Astronomía para niños ilustrados

José de Viera y Clavijo fue un ilustrado canario, nacido en 1731, conocido sobre todo por su estudios sobre la geografía y la historia de Canarias, recogidos en el libro «Noticias de la historia general de las Islas de Canaria», y por su «Diccionario de Historia Natural de las Islas Canarias», un  índice alfabético descriptivo de los tres reinos, animal, vegetal y mineral, como él mismo subtituló. Tras pasar gran parte de su vida en Madrid y viajando por distintos países europeos, regresó a los 53 años a las islas, donde fundó un colegio y trabajó algún tiempo como maestro. 

José de Viera y Clavijo. Imagen extraída de la wikipedia.

Además de por los trabajos enciclopédicos, Viera destacó por sus textos didácticos para niños, sobre todo sobre ciencias experimentales. En «Las bodas de las plantas«, resume en verso el esquema de Linneo para la clasificación botánica; En «Los aires fijos«, también en verso, entre otros temas trata la teoría – ya obsoleta – del flogisto, que decía que los materiales susceptibles a ser quemados contenían una sustancia llamada flogisto, de modo que la combustión consistía en la pérdida de la tal sustancia. Pero si en lo referente a la teoría del flogisto no estuvo acertado, o digamos que no llegó a enterarse de que unos años antes, en 1777, Lavoisier ya había demostrado su inconsistencia, fue profético al imaginar que el hombre llegaría a la Luna o que se descubrirían nuevos planetas: Neptuno en el Sistema Solar en 1846 y un sinfín de planetas extrasolares, «en el más profundo», a finales del siglo XX:

Bien podrá ser que un día la Fortuna
haga nacer otro Colón segundo
que emprenda navegar hasta la Luna
como aquel hizo viaje al nuevo mundo

que un Herschel lince, sobre tal columna,
nuevos planetas halle en el profundo;
y que algún Fontenelle tanto viva
que ande los astros y su Historia escriba.

Sobre astronomía Viera y Clavijo escribió «Noticias del cielo o Astronomía para niños», esta vez en forma de catecismo. El libro recoge una serie de preguntas con sus respuestas, que suponemos que los niños tendrían que aprenderse de memoria:

PREGUNTA: Arrebatada mi alma al fijar la atención en ellos, quisiera de algún modo instruirme en el conocimiento de los cuerpos celestes y, a diferencia de los brutos, saber distinguirlos con tal cual su individualidad.
RESPUESTA: Los cuerpos celestes son el Sol, los Planetas, los Satélites o Lunas, los Cometas y las Estrellas fijas.

En los distintos capítulos se interroga sobre el Sol, la Tierra, la Luna, los planetas y sus satélites, los eclipses, los cometas y la Vía Láctea. Sobre el Sol explica:

PREGUNTA: ¿Qué es el Sol?
RESPUESTA: Un cuerpo esférico, luminoso y ardiente, casi millón y medio mayor que la Tierra, y unas quinientas mil veces más grande que todos los Planetas juntos, los cuales participan de su luz y calor.

P.: ¿El Sol se mueve?
R.: Aunque nos parezca a nosotros que se mueve, demuestran los Astrónomos que está casi inmóvil como centro del Sistema Planetario.

P.: ¿Y por qué nos parece que él se mueve y que nosotros no nos movemos?
R.: Por la misma razón que al que navega le parece que se mueve la Tierra que tiene a la vista, y que su bajel está inmóvil.

P.: Pero aunque el Sol esté fijo, por lo menos no dará vueltas sobre su propio eje…
R.: Si señor, las da con efecto en veinte y cinco días y medio.

P.: ¿Cómo se sabe eso?
R.: Por las manchas que se suelen observar en su superficie.

P.: ¿Cuánto tiempo gasta la luz del Sol para llegar a la Tierra?
R.: Ocho minutos.

Explica también, con más pena que gloria, que los astros se mueven bajo la acción de la gravedad:

PREGUNTA.: Ahora queda que satisfacer la duda de que cómo tantos y tan grandes cuerpos Planetarios pueden mantenerse suspensos en el espacio etéreo; y qué fuerza secreta puede ser la que los retiene en sus órbitas y los obliga a circular con tanta regularidad y armonía…
RESPUESTA.: Este prodigio es obra de la pesantez, que penetra todos los cuerpos de la naturaleza, y de la atracción con que se dirigen los unos hacia los otros según sus tamaños y sus distancias. Así, los Planetas gravitan hacia el Sol como al centro común del sistema, y los Satélites, hacia sus Planetas respectivos.

P.: Pues si gravitan hacia sus centros, ¿cómo es que no se precipitan en ellos?
R.: Porque tienen que obedecer a otro movimiento de proyección; esto es, a aquel movimiento que tienen los cuerpos arrojados, con el cual van huyendo constantemente del mismo punto céntrico que los atrae. Por eso, aunque la piedra de una honda es atraída al centro de la mano por el cordel, se aparta al mismo paso de ella a fuerza del movimiento de rotación con que es impelida.

Como buen ilustrado, Viera creía en el poder de la razón y no dudó en diferenciar entre ciencia y pseudociencia – entre astronomía y astrología. Él ya lo tenía claro, pero todavía hay hoy quien las confunde:

P.: ¿Las Estrellas y los Planetas tienen influjo sobre nosotros?
R.: Los antiguos atribuyeron varios influjos a los Astros, pero esa vana realidad de sus influjos está reducida al calor, a la luz, al peso sobre el aire y el mar, y a la fuerza de su atracción.

P.: ¿Cómo se llama esa imaginaria ciencia?
R.: Astrología Judiciaria.

Decía que las utilidades de la astronomía eran «muy honrosas y de la mayor satisfacción» porque, además de «suministrarnos la más admirable idea del universo y de la magnificencia del Creador» y tener utilidad práctica por ejemplo  en agricultura y navegación, nos ayuda a  conducirnos racionalmente y liberarnos de miedos infundados:

P.: ¿Qué utilidades se sacan de la Astronomía?
R.: Los conocimientos astronómicos son los que han ido desterrando del mundo aquellos terrores pánicos de que, a vista de los eclipses, se llenaban los hombres necios, cuyas consecuencias fueron tan funestas para ejércitos y provincias; y aquellas vanas observancias y sustos que ocasionaban las apariciones de los Cometas, Auroras Boreales y Exhalaciones encendidas. En fin, los conocimientos astronómicos han desterrado aquellas ridículas imposturas con que los Astrólogos, fundados en las influencias de los aspectos de los Astros, no sólo pronosticaban los sucesos naturales y físicos, sino que también llevaban el Horóscopo y anunciaban los acontecimientos de la vida humana. Así, viva la Astronomía y muera la absoluta ignorancia de ella.

Pues eso, ¡que viva la Astronomía y muera la absoluta ignorancia de ella!

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El movimiento maker

Cuando yo era pequeña mi padre construyó una barca con la que salíamos a dar paseos en la playa. También instaló una placa solar en la azotea, para tener agua caliente, mucho antes de que se empezara a hablar siquiera de las energías renovables.  Mi madre compra muy poca ropa porque la diseña y cose ella misma. Sin embargo yo, con más estudios, no se hacer (casi) nada útil.

La gente de mi generación, creo, tiene una relación extraña con los objetos. Por un lado, hemos aprendido a depender demasiado de ellos, no sólo para lo práctico sino como fuente de autoestima. Pero por otro lado nos es difícil sentir apego por algo que se compra, se usa, y con frecuencia se tira.  Nos sentimos consumidores más que ciudadanos y como tales sabemos que  tenemos un poder inmenso, aunque a la vez sentimos que quizás es el único que podemos ejercer realmente. Dado el actual estado de cosas, muchos jóvenes se han sentido, en cierto modo, traicionados por la sociedad de consumo. Y cuando comprar está sobrevalorado, dejar de hacerlo puede considerarse un acto de rebeldía. Creo que este es el origen del reciente florecimiento de la  cultura del «hazlo tú mismo» o DIY («do it yourself»). En este contexto surge el movimiento maker, como una extensión tecnológica de la filosofía de la autoproducción.  En realidad un maker no es otra cosa que un constructor o alguien que produce algo, en particular – aunque no necesariamente -, relacionado con la tecnología digital. Siguiendo la filosofía del movimiento maker, en distintos lugares se realizan  ferias Maker,  eventos en los que los aficionados a fabricar productos se reunen para compartir sus creaciones. Muchos aficionados se reunen también en fablabs (fabrication laboratories ) que son espacios colaborativos que agrupan herramientas, materiales y máquinas, para  facilitar la fabricación de objetos o de contenidos digitales a los miembros de una comunidad. El objeto fetiche de los makers es la impresora 3D, que permite crear objetos reales, de plástico u otros materiales, a partir de diseños digitales. La autoproducción de objetos, además de ser un hobby y en algunos casos una necesidad, es un intento consciente de tomar el control sobre los bienes de consumo y, por extensión, sobre la propia vida.

Esta es al menos la lectura que yo hago, aunque esto del movimiento maker bien podría tratarse de una moda y una nueva vuelta de tuerca al capitalismo, donde un cierto sector de mercado busca diferenciarse de la masa por medio de la exclusividad de productos de fabricación propia. Incluso – y no lo descarto – llamar makers a los que, como mis padres, son capaces de producir algunos de los objetos que necesitan cotidianamente, puede ser simplemente una sandez motivada por las ganas de teorizar («ay, mi niña, ¿y eso qué es?» – me diría mi madre si yo la llamara maker). Pero lo llamemos como lo llamemos, saber hacer cosas es útil y es educativo. El conocimiento nos hace libres, y también el conocimiento práctico, que es el que tradicionalmente ha olvidado el sistema educativo español, debido a esa simpatía y respeto que ha habido siempre en España por lo inútil como decía Pio Baroja.

Portada de un número de la revista Make, que da nombre al movimiento maker.

El movimiento maker tiene un grandísimo potencial pedagógico que es el que me interesa tratar aquí. Por varias razones:

• Porque tener conocimientos prácticos para saber desenvolverse en la vida debe ser un objetivo de la educación escolar.

• Porque en nuestra vida cotidiana constantemente hacemos uso de tecnología electrónica – entre otras – de la que somos usuarios pasivos, sin conocer los fundamentos en los que se basan. Saber cómo funcionan los dispositivos que manejamos nos hace menos dependientes de ellos.

• Porque el proceso de diseñar y crear exige concentración, reflexión y predisposición para la indagación y el juego, que son los elementos fundamentales para desarrollar la creatividad.

• Porque saber hacer cosas aumenta la autoestima.

• Porque a través del desarollo de un proyecto prático se  introducen y tratan conceptos relacionados con muchos campos. Por ejemplo, el diseño y fabricación de un dispositivo digital conlleva planificación, manejo de conceptos matemáticos, físicos y electrónicos,  búsqueda de información, que con frecuencia está en inglés, y programación, entre otras cosas.

Aunque se pueden elaborar proyectos prácticos con multitud de herramientas, especialmente interesante para la educación es el proyecto Arduino, que no sólo incluye diferentes microprocesadores de hardware libre con los que diseñar prototipos electrónicos de manera sencilla (aquí y aquí hay dos boberías hechas por mí), sino un software, y una página web con múltiples proyectos y recursos educativos. Recientemente se ha llevado a cabo con éxito en Castilla la Mancha un proyecto educativo dirigido por uno de los creadores de Arduino. También efocado a la electrónica está el proyecto LittleBits, que proporciona módulos electrónicos para niños fácilmente ensamblables con imanes, con los que hacer prototipos. Adafruit es una empresa dedicada a la electrónica educativa y al DIY, fundada por Ladyada, con múltiples dispositivos y materiales educativos. Otro proyecto, en este caso ideado para promover la enseñanza de la informática en las escuelas, es Raspberry Pi. Se basa en miniordenadores que podemos utilizar para desarrollar cosas bastante más complejas que Arduino y que puede utilizar lenguajes de programación de alto nivel. Aunque  programar en un lenguaje cualquiera no requiere realmente tener conocimientos previos que no puedan poseer los niños, un lenguaje de programación especialmente creado para ellos es Scratch. En cuanto a robótica, LEGO tiene la línea educativa  Mindstorms que permite construir modelos de sistemas integrados con partes electromecánicas controladas por ordenador a través de un software propio. Su única pega es el precio, prohibitivo para el común de los mortales. Más asequible es Lottie Lemon, un robot educativo basado en Arduino que ha sido además creado por dos chicos españoles. Otro ejemplo es Linkbot, un robot modular con aplicaciones educativas.

Esto en cuanto a tecnología digital, porque para hacer cosas sólo hacen falta ganas y hasta de la basura se pueden hacer juguetes.

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Computación mecánica digital

He descubierto una máquina que me tiene fascinada. Se llama Digi-Comp II y fue un juguete educativo comercializado en los años sesenta. En el siguiente vídeo se muestra su funcionamiento con una reproducción a mayor escala que el original:

Aquí donde la ven, Digi-Comp II funciona de manera análoga a un ordenador. Con ella se pueden realizar muchas operaciones aritméticas, como con una calculadora, aunque de forma mecánica en lugar de electrónica. La máquina fue concebida para mostrar cómo funcionan los circuitos digitales con los que los ordenadores realizan operaciones aritméticas binarias. La velocidad de cálculo de esta simulación mecánica es lógicamente muchísimo menor que la de cualquier dispositivo electrónico (¡en el ejemplo del vídeo, se necesitan dos minutos y medio para multiplicar 3×13!) pero esto hace que podamos seguir el proceso paso por paso, además de que ver caer las bolitas es apasionante por sí mismo.

Para comprender cómo funciona es necesario conocer primero los números binarios. El sistema de numeración binario trabaja en base 2 en lugar de en base 10. Así, si en los números decimales, de derecha a izquierda, tenemos unidades (10⁰), decenas (10¹), centenas (10²)… en el binario esas posiciones corresponderán a 2⁰,2¹, 2²… Por ejemplo, el número binario 101 equivale al 5 decimal (1×2⁰+0x2¹+1×2²) y el binario 1101 al 13 decimal (1×2⁰+0x2¹+1×2²+1×2³).

Los números binarios se suman de la misma manera a como nos enseñaron en el colegio con los número de toda-la-vida, pero teniendo en cuenta que ahora sólo hay dos cifras o dos bits. Por ejemplo, podemos hacer 5+13 así:

O sea, de derecha a izquierda: uno más uno es cero y me llevo uno; cero más cero, cero, más uno que me llevo, uno; uno más uno es cero y me llevo uno; uno más el uno que me llevo es cero y me llevo uno; y finalmente uno que me llevo, uno. El resultado es 10010 que equivale a 18 en el sistema decimal.

Podemos entonces escribir las reglas básicas de la suma como:
0+0=0
0+1=1
1+0=1
1+1=0 (y 1 de ‘acarreo’)

De donde vemos que un dispositivo que sume necesita tener un bit para la suma de los dos bits de entrada y otro bit que represente el acarreo (lo que ‘me llevo’) generado por la suma. Si llamamos A y B a las entradas, S a la suma y C al acarreo, podemos construir una tabla con todos los casos de la suma de este modo:

A la función C se le llama también ‘AND’ (digamos que algo sólo es verdad si las entradas son verdad simultáneamente), mientras que la S es un operador conocido como ‘o exclusivo’ o ‘XOR’. En definitiva, se puede sumar combinando los operadores lógicos ‘AND’ y ‘XOR’. Ahora sólo faltaría implementar estas funciones, por ejemplo, con circuitos electrónicos o mecánicos.

He hecho un dibujo – a mano – mostrando un mecanismo que funcionaría como una puerta XOR. Imaginemos que tenemos un canal, que se bifurca y se vuelve a juntar, por el que puede circular una bolita. A la entrada y salida de las bifurcaciones ponemos dos pequeñas clavijas en forma de ‘L’ que podemos cambiar de posición haciéndolas girar sobre un pivote. Yo he pintado de diferente color cada una de las dos posiciones que pude adoptar la misma clavija para diferenciar la que tomaré como 0 (azul) de la 1 (roja). La salida será 1 si la bolita llega al recipiente situado al final, S, o 0  cuando no llega. Si ambas clavijas están en la posición 0 (dibujo I) la bolita no puede llegar al final porque quedaría retenida en B. Si abro el paso en B, sí podría hacer el recorrido completo y lo mismo ocurriría poniendo A a 1 y dejando B en su posición original (dibujos II y III). Sin embargo, moviendo las dos clavijas a la vez, la bolita quedará de nuevo atrapada (dibujo IV).

Diagrama casero de la función XOR. Se puede ampliar pinchando sobre la imagen.

Así, se podría hacer un circuito combinando varias funciones lógicas. Una vez hecha la suma, se puede por ejemplo multiplicar como sucesión de sumas. Al final, se puede combinar todo para tener una auténtica máquina calculadora, como Digi-Comp II, cuyo esquema, sacado del manual original que se puede descargar aquí, incluyo a continuación (como siempre, se puede ver más grande pinchando sobre la figura).

Lógicamente, trabajando con una máquina así, no podemos manejar números muy grandes. En esta caso el acumulador tiene 7 bits por lo que podremos representar 128 números (2⁷), del 0 (0000000) al 127 (1111111). Si el resultado de la operación fuera mayor, se produciría un ‘overflow‘.

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La tecnología por dentro: controlar o ser controlado

Cuando los currículum escolares hablan de «competencia digital» sólo tienen en cuenta la perspectiva del usuario. Se enseña a navegar por internet, ofimática y a lo sumo a usar algún software ya creado para un fin específico. A mi juicio este modelo falla por varias razones. En primer lugar porque entorpece el aprendizaje de lo que yo considero que son aspectos básicos de la educación (como he tratado aquí, aquí, aquí y aquí). Además, manejar un ordenador o un dispositivo electrónico es casi intuitivo y se prevé que cada vez lo sea más, de modo que una vez el niño haya alcanzado las capacidades básicas que se espera adquiera en la escuela (que pueda concentrarse en una tarea un tiempo razonable, entienda lo que lee, sea capaz hacer razonamientos más o menos complejos…) no le va a costar nada ser un usuario «digital» competente. Lo paradójico es que el acercamiento a las nuevas tecnologías en la escuela, tal y como se plantea hoy, tampoco prepara a los alumnos para la tecnología del mañana. Con suerte ganarán cierta soltura con las de hoy, pero todo cambia muy rápidamente y si sólo se les ofrece la perspectiva del usuario, inevitablemente verán el hardware y el software como «cajas negras» que alguien les va a ir poniendo por delante. No controlarán las tecnologías sino que, en cierto modo, serán controlados por ellas.

Sin embargo, estamos rodeados de electrónica. La tecnologías digitales han transformado para siempre nuestro mundo y la escuela no puede permanecer ajena a esta realidad. Desde hace algún tiempo vengo pensando en cómo acercar «desde dentro» la tecnología a los niños de forma sencilla y barata. La respuesta la he encontrado en Arduino, una plataforma  para la creación de prototipos electrónicos que permite la recogida de datos desde distintos sensores o interruptores y el control de luces, motores y otros muchos actuadores físicos. Estos dispositivos pueden trabajar autónomamente o comunicarse vía software con un ordenador. Las placas se pueden comprar listas para usar a un precio muy razonable, una de sus mayores ventajas. Además el software es abierto y multiplataforma, o sea, puede funcionar en Windows, Mac OS y Linux. Como dice uno de sus creadores en esta entrevista, Arduino es simplemente un sistema educativo, muy sencillo y eficiente. Es una extraordinaria herramienta para aprender.

Ahora estoy a la espera de que llegue la placa Arduino que he encargado para mi entretenimiento personal además de para aprender, no vayan a pensar mis lectores que yo soy una experta en estas cosas. Espero poder poner algún proyectillo de los que vaya haciendo en mi otro blog. Por ahora, los dejo con este vídeo donde tres niñas de once años trabajan con Arduino en un sistema de «alerta para ratones». Maravilloso.

Post-post: en este magnífico blog hay un post sobre otra aplicación de Arduino.

Editado (26/10/2012): en mi otro blog he puesto una actividad para controlar un pequeño motor con una placa Arduino.

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El injusto olvido del laboratorio escolar

España es un país aconfesional y su sistema educativo es constructivista. No lo digo yo, lo dice la ley. Ahora bien, ¿de qué se habla cuando se habla de constructivismo? Honestamente creo que nadie termina de tenerlo claro. El constructivismo tal y como se explica en las escuelas de Magisterio es, desde mi punto de vista, totalmente inviable. Porque no se puede construir de ‘la nada’. Para construir realmente algo hace falta tener cierto andamiaje, entendido no sólo una serie de conocimientos previos sino también como un conjunto habilidades, digamos intelectuales, que un niño pequeño no tiene y que cuesta años desarrollar. Un constructivista coherente tendría que dedicar años y años a intentar que cada niño diese un pequeñísimo paso en el conocimiento, en una suerte de reinvención continua de la rueda, y es evidente que algo así no funcionaría. Con todo, el paradigma constructivista tiene cosas positivas, como la importancia de los preconceptos  en el aprendizaje y la pedagogía activa. Además, creo que todos estamos de acuerdo en que el aprendizaje tendrá que acabar siendo significativo (aunque quizás haya que asumir que no siempre se pueda llegar a él de modo directo sino haciendo escalas). El constructivismo no es sinónimo de activismo pedagógico pero entiendo que una pedagogía constructivista debería ser fundamentalmente activa. Y sin embargo no es esto lo que se fomenta. Si fuera así, las escuelas estarían llenas de talleres y laboratorios y los niños pasarían más tiempo pensando e investigando. Pero ya no hay laboratorios en los colegios (al menos en el colegio donde hice las prácticas no lo había). Por el contrario, y por motivos que se me escapan, la Congregación del Santo Constructivismo ha eliminado los laboratorios escolares de sus altares para sustituirlos por los nuevos ídolos de pies de silicio: las tecnologías de la información y la comunicación (Santa Tic y San Pecé). Me resulta paradójico que se hable de constructivismo al mismo tiempo que se le da un valor desmesurado a la información, sobre todo si viene de Internet y se presenta en forma de fragmentos deslavazados y dispersos. Así, ha ganado fuerza el llamado maestro mediador, representado por figuras tan pintorescas como la del curador de contenidos o el profesor DJ, al mismo tiempo que la del maestro activo, o maestro que-prepara-actividades-y-enseña, ha caído en desgracia. Creo que es un error. Y por eso concluyo al final que yo debo de ser más constructivista que los mismísimos logsianos. La pedagogía te da sorpresas, sorpresas te da la pedagogía.

Para llegar aquí no me he caído de ningún caballo (como hice la EGB con las monjas puedo dar un montón de referencias bíblicas y parecer culta – tomen nota los diseñadores del currículo) sino  que modestamente he tratado de usar el sentido común. Y el sentido común dice que para enseñar algo primero hay que entenderlo, después pensar qué es exactamente lo que queremos que los niños aprendan y para qué, y ahí diseñar el método más adecuado considerando las características de cada uno. Así, teniendo en cuenta que  un niño de primaria normalmente tendrá dificultades para asimilar contenidos con alto nivel de formalización, lo mejor es basar las clases de ciencia en experimentos donde haya que manipular. Hands-on science, como dicen los anglófonos. ¿No es absurdo enseñar un youtube con las partes de una flor pudiendo ver  y tocar la flor?

Modelo con luz de las fases lunares de la empresa japonesa ArTec (imagen tomada de su página web)

Veamos un ejemplo. El otro día Pseudópodo comparaba en su blog dos diagramas aparecidos en libros de texto para explicar las fases de la luna. Uno era de 1964 y otro de hace un año o dos. El segundo era más simple pero mucho más confuso hasta el punto de entorpecer, más que ayudar, la comprensión de las fases lunares. El esquema antiguo tampoco era especialmente clarificador pero al menos no contenía errores graves. El caso es que puede que ahora seamos constructivistas pero seguimos usando los mismos métodos que hace cincuenta años. ¿No sería muchísimo mejor usar un modelo de este estilo (como el de la figura) para mostrar las fases de la luna y una vez comprendidas pasar a manejar esquemas más abstractos? Cualquier maestro medio mañoso puede fabricar algo así con una lámpara y dos pelotitas de corcho, en caso de que la escuela no pueda gastar los 9.99 dólares (más gastos de envío) que cuesta el juguete. No niego que haya buenos libros o vídeos como éste, aunque sigo pensando que en este caso la manipulación, entendida en su sentido literal, es más efectiva y más estimulante porque pone a funcionar las neuronas. Un proyecto interesante sería el de coger el curriculum de ciencias de Primaria (de Conocimiento del Medio, sección ciencia) y construir, para cada tema, pequeños experimentos o  modelos con materiales sencillos. ¿No sería mejor apoyar al gremio de los ferreteros en lugar de al de los editores?

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El mecanismo del botijo

Siempre que escucho la expresión «es más simple que el mecanismo del botijo» pienso que el pobre botijo no merece esa consideración de paradigma de lo sencillo. El mecanismo del botijo es simple, sí, pero sobre todo es muy ingenioso.

Empecemos hablando del sudor. El sudor es básicamente agua segregada por unas glándulas, llamadas sudoríparas, que tienen los mamíferos en la piel. Como el agua necesita energía para pasar de estado líquido a gaseoso, o sea, para evaporarse, cuando el sudor de nuestra piel se evapora, extrae energía del cuerpo, en forma de calor, y nos refrescamos.  Gracias a este proceso de transpiración, conseguimos regular la temperatura corporal cuando hace calor o cuando realizamos alguna actividad física intensa. El único  mamífero que no tiene apenas glándulas sudoríparas es el cerdo y por esa razón necesita remojar su piel para refrescarse, recurriendo a los baños de barro cuando no le queda más remedio. Este hábito le ha dado al pobre guarro, puerco, cochino o gorrino fama de sucio.

Un par de botijos (imagen extraída de la tienda virtual de la Alfarería La Fábrica, de Pereruela, Zamora)

Y volvamos ahora a los botijos. Los botijos están hechos de barro poroso por lo que parte del agua que contienen se filtra a través de sus paredes. Y entonces ocurre lo mismo que con el sudor: al evaporarse, el agua extrae calor lo que hace que el contenido del botijo se refresque. En definitiva, el botijo es una máquina frigorífica porque consigue extraer el calor de un foco más o menos frio (el agua) para cederlo a otro más caliente (el aire de un día de verano, por ejemplo). El sentido común – y la primera ley de la termodinámica – nos dice que este proceso es imposible a menos que haya un aporte adicional de energía. En el caso del botijo, esta energía la aporta el sol que evapora el agua de sus paredes.

En resumen, si queremos enfriar algo tenemos dos soluciones: ponerlo en contacto con algo más frio, por ejemplo de un bloque de hielo o nieve como se hacía en las neveras antiguas – de ahí el término ‘nevera’ -,  o aportar trabajo para hacer que el calor pase de un cuerpo a otro que está más caliente, que es lo que ocurre en el botijo o en las neveras modernas. Los modernos frigoríficos tienen un circuito cerrado por el que circula un líquido que se ve comprimiendo y expandiendo, evaporando y condensando, de tal manera que se va extrayendo calor del interior de la nevera. Para que esto ocurra, lógicamente, hace falta energía y por eso hay que enchufar las neveras a la corriente. ¿Y no se podría fabricar un frigorífico que funcionase con la energía del Sol, como los botijos?

Refrigerador construido usando dos vasijas y arena húmeda (imagen extraída de http://www.shtfmovement.com).

Al nigeriano Mohammed Bah Abba se le ocurrió la idea de meter una vasija de barro dentro de otra mayor y rellenar de arena el espacio entre ambas. La arena se moja y se procura que esté siempre húmeda de tal manera que el agua que se filtra a través de la pared de la vasija grande se evapora y enfría el interior de la vasija pequeña, al igual que ocurría en el botijo. El ingenio permite tener los alimentos refrigerados – y por tanto conservarlos mucho más tiempo – también en los lugares sin acceso a la electricidad.

Moraleja, no subestimemos el mecanismo del botijo.

Nota: yo al botijo siempre lo he llamado porrón pero por los visto un porrón es otra cosa.

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El proyecto ECIENDE

El proyecto ENCIENDE es una iniciativa de la Confederación de Sociedades Científicas de España para promover y facilitar la enseñanza de las ciencias en las etapas más tempranas del sistema educativo.

Hasta donde yo sé es un proyecto relativamente nuevo aunque ya han surgido de él  inciativas muy interesantes, como un informe sobre el estado de la enseñanza de las ciencias en España y un  portal que trata de ser un punto de encuentro de todos aquellos interesados en este tema: maestros, investigadores, padres, divulgadores… El canal de comunicación entre científicos y maestros es sencillo pero efectivo: hay una sección de «ofertas» donde los primeros se ofrecen para colaborar con escuelas, y otra de «demandas» donde los maestros solicitan colaboración para llevar a cabo proyectos de ciencia en los centros escolares. Es muy interesante también la sección de proyectos didácticos aunque por ahora no haya demasiados.

Animo a todos los maestros e investigadores que leen mi blog (si los hubiera o hubiese – que no sé yo) a que participen en este programa, sobre todo porque no se trata de la típica declaración de intenciones sino que promueven – y creo que logran – la participación activa de los profesionales que realmente saben de este tema: educadores y profesionales con formación científica.

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La historia del ojo

El ojo es un órgano tan maravilloso que al propio Darwin casi le parecía imposible que se hubiese podido formar por selección natural. La siguiente afirmación, recogida en «La evolución de las especies«, ha dado pie a los creacionistas a argumentar que el mismísimo padre de la Teoría de la Evolución apoyaba la idea del diseño inteligente, al menos respecto a lo que el ojo se refiere:

Parece absurdo de todo punto – lo confieso espontáneamente- suponer que el ojo, con todas sus inimitables disposiciones para acomodar el foco a diferentes distancias, para admitir cantidad variable de luz y para la corrección de las aberraciones esférica y cromática, pudo haberse formado por selección natural.

La afirmación de Darwin, sin embargo, trata de hacer notar que una cosa es lo que nuestro sentido común nos hace creer y otra lo que realmente puede ser. Darwin sigue escribiendo:

Cuando se dijo por primera vez que el Sol estaba quieto y la Tierra giraba a su alrededor, el sentido común de la humanidad declaró falsa esta doctrina; pero el antiguo adagio de vox populi, vox Dei, como sabe todo filósofo, no puede admitirse en la ciencia. La razón me dice que sí se puede demostrar que existen muchas gradaciones, desde un ojo sencillo e imperfecto a un ojo completo y perfecto, siendo cada grado útil al animal que lo posea, como ocurre ciertamente; si además el ojo alguna vez varía y las variaciones son hereditarias, como ocurre también ciertamente, y si estas variaciones son útiles a un animal en condiciones variables de la vida, entonces la dificultad de creer que un ojo perfecto y complejo pudo formarse por selección natural, aún cuando insuperable para nuestra imaginación, no tendría que considerarse como destructora de nuestra teoría.

La evolución del ojo humano, y probablemente de todos los vertebrados, parte de estructuras fotosensibles simples procedentes de tejido cerebral. Una especie de ojo muy primitivo puede ser la «mancha ocular» formada por los orgánulos sensibles a la luz de algunos organismos unicelulares como la euglena. La euglena únicamente detecta la luz pero no puede saber de dónde procede ni mucho menos distinguir formas. Un órgano de la visión algo más complejo aparece ya en algunos animales pluricelulares como los anélidos, donde un grupo de células sensibles a la luz se conectan con fibras nerviosas. Si las células fotosensibles se disponen en forma de copa, será posible detectar de dónde proceden los rayos de luz. Algunos gasterópodos tienen ojos de este tipo. La copa se puede ir cerrando hasta formar una cavidad esférica, a modo de cámara oscura, y complicarse más aún con una lente a la entrada.

Mi propio ojo. ¿Qué es poesía? Dices mientras clavas en mi pupila tu pupila…

Todo esto lo vi – con mis propios ojos – en un documental sobre Charles Darwin (yo no tengo tele, pero cuando voy a algún lugar donde sí hay, suelo verla con agrado – confieso). No encuentro el documental en el youtube pero he encontrado este otro vídeo que es muy ilustrativo:

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El cielo de Canarias

Esta pequeña película – hecha por un compañero mío que es un verdadero artista – me ha encantado porque además de que las imágenes son una preciosidad sirven para ilustrar algunos fenómenos de la naturaleza curiosos, como el del rayo verde (en el segundo 26).

El rayo verde es un punto verde que se ve durante unos escasos segundos a la salida o a la puesta de sol. La luz que emite el sol cuando está cerca del horizonte viaja a través de la atmósfera terrestre que funciona como un prisma separando la luz en diferentes colores: la luz se mueve más lentamente en el aire bajo, más denso, que en el aire en capas superiores. La de alta frecuencia (verde-azul) se curva más que la de baja frecuencia (roja) y, así, el color del borde superior del sol puede verse verde o azul, dependiendo de la densidad de partículas en la atmósfera, mientras que el del borde inferior se aprecia rojo. Cuando el sol está muy bajo llega un punto en que los rayos rojos queden por debajo del horizonte mientras que los verdes aún se siguen viendo. El rayo verde es más fácil de ver cuando el horizonte no presenta obstáculos, como en el mar.

El vídeo se ha realizado con la técnica de time-lapse que consiste en tomar cientos de miles de fotos que después se pasan a gran más velocidad. Esto nos permite ver las nubes comportándose como lo que verdaderamente son: un fluido como el agua. Por algo a las masas nubosas por debajo de las montañas reciben el nombre de «mar de nubes». Es fascinante ver como las nubes caen en cascada (minuto 2:50) o forman olas (como en el minuto 3). La formación del mar de nubes se debe a los vientos alisios que afectan de forma constante a las Islas Canarias, aunque predominantemente en el verano. La capa inferior del alisio, fresca y húmeda por su recorrido sobre el mar, asciende al entrar en contacto con la orografía insular. En su ascenso, el aire se condensa dando lugar a nubes que se encuentran con la tapadera de la capa superior del alisio, más cálida y seca. Precisamente esta línea llamada de inversión térmica porque el aire está más caliente arriba – lo contrario de lo habitual – es el límite de lo que se conoce por “mar de nubes” o “mar de niebla”.

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Tres catorce dieciséis

En séptimo grado estaba estudiando «pi», una letra griega que se parecía a los monumentos de piedra de Stonehenge, en Inglaterra: dos pilares verticales con un palito en la parte superior: π. Si se mide la circunferencia del círculo, y luego se la divide por el diámetro del círculo, eso es pi. En su casa, Ellie tomó la tapa de un frasco de mayonesa, le ató un cordel alrededor, estiró luego el cordel y con una regla midió la circunferencia. Lo mismo hizo con el diámetro, y posteriormente dividió un número por el otro. Le dio 3,21. La operación le resultó sencilla.

Al día siguiente, el maestro, el señor Weisbrod, dijo que π era 22/7, aproximadamente 3,1416, pero en realidad, si se quería ser exacto, era un decimal que continuaba eternamente sin repetir un período numérico. Eternamente, pensó Ellie. Levantó entonces la mano. Era el principio del año escolar y ella no había formulado aún ninguna pregunta en esa materia.
— ¿Cómo se sabe que los decimales no tienen fin?
—Porque es así —repuso el maestro con cierta aspereza.
—Pero, ¿cómo lo sabe? ¿Cómo se pueden contar eternamente los decimales?
—Señorita Arroway —dijo él consultando la lista de alumnos—, ésa es una pregunta estúpida. No les haga perder el tiempo a sus compañeros.
Como nadie la había llamado jamás estúpida, se echó a llorar. Billy Horstman, que se sentaba a su lado, le tomó la mano con dulzura. Hacía poco tiempo que a su padre lo habían procesado por adulterar el cuentakilómetros de los autos usados que vendía, de modo que Billy estaba muy sensible a la humillación en público. Ellie huyó corriendo de la clase, sollozando.

Esta historia aparece en el libro ‘Contacto‘, de Carl Sagan, del que después se hizo una película con Jodie Foster en el papel de Ellie adulta. La he recordado porque la medida del perímetro de una circunferencia usando un frasco de mayonesa y una cuerdita es muy  ilustrativa y sin embargo normalmente en la escuelas no se hacen este tipo de experiencias. Si no me equivoco, según el currículum los niños de sexto de primaria ya deberían de conocer el número π. Sin embargo, los del colegio donde hice las prácticas, a los que pregunté sobre el tema a propósito de unas medidas para una manualidad, sólo conocían la marca de ropa deportiva. Sería muy sencillo hacer que todos los niños midieran la relación entre el perímetro y el diámetro de un círculo y, si el número de medidas es más o menos grande – algo probable gracias a la última reforma educativa -, la media tendría que parecerse bastante a π, ¿no? La experiencia serviría también para introducir el concepto de error en las medidas por lo que se matarían dos pájaros de un tiro, matemáticamente hablando.

En realidad, confieso que si he recordado esta historia de π es porque quería poner el siguiente vídeo, donde se mide el área de un círculo usando únicamente una cadena y una regla. Me ha parecido una demostración muy elegante y sencilla. Ahora la constructivista que vive dentro de mí quiere sacrificar el tapón de la bañera en pro del avance de la ciencia.

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