Conceptuación de la teoría de tectónica de placas en estudiantes de geología
| Autor | Miguel Ángel Campos Hernández/Rita Angulo Villanueva/Sara Gaspar Hernández |
| Páginas | 2-28 |
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Se analiza la conceptuación sobre la teoría de tectónica de placas (TTP) que presentan estudiantes de la Escuela de Ciencias de la Tierra de la Universidad Autónoma de Guerrero. Esta teoría es central en el conocimiento y la práctica profesional del campo, ya que integra una explicación científica acerca del surgimiento, la estructura y la dinámica de la corteza terrestre. Su comprensión requiere un entramado de conceptos y diversos niveles de organización lógica y epistemológica. A este respecto, se han reportado dificultades que tienen estudiantes de nivel universitario en importantes procesos de razonamiento (Pavón, Galicia y Sánchez, 1997) y para construir conocimiento explicativo en ciencias naturales (Alucema y Campos, 2003), sociales (Patrón y Campos, 2002), del comportamiento (Galicia, 2005) y administrativas (García, Campos y Pirrón, 2003).*
En este trabajo se realiza el análisis de la organización conceptual de los estudiantes en dos niveles epistemológicos y dos cognoscitivos. Los primeros son el descriptivo (qué es, en qué consiste, de qué trata un proceso de interés) y el explicativo (cómo o por qué se da dicho proceso). Como en todas disciplinas científicas, estos niveles epistemológicos son relevantes en el hacer y pensar en las ciencias de la tierra (Frodeman, 1995). Los niveles cognoscitivos que se analizan son: el reconocimiento analítico (un nivel de comprensión de elementos lógico-conceptuales expresados verbalmente; Sternberg, 1987) y la operación constructiva de conocimiento expresada en forma de ensayo (Driver et al., 1994; Caplan y Waters, 1998). En ambos casos el medio verbal es fundamental (van Dijk y Kintsch, 1983; van Dijk, 2000; Lemke, 2001), por lo que se analizan las respuestas que los estudiantes dan a una prueba que contiene reactivos cerrados para estudiar el primero de los niveles cognoscitivos mencionados, y preguntas abiertas para el segundo, habida cuenta de que en
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* Deseamos agradecer la colaboración de alonso Cruz y Eduardo Medrano en la realización de las observaciones y entrevistas.
ambos se hace referencia a los dos niveles epistemológicos. También se realizaron observaciones no participantes de la dinámica interactiva en el salón de clase durante el tratamiento del tema bajo estudio, así como entrevistas a los estudiantes acerca de su percepción del contexto curricular inmediato de dicho tema.
El plan de estudios vigente de la carrera contiene las concepciones actuales en el campo (Plan de Estudios de la Licenciatura en Geología, 1985). Entre los propósitos centrales, se plantea formar científicos profesional y socialmente comprometidos, capaces de incidir en su realidad mediante sus conocimientos geológicos del Estado, la región y el país en general. Por su importancia, el tema de tectónica de placas se revisa en cada uno de los cinco años escolares del programa, aunque solamente se le da tratamiento formal, profundo y explícito en las asignaturas Geología General I de primer año, y Geotécnica I del tercero; en éstas se enuncia el tema como parte de los contenidos curriculares, en periodos específicos. Estas asignaturas, como la mayoría del plan de estudios, contienen aspectos prácticos y trabajo de campo, para complementar la discusión temática y conceptual correspondiente.
Los docentes de la carrera son ingenieros geólogos, egresados de la Universidad Nacional Autónoma de México, el Instituto Politécnico Nacional y de la propia Escuela de Ciencias de la Tierra (ECT) de la Universidad Autónoma de Guerrero (UAG), y la mayoría cuenta con posgrado. El plan de estudios se ofrece a 95 estudiantes, los cuales están inscritos en sólo un grupo por año escolar; son de estrato socioeconómico medio bajo, en su mayoría hijos de campesinos y obreros, provenientes de diversas regiones del Estado, así como de estados aledaños y el Distrito Federal.
Aspectos epistemológicos del contenido.1 La tectónica de placas explica cómo la corteza terrestre, que se divide en fragmentos rígidos, o placas, es el escenario geológico del planeta. Éstas se movilizan mediante límites activos donde se expresan fenómenos como:
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fallas transformantes, fracturas, nacimiento de nueva corteza, volcanes y sismos. El argumento central de la teoría se basa en que la mayor parte de la energía del interior de la Tierra que se disipa en su superficie, se manifiesta en zonas alargadas que rodean grandes áreas de ésta. Las manifestaciones más importantes de la disipación incluyen la actividad volcánica, los manantiales termales y los geysers; los sismos, la formación de las montañas y el desplazamiento de los continentes también requieren liberación de grandes cantidades de energía del interior de la Tierra.
Las placas se desplazan unas con respecto a otras, sólo algunos centímetros por año. Este proceso se infirió a partir del análisis de rasgos observados en diferentes segmentos de la corteza de la Tierra (siglo XIX) y de evidencias de ese desplazamiento (principios del siglo XX), centradas en la similitud en el contorno de algunos de dichos segmentos en ambos lados del océano Atlántico, la continuidad de rasgos geológicos mayores y la afinidad de restos fósiles. Posteriormente se descubrieron rasgos que sólo podían explicarse por el desplazamiento de los continentes, como las observaciones paleomagnéticas de Blacket y Runcorn (finales de los años cincuenta); ellos encontraron que los vectores de magnetización de rocas antiguas diferían de la orientación norte-sur que tienen actualmente las líneas de fuerza del campo magnético de la Tierra.
El descubrimiento de que el campo magnético se ha invertido frecuentemente en el pasado, combinado con el estudio de las cordilleras o dorsales oceánicas y el magnetismo de sus rocas, permitió formular un mecanismo para resolver el problema del desplazamiento de los continentes y la formación de la corteza que ocupaba las regiones oceánicas: que a lo largo de las dorsales oceánicas constantemente se forma corteza nueva debido a la separación de dos segmentos de placa y el ascenso de magma que rellena el espacio generado.
Las rocas magmáticas que rellenan y se derraman a lo largo de ese espacio o grieta se magnetizan de acuerdo con la orientación y polaridad de campo magnético en ese momento. Cuando la polaridad del campo se invierte, los nuevos magmas que van rellenando, o se derraman cerca de la grieta, adquirirán una polaridad opuesta al enfriarse, aunque de la misma dirección que las rocas precedentes. A este proceso se integran el descubrimiento de bandas alternadas de polaridad normal e invertida en ambos lados de las dorsales oceánicas, que dio lugar al concepto de expansión del piso oceánico, y los posibles
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movimientos convectivos en el manto de la Tierra debidos a la disipación de su calor interno. De esta manera, las placas tectónicas son segmentos de la capa rígida externa de la Tierra que se desplazan, inducidos por el lento movimiento del manto.
Dicho movimiento es un mecanismo específico de disipación de calor mediante advección o movimiento de materia. En este contexto se pueden tener diversos tipos de límite entre placas: divergentes, en donde se forma nueva corteza oceánica; convergentes, en donde generalmente un segmento de litosfera se hunde debajo de otro y se recicla hacia el manto; y transformantes, en donde las placas se desplazan lateralmente entre sí, sin ganancias o pérdidas por reciclamiento. En estos límites o en su vecindad ocurren los más intensos y visibles fenómenos geológicos como el volcanismo, los sismos y la formación de cadenas montañosas plegadas.
Si bien el desplazamiento de las placas es parte del movimiento convectivo del manto, su principal fuerza motriz no es el arrastre de éste en la base de las placas, sino el propio peso de las placas al hundirse en las zonas convergentes o el desplazamiento inducido por la caída gravitacional desde las zonas dorsales elevadas. En su forma teórica más simple, las placas son rígidas y su comportamiento cinemático se describe por medio de los conceptos clásicos de desplazamiento de objetos en una esfera. Así, el desplazamiento relativo entre dos placas puede ser descrito por la posición de un polo de rotación, o polo euleriano, y por la velocidad angular entre ellas. La teoría de la tectónica de placas constituye una explicación global, elegante y sencilla de los grandes fenómenos geológicos observados en la superficie del planeta, que se sustenta en la geometría de Wegener-Le Pichon, la cinemática de Wilson y la dinámica de Hess. Los principios de esta teoría se han aplicado a la evolución de la corteza continental, desde 1980, como tectónica de terrenos o bloques corticales, para explicar la evolución de los sistemas montañosos y el crecimiento de los continentes a lo largo de 4000 millones de años.
Procesos cognoscitivos y organización conceptual. El reconocimiento analítico es un proceso de activación de componentes conceptuales que ya se poseen (Sternberg, 1987), para establecer su similitud o correspondencia con los elementos de contenido que se plantean en un texto o pregunta, tales como datos o problemas, que pueden estar aislados o relacionados de diversas maneras; dichos componentes son parte del conocimiento previo, el cual se construye mediante diversos procesos de organización lógica (Ausubel, Novak y
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Hanesian, 1992; Sternberg, 1987).2 En este estudio los elementos mencionados son pequeños problemas con contenido científico, organizados en dos niveles epistemológicos: descriptivo y explicativo, ante los cuales el estudiante debe responder, reconociendo qué es el objeto y por qué o cómo es así, respectivamente.
Por su parte, la construcción de conocimiento...
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