidad de que comparen sus modelos, para reforzar la idea de un modelo hecho a escala (en los modelos en que los cuerpos son más pequeños, la distancia parece más corta también; esto se explica debido a que al construir un modelo a escala es indispensable respetar las proporciones de origen; otros ejemplos de modelos a escala son los mapas, planos de construcciones, etc.). En esta etapa de la indagación pudiera ser apropiado preguntar: ¿Qué ocurrirá con la distancia entre la Tierra y La Luna si duplicamos el diámetro de la Tierra en el modelo? 4. Pida que ahora predigan el tamaño y distancia que tendría el Sol a la misma escala utilizando los datos disponibles e intenten representarlos de alguna forma. Si tratan de hacerlo con la plasticina, notarán que no es factible. Ejemplo: con la Tierra de 2 cm, el Sol tendrá un diámetro de 200 cm (es decir, 2 metros) y una distancia de 25000 cm = 250 m = ¼ km. Sugiera otras maneras de representar el Sol: pueden dibujar en la pizarra, o hacerlo con una cuerda o un círculo en el suelo para mostrar el tamaño, y describir la distancia que debe tener. reflexión En esta etapa, se sugiere que inicie la discusión indicándoles que describan, con sus propias palabras, las relaciones entre los tres cuerpos, en términos de tamaño, distancia y posición. Además, es conveniente que contrasten sus observaciones con las ideas previas y, por otro lado, es importante que comiencen a registrar las respuestas a la pregunta ¿Qué aprendí?, de la tercera columna del cuadro S-Q-A. A continuación es aconsejable formular algunas preguntas que estimulen la metacognición, por ejemplo: • ¿Cuáles son las principales dificultades que tuviste en la construcción del modelo? ¿Por qué es difícil hacer un modelo a escala real para mostrar tamaños y distancias astronómicas? • Si construyes un modelo del Sol y la Tierra al interior de la sala: ¿Qué pasaría con el tamaño de la Tierra? ¿Y el tamaño de la Luna? • El modelo hecho en la clase: ¿Muestra los tamaños relativos de los tres cuerpos con facilidad? ¿Muestra las distancias entre ellos? 9 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a 3. LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES • Los modelos son construcciones muy útiles, pero recuerda que son solo representaciones, y no tienen todas las características de los fenómenos reales. ¿Qué información útil es posible extraer del modelo elaborado en clases? ¿Que características del sistema Sol-Tierra-Luna NO son representadas en tu modelo? Aplicación y Extensiones Comprensión del medio natural • Intentar construir un modelo a escala con los tres cuerpos Luna, Tierra y Sol en el patio del colegio; de esta forma podrán incluir el Sol y hacer sus comparaciones con la Tierra y la Luna. • Buscar información de la Luna, como su composición y teorías acerca de su origen. Comprensión del medio social y cultural • Investigar la influencia de la Luna en fenómenos naturales como las mareas. • Investigar la influencia de la Luna en culturas y civilizaciones, como la Maya, la Inca, la Azteca y sus leyendas. • Investigar viajes a la Luna y los avances científicos y tecnológicos involucrados. Matemáticas • Trabajar con razones y proporciones en la construcción de modelos a escala. • Hacer un modelo lunar destacando cráteres y características de la superficie. Arte Indicadores: • Identifican cambios en cuanto a la luminosidad de la Luna y a la posición. • Predicen los cambios de posición y luminosidad en la Luna, durante el ciclo lunar. • Registran las observaciones de los cambios lunares de manera organizada y sistemática. •Aplican datos tabulados de diámetros y distancias en la construcción de modelos astronómicos. • Reflexionan acerca de las ventajas y limitaciones que ofrecen los modelos para el estudio de la astronomía. 10 11 Nombre ___________________________ Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones: Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a domingo sábado viernes jueves miércoles martes lunes Encuentra la Luna en el cielo. Anota la fecha, la hora, y observaciones generales. Sombrea el círculo para mostrar la apariencia de la Luna. Observaciones de la Luna: Registro de Datos 12 Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Fecha ___________ Hora ___________ Observaciones Hora ___________ Observaciones Hora ___________ Observaciones Hora ___________ Observaciones Observaciones Observaciones Observaciones Observaciones Observaciones Observaciones Observaciones: Fecha ___________ Hora ___________ Hora ___________ Hora ___________ Hora ___________ Hora ___________ Hora ___________ Hora ___________ Fecha ___________ Fecha ___________ Fecha ___________ Fecha ___________ Fecha ___________ Fecha ___________ Fecha ___________ Fecha ___________ Fecha ___________ domingo sábado viernes jueves miércoles martes Nombre ___________________________ lunes Observaciones de la Luna: Registro de Datos LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES Lección 2 Movimientos de la Tierra, la Luna y el Sol Introducción En esta lección los estudiantes serán parte de un modelo dinámico, donde cada integrante representará a uno de los cuerpos dentro del sistema Tierra, Luna, Sol. Así podrán entender y diferenciar los movimientos de rotación y traslación de estos cuerpos. Además, podrán comparar el modelo dinámico con el modelo a escala realizado en la lección anterior. La comprensión de los movimientos de rotación y traslación, servirá de base para continuar indagando, en las lecciones siguientes, acerca de las consecuencias de dichos movimientos. Objetivos ✒ Construir un modelo dinámico del sistema Tierra, Luna y Sol. ✒ Describir, diferenciar y comparar los movimientos de traslación y rotación de 3 cuerpos astronómicos. ✒ Analizar las orbitas de la Tierra y la Luna. ✒ Investigar en Internet información relativa a los movimientos de la Tierra, Luna y Sol. ✒ Evaluar las ventajas y dificultades que ofrecen los modelos en el estudio de la astronomía. ✒ Comparar diversos tipos de modelos en el estudio de la astronomía. Materiales ✒Plumones ✒Tijeras ✒Cartulina ✒Tiza o cinta de colores adhesiva ✒Cámara digital ✒Equipos de computación ✒Proyector electrónico 13 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a ✒ Incorporar el uso de las TIC en el aprendizaje de fenómenos astronómicos. LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES Focalización Recuerde al curso que en la primera lección, hicieron modelos de los tamaños del Sol, Tierra y Luna y de las distancias entre ellos. Para introducir esta lección, plantee la pregunta: ¿Qué características de los cuerpos no fueron representadas en los modelos anteriores? (Es decir, ¿qué otras características hay aparte de tamaño y distancia?). Algunas respuestas posibles serían la forma, el aspecto de la superficie, el color, el brillo, la temperatura, composición y movimientos. La última (movimientos) es el tema de esta lección. Registre todas las respuestas en un papelógrafo y luego, inicie una discusión de la posibilidad de modelar algunas de las características nombradas. Por ejemplo, ¿como se podría representar los movimientos de la Luna, la Tierra y el Sol en un modelo? Comunique a los estudiantes que el tema de esta lección son los movimientos de los cuerpos y que, a partir de ello, construirán un modelo dinámico del sistema Tierra, Luna, Sol. Exploración Actividad 1: Un modelo dinámico del sistema Tierra, Luna y Sol •Inicie una discusión preguntando: ¿De qué manera se mueve la Tierra? ¿Qué movimientos conoces tú de la Tierra y de la Luna? ¿Cómo podríamos evidenciar tales movimientos? Una vez incorporados o modificados los conceptos claves, es importante que los estudiantes tengan clara la diferencia entre rotación (giro sobre un eje) y traslación (giro alrededor otro objeto). Si es necesario, consolide los conceptos en estudio; para ello se sugiere hacer una simulación con algunos voluntarios que muestren con un objeto o con sus cuerpos el significado de rotación, traslación, órbita y eje. • Reúna a los estudiantes en grupos de cuatro, y reparta materiales para la construcción de un set de carteles con los nombres Tierra, Luna y Sol. Explíqueles que tres de los integrantes tendrán roles en este sistema según el cartel que les corresponda, y el/la cuarta tendrá el rol de director/a, quien será responsable de contribuir a la elaboración de registros y coordinación general. • Le corresponderá a cada grupo construir el modelo de movimientos con sus propios cuerpos, siguiendo la pauta a continuación. Esta actividad es recomendable realizarla en un espacio amplio, el patio, gimnasio o cancha de deporte. Se sugiere, además que inicie este estudio en tres etapas, para que finalmente integren todos los movimientos en la última etapa. Es importante que les señale que este modelo no toma en cuenta ni tamaños ni distancias. a. Primera etapa: Rotación del Sol y de la Tierra. En esta etapa solicite que demuestren solamente los movimientos de rotación del Sol y de la Tierra; es importante informarles que el Sol rota más lento sobre su eje comparado con la Tierra. También, es importante orientar a los estudiantes cuando tomen la decisión de girar a favor o en contra de las agujas del reloj. ¿Este modelo es coherente con tu experiencia? Una vez que tengan claro este movimiento, pasan a la siguiente etapa. 14 b. Segunda etapa: Traslación de la Tierra alrededor del Sol. Solicite que demuestren el movimiento de traslación de la Tierra y que, al mismo tiempo, continúen el movimiento de rotación. La Tierra se desplazará en una órbita más o menos circular alrededor del Sol. Es importante orientar la decisión de los estudiantes respecto del sentido del movimiento de traslación. c. Tercera etapa: Traslación de la Luna alrededor de la Tierra. En esta etapa el Sol descansa, la Luna gira alrededor de la Tierra en rotación y traslación, de manera que siempre exponga la misma cara hacia la Tierra. Durante esta actividad o al final de ella pregunte: ¿Cómo es la relación de rotación y traslación de la Luna que solo nos permite observar la misma cara? Es importante tener claro que el período de rotación es similar al período de traslación, en el caso de la Luna. Para dejar claro este punto, solicite a los estudiantes que hagan el ejercicio de traslación de la Luna, primero sin rotar y luego con rotación; se espera que las observaciones les permitan reunir evidencia de que sin rotación sería posible observar toda la superficie lunar, durante el ciclo. d. Etapa de integración: Traslación y rotación de los cuerpos Tierra, Luna, Sol. En esta etapa integran todos los movimientos de las tres etapas anteriores. Es aconsejable, si hay suficiente tiempo, dar a los integrantes la oportunidad de cambiar los roles, para que todos puedan experimentar los distintos movimientos y luego pregunte: ¿De qué manera se mueven la Tierra, la Luna y el Sol? ¿Qué evidencias nos permiten señalar que estos cuerpos presentan rotación? Con estas observaciones, ¿se puede estimar la duración de la rotación y traslación de cada uno de los cuerpos estudiados? Las evidencias reunidas, ¿permiten explicar el porqué siempre observamos la misma superficie lunar? 1. Para comenzar, pida que marquen la posición del Sol, dibujando una cruz en el piso (puede ser con tiza o cinta adhesiva) y luego la trayectoria de la Tierra, utilizando los mismos materiales. 2.A continuación y lentamente, repitan los movimientos de rotación y traslación, ya practicados en la actividad anterior, insertando pausas para que quien dirige tome una secuencia de fotografías; es importante que la persona responsable de tomar las fotografías mantenga su posición. 3. La siguiente etapa de la actividad es recomendable que se realice en el laboratorio de computación, en donde se debe comenzar traspasando las fotografías de la cámara al equipo y luego, utilizar el power point para hacer una presentación de las fotografías en secuencia y avanzando de manera automática, con el fin de obtener una animación del movimiento. De esta manera, los estudiantes pueden ver sus modelos dinámicos, relacionar lo visto con lo experimentado y consolidar sus aprendizajes. 15 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a Actividad 2: Secuencia fotográfica del modelo dinámico LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES Actividad 3: Indagación online de los períodos de rotación y traslación del Sol, la Tierra, la Luna y otros movimientos. 1. Para comenzar, inicie una discusión para que los alumnos(as) reflexionen acerca de limitaciones del modelo, como la no consideración de los tiempos relativos de rotación y traslación. 2. Solicite a los estudiantes que realicen una indagación online (por ejemplo: http://www.nasa.gov) acerca de los tiempos de duración de los movimientos de rotación y traslación de cada uno de los cuerpos en estudio. Para ello se sugiere completar la siguiente tabla y responder a las preguntas complementarias. Cuerpo Tiempo de rotación Tiempo de traslación Luna (alrededor de la Tierra) Tierra (alrededor del Sol) Sol (alrededor del centro de la Galaxia) El hecho de que el Sol sea un cuerpo gaseoso y la Tierra y la Luna posean una estructura más sólida, ¿influye en los movimientos de rotación? ¿Qué relación existe entre los movimientos de rotación y traslación de la Luna, que siempre vemos una cara de la superficie lunar? Notas: • El Sol no es un cuerpo rígido, como la Tierra y la Luna, por lo que experimenta una rotación diferencial, es decir, tiene un período de rotación en las regiones polares de ≈35 días, a diferencia de la región ecuatorial que es de ≈25 días. • El modelo dinámico consideró los movimientos de los cuerpos con respecto del Sol, por lo tanto, no mostró la traslación del mismo Sol alrededor del centro de la Galaxia. (Esta traslación tiene un período de aproximadamente 250.000.000 años). Desafíe al curso a investigar este movimiento también, para que den cuenta del patrón de los movimientos de rotación y traslación que continúa a lo largo de la Galaxia. • Se sugiere aprovechar el modelo dinámico para explicar la rotación y traslación de la Luna, haciendo hincapié en que el tiempo de rotación y traslación es el mismo. 3. Dado que ya están trabajando en Internet, es una buena oportunidad para indagar acerca de otros movimientos realizados por los cuerpos astronómicos estudiados. 16 reflexión Comience la reflexión con el registro de las respuestas a la pregunta ¿Qué aprendí? de la tercera columna del cuadro S-Q-A. A continuación, se sugieren las siguientes preguntas. • Escribe o dibuja el significado de los términos rotación, traslación, órbita y eje. • ¿Cuáles fueron las principales dificultades que tuviste en la construcción del modelo dinámico? • ¿Qué características del sistema Sol-Tierra-Luna NO están representadas en tu modelo? • Compara los tiempos de rotación y traslación de cada uno de los cuerpos Tierra, Luna y Sol. • ¿Qué relación existe entre la traslación y la rotación de la Luna, que hace que siempre observemos la misma cara desde la Tierra? • ¿Percibes alguna diferencia en la comprensión de los movimientos de la Tierra, Luna y Sol al interactuar directamente en el modelo, comparado con la observación de la secuencia fotográfica? Aplicación y Extensiones Comprensión del nedio natural • Investigar los movimientos de traslación y rotación de otros planetas. • Estudiar las manchas solares y cómo se utilizan para estimar la rotación del Sol. (Vea el sitio web http://sohowww.nascom.nasa.gov/) • Investigar y hacer un debate en torno a las teorías geocéntricas y heliocéntricas. • Investigar sobre la vida y obra de Ptolomeo, Copérnico, Galileo y Kepler. Matemática • Hacer la diferencia entre un círculo y una elipse. • Calcular el numero de rotaciones (días) en una orbita completa (año) para algunos de los planetas del sistema solar. • Realizar maquetas con los modelos geocéntrico y heliocéntrico. Arte 17 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a Comprensión del medio social y cultural LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES Indicadores • Describen los movimientos de rotación y traslación de cuerpos astronómicos. • Investigan, seleccionan y procesan información en páginas Web. • Construyen y experimentan con modelos didácticos para lo comprensión de movimientos del sistema Tierra-Luna-Sol. •Aplican y seleccionan recursos TIC en la elaboración de modelos para el estudio de movimientos astronómicos. • Evalúan ventajas y límites en la utilización de modelos en el estudio de fenómenos astronómicos. • Reflexionan acerca de las diferencias en los períodos de rotación y traslación de algunos cuerpos astronómicos. 18 Lección 3 Estaciones del año Introducción En esta lección los estudiantes podrán simular a partir de un modelo las estaciones del año, el día y la noche, las variaciones de iluminación y diferente radiación que llega a la Tierra. Estos fenómenos se producen debido a que la Tierra se traslada alrededor del Sol (movimiento de traslación), se mueve sobre sí misma (movimiento de rotación) y tiene una inclinación sobre su órbita. En la segunda actividad podrán observar que como consecuencia de la variación del ángulo de inclinación de los rayos solares se producen cambios de temperatura y calor sobre la superficie terrestre. Por último, podrán investigar y reflexionar acerca de los efectos de los movimientos de la Tierra con respecto del Sol, y la existencia de condiciones de vida terrestre. Objetivos ✒ Construir un modelo que permita simular los movimientos de traslación y rotación, así como los cambios de posición y de iluminación de la Tierra. ✒ Reunir evidencia científica que permita demostrar los fenómenos de la alternancia día-noche y las estaciones del año. ✒ Analizar las consecuencias de la posición e inclinación de la Tierra respecto del Sol en términos del suministro de energía. ✒ Reflexionar acerca de las consecuencias de los movimientos de rotación y traslación sobre la biosfera. Materiales Para cada grupo: ✒Ampolleta de 100 W ✒Pelota de plumavit 19 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a ✒ Describir los movimientos de rotación y traslación e indagar sus consecuencias en los fenómenos de noche-día y las estaciones del año. LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES ✒Palito de madera (tipo brocheta) ✒Alfiler de cabeza grande ✒Lámpara direccionada ✒Pedazos de hielo o manteca Focalización Para implementar esta lección se sugiere a los docentes que en la sesión anterior realicen con sus estudiantes una actividad de extensión que puede consistir en indagar en Internet o en medios de comunicación acerca de los pronósticos y condiciones actuales del tiempo atmosférico en diversas ciudades del mundo de ambos hemisferios, incluyendo su ciudad de residencia. Para orientar la indagación puede solicitarles que comparen las condiciones meteorológicas en los hemisferios norte y sur y que formulen hipótesis para comprender tales fenómenos. Pregunte: De acuerdo a tus indagaciones: ¿Qué ocurre con el tiempo atmosférico en diferentes países durante una semana? ¿Todos los países comparten la misma estación? ¿Cuáles son algunas características de las cuatro estaciones del año? ¿Qué ocurre con los períodos de luz y oscuridad durante las estaciones del año? Escriba las respuestas en pápelografo o en la pizarra. Las respuestas de los estudiantes podrían estar dirigidas a los diferentes tipos de energía proveniente del Sol, tales como luz y calor. A partir de estas respuestas, destaque la importancia que tiene el Sol. Exploración Actividad 1: Un modelo de las estaciones y de la alternancia del día y la noche. 1. Explique a los estudiantes que la pelota de plumavit representa la Tierra en este modelo. Pídales que dibujen la línea ecuatorial, pueden dibujar continentes y/o marcar con un punto su posición en la Tierra; se sugiere que al menos destaquen el continente americano. Inserte en el medio de la pelota un palito de brocheta insertado en los polos, que representará el eje de la Tierra. 2. Pida que señalen a qué cuerpo representa la ampolleta encendida en su modelo, si en este caso ocupa un punto fijo y tiene luz propia. Luego, pregunte cómo creen que se mueve la Tierra durante un día; puede primero mover el eje a favor de las agujas del reloj y luego en contra y preguntar: ¿Qué sentido del movimiento es más coherente con sus conocimientos e ideas previas? Solicite a los niños y niñas que desplacen el cuerpo que representa a la Tierra alrededor del Sol. ¿Es importante si el eje del cuerpo que representa a la Tierra se encuentra en posición vertical o inclinada? ¿Qué ocurriría con la cantidad de energía que recibe un punto en la superficie si el eje es vertical en comparación con el eje inclinado? 20 3. Posteriormente, de acuerdo a los aprendizajes logrados en el punto dos, solicite que integren los movimientos de rotación y traslación de la Tierra; recuerde señalar la importancia del eje Terrestre que siempre está inclinado aproximadamente 23° con respecto al plano de la órbita. En algunas épocas del año el hemisferio norte está inclinado al Sol y en otros, el hemisferio sur (es importante mantener el ángulo de inclinación, aproximado, durante todo el movimiento de traslación). (Vea figura 1). Hemisferio sur hacia el Sol Hemisferio norte hacia el Sol Nota: Es importante señalar que el modelo no está a escala. 4. Si en esta etapa de la clase los estudiantes ya han adquirido las habilidades y conocimientos acerca de los movimientos de rotación y de traslación, pueden explorar los cambios de luz y sombra durante los movimientos, procurando establecer relaciones entre estos cambios de iluminación y de sombra respecto de la alternancia entre el día y la noche. No es necesario ejecutar las 365 rotaciones en la traslación completa, pero asegúrese que hagan que la Tierra rote varias veces durante cada órbita. Pregunte cuánto tarda una rotación completa y un giro completo alrededor del Sol. Se espera que ya puedan relacionar la rotación con un día y la traslación con un año. Se sugiere plantear desafíos como: a) Si ponemos a la persona en la línea ecuatorial y hacemos rotar la Tierra, ¿podrías identificar los siguientes momentos: 1. El momento en que la persona observa el amanecer. 2. El mediodía. 3. La puesta del Sol. 4. La medianoche. 21 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a 5.Ahora inserte un alfiler (de cabeza grande) en un lugar en la Tierra, que representará a una persona; solicite que observen el cambio de iluminación de la persona en la Tierra, al rotar y trasladar este cuerpo. Los estudiantes pueden poner en diferentes posiciones su alfiler (persona) y observar lo que sucede. LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES b) Imagina que estás en el Polo Sur: ¿Qué observarás en relación a la luminosidad recibida del Sol durante un año entero rotando y trasladándote? ¿Qué sucederá si estás en el Polo Norte? ¿Qué diferencia existe con la situación anterior? c)Ahora, si ponemos a la persona en nuestra latitud y simulamos un año entero, rotando y trasladando la Tierra: ¿En qué puntos de la órbita la persona observará el día más largo (luz) y el más corto? A partir de estos desafíos, es importante movilizar a los estudiantes a que reflexionen sobre los cambios de iluminación (tanto de horas de luz como de dirección o ángulo de incidencia de los rayos) en la superficie de la Tierra, como consecuencia de su inclinación y traslación. Actividad 2: Efecto de la dirección de los rayos de luz sobre los cuerpos Se sugiere que haga esta actividad con todo el curso. Primero, explique el experimento y pida que formulen predicciones. 1. Ponga un pedazo de mantequilla o hielo a una cierta distancia, directamente debajo de la lámpara. Encienda la luz y mida el tiempo que demora la mantequilla o hielo en derretirse. 2.Ahora, cambie el ángulo de la lámpara, para que los rayos lleguen muy inclinados, pero mantenga la misma distancia entre la lámpara y el objeto. Repita el experimento con otro pedazo de mantequilla o hielo, en lo posible, de las mismas dimensiones. 3. Pida que comparen los tiempos, evalúen sus predicciones y reflexionen sobre los resultados. 22 4. Solicite a los estudiantes que extrapolen los resultados obtenidos anteriormente con sus experiencias cotidianas de percepción de calor durante las 24 horas del día. Importante clarificar que se trata de experiencias en ambientes de exteriores, dado que al interior de las habitaciones las condiciones de temperatura y calor pueden obedecer a otras variables. reflexión Las siguientes situaciones son sugeridas para que se realice una discusión grupal y retroalimentación. Se recomienda que los estudiantes dibujen las situaciones propuestas y registren sus respuestas en su cuaderno de ciencias. Luego, dé a los grupos la oportunidad de mostrar las situaciones descritas a toda la clase. 1. El verano es la estación del año más calurosa; entonces, es la época en que hay una mayor intensidad de luz y más horas de iluminación. Utilizando el modelo representen la estación de verano en el hemisferio sur. a) ¿Cuáles son los meses de verano, representados por esta situación? b) En un día (24 horas) en el verano, ¿hay más horas de iluminación o de oscuridad? d) ¿Cuál es la estación en el hemisferio norte? 2.Ahora muestra la posición de la Tierra con su inclinación durante un día de invierno en el hemisferio sur. a) ¿Cómo es la iluminación en el polo sur? b) ¿A qué mes del año, en el hemisferio sur, podría representar la posición exhibida? c) ¿Qué estación correspondería al hemisferio norte? d) ¿Cómo es la iluminación en el polo norte? 23 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a c) ¿Cómo es el sentido del ángulo de inclinación del hemisferio norte, respecto del Sol, comparado con el hemisferio sur? LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES 3. Muestre la posición de la Tierra en la estación de primavera en el sur, que es intermedia entre invierno y verano. a) ¿Cuál es la inclinación del eje de la Tierra con respecto al Sol? (Recuerde que la inclinación del eje con respecto a las estrellas no cambia, pero sí cambia con respecto al Sol debido a la traslación de la Tierra). b) ¿Cuál mes puede ser representado? c) ¿Qué estación tiene el hemisferio norte en esta época? 4. Para concluir, mueve la Tierra a través de una órbita completa, indicando las posiciones que corresponden a las cuatro estaciones. 5. Compara el ángulo de los rayos de luz en verano respecto del invierno. 6. Compara el número de horas luz diaria del verano con respecto al invierno. Se sugiere que la reflexión siga con preguntas como las siguientes: 7. Un preconcepto que surge con frecuencia acerca de las estaciones, es que tenemos verano cuando la Tierra está cerca del sol e invierno cuando está lejos. ¿Como podrías refutar esta afirmación, de acuerdo a lo aprendido? 8. Formula una hipótesis para explicar el fenómeno de las estaciones del año. Recuerde añadir lo aprendido en esta lección a la tercera columna del cuadro S-Q-A. 24 Actividad 3: Implicancias de las estaciones y la alternancia del día y la noche en la biosfera. Cada equipo de trabajo seleccionará, a partir de una lista, un tema de investigación relacionado con las consecuencias de las estaciones del año y la alternancia entre el día y la noche con diversos fenómenos biológicos. Algunos ejemplos son: a) “Apertura y cierre de los estomas de las hojas” b) “Fenómenos de tropismos y nastias en las plantas” c) “Ritmos biológicos” d) “Desierto florido” e) “Adaptación de las hojas de plantas a las estaciones del año” f) “El fenómeno de El Niño y La Niña” g) “Las estaciones del año en las regiones tropicales” h) “Adaptaciones de animales que viven en zonas polares” Aplicación y Extensiones Comprensión del medio natural • Investigar el período de rotación y su consecuencia en otros planetas. • Investigar los ejes de inclinación de otros planetas de nuestro sistema solar. Utilizar esta información para predecir la existencia de estaciones del año. ¿Qué otros factores podrían influenciar estaciones en estos planetas? Comprensión del medio social y cultural • Buscar la influencia de las estaciones del año y del clima en diferentes culturas. Por ejemplo, alimentación, medio de transporte, color de piel. • Investigar leyendas acerca de la alternancia día-noche, y las estaciones del año. • Investigar los calendarios y las estructuras astronómicas de culturas antiguas. 25 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a Una vez seleccionado el tema, cada equipo indagará en diversos Web-sites, información relacionada con su tema. Una vez procesada la información, elaborarán un póster (importante enfatizar las relaciones entre el tema investigado y los fenómenos de alternancia día-noche y las estaciones del año), cuyo contenido será comunicado al gran grupo. La etapa de reflexión deberá realizarse durante la construcción de los póster y en las presentaciones finales; es importante comentarles que en el diseño del póster sería deseable transmitir el mensaje de la importancia e influencia del Sol sobre la esfera de vida terrestre. LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES Matemática • Dibujar y analizar una elipse donde muestre a escala la excentricidad de la órbita de la Tierra, notando que la órbita es casi circular. • Buscar y comparar fotografías del mismo mes en los diferentes hemisferios. Por ejemplo, una fotografía de enero mostraría gente en la playa en el sur y esquiando en el norte. Arte Indicadores • Describen los movimientos de rotación y traslación y establecen relaciones entre los cambios de posición y la iluminación que recibe la Tierra. • Relacionan los movimientos de rotación y traslación con los fenómenos díanoche y con las estaciones del año. • Reúnen evidencia para dar explicaciones verosímiles de los fenómenos del día y la noche, así como de las estaciones del año. • Registran observaciones de los cambios de luz y sombra en la Tierra, a partir del modelo. • Establecen relaciones entre los movimientos de rotación y traslación con las condiciones de vida en la Tierra. 26 Lección 4 Fases de la Luna Introducción Algunos de los propósitos de esta lección son construir conocimientos a partir de modelos y de observaciones en terreno del ciclo lunar. De acuerdo al estado de avance del módulo se hace relevante que los estudiantes indaguen y levanten evidencias acerca de las fases de la Luna, sus cambios de iluminación y sus cambios posicionales relativos. El desarrollo de esta lección se puede constituir en una oportunidad para que los niños y niñas desarrollen conciencia y sensibilidad por los fenómenos ambientales y construyan explicaciones a partir de la Ciencia astronómica. Objetivos ✒ Describir las cambios de iluminación de la Luna durante su ciclo. ✒ Confeccionar un modelo para la comprensión de las fases lunares como consecuencia de los cambios de posición relativa al Sol y la Tierra. ✒ Construir diagramas basados en la observación directa de las fases lunares. ✒ Relacionar las observaciones registradas en terreno con la manipulación del modelo confeccionado. Materiales Para cada grupo: ✒Ampolleta de 100 W ✒Pelota de plumavit ✒Palito de madera (tipo brocheta) ✒Un set de fotografías de la Luna en diferentes fases Para cada estudiante: ✒Hoja de registro de observaciones de la Luna (bitácora) ✒Hoja del diagrama 1 y 2 de la órbita lunar 27 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a ✒ Formular hipótesis acerca de la progresión de los cambios de iluminación de la Luna a partir del registro de observaciones. LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES Focalización En esta lección deberá utilizar las observaciones realizadas hasta la fecha en la Hoja de registro de la Lección 1 (bitácora). Inicie la discusión preguntando: ¿Qué cambios observaste en la Luna? ¿Percibiste algunos cambios de posición de la Luna en el cielo? ¿Cómo se pueden explicar estos cambios de posición? ¿Cómo se fue modificando la hora de salida de la Luna? Formula una hipótesis que permita comprender el ciclo lunar. Es importante señalar que las observaciones que permitan recoger evidencia, solo serán posibles en la medida que se den las condiciones meteorológicas de cielo despejado, probabilidades que estarán supeditadas a la ubicación geográfica, además de otras condiciones ambientales en donde se implemente el módulo. Se sugiere, para resolver tal situación, implementar una red de colaboración entre las escuelas del litoral, que habitualmente presenta bastante nubosidad, con las escuelas de lugares y regiones con una gran cantidad de días despejados anuales. Exploración Actividad 1: El ciclo lunar y las fases a) Desafíe a los estudiantes a diseñar un modelo que permita estudiar las imágenes de la Luna vistas durante el ciclo de observación. Luego, presente a los alumnos(as) los materiales disponibles para realizar el desafío de esta lección. b) Indique que deberán realizar un modelo donde puedan observar la Luna en sus diferentes fases o formas. Es aconsejable que usted modele el ejercicio, en donde deberá extender un brazo, sosteniendo la brocheta con la pelota (la Luna) en un extremo; la ampolleta (el Sol), debe ubicarse en un punto fijo; comience a trasladar la pelota de plumavit, ubicándola en diversas posiciones. Es importante, a partir de las observaciones de la iluminación de la pelota, hacer una comparación entre lo observado en el modelo con las fotografías de las láminas suministradas y con las observaciones y registros de sus bitácoras. Por ahora, no es necesario comentarles el orden o la secuencia de las fases, cada grupo tendrá la libertad de crear su propio modelo y descubrir que las diferentes fases son producto de los cambios de posición progresivos de la Luna con respecto al Sol y la Tierra. Nota: Es importante señalar que en esta lección el objetivo no es la observación de eclipses lunares; por lo tanto, si los estudiantes llegan obtener un eclipse (la caída de la sombra de la cabeza directamente sobre la pelota), indíqueles que para evitar esto deberán levantar la Luna y/o el Sol de su modelo. 28 c) Después de la exploración libre y una vez que hayan observado e identificado los movimientos implicados en el fenómeno estudiado, solicite que elijan, de manera arbitraria, una posición para la Luna y, a partir de ese punto, comiencen a trasladar la Luna alrededor de la Tierra durante un ciclo y describan sus observaciones a partir de los cambios de iluminación en la superficie de la Luna. d) Posteriormente, solicite que ordenen las láminas secuencialmente, de acuerdo a las observaciones realizadas durante la exploración. Ahora pueden esquematizar lo observado y comparar estas observaciones con el registro realizado en su bitácora. e)A continuación, genere una discusión: Las observaciones del modelo: ¿Se ajustan a las realizadas en terreno? ¿Cuáles son las posiciones relativas de la Tierra, la Luna y el Sol, cuando la Luna está completamente iluminada (Lunallena)? ¿Cómo se explica el cambio de posición de la Luna durante un día, con respecto a nuestro punto de vista? Actividad 2: Posiciones de la Luna durante su ciclo Reparta las hojas del diagrama de la órbita lunar a los estudiantes. El diagrama 1 corresponderá a la posición de la Luna observada desde un punto fuera de la Tierra y el diagrama 2 muestra la Luna vista desde la Tierra. Pida a los estudiantes que pinten la Luna en cada una de las posiciones del diagrama 1 de acuerdo a la dirección de los rayos del Sol que recibe; esto quiere decir que deberán achurar solo la mitad del círculo lunar, el cual corresponde al lado opuesto del Sol. b)Ahora, deberán imaginarse que están mirando la Luna desde la Tierra, y pintar las fases de la Luna en las distintas posiciones, frente a la Tierra y Sol. Además, en cada una de ellas deberán indicar los respectivos nombres. Podrían utilizar las láminas o el modelo realizado en la actividad anterior para recordar las fases de la Luna. c)Al finalizar o durante el desarrollo de la actividad y como una forma de enfatizar la duración del ciclo de rotación y de traslación de la Luna y sus consecuencias sobre la imagen observadas desde la Tierra, se sugiere hacer preguntas tales como: 1. ¿Que aspecto consideró para ennegrecer cada área de la superficie lunar? 2. ¿Por qué se llama “ciclo” lunar? 3. De acuerdo a tus observaciones en terreno, ¿podrías inferir la duración de cada ciclo? 4. ¿Es posible construir el ciclo a partir de cualquier posición de la Luna en su órbita? 29 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a a) LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES reflexión Para comenzar, es importante escribir lo aprendido durante esta lección en la tercera columna del cuadro S-Q-A, hacer la discusión que corresponde, y la articulación con las lecciones anteriores. A continuación, se sugieren las siguientes preguntas: 1. Evaluar la hipótesis realizada del ciclo lunar, formulada al inicio de la clase. 2. ¿Qué dificultades encontraste en la construcción de este modelo? 3. ¿Qué características del sistema Luna-Tierra-Sol no podría estudiar este modelo? 4. ¿Es posible observar las diversas fases lunares en un mismo horario? Procure fundamentar su respuesta. 5. ¿Todos los habitantes de la Tierra observarán la misma fase de la Luna, durante el mismo día? ¿Por qué? 6.A tu juicio, ¿a qué se deben los diferentes nombres que reciben cada una de las fases lunares? 7. ¿Cuáles son los factores que influyen en la presencia de las fases de la luna observadas desde la Tierra? 8. ¿A qué se debe que siempre observemos siempre el mismo lado de la luna durante las fases? Aplicación y Extensiones Comprensión del medio natural Para profundizar y reforzar los conceptos vistos en esta lección, se sugiere trabajar con las siguientes sitios Web: http://www.ilovemedia.es/recursos/fases_lunares.html • Este sitio permite simular y observar las diferentes fases de la Luna de acuerdo: al día, al hemisferio, a la hora y a su posición. http://www.cielosur.com/fases.php • Este sitio permite observar un calendario lunar para el hemisferio sur. Además, existen pequeños talleres y profundizaciones conceptuales del tema. 30 • Estudio de la importancia del ciclo lunar en algunos fenómenos de la flora y fauna; por ejemplo, el comportamiento de las tortugas del mar en su ciclo reproductivo. • Lectura de leyendas sobre la Luna y su ciclo. Lenguaje Comprensión del medio social y cultural • Estudio de las diferentes expediciones realizadas a la Luna. • Leyendas y utilizaciones que han dado las diferentes culturas a las fases de la Luna. Matemática • Hacer un estudio de los ángulos formados entre la Tierra, el Sol y la Luna en sus diferentes fases. • Hacer un modelo de una nave lunar. Arte Educación tecnológica • Indicadores • Registran sus observaciones de los cambios de iluminación y de posición de la luna con rigurosidad. • Construyen modelos para la comprensión del fenómeno del ciclo lunar. • Relacionan las fases lunares como consecuencia de los cambios de posición e iluminación. • Localizan a partir del modelo las distintas posiciones de la Luna en sus diversas fases. • Formulan hipótesis para explicar la progresión de los cambios de iluminación y de posición de la Luna en el cielo. • Relacionan observaciones en terreno con la manipulación del modelo. 31 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a Indagar respecto de los avances de la ciencia y de la tecnología como consecuencia de los viajes a la Luna. LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES 32 Lección 5 Eclipses Introducción Durante la lección anterior, los estudiantes tuvieron la oportunidad de constatar que durante el ciclo lunar y como consecuencia de la traslación, desde la Tierra podemos observar cambios de iluminación en la superficie lunar. En esta lección profundizarán su conocimiento del sistema Sol, Tierra, Luna, a partir del estudio de los fenómenos astronómicos conocidos como eclipses. Históricamente, el fenómeno de los eclipses ha estado presente en la vida del ser humano siendo objeto de estudio, pero también ha formado parte de los mitos y leyendas de diversas culturas. Su presencia en los programas de estudio puede constituirse en una gran oportunidad para el diseño de situaciones de aprendizaje desde una perspectiva interdisciplinaria. Objetivos ✒ Manipular un modelo del sistema Sol-Tierra-Luna para descubrir las condiciones que explican los eclipses. ✒ Indagar acerca de las causas que explican el porqué no se producen eclipses en cada ciclo lunar. ✒ Comparar modelos que utilizan distintos puntos de referencia para explorar los eclipses solares y lunares. ✒ Reflexionar acerca de las ventajas y límites en la utilización de modelos para estudiar fenómenos astronómicos. Materiales Para cada grupo: ✒Ampolleta de 100 W ✒Pelota de plumavit ✒Pelota de plumavit de menor tamaño ✒Palito de madera (tipo brocheta) 33 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a ✒ Comparar los eclipses lunares con los eclipses solares. LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES Para cada estudiante: ✒Hoja de registro de observaciones de la Luna Focalización Inicie la clase recordando lo estudiado hasta la fecha. Es importante señalar en ello los cambios de fase y posición de la Luna. Indique que continuaremos con el estudio de la Luna y sus consecuencias sobre la Tierra. Pregunte: ¿Han visto algún eclipse durante su vida? ¿Qué tipos de eclipses conocen? ¿Cuáles creen ustedes que son las causas que provocan los eclipses? ¿Qué cambios observamos desde la Tierra durante un eclipse? Exploración Actividad 1: Eclipse del Sol En esta actividad utilizarán los mismos materiales de la lección anterior, por lo que deberán realizar el mismo montaje, en donde la lámpara representa al Sol, la cabeza a la Tierra y la pelota a la Luna. Es importante sugerir al curso que realicen un ciclo lunar completo alrededor de la Tierra para repasar las fases lunares, antes de empezar. Nota: La sala deberá estar oscura para realizar la actividad. Luego, plantee los siguientes desafíos: Encuentren la posición en que la luna oscurece, completa o parcialmente a la lámpara o ampolleta (que representa al Sol); puede utilizar la de su sala. Para garantizar el éxito del montaje, es importante que indique a sus estudiantes que sostengan a pocos centímetros de su ojo la Luna, luego cierran el otro ojo y observan la lámpara. Esta lámpara eléctrica representa el Sol y la cabeza representa la Tierra. En ciertas posiciones, la Luna oculta completamente la luz de la lámpara y proyecta una sombra en el ojo del observador. Enfatizar que en un eclipse total de Sol, la sombra de la Luna cubre solamente una pequeña parte de la Tierra, donde el eclipse es visible, por lo sería interesante iniciar tal aclaración problematizando a los estudiantes tal fenómeno para que formulen algunas hipótesis. Mientras, la Luna se mueve en su órbita (ver figura). 34 ¿Qué posiciones deberán tener los cuerpos Luna, Tierra y Sol en el momento preciso en que la Luna tapa completamente al Sol? ¿Qué cuerpo queda eclipsado en esta simulación? ¿Cómo se denomina, entonces, este tipo de eclipse? Es recomendable que se cerciore que todos los estudiantes converjan a la idea de eclipse solar. Para reforzar y articular con lo tratado en la lección anterior, los niños y niñas pueden construir sus respuestas a las preguntas a continuación, a partir de la exploración y manipulación del modelo. • ¿Qué fase de la luna es la que muestra el modelo, durante el eclipse solar? • ¿Existirá alguna otra fase en que se observe el eclipse solar? • ¿Cómo es posible tener la luna en esta misma fase, pero no obtener un eclipse solar? Sugiera que muevan la Luna distancias cortas en forma vertical para dar respuesta a esta pregunta. Es importante que, en una discusión posterior a esta actividad, los estudiantes puedan concluir que solo en la Luna nueva podemos observar eclipses solares y que tal fenómeno no ocurre en todos los ciclos lunares, debido a que el plano de la órbita de la Luna está inclinado con respecto al plano de la órbita de la Tierra. Este fenómeno ocurre en algunas oportunidades durante el año. Es de gran relevancia que advierta a sus alumnos y alumnas que no deben mirar directamente al Sol con los ojos desnudos; los riesgos de quedar ciegos son serios y reales por el daño irreversible ocasionado por la radiación solar a las estructuras ópticas. El peligro es aún mayor durante un eclipse solar, dado que la luminosidad del Sol es menor y por esto la protección parcial de nuestros ojos, que se explica por la acción refleja del iris, tiende a disminuir de manera significativa. Actividad 2: Eclipse de la Luna El modelo que se propone considera a la cabeza del alumno(a) como la estructura que representa la Tierra, situación que tiene la ventaja de proporcionar un punto de observación auténtico, pero que por otro lado no se ajusta a los materiales utilizados en el modelo, situación que debe ser tomada en cuenta por el docente. • Encuentren la posición en que la sombra de la Tierra (tu cabeza) oscurece de manera total y/o parcial a la Luna. • ¿Qué posición deberán tener los cuerpos Luna, Tierra y Sol para provocar este fenómeno? ¿Qué cuerpo queda eclipsado en esta simulación? ¿Cómo se denomina este tipo de eclipse? Es recomendable que el docente se cerciore que todos los estudiantes converjan a la idea de eclipse lunar. 35 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a A continuación, podrán realizar un modelo de un eclipse lunar, con el siguiente desafío: LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES Para reforzar y articular con lo tratado en la lección anterior, los niños y niñas pueden construir sus respuestas a las preguntas a continuación, a partir de la exploración y manipulación del modelo. • ¿Qué fase de la luna es la que muestra el modelo, durante el eclipse lunar? • ¿Existirá alguna otra fase en que se observe el eclipse lunar? • ¿Cómo es posible tener la Luna en esta misma fase, pero no obtener un eclipse lunar? Los alumnos deberán mover la Luna distancias cortas, de tal modo que salga de la sombra de la Tierra. Actividad 3: A partir del modelo utilizado en las actividades anteriores, los estudiantes tienen el punto de vista desde la Tierra; ello facilita la comprensión del efecto de la sombras de los cuerpos, sin embargo, no ayuda a clarificar algunas diferencias entre el eclipse solar y lunar, por lo que es recomendable modificar el modelo de manera de incorporar una nueva perspectiva, externa a la Tierra. En esta variación del modelo la lámpara representa al Sol; la pelota de plumavit representará a la Tierra y una pelota que sea significativamente más pequeña representará a la Luna; no es necesario que se encuentren a escala. Para comenzar, solicite que ubiquen la pelota que representa a la Tierra a cierta distancia de la lámpara (el Sol); luego, realizan el movimiento de traslación de la Luna en torno a la Tierra. Es importante que, durante esta exploración, localicen los puntos en que se producen los eclipses; por esta razón sugiérales que se focalicen con especial atención en la fase de Luna nueva y Luna llena. Como una forma de facilitar la orientación espacial se sugiere incorporar como base un plano elaborado a partir de cartón piedra y que, además, incluya un esquema de reloj análogo. Pídales que describan cada uno de los eclipses y que sigan explorando y comparen las observaciones realizadas entre eclipses lunar y solar. Para finalizar esta actividad y como una forma de consolidar los aprendizajes sería conveniente que los estudiantes dibujaran tanto el eclipse solar como el lunar, haciendo énfasis en la diferencia de tamaños de superficies de sombra que se proyecta en ambos eclipses. Durante el eclipse lunar, toda la Luna se encuentra dentro de la sombra de la Tierra (la Luna está completamente cubierta por la Tierra); en cambio, durante el eclipse solar, la sombra de la Luna cubre solo una pequeña fracción de la superficie terrestre. De manera de contribuir a la consolidación de los aprendizajes se sugiere cerrar la clase con la exhibición y análisis de una simulación computacional. Tal software educativo se encuentra disponible en el siguiente website: http://www.nasaimages.org/luna/ 36 reflexión Para profundizar la reflexión puede preguntar: • ¿Por qué el eclipse solar solo es visible desde puntos muy específicos de la superficie terrestre? • ¿Por qué el eclipse lunar se puede apreciar desde cualquier punto de la Tierra nocturna? • ¿Cuál es la ventaja de incorporar una modificación al modelo para cambiar la perspectiva? • ¿Qué limitaciones encontraron en la manipulación de los modelos trabajados? Para continuar es importante escribir lo aprendido durante esta lección en la tercera columna del cuadro S-Q-A, hacer la discusión que corresponde, y articular con las lecciones anteriores. Finalmente es recomendable revisar todos los registros, tanto los correspondientes a la completación de diagramas, a los registros de las bitácoras, cuadro S-Q-A y cuaderno de Ciencias, para integrar los aprendizajes, compartir experiencias y evaluar lo aprendido acerca del sistema Sol-Tierra-Luna. Aplicación y Extensiones Comprensión del medio natural Investigar acerca de la importancia del eclipse solar para los estudios astronómicos del Sol. •Otro fenómeno relacionado con el ciclo lunar, pero no directamente con los eclipses, son las mareas. Indaguen acerca del ciclo de las mareas en su región o en el país, a través de los diferentes medios, por ejemplo: noticieros, diario, la Armada e Internet. Lenguaje • Leer y analizar poemas, leyendas sobre la Luna y sus eclipses. Comprensión del medio social y cultural • Realicen un estudio sobre las fechas y lugares donde han ocurrido eclipses solares y los efectos sobre las diferentes culturas. Puede ayudarse con una línea de tiempo. Matemática • Hacer un gráfico sobre el ciclo de mareas en un período de tiempo para lugar cercano. 37 U n i v e rs o : S o l , T i e r r a y L u n a • LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES Arte • Utilizar fotografías de Internet para hacer un collage que muestra los cambios en apariencia del Sol durante un eclipse. Indicadores • Indagan acerca de las condiciones que provocan los eclipses. • Manipulan modelos para recoger evidencia acerca de las causas que explican los eclipses. • Distinguen diferencias entre el eclipse solar y el eclipse lunar. • Relacionan los eclipses con la progresión de las fases lunares. • Incorporan en las reflexiones la importancia de las medidas de prevención de riesgos para la observación de eclipses solares. • Reflexionan acerca de las ventajas y límites de la utilización de modelos para el estudio de fenómenos astronómicos. 38