La tectonica de placas (secundaria) ROSA

¿SABES CÓMO LLEGÓ A ESTABLECERSE LA TEORÍA DE LA
TECTÓNICA DE PLACAS? (Una experiencia de aula).
MARTÍN, R.
I.E.S. Cabo de la Huerta.
Alicante. España.
En Septiembre de 1997, asistí en la ciudad de Murcia a un congreso de Didáctica
de las Ciencias. Entre otros, el ponente que me resultó más interesante, fue Richard. A.
Duschl. Al acabar su conferencia, encontré en las mesas de venta de libros un texto de este
investigador, cuyo título Renovar la enseñanza de las ciencias: Importancia de las teorías
y su desarrollo, me pareció sugerente. Lo compré: hacía tiempo que tenía mucho interés
por introducir en mis programaciones la Historia y la Filosofía de la ciencia, pero no
encontraba la manera de hacerlo. La lectura de dicho libro me proporcionó la clave,
porque:
La fuente que Duschl utiliza es el trabajo reciente de filósofos e historiadores de
la ciencia, centrados en cómo llegan a formularse las teorías científicas, cómo
avanzan a través de etapas de desarrollo y cómo son sustituidas por otras.
R. A. Duschl aborda el papel central de las teorías que funcionan como sistema
conceptual, dicho sistema incorpora otros aspectos de la ciencia, tales como el desarrollo
y la justificación del nuevo conocimiento. Por esto, sugiere a los profesores de ciencias
que consideren la estructura y el desarrollo de las teorías como marco organizador del
curriculo y la instrucción, pues, para componer un panorama completo de la ciencia,
sostiene que es fundamental abordar no sólo lo que la ciencia conoce, que, por cierto, es
lo que en mayor proporción aparece en los programas oficiales, sino también cómo se ha
llegado a dicho conocimiento.
Por otro lado, una premisa fundamental del texto es que tanto los procesos de
aprendizaje del alumnado, como el crecimiento del conocimiento en el campo de la
ciencia, suponen mecanismos en los que las nuevas ideas sustituyen a las antiguas. Este
maridaje entre los principios psicológicos y los epistemológicos, constituye la base sobre
la que se fundamenta su propuesta de utilizar como método de enseñanza el modelo de
cambio conceptual; es decir, partiendo de las ideas del alumnado, plantear estrategias
para que puedan acercarse al punto de vista de los científicos. Éste es el modelo que yo
utilizo. Además, el texto ofrece una serie de procedimientos para poder lleva a cabo
este tipo de trabajo, sin los cuales yo no habría podido empezar.
Con el deseo de poner en práctica su propuesta de dedicar al menos seis semanas a
abordar el desarrollo de alguna teoría científica, me propuse trabajar sobre la Teoría
de la Tectónica de Placas, para ello me planteé los siguientes objetivos:
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1. Reconocer cómo los científicos intentan explicar los fenómenos naturales
mediante la formulación de teorías
2. Establecer cómo se formulan las teorías diferenciando, cómo se originan y
evolucionan las ideas (contexto de descubrimiento), de cómo se recogen pruebas y cómo
se determina su validez y fiabilidad (contexto de justificación).
3. Conocer cómo se producen los cambios de teorías.
4. Determinar cuales son las características del conocimiento científico.
Metodología.
Llevé a cabo la experiencia durante todo un trimestre del curso 97-98, con
alumnos de dieciséis años, distribuidos en grupos de cuatro. Sobre todo, utilicé textos de
Grandes controversias geológicas, de A. Hallam (1985), que me sirvieron para analizar
teorías a partir de preguntas que les iba planteando, junto a algunos procedimientos
propuestos por R.A. Duschl. Con posterioridad, debían realizar puestas en común
seguidas de un breve debate. El alumnado, según conviniese, fue confeccionando
carteles o redactando informes con las conclusiones. Sólo en determinadas ocasiones,
tuvieron que realizar prácticas, pues me pareció el modo de trabajo más interesante para
llegar a la comprensión de ciertos conceptos teóricos que presentaban una mayor
dificultad.
Desarrollo de la experiencia.
Como punto de partida, y para enterarme de los conocimientos previos del
alumnado, les propuse que trataran de explicar la formación de las montañas y la
distribución actual de continentes y océanos: antes de comenzar con la información
histórica, me interesaba saber qué conocimientos tenían sobre este tema. Como era de
suponer, surgieron explicaciones diversas, aunque con bastantes puntos en común,
debido, supongo, a los conocimientos, más o menos generales, que tenían del tema. Esta
situación me dio pié para comentarles que, a lo largo de la historia de la ciencia, como
iríamos comprobando, también habían surgido distintas explicaciones para resolver un
mismo problema y que, por tanto, era necesario disponer de algún criterio que les
permitiese elegir la más válida.
Comenzamos el análisis histórico a partir de un texto en el que aparecía la
hipótesis de Suess (1831-1914): Durante el enfriamiento progresivo, los materiales
rocosos más ligeros habrían ido subiendo hacia la superficie, provocando la aparición
de rocas ígneas y metamórficas, asociadas con sedimentos (Sial). Debajo del Sial se
encontrarían rocas más densas parecidas al basalto (Sima)(1). El alumnado sabía que el
modelo de tierra aceptado en aquel tiempo era el de un cuerpo sólido que se había ido
enfriando progresivamente; esto era importante, porque a lo largo de todo el trabajo
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tenían que comprobar si las nuevas hipótesis entraban en contradicción o no con los
conocimientos aceptados en ese momento, y porque, además, se iba a producir un
cambio importante del modelo de tierra, hasta llegar al modelo actual.
Después de leer el texto, les pedí que realizaran un dibujo en el que se apreciara el
modelo de tierra que proponía Suess, y luego que separan los hechos o pruebas de las
hipótesis. Durante la puesta en común, me di cuenta de que les resultaba difícil hacerlo,
por lo que, para que empezaran a tenerlo un poco más claro, tuve que dedicar un tiempo
a argumentar con ellos la cuestión.
El paso siguiente consistió en relacionar las pruebas con la hipótesis y analizar, por
último, qué aspectos del problema resolvía la hipótesis y que dejaba sin resolver. De este
modo, nos acercamos por primera vez a los contextos de descubrimiento y de
justificación.
Teniendo en cuenta qué la hipótesis dejaba problemas sin resolver, debíamos
seguir investigando. Para ello les facilité un nuevo texto: se trataba, en este caso, de
conocer la hipótesis sugerida por O. Fisher: Debajo de la corteza se encontraba una
capa de materiales relativamente fluidos, en la que se producían corrientes de
convección que eran ascendentes debajo de los océanos y descendentes debajo de los
continentes. Debido a estas corrientes los océanos se ensancharían y los continentes se
contraerían formando montañas en sus márgenes. El texto tenía interés porque era una
respuesta a nuevos descubrimientos (los grandes mantos de corrimiento de los Alpes),
que no tenían explicación bajo las hipótesis anteriores. Tras su lectura, les pedí que
hicieran el mismo tipo de actividades que en el caso anterior y que presentaran sus
conclusiones en un informe para poder debatirlas en el aula.
Después del debate y tras comprobar que seguían sin explicar los grandes
cabalgamientos y además Fisher no había presentado pruebas, les facilité la hipótesis de
la Deriva Continental de A. Wegener (1880-1930): En los comienzos de los tiempos
geológicos habría un único supercontinente emergido, rodeado por un único océanos
primitivo o Pantalasa. La Pangea se fragmentó y separó en bloques equivalentes a los
actuales continentes, formándose todos los océanos intercontinentales... Para analizar la
hipótesis les propuse que realizaran las siguientes cuestiones:
1ª Indica qué datos se tuvieron en cuenta para establecer la hipótesis y de ellos
cuales eran nuevos.
2ª ¿Cómo explica Wegener los datos observados?
3ª¿Qué problemas resuelve y cuales no? Además debían realizar un dibujo del
nuevo modelo de Tierra.
Aproveché la circunstancia de que en clase de filosofía estaba trabajando la
argumentación lógica, para proponerles que intentaran convertir la hipótesis de Wegener
en un argumento y comprobaran si podían justificar la conclusión, tal como sugiere
Ronal Giere(1984), para poner a prueba una teoría (criterios lógicos). Con este
procedimiento, llegaron a la conclusión de que no se podía aceptar la hipótesis, pues las
teorías físicas mantenían que la tierra era un objeto sólido, y por lo tanto, los continentes
no podían desplazarse. Debíamos avanzar históricamente y aportar nuevos documentos.
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Pero me encontré con otro problema: que en dichos documentos, aparecían
conceptos tales como campo magnético, paleomagnetismo y la deriva del campo
magnético, que requerían para su comprensión hacer un alto en el camino y trabajar de
otra manera. Así lo hicimos. Dejamos los textos y les propuse una serie “juegos” con
imanes, limaduras de hierro, clavos, etcétera, que ahora no puedo explicar por preceptiva
cuestión de espacio..
Cuando tuvieron estos conceptos claros, les facilité un texto en el que para
explicar el paleomagnetismo recién descubierto, gracias a la utilización de un nuevo
instrumento de medida el magnetómetro astático, aparecían dos hipótesis: la deriva
continental que ya conocían y la deriva polar (que proponía la deriva del polo
magnético). En este documento también se podían encontrar una serie de pruebas para
confirmar dichas hipótesis. Lo primero que debían hacer los alumnos para poder
entenderlo, era relacionar los .resultados de las experiencias que habían realizado con los
imanes, limaduras de hierro, etcétera, con la información que les aportaba el texto.
Después, debían explicar mediante un dibujo cómo las pruebas confirmaban la deriva
continental.
Debido a que en el texto aparecían dos hipótesis para resolver un mismo problema,
consideré apropiado introducir una información adicional sobre la jerarquía de las
teorías Duschl (1997) qué sitúa a estas en un nivel marginal, de frontera o central según
la capacidad que tengan de resolver problemas empíricos o conceptuales y de predecir
nuevos hechos. Y más tarde, para caracterizar como se produce el cambio de teoría les
facilite información sobre la red triádica de Laudan(1984). Este autor sostiene que los
cambios en las teorías, métodos y objetivos de la ciencia suelen ocurrir por separado Y
propone que la justificación del conocimiento científico implica un componente de
desarrollo, que se puede representar como una red triádica en la que: los objetivos
justifican la metodología y deben armonizar con las teorías. La metodología justifica las
teorías y muestra la factibilidad de los objetivos y por último la teoría restringe la
metodología y armoniza con los objetivos. El alumnado pudo comprobar, haciendo uso
de la red triádica y con la información del documento, que los cambios producidos en
los métodos de observación con el uso del magnetómetro habían originado nuevos datos
y con ellos se había producido un cambio en los objetivos pues, del estudio del origen
del campo magnético se paso al del paleomagnetismo y posteriormente se produjo el
cambio de teoría. Les pedí que volviesen a utilizar el criterio lógico para comprobar la
validez de la hipótesis de la Deriva Continental en el nuevo contexto, con el propósito de
que recordaran el procedimiento y reflexionaran sobre qué cambios habían hecho posible
que entonces sí se pudiera aceptar la hipótesis.
Aunque la hipótesis de la Deriva continental se había aceptado, quedaba por
determinar cuál era la causa de los movimientos horizontales, por tanto, debíamos
continuar nuestra investigación. Para lo cual, utilizamos un texto que explicaba la
Hipótesis de la expansión del fondo oceánico de Hess(1906-1969): El fondo oceánico se
creaba en las crestas oceánicas, se extendía hacia las fosas oceánicas y luego se
introducía en el manto por debajo de ellas.
Me pareció, en este momento, que lo más interesante era que compararan la nueva
propuesta con la de la Deriva Continental; además, les propuse que realizaran una
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maqueta o dibujo que representara la hipótesis de la expansión: era un procedimiento
que permitía el afloramiento de dudas.
Por último, con la lectura del documento donde aparece la Tª de la Tectónica de
Placas: La tierra se encuentra dividida en placas cuyos límites son: .las dorsales, donde
se crea nueva corteza oceánica; las fosas, donde la corteza se destruye y las fallas
transformantes en donde la corteza ni se crea ni se destruye..,. volvieron a utilizar la
red triádica de Laudan, para deducir cómo se produjo el cambio de teoría.
Como colofón, me interesaba que realizaran una reflexión y síntesis de las
características del desarrollo del conocimiento científico que había aparecido a lo largo
del trabajo, por lo que les pedí que elaboraran un informe, en el que dieran respuesta a
las cuestiones siguientes:
1. Explica cómo surgen las Teorías científicas. Indica su importancia en él
desarrollo del conocimiento científico.
2. Explica, aportando ejemplos, qué criterios se utilizan para validar las teorías.
3. ¿Cómo se produce el cambio de teoría? Razona la respuesta.
4. ¿Cómo progresa el conocimiento científico? Explica y razona la respuesta.
Valoración.
Los aspectos más positivos de la experiencia, podrían ser:
1. El alumnado pudo comprobar que las teorías no surgen milagrosamente, sino que
tienen un desarrollo histórico y progresan con el tiempo.
2. Aprendieron que:
a) tiene sentido el que las nuevas teorías se reciban con escepticismo, ya que sólo
unas pocas son reconocidas como válidas por la comunidad científica.
b) la elección entre las distintas hipótesis se hace con criterios racionales
c) los científicos pasan por momentos de consenso y otros de desacuerdo.
d) los avances tecnológicos y las necesidades sociales juegan un papel importante
en la obtención de nuevos datos y en los cambios de teorías. Además, trabajando de este
modo, las relaciones entre Ciencia, Tecnología y Sociedad son más relevantes y, por
tanto, más fáciles de apreciar.
3. Con todo esto, al final del trabajo tenían una idea menos dogmática de la Ciencia,
pues pudieron comprobar que los cambios en ciencia son, a la vez, naturales y factibles.
En cuanto a los aspectos negativos, debo reconocer que habría sido preferible no
llevar el estudio a un tiempo tan remoto, con la finalidad de poder profundizar más en
cada texto y en cada contexto histórico. Tengo la sensación de haber ido demasiado
deprisa, quizás fue la necesidad que me impuse de llegar hasta la formulación de la
Teoría de la Tectónica de Placas.
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Creo que la propuesta de Duschl es mucho más rica y potente de lo que he
podido manifestar en el transcurso de la ponencia. Espero sacarle más partido en los
próximos años.
(1) Los textos que utilicé como apoyo para desarrollar la experiencia fueron más extensos. Aquí
sólo incluyo un resumen de los mismos.
BIBLIOGRAFIA.
DUSCHL, R. A. (1997) Renovar la enseñanza de las ciencias: Importancia de las
teorías y su desarrollo. Narcea S.A. ediciones. Madrid.
HALLAM, A. (1985) Grandes controversias geológicas. Labor. Barcelona.
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