DISEÑO DE UN INVENTARIO DE CONCEPTOS ORIENTADO A LA

CLASIFICACIÓN ESPECTRAL

LADY JULIETH USECHE GALINDO

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN, PROYECTO CURRICULAR DE

LICENCIATURA EN FÍSICA BOGOTÁ D.C., COLOMBIA

2017

ii Diseño de un Inventario de Conceptos Orientado a la Clasificación Espectral.

Una Tesis Presentada Para Obtener El Título De Licenciada en Física

Universidad Distrital, Bogotá

Director: Giovanni Cardona Rodríguez

Grupo de Investigación en Astronomía

Lady Julieth Useche Galindo. Septiembre 2017.

iii

NOTA DE ACEPTACIÓN

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FIRMA DEL DIRECTOR

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FIRMA DEL JURADO

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FIRMA DEL JURADO

BOGOTÁ, SEPTIEMBRE DEL 2017

iv Dedicatoria

A mis padres, las personas que más amo en la vida, quienes con su amor, esfuerzo y sacrificio, hicieron hasta lo imposible para ayudarme a alcanzar mis sueños. Quienes despositaron su confianza y me impulsaron a seguir adelante pese a cualquier circunstancia, son el mejor

ejemplo de persona y de vida que puedo recibir, con suerte y esfuerzo alcanzaré a ser la mitad de lo que son.

Este logro y los que vengan son para ustedes.

A mi amado hermano, por orientarme, ser mi ejemplo de vida y apoyo constante, mi mentor, por siempre creer en mí.

A mi novio Nelson Calderón, por brindarme su tiempo, su amor e infinita paciencia, por su

apoyo incondicional.

A mi tía, Patricia Galindo, consejera y amiga, fuente de apoyo y consejo.

A ellos siempre, mi amor y mi agradecimiento.

v Agradecimientos

Agradezco a la Universidad Distrital Francisco José de caldas por brindarme la formación académica de calidad, fundamental para desarrollar este trabajo, por enseñarme a ser paciente, dedicada y a tener la determinación que necesitaré en mi ejercicio docente. Agradezco a mi director de tesis Giovanni Cardona Rodríguez, por su esfuerzo y dedicación quien, con sus conocimientos, su experiencia, su paciencia y su motivación ha permitido y fundamentado el desarrollo del presente trabajo. Agradezco a los profesores Giovanni Pinzón, Santiago Vargas y Paco Talero, por su aporte intelectual, práctico y su constante disposición. A mis amigos y compañeros de estudio, quienes estuvieron pendientes en los avances y desarrollos de este trabajo.

vi Resumen

Este trabajo se centra en el diseño, producción y validación de un inventario de conceptos

(concept Inventory - CI) orientado a la clasificación espectral, teniendo como fundamento la revisión de CI ya reportados en formación de estrellas, a partir de los cuales se identifican cada una de las etapas para su elaboración según los estándares, con el fin de desarrollar un instrumento de evaluación que permita conocer los conceptos que poseen los estudiantes del curso de astronomía en el tema de clasificación espectral, cómo evolucionan los conceptos en los estudiantes luego de recibir formación mediante el curso y finalmente, que permita comparar la efectividad de los métodos de enseñanza empleados por el docente.

Palabras clave: Inventario de conceptos, clasificación espectral, herramienta

estandarizada, enseñanza de la física.

vii Abstract

This document is focused on design, production and validation of an concept inventory

(concept Inventory - CI) oriented spectral classification and is based upon the review of CI reported in star formation, from which identifies each stage for processing according to the standards in order to develop an assessment tool designed to show the concepts that have students astronomy course in the subject spectral classification, how they evolve concepts in students after receiving training through the course and finally for comparing the effectiveness of teaching methods used by teachers. Keywords: Inventory concept, spectral classification, standardized tool, teaching physics.

viii Tabla de Contenido

Capítulo 1 Generalidades ............................................................................................................... 3

Introducción ................................................................................................................................ 3Justificación ................................................................................................................................ 4Objetivos ..................................................................................................................................... 5

Objetivo general ...................................................................................................................... 5Objetivos Específicos .............................................................................................................. 5

Capítulo 2 Etapas para el desarrollo de un inventario de conceptos. ............................................. 6Análisis documental .................................................................................................................... 7Prueba diagnóstica .................................................................................................................... 15Resultados del sondeo ............................................................................................................... 16Identificación del dominio de conceptos .................................................................................. 17

Capítulo 3 Clasificación estelar espectral ..................................................................................... 18El espectro electromagnético. ................................................................................................... 18

Espectro visible: .................................................................................................................... 21Espectro continuo .................................................................................................................. 22Espectro de emisión .............................................................................................................. 22Espectro de absorción ........................................................................................................... 24

Espectroscopia .......................................................................................................................... 25Clasificación espectral de estrellas ........................................................................................... 26Clasificación de Harvard ........................................................................................................... 28Diagrama de Hertzsprung-Russell ............................................................................................ 30Clasificación espectral de Yerkes ............................................................................................. 32

Capítulo 4 Diseño de un inventario de conceptos orientado a la clasificación espectral. ............ 34Diseño del inventario de conceptos ............................................................................................ 1Validación del inventario de conceptos. ..................................................................................... 8

Capítulo 5 Conclusiones ............................................................................................................... 13Lista de referencias ....................................................................................................................... 18Apéndice ....................................................................................................................................... 19

Anexo 1 ..................................................................................................................................... 19Anexo 2 ..................................................................................................................................... 21Anexo 3 ..................................................................................................................................... 23Anexo 4 ..................................................................................................................................... 23Anexo 5 ..................................................................................................................................... 25Anexo 6 ..................................................................................................................................... 30Anexo 7 ..................................................................................................................................... 31Anexo 8 ..................................................................................................................................... 32Anexo 9 ..................................................................................................................................... 32Anexo 10 ................................................................................................................................... 33Anexo 11 ................................................................................................................................... 34Anexo 12 ................................................................................................................................... 37Anexo 13 ................................................................................................................................... 40Anexo 14 ................................................................................................................................... 44Anexo 15 ................................................................................................................................... 49

ix Lista de tablas

Tabla 1: Lista de chequeo de la elaboración del ICCE. .................................................................. 1Tabla 2. Tesis doctoral – CI sobre propiedades y formación de estrellas. .................................... 19Tabla 3: Artículo - CI sobre espectroscopia. ................................................................................ 21Tabla 4: Proceso de construcción de pruebas según Bardar, 2007 ............................................... 23Tabla 5: Artículo – CI sobre propiedades de estrellas .................................................................. 23Tabla 6: Test diagnóstico tomado del CI de Zeilik aplicando algunas variantes. ......................... 25Tabla 7: Resultados obtenidos del sondeo aplicando el test de Zeilik .......................................... 30Tabla 8: Temas encontrados en los libros de texto sobre formación y clasificación estelar ........ 31Tabla 9: Temas dedicados a la clasificación espectral en el libro de Zeilik ................................. 32Tabla 10: Colores visualizados a partir de la longitud de onda. ................................................... 32Tabla 11: Características de las clases espectrales. ...................................................................... 33Tabla 12: Versión I del ICCE (Inventario de conceptos en clasificación espectral) .................... 34Tabla 13: Versión II del ICCE (Inventario de conceptos en clasificación espectral) ................... 37Tabla 14: Versión III del ICCE (Inventario de conceptos en clasificación espectral) .................. 40Tabla 15: Versión IV del ICCE (Inventario de conceptos en clasificación espectral) ................. 44Tabla 16: Versión Final del ICCE (Inventario de conceptos en clasificación espectral) ............. 49

x Lista de figuras

Figura 1: Etapas para la elaboración de un CI. ............................................................................... 7Figura 2: Espectro electromagnético. Anton, J. (2008). ............................................................... 18Figura 3: Espectro continuo del Sol (Universidad de los Andes, s.f.). ......................................... 22Figura 4: Líneas espectrales del hidrógeno, Helio, Bario y Mercurio (Tipler, 2010). .................. 23Figura 5: Espectro de emisión y de absorción de un mismo elemento (Castillo, s.f.). ................. 24Figura 6: Diagrama H-R. Tomado de: Observatorio Astronómico Instituto Copérnico (Instituto

Copérnico, 2017) ................................................................................................................... 31Figura 7: Resultados del sondeo aplicando el test de Zeilik. ........................................................ 30

1

Lista de ilustraciones

Ilustración 1: Gráfica H-R . Introducción a CTE II (2011), Depto. De Astronomía, IFFC, UDELAR ................................................................................................................... 35

Ilustración 2: Opciones de respuesta. Introducción a CTE II (2011), Depto. De Astronomía, IFFC, UDELAR. [Editado Useche, 2017] ........................................... 36

Ilustración 3: Opciones de respuesta. Introducción a CTE II (2011), Depto. De Astronomía, IFFC, UDELAR. [Editado Useche, 2017] ........................................... 36

Ilustración 4: Useche, G. (2017). Ilustración Diagrama Hertzsprung – Russell ICCE. [Figura]. [Editado Useche, 2017]. ........................................................................... 38

Ilustración 5: Fotografía de un espectro estelar (Karttunen, H., Kröger, P., Oja, H., Poutanen, M., y Donner, KJ (Eds.). (2016). Astronomía fundamental) ................... 39

Ilustración 6: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura].[Editado Useche, 2017] ........................................................................................................... 39

Ilustración 7: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017] ............................................................................................. 39

Ilustración 8: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017] ............................................................................................. 39

Ilustración 9: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017]. ............................................................................................ 39

Ilustración 10: Useche, G. (2017). Ilustración Diagrama Hertzsprung – Russell ICCE. [Figura]. [Editado Useche, 2017]. ............................................................................. 42

Ilustración 11: Fotografía de un espectro estelar (Karttunen, H., Kröger, P., Oja, H., Poutanen, M., y Donner, KJ (Eds.). (2016). Astronomía fundamental) ................... 42

Ilustración 12: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017]. ............................................................................................ 43

Ilustración 13: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017]. ............................................................................................ 43

Ilustración 14: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017]. ............................................................................................ 43

Ilustración 15: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017] ............................................................................................. 43

Ilustración 16:Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. Fuente: propia. ....................................................................................................................... 46

Ilustración 17: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. Fuente: propia. .......................................................................................................... 46

Ilustración 18: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. Fuente: propia. .......................................................................................................... 46

Ilustración 19: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. Fuente: propia. .......................................................................................................... 46

Ilustración 20: Useche, G. (2017). Ilustración Diagrama Hertzsprung – Russell ICCE. [Figura]. [Editado Useche, 2017] .............................................................................. 47

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Ilustración 21: Karttunen, H., Kröger, P., Oja, H., Poutanen, M., y Donner, KJ (Eds.). (2016). Fotografía de un espectro estelar. [Figura]. Fuente: Karttunen, H. Astronomía fundamental. .......................................................................................... 47

Ilustración 22: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017]. ............................................................................................ 48

Ilustración 23: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017]. ............................................................................................ 48

Ilustración 24 Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. ........ 48Ilustración 25: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura].

[Editado Useche, 2017]. ............................................................................................ 48Ilustración 26:Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. Fuente:

propia. ....................................................................................................................... 51Ilustración 27: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura].

Fuente: propia. .......................................................................................................... 51Ilustración 28: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura].

Fuente: propia. .......................................................................................................... 51Ilustración 29: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura].

Fuente: propia. .......................................................................................................... 51Ilustración 30: Editado: Useche, G. (2017). Ilustración Diagrama Hertzsprung – Russell

(H-R) ICCE. [Figura] ................................................................................................ 52Ilustración 31: Karttunen, H., Kröger, P., Oja, H., Poutanen, M., y Donner, KJ (Eds.).

(2016). Fotografía de un espectro estelar. [Figura]. Fuente: Karttunen, H. Astronomía fundamental. .......................................................................................... 53

Ilustración 32:Editado: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]................................................................................................................................... 53

Ilustración 33: Editado: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura] ........................................................................................................... 53

Ilustración 34: Editado: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura] ........................................................................................................... 53

Ilustración 35: Editado: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura] ........................................................................................................... 53

3

Capítulo 1

Generalidades

Introducción

Uno de los instrumentos de la física educativa que permite adquirir información para monitorear la evolución conceptual de una población de estudiantes en un dominio determinado, para dar cuenta de la metodología de instrucción y evaluar varios conceptos ligados por alguna estructura conceptual, es el “Inventario de Conceptos (CI)” (Barbosa, 2013). Los estudiantes comienzan a aprender física con un sistema bien establecido de creencias acerca de cómo funciona el mundo físico, derivado de años de experiencia personal. Algunos de los procesos mediante los cuales los estudiantes integran la instrucción recibida con las creencias derivadas de la experiencia pueden servir para ayudar o para dificultar la incorporación de nuevos conceptos. Este proceso de resignificación de conceptos ha llevado a plantear nuevas teorías que intentan explicar cómo se lleva a cabo el aprendizaje, de tal forma que se puedan generar principios para una enseñanza eficaz. La necesidad de crear nuevos principios efectivos para la enseñanza de la física, de evaluar las metodologías de enseñanza con el fin de evitar posibles situaciones en las que se le dé mayor importancia a la creación de ideas a partir de la experiencia, sin considerar la exactitud de las mismas y la importancia de entender cómo el estudiante evoluciona conceptualmente ha llevado a la implementación de la herramienta conocida como el inventario de conceptos, dicha herramienta ha sido construida y reportada para evaluar e investigar el manejo de los conceptos de los estudiantes en un determinado saber de la física (Barbosa, 2013), evaluar la efectividad de la enseñanza y verificar si ocurren ganancias significativas en el aprendizaje.

4

Justificación

El hecho de que en la física existan fallos en algunas teorías, por ejemplo las discrepancias generadas por la mecánica clásica sobre sistemas cuánticos, ha llevado a algunos a afirmar que la ciencia no es perfecta o no es verdaderamente objetiva, sin embargo la mecánica clásica se puede considerar como una aproximación y son fácilmente identificables sus limitaciones y los sistemas en los que se puede aplicar; así no es necesario tener una ciencia perfecta, lo que llevaría a muchos a pensar que en el proceso de construcción de la ciencia y el aprendizaje que lleva a cabo cada individuo es más significativa la experiencia, la exploración y la creación de ideas sin poner en consideración la exactitud de las mismas, pero esto no es acertado debido a que la ciencia representa el conocimiento de una comunidad y no de un individuo, de tal forma que se estaría mal interpretando el objetivo de la enseñanza de la física y no se estaría logrando que el estudiante aprenda los conceptos objetivamente y genere nuevos conocimientos o nuevas consideraciones bien fundamentadas sobre lo que ya existe (Redish, 1999).

La necesidad de crear e implementar nuevos principios y metodologías que resulten efectivas en la enseñanza de la física y de evaluar las que ya existen y se están implementando, además de la importancia de saber cómo evoluciona conceptualmente el estudiante a medida que va recibiendo instrucción, ha llevado al desarrollo e implementación de la herramienta conocida como inventario de conceptos. Cuando hablamos de la enseñanza de la astronomía surgen cuestionamientos sobre las dificultades de los estudiantes de carreras de pregrado para comprender los conceptos y las deficiencias de la actual forma de enseñanza. Debido a su carácter interdisciplinar y al interés divulgativo que despierta, la astronomía está propensa a generar divergencias en cuanto a la explicación de sus fenómenos y la comprensión de los conceptos que aborda, de ahí que existan inventarios de conceptos reportados en algunas de sus áreas, por ejemplo, en formación de estrellas (Bailey J. M., 2006), propiedades de las estrellas (Bailey J. M., 2012) y en luz y espectroscopia (Bardar, 2007) pero aún no se ha precisado uno en clasificación de estrellas.

Este trabajo se centra en la producción y validación de un inventario de conceptos orientado en la clasificación de estrellas, permitiendo conocer y aplicar cada una de las etapas en la elaboración de la herramienta incluyendo su validación por expertos con el fin de que a futuro pueda ser implementada con los estudiantes en el curso de astronomía de la Universidad Distrital.

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Objetivos

Objetivo general

Diseñar, construir y validar un instrumento de evaluación estandarizado conocido como inventario de conceptos (CI) para identificar la comprensión conceptual de los estudiantes sobre la clasificación de estrellas. Objetivos Específicos

• Identificar y estructurar las diferentes etapas necesarias para la construcción de un inventario de conceptos.

• Producir un inventario de conceptos en clasificación de estrellas como instrumento de medida para el curso de astronomía.

• Gestionar la revisión pertinente del inventario de conceptos por especialistas, que permitan garantizar la validación de la herramienta.

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Capítulo 2

Etapas para el desarrollo de un inventario de conceptos.

Con el fin de identificar las diferentes etapas necesarias para la construcción

de un inventario de conceptos orientado a la clasificación estelar, es necesario examinar

detenidamente trabajos de investigación que se han realizado por expertos en el desarrollo

de pruebas, específicamente en la producción de inventarios de conceptos enfocados en

astronomía. Actualmente se encuentran reportados inventarios de conceptos en formación

de estrellas (Bailey J. M., 2006), propiedades de las estrellas (Bailey J. M., 2012) y en luz

y espectroscopia (Bardar, 2007) de tal forma que al analizar a fondo a cada uno de estos

trabajos se encuentran los lineamientos para elaboración más acertada de este tipo de

pruebas. Dado que el identificar y estructurar dichos lineamientos es uno de los objetivos

de este trabajo, a continuación se presenta la revisión de estos tres documentos,

comenzando por la tesis doctoral “Development of a concept inventory to assess students’

understanding and reasoning difficulties about the properties and formation of stars”

("Desarrollo de un inventario de conceptos para evaluar la comprensión y dificultades de

razonamiento de los estudiantes acerca de las propiedades y la formación de las estrellas")

realizada por Janelle Margaret Bailey, continuando por el artículo publicado en la revista

International Journal of Science Education, titulado “Development and Validation of the

Star Properties Concept Inventory” (“Desarrollo y validación de un inventario de conceptos

en propiedades de las estrellas”), producido por el mismo autor (Bailey J. M., 2012) y por

último el artículo publicado en la revista electrónica “The Astronomy Education Review”

titulado “Development and Validation of the Light and Spectroscopy Concept Inventory”

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(Desarrollo y Validación del Inventario de Conceptos de Luz y Espectroscopia) publicado

por Erin M. Bardar (Boston University and TERC), Edward E. Prather (University of

Arizona), Kenneth Brecher (Boston University), Timothy F. Slater (University of Arizona).

Con base en el análisis documental, se determina el proceso que se implementará

para el desarrollo del inventario de conceptos, éste se encuentra sintetizado en la Figura 1.

Etapas para la elaboración de un inventario de conceptos. Las etapas relacionadas en la

figura 1, surgen del análisis documental realizado en el capítulo 2 del presente informe.

Figura 1: Etapas para la elaboración de un CI.

Análisis documental

En los anexos 1 al 3 se relacionan cuatro tablas en las que se sintetizan los aspectos

más relevantes de cada uno de los trabajos abordados sobre inventarios de conceptos

existentes sobre estrellas.

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Bailey, en su trabajo doctoral (Anexo1) se centra realizar un inventario de

conceptos para evaluar la comprensión de los estudiantes y las dificultades de

razonamiento acerca de las propiedades y la formación de las estrellas. En cinco capítulos,

muestra lo que motivó la realización del proyecto, el contexto científico del proyecto, el

análisis documental que realizó el autor con el fin de obtener las herramientas para la

elaboración del inventario, la metodología y los resultados de la investigación; finalmente

realiza una discusión en torno a los resultados obtenidos en el estudio.

En cuanto a la motivación del estudio, la importancia de las estrellas y la formación

de las estrellas en la historia del ser humano y en la evolución del universo, es un tema

considerado de gran relevancia cuando se enseña astronomía, tanto a nivel de secundaria

como a nivel introductorio de los cursos de astronomía en los estudios de pregrado y al

acercarse a la enseñanza y al aprendizaje a partir de la perspectiva en la que el estudiante

incorpora sus nuevos saberes a sus paisajes mentales, se identifica la clara importancia de

que los educadores modifiquen sus clases del modelo tradicional centrado en el profesor a

uno que esté centrado en el alumno y en el que se tenga en cuenta esos saberes previos.

Una de las oportunidades que surgen con los inventarios de conceptos, es contar con la

posibilidad de tener una herramienta de evaluación estandarizada que permita evaluar

cómo evolucionan conceptualmente los estudiantes y cómo incorporan los nuevos

conceptos a la información que traen consigo al entrar al curso de astronomía.

En lo referente al contexto científico en el que se desarrolla el trabajo, para

comprender mejor el alcance que cubren los temas acerca de las estrellas y la formación de

9

estrellas en un curso básico de astronomía, el autor examina libros de texto los cuales

aborden estos temas y que sean comúnmente utilizados durante las clases.

El estudio de desarrolla mediante una metodología dividida en 2 fases:

Fase 1 – En la primera fase, se estudia la naturaleza y el alcance de las ideas de los

estudiantes sobre las propiedades y la formación de estrellas. Se recogieron más de 2200

encuestas de los estudiantes. Se realizaron 7 entrevistas semiestructuradas.

Fase 2 – En la segunda fase se diseñó, probó y validó el inventario de conceptos a

partir de los resultados de la fase 1.

Bailey en su trabajo realiza toda una revisión bibliográfica de la literatura más

representativa en la investigación sobre la comprensión de los estudiantes sobre las

estrellas y la formación de estrellas. Comienza por una revisión de los estudios realizados

sobre preconceptos erróneos en los estudiantes sobre la ciencia en general, para luego

enfocarse en el tema que trata en su investigación.

En el análisis documental se observa, que a la conclusión a la que llegaron los

autores al realizar investigaciones y al utilizar diferentes herramientas de evaluación, es

que los estudiantes poseen ideas erróneas acerca de los conceptos fundamentales que se

abordan desde la astronomía, por ejemplo el concepto de fuerzas gravitacionales, siendo

fundamental para esta ciencia, aún estudiantes universitarios siguen representando dicho

concepto como una fuerza de empuje y asociándolo al aire o a la rotación de la tierra o los

planetas.

Esta revisión le permite a Bailey tener una idea más clara acerca de los temas que

se deberían involucrar dentro del inventario de conceptos que realiza en torno a las

10

propiedades de las estrellas y la formación de estrellas. En la primera fase (Un estudio

exploratorio sobre la comprensión del estudiante) se realizaron diferentes actividades con

los estudiantes clasificados en dos grupos, el primero de estudiantes de ciencias y el

segundo de estudiantes de carreras que no hacen parte de las ciencias. La primera actividad,

consiste en entrevistas, encuestas y preguntas abiertas que brindan la oportunidad a los

estudiantes de expresar sus ideas sin limitaciones, con sus propias palabras proporcionando

cuanta información les sea necesaria para argumentar bien sus ideas. El primer set de

preguntas se creó a partir de la formación de estrellas y consisten en dos preguntas abiertas:

(1) Describa de dónde cree que vienen las estrellas. (2) Describa cómo cree que se forma

una estrella. Los resultados que se obtuvieron en estas dos preguntas, permitieron llegar a

la pregunta 3. (3) Describe lo que cree que es una estrella. A partir de esto, la metodología

se vuelve iterativa ya que las primeras preguntas formuladas permiten captar detalles que

son importantes para corregir y nuevamente aplicar las preguntas formuladas.

La segunda parte de esta primera fase involucra ahora entrevistas desarrolladas

entre 20 y 45 minutos con estudiantes voluntarios, dichas entrevistas fueron diseñadas con

el fin de obtener nuevamente las creencias de los estudiantes antes de que recibieran

cualquier tipo de instrucción. Luego de abordar las primeras preguntas generales como las

que se mencionaron en la fase anterior, estas incluyeron preguntas en las que se les pedía

a los estudiantes realizar comparaciones entre las estrellas y otros objetos astronómicos, se

hicieron preguntas acerca de formación estelar, gravedad y la creación de la luz.

11

Estos resultados dieron origen al inventario de conceptos, ya que evaluar el efecto

de las preguntas y reevaluarlas para así realizar las correcciones correspondientes,

permitieron formular las versiones definitivas de las preguntas.

Otro de los inventarios de conceptos reportados en estrellas es el de Bardar (Anexo

2); el artículo describe el desarrollo y validación de un inventario de conceptos sobre luz y

espectroscopia, es una prueba diagnóstica de 26 ítems diseñada para medir la comprensión

conceptual de los estudiantes sobre temas relacionados con la luz y la espectroscopia y

adicionalmente, con el fin de evaluar la efectividad de la enseñanza y verificar si ocurren

ganancias significativas de aprendizaje en un curso de introducción a la astronomía.

Mediante el artículo también presentan la versión final del inventario de conceptos sobre

luz y espectroscopia – LSCI para uso general de la comunidad educativa de astronomía.

El LSCI es elaborado a partir de las directrices de desarrollo de pruebas rigurosas

definidas por la teoría clásica de los test, este proceso deconstrucción del inventario de

conceptos se sintetiza en un listado de 7 puntos consignado en el Anexo 3.

A través de la revisión de los artículos y las revistas, Bardar y sus colegas llegan a

la conclusión de que el espectro electromagnético y la naturaleza de la luz son reconocidos

ampliamente dentro de la comunidad educativa de la astronomía, como los temas más

enseñados y más importantes de los cursos de introducción a la astronomía y surge como

tema central para el desarrollo del test.

El test consiste en preguntas de opción múltiple con única respuesta; las preguntas

están formuladas de tal forma que sean bien interpretadas y fáciles de entender con el

lenguaje más natural posible, adicionalmente se formulan los distractores de acuerdo a la

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teoría de los test en la que a pesar de no exigir un número de posibles respuestas, si

condiciona la forma de las mismas; la condición radica en que los buenos distractores

deben aparecer de forma incorrecta para alguien que entiende completamente el concepto

abordado por la pregunta, pero también debe parecer razonable para alguien que no

entiende el concepto.

Luego de consolidar el grupo inicial de preguntas, éstas fueron distribuidas entre

educadores e investigadores de astronomía para su revisión con el fin de examinar y criticar

las preguntas en cuanto a la exactitud del contenido, redacción y gramática, nivel de

dificultad y otros defectos técnicos. Se discutieron los cambios y se revisaron las preguntas

con el fin de consolidar nuevamente el grupo de preguntas.

Al aplicar el test a estudiantes del grupo de astronomía de la Universidad de Boston,

se obtuvieron resultados negativos debido a la ambigüedad con la que los estudiantes

percibían las preguntas, por lo que fue necesario volver a replantearlas y reevaluarlas con

la comunidad de docentes e investigadores y el grupo final de 26 preguntas aprobadas

conformaron el LSCI.

Un aspecto importante que se observa del trabajo de Bardar es que la población con

la que trabajó fue extensa e incluye 11 colegios y universidades en la que se incluye la

Universidad de Boston, el manejo de datos es riguroso ya que tanto los test como las

entrevistas realizadas se llevan a cabo bajo consentimiento expreso y escrito de los

estudiantes y de manera anónima de tal forma que lo único que identifique los resultados

sea la codificación. A pesar del tamaño de la población estudiada, debido a la tasa de

deserción de los estudiantes, no alcanza a reunir un grupo como para ser considerada una

13

prueba a gran escala, siendo el grupo mínimo aceptado de 130 – 260 examinados, para un

test de 26 preguntas como las del LSCI, número aceptado para realizar los análisis

estadísticos pertinentes.

Luego de realizar las pruebas preliminares y de campo a gran escala de test, se

examinaron las propiedades estadísticas de la prueba con el fin de detectar qué elementos

no estaban funcionando según lo previsto y para esto se tuvo en cuenta dos características

de las preguntas, su dificultad y el tema abordado, esto con el fin de decidir qué elementos

del LSCI debían ser modificados, conservados o eliminados por completo.

Nuevamente uno de los CI registrados lo aporta Bailey, el artículo en el que lo expone

(Anexo 4) se centra en el desarrollo y validación de un inventario de conceptos aplicado a

las propiedades de las estrellas (masa, temperatura, luminosidad y la vida útil), la fusión

nuclear y la formación de las estrellas. El trabajo se realiza a partir de la necesidad que

surge de encontrar herramientas de evaluación adecuadas que permitan evaluar variables

de interés y que facilite a los instructores el diseño de sus cursos de tal forma que se

propenda hacia un aprendizaje significativo en sus estudiantes.

Los estudios realizados por Bailey muestran que unos de los temas más

representativos en un curso básico de astronomía tienen relación a las estrellas ya que éstas

pueden ser consideradas componentes básicos de nuestro universo, además su existencia

incluyen procesos nucleares extensos en los cuales se convierten elementos ligeros en otros

más pesados, además las interacciones gravitacionales que se dan entre estrellas, ayudan a

conformar sistemas a gran escala, tales como sistemas planetarios, cúmulos de estrellas y

galaxias. El Sol, por ejemplo, es una estrella y la energía que produce es utilizada en los

14

ciclos naturales de nuestro planeta. Los estudiantes llegan al curso de astronomía con una

serie de creencias acerca de estos temas, por ejemplo asocian a las estrellas, la quema de

elementos químicos dentro de ellas o en ocasiones confunden el proceso de fusión con

fisión, además relacionan la formación de estrellas a la unión de gas y polvo pero pocos

reconocen las fuerzas gravitaciones como mecanismo causal y es precisamente estas

creencias lo que Bailey en su artículo desarrolla más a profundidad y lo que motiva aún

más la investigación aplicando el inventario de conceptos.

Bailey para la producción de este inventario de conceptos, hace referencia a los

pasos para el desarrollo de un CI, desde Treagust y Lindell.

Pasos según Treagust:

1. Identificar de los conocimientos proposicionales relacionados.

2. Desarrollar un mapa conceptual.

3. Relacionar el conocimiento proposicional en el mapa conceptual.

4. Validar el contenido.

5. Examinar la literatura relacionada.

6. Realizar entrevistas no estructuradas con los estudiantes.

7. Plantear el contenido de las preguntas de opción múltiple como una de respuesta

abierta (para que el estudiante explique la elección hecha).

8. Desarrollar las pruebas de diagnóstico de dos niveles.

9. Diseñar una red de especificaciones.

10. Continuar realizando mejoras.

15

Pasos según Lindell:

1. Determinar el dominio de conceptos.

2. Crear especificaciones de la prueba.

3. Realizar un reporte estadístico de los ítems.

4. Definir la población para las pruebas de campo.

5. Comunicar las estadísticas de fiabilidad y de validez.

Prueba diagnóstica

Se pretende que los resultados de las pruebas diseñadas, sirvan para determinar qué

ideas traen consigo los estudiantes sobre conceptos importantes manejados en el curso de

astronomía general de la Universidad Distrital, en lo que respecta a la clasificación

espectral.

Mediante consulta se logra identificar que en astronomía existen inventarios de

conceptos reportados sobre temas como: formación de estrellas (Bailey J. M., 2006),

propiedades de las estrellas (Bailey J. M., 2012) y en luz y espectroscopia (Bardar, 2007).

Michael Zeilik por ejemplo, propuso un inventario de conceptos centrado en

astronomía conocido como “Astronomy Diagnostic Test (ADT)” el cual consta de 33

preguntas, 21 correspondientes a los conceptos y 12 preguntas en las que se busca reunir

información demográfica. Existen 2 versiones del test, la versión 1.0 y la versión 2.0.

Con el fin de conocer el comportamiento de los estudiantes frente a un test diagnóstico y

su desempeño en temas relacionados a la Astronomía, se aplicó un sondeo para el curso de

astronomía general de la Universidad Distrital, aplicando el test de Zeilik con algunas

variantes, dichas preguntas se relacionan en el Anexo 5.

16

Resultados del sondeo

Los resultados que se analizaron (Anexo 6), mostraron que en el contenido del test

diseñado por Zeilik no se incluyen preguntas relacionadas con clasificación espectral

siendo este uno de los temas abordados en el curso de astronomía General de la universidad.

La prueba a parte de realizar un seguimiento del aprendizaje de los estudiantes a lo

largo del curso de astronomía, también busca conocer los errores conceptuales

especialmente de aquellos conceptos que son susceptibles a presentar ideas erróneas por

transmisión social.

En la revisión que hace Janelle Bailey en su tesis doctoral “Development of a

concept inventory to assess students’ understanding and reasoning difficulties about the

properties and formation of stars”, realiza una comparativa entre 23 libros de texto en el

que se investiga el porcentaje de cobertura de los temas relacionados con estrellas, en

promedio el 24% de un libro (146 páginas o cerca de 6 capítulos), se dedican a estrellas

(Bailey J. M., 2006), de estos podemos extraer cuántos de ellos se dedican a temas

relacionados con la clasificación espectral y para esto a partir de la tabla realizada por

Bailey de la comparativa entre tres libros de astronomía típicos en los que incluye el libro

de Michael Zeilik, “Astronomy the Evolving Universe” (2002), se realiza una nueva tabla

en la que se especifica cuántos de estos temas son en clasificación espectral y temas

asociados (Anexo 7).

17

Identificación del dominio de conceptos

Con el fin de definir el dominio de conceptos a ser abordados en la prueba, se

analizan todos aquellos de la revisión de Bailey los cuales se relacionan con la clasificación

espectral, adicionalmente se tiene en cuenta aquellos temas que son trabajados en los cursos

de electricidad y magnetismo, vibraciones y ondas, óptica física y física moderna y que

cuando el estudiante ingresa al curso de astronomía ya lleva consigo, con lo que se esperaría

que en el curso de astronomía llegaran a aplicar dichos conceptos a la clasificación

espectral.

El libro de Zeilik en los capítulos V, VI y XIII se abordan temas sobre clasificación

espectral (Anexo 8), esto es un punto de referencia el cual permite comprender que es en

realidad un contenido que debe estar integrado dentro del campo de estudio de un alumno

del curso de astronomía y que además de esto, el estar relacionado y fundamentado a partir

de diversos saberes adquiridos durante su proceso de formación, debe ser potencialmente

evaluado.

La clasificación de tipo espectral permite la integración de conocimientos

adquiridos a lo largo de los diferentes cursos de física, así que este tema se considera una

fuente para lograr determinar cómo los estudiantes comprenden conceptos, no sólo del

curso de astronomía sino también aquellos que han venido arraigando durante de su carrera

de pregrado.

18

Capítulo 3

Clasificación estelar espectral

El espectro electromagnético.

Las ecuaciones de Maxwell predicen la existencia de ondas electromagnéticas cuya

rapidez en el vacío (rapidez de la luz) está determinada por ! = #$%&%

y no varía sin

importar su longitud de onda λ ni su frecuencia v, concluyéndose que todas las ondas tienen

la misma naturaleza y rapidez (Resnick, 1982); sin embargo sus diferencias entre

frecuencia y longitud de onda, sugieren el intervalo del espectro electromagnético como se

conoce hasta ahora.

Figura 2: Espectro electromagnético. Anton, J. (2008).

Los nombres de las diferentes regiones del espectro se asocian con las diferentes

técnicas experimentales para producir y detectar las ondas en cuestión, éstas regiones se

superponen de tal forma que se pueden producir ondas electromagnéticas de frecuencia

v≈3x1011Hz mediante técnicas de microondas, o mediante técnicas del infrarrojo. “Es

difícil para nosotros entender hasta qué punto estamos inmersos en ondas

19

electromagnéticas”. El Sol es fuente predominante de radiación, también la Tierra es fuente

de radiación electromagnética. A la tierra llegan muchas ondas electromagnéticas

procedentes de fuentes extraterrestres y, de hecho, todo lo que conocemos del universo

llega de esta manera (Resnick, 1982).

Existen tres desarrollos tecnológicos que han ampliado mucho el horizonte del

estudio de las ondas electromagnéticas procedentes del espacio, el telescopio, los satélites

en órbita y otras naves espaciales y el desarrollo de la Radioastronomía (Resnick, 1982).

En 1610, Galileo utilizó por primera vez este instrumento para hacer observaciones

astronómicas, descubrió montañas y cráteres en la Luna, descubrió que la Vía Láctea estaba

compuesta por múltiples estrellas individuales, “descubrió los cuatro satélites más internos

de júpiter, los cuales revelaban un modelo del Sistema Solar Copernicano”, “observó las

fases del planeta venus, lo cual constituyó un soporte importante para la teoría copernicana

del Sistema Solar”, aclaró algunas características de Saturno (anillos de Saturno), que

aunque no eran observables mediante el telescopio, si revelaba diferencias de éste con otros

planetas, además de esto, “dio un primer paso para el entendimiento de las manchas

solares” (Resnick, 1982).

En el año 1970 en Estados Unidos de América, con el lanzamiento del satélite

UHURU, “se inició el estudio de los rayos x emitidos por objetos extraterrestres. Desde

entonces con muchos otros satélites se han estudiado las ondas electromagnéticas del

espacio en ésta y otras regiones del espectro electromagnético” (Resnick, 1982).

En la actualidad la potencialidad astronómica óptica terrestre la constituye el

telescopio Hubble, puesto en órbita el 24 de abril de 1990 por la NASA en conjunto con la

20

Agencia Espacial Europea (ESA). El Hubble es un telescopio reflector de 2,4m de diámetro

con resolución óptica mayor de 0,1 segundos de arco; está situado en los bordes exteriores

de la atmósfera, en órbita circular alrededor de la Tierra; dispone de dos espejos de 2 y 4

metros de diámetro; incorpora cámaras de campo estrecho, campo ancho e infrarrojo,

además de varios espectrómetros. Su sistema es alimentado mediante paneles solares,

motores para controlar su orientación/estabilización y equipos de refrigeración para

garantizar su correcto funcionamiento (HubbleSite, s.f.).

“En 1931 el ingeniero Karl G. Jansky de los laboratorios Bell estaba investigando

las perturbaciones electromagnéticas en las señales telefónicas transoceánicas cuando se

dio cuenta de que existía una fuente de señales extraterrestres en las frecuencias de radio.

Este fue el inicio de la ciencia de la radioastronomía, la cual está basada en los

radiotelescopios de gran calidad, como el reflector parabólico de 1000 pies de diámetro de

Arecibo, Puerto Rico, o el conjunto de radiotelescopios del Observatorio de

Radioastronomía Mullard que se encuentra cerca de Cambridge, Inglaterra” (Resnick,

1982).

El estudio de las ondas electromagnéticas procedentes del espacio ha permitido a

la ciencia realizar descubrimientos relacionados a la naturaleza del universo y todo aquello

que lo conforma.

En la Figura 2 se observa la distribución del espectro electromagnético el cual se

extiende desde la radiación de menor longitud de onda y mayor frecuencia (rayos cósmicos,

rayos gamma y rayos X), pasando por la radiación ultravioleta, la luz visible y la radiación

infrarroja, hasta las de mayor longitud de onda y bajas frecuencias (ondas de radio). Dado

21

que la energía es directamente proporcional a la frecuencia (E=h v), a mayor frecuencia

mayor energía y a menor frecuencia, menor energía.

Por encima de la frecuencia conocida como radiación infrarroja, se encuentra la

banda conocida como “luz visible”, encontrada en el intervalo de 400 a 700 nanómetros.

Este tipo de radiación es la que emiten el sol y las estrellas similares, por esta razón, el

espectro de luz visible es el que se abordará principalmente para estudiar las estrellas.

Espectro visible:

Nosotros sólo podemos detectar directamente una parte muy pequeña del espectro

con nuestro sentido de la vista, y a ese intervalo lo denominamos luz visible. Su intervalo

de longitud de onda va de 400 a 700 nanómetros (400 a 700 x 10-9m), con frecuencias

correspondientes de 750 a 430 THz (7,5 a 7,3 x 1014Hz) aproximadamente. Las distintas

partes del espectro visible evocan en los humanos las sensaciones de los diferentes colores

(Zemansky, 2009).

En la tabla 9 del Anexo 9 se presentan las longitudes de onda de los colores en la

parte visible del espectro.

Cuando todas las ondas simples que componen una luz tienen la misma frecuencia,

la luz se llama monocromática. La luz blanca es difícil de definir en el caso más general,

sin embargo, se puede decir que la luz blanca ordinaria incluye todas las longitudes de onda

visibles, está constituida por un espectro continuo que recoge los colores básicos de la

naturaleza y en el que ninguna frecuencia predomina por su intensidad, se conoce también

como luz o radiación de espectro equienergético (García, 1998). Con el uso de fuentes o

22

filtros especiales es posible seleccionar una banda angosta de longitudes de onda dentro de

un intervalo de unos cuantos nm (Zemansky, 2009).

Espectro continuo

Newton fue el primero en darse cuenta que la luz blanca es una mezcla de luz de

todos los colores, de aproximadamente igual intensidad, para ellos hizo pasar un rayo de

luz solar a través de un prisma de vidrio y observó el espectro de la luz refractada. Como

el ángulo de refracción de un prisma de vidrio depende ligeramente de la longitud de onda,

el haz refractado se difunde en el espacio separándose sus colores o longitudes de onda

como el arcoíris. Mediante un espectroscopio es posible medir el ángulo del haz refractado

y así realizar un análisis del espectro de la fuente luminosa en función de sus longitudes de

onda componentes. Como el espectro de la luz solar (ilustración 3) contiene una gama

continua de longitudes de onda, se dice que es un espectro continuo (Tipler, 2010).

Figura 3: Espectro continuo del Sol (Universidad de los Andes, s.f.).

Espectro de emisión

La luz emitida por los átomos de los gases a baja presión, como los átomos de

mercurio en una fuente fluorescente, contiene sólo una serie discreta de longitudes de onda.

Cada longitud de onda emitida por la fuente produce una imagen separada de la rendija de

colimación del espectroscopio. Tal espectro se llama espectro de líneas (Tipler, 2010).

23

Al analizar con un prisma la luz emitida por una lámpara de vapor de sodio (un gas

poco denso y caliente), se puede constatar que el espectro de la luz emitida está constituido

por dos finas líneas poco intensas en la parte amarilla del espectro, que destacan frente al

fondo negro (Figura 4). El espectro obtenido está constituido por un número limitado de

radiaciones.

Un gas a baja presión y alta temperatura, emite una luz constituida por un número

limitado de radiaciones. Se obtiene un espectro de líneas de emisión. Los colores y

posiciones de las líneas en el espectro son características de los átomos del gas que emiten

esa radiación, es decir, cada elemento en el estado gaseoso posee su propio espectro de

líneas (Paris, 2017).

Figura 4: Líneas espectrales del hidrógeno, Helio, Bario y Mercurio (Tipler, 2010).

24

Espectro de absorción

Los átomos pueden no sólo emitir luz, sino que también pueden absorberla. Este

fenómeno se puede constatar haciendo pasar una luz blanca a través de un gas frío antes de

dispersarla por un prisma. Cuando un gas a baja temperatura y baja presión es atravesado

por una luz blanca, el espectro de luz transmitido está constituido por líneas negras sobre

el fondo colorido del espectro de la luz blanca, este es llamado espectro de líneas de

absorción. La propiedad importante del espectro de líneas de absorción es que sus líneas

aparecen en el mismo lugar que las líneas de emisión (ilustración 5), el gas absorbe las

radiaciones que sería capaz de emitir si fuese caliente (Paris, 2017).

Absorción

Emisión

Figura 5: Espectro de emisión y de absorción de un mismo elemento (Castillo, s.f.).

25

Espectroscopia

La espectroscopia es un análisis de la interacción entre la radiación y la materia

como función de la longitud de onda, teniendo en cuenta que al realizarse esta interacción

se puede obtener emisión o absorción de energía.

La espectroscopia es una herramienta clave en la astronomía pues con la obtención

y el análisis del espectro de un objeto distante, los astrónomos pueden identificar qué tipo

de objeto es y determinar una gran cantidad de características del objeto; esto incluye su

temperatura superficial, su composición química, su velocidad radial, su densidad, presión

y, también, la intensidad de su campo magnético, si se acerca o se aleja de nosotros, qué

tan grande es y de lo que está hecho. La espectroscopia es una técnica usada por los

astrónomos y los físicos para estudiar las características y la composición de un objeto, a

partir de la observación y el estudio del espectro que emite (Beltrán, 2010).

De acuerdo a la definición de la espectroscopia como el análisis de la interacción

de la radiación con la materia, sabemos que la radiación electromagnética está compuesta

por una serie de elementos denominados fotones. Los fotones son partículas portadoras de

todas las formas de radiación electromagnética, éstas partículas viajan a la velocidad de la

luz (c = 299.792 Km/s) y su energía se define por la relación de Planck: E=hv; donde h es

la conocida constante de Planck o cuanto elemental de acción y v es la frecuencia de

oscilación de los campos eléctricos y magnéticos asociados a dicho fotón; éstos campos,

especialmente el eléctrico que es el más intenso, interaccionan con la materia debido al

carácter eléctrico que posee (Universidad de Córdoba, 2010).

26

A la interacción luz – materia, podemos asociar diferentes fenómenos físicos tales

como la reflexión, la dispersión, absorción, transmisión, absorción, etc. Sin embargo, la

espectroscopia comprende todos los fenómenos de absorción y emisión de radiación por

parte de la materia.

En astronomía, la espectroscopia es ampliamente utilizada ya que, al tener

caracterizados los espectros de los diferentes elementos químicos, es posible comparar e

identificar la composición de cuerpos celestes como las estrellas.

Clasificación espectral de estrellas

Toda nuestra información sobre las propiedades físicas de las estrellas viene más o

menos directamente de los estudios de sus espectros. En particular, al estudiar la resistencia

de varias líneas de absorción, pueden deducirse masas estelares, temperaturas y

composiciones. Las formas lineales contienen información detallada sobre los procesos

atmosféricos. La luz de una estrella puede ser dispersada en un espectro por medio de un

prisma o una rejilla de difracción. Entonces se puede derivar la distribución de la densidad

de flujo de energía sobre la frecuencia. Los espectros de estrellas consisten en un espectro

continuo o continuo con líneas espectrales estrechas superpuestas. Las líneas en los

espectros estelares son en su mayoría líneas de absorción oscura, pero en algunos objetos

también aparecen líneas de emisión brillantes (Karttunen., 2007).

De una manera muy simplificada, el espectro continuo puede ser pensado como

procedente de la superficie caliente de la estrella. Los átomos en la atmósfera por encima

de la superficie absorben ciertas longitudes de onda características de esta radiación,

27

dejando oscuras "aberturas" en los puntos correspondientes del espectro (Karttunen.,

2007).

En realidad, no existe una separación tan aguda entre la superficie y la atmósfera.

Todas las capas emiten y absorben radiación, pero el resultado neto de estos procesos es

que se irradia menos energía en las longitudes de onda de las líneas de absorción

(Karttunen., 2007).

Los espectros de las estrellas se clasifican sobre la base de las fuerzas de las líneas

espectrales. Isaac Newton observó el espectro solar en 1666, pero, propiamente hablando,

la espectroscopia comenzó en 1814 cuando Joseph Fraunhofer observó las líneas oscuras

en el espectro del Sol. Él asignó letras mayúsculas, como D, G, H y K, a algunas de las

líneas oscuras más fuertes sin conocer los elementos responsables del origen de las líneas.

Las líneas de absorción también se conocen como líneas de Fraunhofer. En 1860, Gustav

Robert Kirchhoff y Robert Bunsen identificaron las líneas como las líneas características

producidas por varios elementos en un gas incandescente (Karttunen., 2007).

El esquema de clasificación espectral en uso actual se desarrolló en el Observatorio

de Harvard en los Estados Unidos a principios del siglo XX. El trabajo fue iniciado por

Henry Draper quien en 1872 tomó la primera fotografía del espectro de Vega. Más tarde,

la viuda de Draper, donó el equipo de observación y una suma de dinero al Observatorio

de Harvard para continuar el trabajo de clasificación (Karttunen., 2007).

La parte principal de la clasificación fue realizada por Annie Jump Cannon usando

espectros objetivos de prisma. El Henry Draper Catalog (HD) fue publicado en 1918-1924.

Contiene 225.000 estrellas que se extienden hasta 9 magnitudes.

28

En total, más de 390.000 estrellas se clasificaron en Harvard (Karttunen., 2007).

Clasificación de Harvard

Investigaciones en el Observatorio de la Universidad de Harvard en Massachusetts,

U.S.A., clasificaron los espectros estelares utilizando líneas de absorción, especialmente

las líneas de Balmer. Los resultados fueron codificados en el catálogo Henry Draper, esta

labor fue asignada primero a Williamnia Fleming (1857 - 1910), quien seleccionó más de

10.000 estrellas para el esquema de clasificación y supervisado por un grupo de mujeres

con el fin de conformar la versión final del catálogo.

La clasificación de Harvard se basa en líneas que son principalmente sensibles a la

temperatura estelar, en lugar de a la gravedad o la luminosidad. Las líneas importantes son

las líneas de Balmer de hidrógeno, las líneas de Helio neutro, las líneas de Hierro, el doblete

H y K de Calcio ionizado a 396,8 y 393,3 nm, la banda G debido a la molécula CH y

algunos metales alrededor de 431 nm, Línea a 422,7 nm y las líneas de óxido de Titanio

(TiO).

Los tipos principales de la clasificación de Harvard se indican con letras

mayúsculas. Inicialmente fueron ordenados en secuencia alfabética, pero posteriormente

se notó que podían ordenarse según la temperatura.

Con la temperatura disminuyendo hacia la derecha, la secuencia es

C

O B A F G K M L T

S

29

Gran parte de la tarea final del desarrollo y expansión del catálogo en 1924, fue

realizada por Anie Jump Cannon (1863 - 1941) quien clasificó el espectro de más de

250.000 estrellas. El esquema de clasificación original se estableció estrictamente basado

en la fuerza de diferentes líneas antes de que se entendieran dichas diferencias por la

variación de la temperatura. Las líneas de Balmer juegan un papel importante en este

esquema: las estrellas con líneas de Balmer fuertes, son llamadas de clase A, aquellas con

líneas ligeramente más suaves, de clase B, y así sucesivamente. Algunas clases fueron

desechadas más tarde porque contenían muy pocas estrellas o muy particulares y el orden

fue reajustado a uno de temperaturas decrecientes.

La secuencia espectral estelar en la clasificación de Harvard se encuentra

organizada y presentada en la secuencia O, B, A, F, G, K, M. en orden de temperatura

superficial decreciente. Las estrellas tipo A tienen las primeras líneas de Balmer más

fuertes, en las estrellas tipo F, las líneas de Balmer se desvanecen y aparecen muchas otras

líneas, principalmente de metales. La secuencia de tipo O a M, visualiza los espectros

continuos de las estrellas, es también una secuencia de color. Las estrellas tipo O son de

color azul blanco, las de tipo G brillantes y las M rojizas. Los astrónomos dividen cada

clase en subclases de las más calientes a las más frías, esta subdivisión está etiquetada con

los números del 0 al 9, por ejemplo, en las estrellas de tipo A encontramos subdivisiones

de la siguiente manera: A0, A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8, A9. Cada subdivisión se

distingue por intensidades ligeramente diferentes de líneas específicas de absorción.

30

En el Anexo 10 se muestran las características de los tipos espectrales según la clasificación

de Harvard.

Diagrama de Hertzsprung-Russell

El brillo y la temperatura superficial son las dos características estelares que un

astrónomo puede medir con más facilidad. Por esto son ampliamente usadas para

diferenciar una estrella de otra. La forma más clara de mostrar estas diferencias es mediante

un diagrama. Se dibuja una gráfica mostrando los valores de la magnitud estelar en la escala

vertical y los valores de la temperatura en la escala horizontal, teniendo en cuenta que la

magnitud de una estrella depende del logaritmo de su brillo y el color o tipo espectral

depende del logaritmo de su temperatura superficial. De esta forma distancias iguales en la

gráfica corresponde a razones iguales entre las magnitudes involucradas. En el diagrama,

la temperatura superficial, al contrario de la práctica científica normal, crece de derecha a

izquierda. Esta gráfica se denomina diagrama de Hertzspung-Russell y se abrevia como

diagrama H-R (Figura 6).

Como el brillo y la temperatura superficial está relacionada con el tamaño de la

estrella, el diagrama también aporta información sobre esta propiedad de tal forma que el

tamaño de estrella aumenta con la distancia al extremo inferior izquierdo del diagrama.

En el diagrama se puede interpretar que las estrellas las cuales se encuentran en la esquina

superior izquierda, son aquellas de mayor tamaño y menor temperatura superficial, por lo

que son reconocidas como gigantes rojas; hacia la esquina inferior derecha, se encuentran

aquellas estrellas las cuales poseen los menores tamaños y sin embargo son aquellas las

cuales tienen elevadas temperaturas, estas son conocidas como enanas blancas. De manera

31

diagonal desde la esquina superior izquierda a la esquina inferior derecha, se encuentran

dispuestas de manera diagonal la gran mayoría de estrellas, esta línea diagonal se conoce

como serie principal.

A continuación, en la Figura 6 se observa el diagrama H-R en el que se clasifican

y caracterizan las estrellas de acuerdo a su luminosidad y a su temperatura.

Figura 6: Diagrama H-R. Tomado de: Observatorio Astronómico Instituto Copérnico

(Instituto Copérnico, 2017)

En esta imagen se puede observar la serie principal en la que se encuentra la mayor

cantidad de estrellas, además el diagrama relaciona según la clasificación de Harvard, el

32

tipo espectral al que pertenecen las estrellas de acuerdo a las características de luminosidad

y temperatura superficial.

Clasificación espectral de Yerkes

En la clasificación espectral de Harvard, se observaba que los tipos espectrales se

dan de acuerdo a la temperatura superficial de las estrellas, de acuerdo con esto, era

necesario obtener una mejor clasificación de acuerdo a la luminosidad de las estrellas, por

esta razón en el observatorio de Yerkes, de la Universidad de Chicago, se propuso una

clasificación bidimensional que tuviera como base la luminosidad.

Existen importantes diferencias en la anchura de las líneas espectrales de dos

estrellas con temperaturas efectivas similares, dando lugar a luminosidades muy diferentes.

Para una clasificación más precisa, también hay que tener en cuenta la luminosidad de la

estrella de ahí que se hizo necesario implementar el sistema MKK o Yerkes. Una clase de

luminosidad es designada por un número romano y es complementaria a la clasificación

espectral de Harvard. El símbolo “I” (subclasificado en Ia y Ib) es usado únicamente para

las estrellas supergigantes y el “V” para estrellas de la secuencia principal. El sistema MKK

permite localizar a las estrellas en el diagrama HR basados en la apariencia de su espectro,

específicamente, en el ancho de las líneas espectrales (Ballesteros, 2015).

Las clases de luminosidad son:

- Ia supergigantes más luminosas,

- Ib supergigantes menos luminosas.

- II gigantes luminosas.

33

- III gigantes normales.

- IV Subgigantes

- V Estrellas de secuencia principal (enanas)

- VI Sub-enanas.

- D Enanas Blancas

34

Capítulo 4

Diseño de un inventario de conceptos orientado a la clasificación espectral.

A partir de los criterios para la construcción del inventario de conceptos, a

continuación, se relacionan las conclusiones para cada una de las etapas en la construcción

de un inventario de conceptos orientado a la clasificación estelar espectral, a continuación,

se registran en forma de lista de chequeo en la siguiente tabla:

1

Tabla 1: Lista de chequeo de la elaboración del ICCE.

Etapas para la elaboración de un inventario de conceptos

ü Identificar el objetivo principal para el que se utilizarán los resultados de las pruebas.

Siendo la astronomía una ciencia interdisciplinar y una herramienta que permite absorber a los estudiantes en el mundo de la física, el inventario de conceptos orientado a la clasificación estelar espectral es diseñado con el fin de tener una herramienta estandarizada en el curso de astronomía, que permita conocer cómo evolucionan conceptualmente los estudiantes a través de la instrucción del docente.

ü Definir el dominio de conceptos a ser abordados en la prueba.

Al ser el espectro uno de los temas más estudiados en los cursos del plan de estudio de licenciatura en física y de otras carreras de pregrado como algunas ingenierías, es importante saber que el espectro se puede consebir como la información que se puede obtener como resultado de procesos naturales que ocurren tanto dentro como fuera de nuestro planeta. Al lograr interpretar el espectro captado de la emisión de luz de las estrellas podemos comprender la naturaleza de ellas, logrado clasificarlas tal como lo hacemos en la tierra con los elementos químicos o mejor aún con los seres que habitan la tierra. La clasificación de estrellas es un tema que además de ser abordado en libros de astronomía, está abordado como un saber básico dentro de los libros de texto, de tal forma que es un tema propicio para evaluar a los estudiantes del curso de astronomía aplicando el inventario de conceptos.

ü Construir y revisar un grupo inicial de artículos.

Los trabajos de Bardar y Bailey fueron fundamentales para el desarrollo del inventario de conceptos; allí se abre la oportunidad de reconocer los lineamientos que hasta el momento se han seguido para la elaboración de la prueba, los alcances y las limitaciones de las preguntas, el tipo de preguntas y de distractores que se utilizan y cómo desarrollarlos. Como se trabajó en el capítulo 2 en el análisis documental, el diseño de las preguntas se da en función de las creencias que los estudiantes traen sobre la luz, el espectro, la espectroscopia y la forma en la que ellos reconocen las estrellas. Generalmente los estudiantes que llegan al curso de astronomía reconocen que las estrellas se diferencian por sus colores y tamaños, no poseen información sobre el sistema mediante el cual se clasifican las estrellas. Los estudiantes no relacionan la

2

radiación emitida por las estrellas y el espectro, como herramienta para conocer más acerca de ellas.

ü Realizar una prueba de campo con una gran muestra representativa de la población para la cual se destina la prueba.

Se realizó una prueba de campo aplicando el test de Zeilik reportado en astronomía y además de identificar que dentro de los inventarios de concepto reportados no se incluye ningún tema sobre clasificación estelar espectral, se observa unanimidad en algunas preguntas como la 4, la 14 y la 16 del test de Zelik, sin embargo en el resto se observan opiniones dividas lo que permite concluir que los estudiantes se sienten seguros respecto a temas relacionados a la fuerza gravitacional y la gravedad de la Tierra, pero para ellos otros fenómenos como el movimiento de los astros o las mismas ondas electromagnéticas generan confusiones y por lo tanto la diversidad en las apreciaciones de los estudiantes. A partir de estos resultados se decide realizar el inventario de conceptos orientado a la clasificación estelar, incluyendo conceptos básicos sobre el espectro electromagnético.

ü Determinar propiedades estadísticas de puntuaciones de los ítems y eliminar las preguntas que no lo hacen cumplir con los criterios previamente establecidos.

N/A

ü Llevar a cabo los estudios de fiabilidad y validez de la forma final de la prueba.

Para llegar a la forma final de la prueba se realizaron varias versiones del test (4 versiones), las cuales fueron elaboradas en función de los pasos anteriores y fueron validadas por expertos llegando a la versión final del test. El ICCE aborda 5 indicadores básicos: • Los procesos atómicos a partir de los cuales se generan los espectros de emisión y de absorción. • La relación entre la temperatura efectiva de la estrella y los procesos físicos que permiten generar el espectro de absorción. • La información sobre la estrella que puede aportar la clasificación espectral como: su temperatura, edad, composición química, luminosidad, masa, densidad etc. • El origen de los elementos químicos en el interior de una estrella a partir del proceso de fusión dentro del núcleo. • La interpretación de las bandas presentes en la imagen de un espectro producido por una estrella.

Tabla: Lista de chequeo del ICCE. [Fuente Propia]

1

Diseño del inventario de conceptos

A partir del análisis realizado sobre los conceptos más relevantes a trabajar desde

el curso de astronomía acerca de la clasificación espectral, se consolidaron 10 preguntas

las cuales conformaron el inventario de conceptos.

Versión I del test.

En la primera versión del test (Anexo 11), se realizaron 10 preguntas de las cuales

las primeras dos preguntas están direccionadas con el fin de identificar la claridad del

estudiante acerca de las características del espectro electromagnético, aspectos como para

qué regiones del espectro la longitud de onda aumenta o disminuye, para cuáles regiones

del espectro la frecuencia aumenta o disminuye y la relación de estas dos propiedades con

la velocidad de propagación.

Uno de los principales inconvenientes que surgen cuando se pregunta a los

estudiantes sobre el espectro electromagnético es la tendencia memorística que suelen

adoptar para identificar el tipo de radiación sobre la tabla que generalmente trabajan, así

que los distractores formulados llevan implícito un cambio en el orden un tanto

imperceptible que puede llegar a alterar los parones memorizados por los estudiantes.

El inventario incluye una pregunta tipo II (pregunta #2) en la que los estudiantes

deberán elegir una opción y justificar su respuesta.

Los estudiantes deberían poder asociar los tipos espectrales a propiedades de las

estrellas tales como la luminosidad, el color, la temperatura, la masa, etc., de tal forma que

según las clases O, B, A, F, G, K, M, asociarían color azul a las primeras y rojo a las última

2

y teniendo en cuenta que la temperatura de las estrellas está estrechamente relacionada con

el color de la radiación que emiten se puede inferir que las más cálidas emiten una luz

blanco-azul y las más frías emiten luz rojo-oscura. En el caso de la pregunta #3, se tendrán

en cuenta la relación luminosidad – tipo espectral (diagrama Hertzsprung-Russell) y la

relación luminosidad temperatura. Una vez más se tendrá en cuenta que los distractores

siguen luchando contra la tendencia de los estudiantes a la memorización visual.

En la forma de las preguntas tipo I, se emplean distractores en forma de opción

múltiple. En los diagramas H-R se sabe que se hace una relación entre la luminosidad de

la estrella y su clasificación espectral y/o su temperatura, así que la pregunta #4 permite

identificar si el estudiante conoce o no este tipo de gráficos o si en caso contrario, utiliza

los preconceptos aplicados a las propiedades mencionadas en las opciones de respuesta

para deducir la que es correcta.

La clase y el tipo espectral permiten identificar qué tan cálida y qué tan luminosa

es una estrella. En el caso de la pregunta #5 el estudiante debería lograr identificar esa

relación que existe entre la clase y el tipo espectral y la información que aporta sobre las

propiedades de las estrellas, puede que no reconozca la diferencia entre la clasificación de

Harvard ni la de Yerkes pero debería reconocer la variación en función del aumento o

disminución en la notación en la que se da la clasificación espectral, adicionalmente en la

pregunta #6 se intenta conocer si los estudiantes comprenden cómo varía el tipo espectral

respecto a la clase espectral.

Estas dos preguntas se caracterizan por utilizar posibles combinaciones que sirven

como distractores. Para un estudiante que aún no reconozca los tipos y las clases

3

espectrales, podría ser cualquiera la respuesta correcta. Las opciones de respuesta no

permiten la deducción de la respuesta correcta pues es necesario conocer la clase espectral

formalizada en Harvard (O, B, A, F, G, K, M) y el tipo espectral instaurado en Yerkes (I,

II, III, IV…).

Uno de los aspectos claves a reconocer dentro de la clasificación espectral es que

ésta se basó en la intensidad de las líneas de absorción de la serie de Balmer del hidrógeno

encontradas en el espectro.

En la pregunta #7 se indaga acerca de la capacidad que tiene el estudiante para

explicar correctamente lo que sucede cuando se generan las líneas de Balmer en el espectro

de una estrella.

La pregunta #7 es de tipo II, en la que se encuentra las opciones de respuesta tanto

múltiple como abierta. Aquí el estudiante tendrá la oportunidad de exponer la percepción

que tiene acerca de la naturaleza del fenómeno de absorción y de emisión.

A continuación, en la pregunta #8 se pretende saber qué ideas trae el estudiante con

relación a los elementos químicos y a los colores que observan y cómo lo aplican a la

clasificación de estrellas. Por ejemplo, un error conceptual común que se puede observar

es que los estudiantes relacionan el color de las estrellas con el color que entregan los

elementos metálicos al exponerse a una llama. Al exponer a una llama algunos elementos

metálicos podemos encontrar que el Litio genera una llama de color rojo, el Sodio de color

amarillo, el Potasio color violeta, el Plomo de color azul y el Cobre de color verde. En el

caso del color de las estrellas, está relacionado con la temperatura efectiva, distribuyéndose

de la más caliente (azul) a la más fría (rojo).

4

En el caso de la clasificación de Harvard, para cada tipo espectral con su

correspondiente temperatura, según el espectro se asocian una tendencia en los elementos

de tal forma que, conociendo la clase, se logra identificar los elementos evidenciados

mediante las líneas del espectro y viceversa.

La pregunta #10 está diseñada con el fin de saber cómo el estudiante utiliza la

interpretación de gráficas y sus saberes acerca de los conceptos de luminosidad y

temperatura, con el fin de aseverar el tipo y la clase espectral de una estrella mediante el

diagrama H-R.

Las preguntas #11 a #13 permiten realizar un análisis sobre cómo el estudiante

interpreta las gráficas para el análisis espectral con el fin de clasificar y tipificar una estrella

dentro de los sistemas Harvard y Yerkes.

Versión II del test.

En la versión II del test se realizan las correcciones de acuerdo a las observaciones

del experto revisor quien aporta sugerencias importantes respecto al tipo de preguntas que

se incluyen, por ejemplo, la mayoría de las preguntas específicas sobre tipo espectral, a

nivel de pregrado son inusuales, por lo que se le da mayor importancia a otro tipo de

conceptos que engloba la clasificación espectral, como la esencia y trascendencia de la

clasificación espectral, la aplicación de procesos físicos en la clasificación, la relación de

las clasificación espectral con las características de la estrella, etc. Se realizaron

correcciones de acuerdo a la forma de las preguntas, se incluyen más gráficos y se elaboran

preguntas en los que los estudiantes tengan que inferir las respuestas de acuerdo al

5

enunciado. Se conservaron las preguntas 1 y 5 y se realizaron modificaciones en la

redacción de las preguntas 6 y 7. Las preguntas restantes se eliminaron.

Para esta versión se tiene en cuenta una pregunta abierta en la que se pone en

manifiesto las ideas de los estudiantes con referencia a la evolución estelar y su relación

con la clasificación de las estrellas y la distribución estelar en el espacio.

Se realiza una prueba con un grupo limitado de estudiantes, pertenecientes al

semillero de astronomía, en la que responden el cuestionario, incluida la pregunta abierta.

Versión III del test.

Para la tercera versión del test (Anexo 13), se siguen conservando las preguntas #1

y #2 en las que se evalúan fenómenos físicos básicos asociados a la clasificación espectral

y las características de las estrellas. La pregunta #3 se elimina debido a su ambigüedad

generada por el valor de verdad de la afirmación, es importante recalcar que para este tipo

de test es importante que la formulación de la pregunta no parta de una negación.

Las preguntas #4 y #5 referentes a los procesos atómicos en las estrellas y su

relación con la composición química de las mismas, son preservadas y se incluye otra

pregunta para reemplazar la pregunta #3 que tuvo que ser eliminada.

Para esta versión se incluyen dos preguntas que reemplazarán las preguntas #6 y

#7, las cuales se formulan a partir de una afirmación en la que se parte de la evolución

estelar con el fin de identificar la compresión del estudiante con relación a los cambios en

las propiedades de las estrellas en función del tiempo y su evolución en el diagrama H – R,

lo que según la validación por expertos, tiene una importancia significativa para los

6

objetivos formulados en el curso de astronomía, en el que se pretende que el estudiante,

más que memorizar coordenadas y posiciones en el diagrama, sea capaz de identificar e

inferir la ubicación en el diagrama a partir de los conocimientos básicos acerca de las

propiedades de las estrellas. La pregunta #9 se conserva pasando a ser en la versión III, la

pregunta #10.

Versión IV del test

En la versión número cuatro del test (Anexo 14), el test ya va tomando su forma

definitiva, las preguntas que poseían valores de verdad que generan ambigüedades fueron

anuladas y reemplazadas, aquellas que pretendían evaluar datos precisos sobre la

clasificación de estrellas en particular, fueron eliminadas debido a que refuerzan la

tendencia memorística en los estudiantes.

Uno de los aspectos más relevantes en esta parte del test es que se incluyen más

gráficas y evalúa en los estudiantes su capacidad de análisis y de poder aplicar sus

conocimientos en la astronomía general para poder predecir fenómenos aplicados a la

clasificación espectral de estrellas.

A partir de las correcciones de la versión IV del test, se consolida la versión final.

7

Versión Final del Inventario de Conceptos Orientado a la Clasificación espectral – ICCE.

La última versión del test (Anexo 15), está conformado por 10 preguntas obtenidas

a partir de la reestructuración de las versiones anteriores del test, aplicando las

modificaciones sugeridas en el proceso de validación, además de los resultados obtenidos

en mediante el sondeo y las preguntas abiertas.

El Inventario de Conceptos en Clasificación Espectral (ICCE) Versión final, está

constituido por 10 preguntas las cuales se basan en los conocimientos básicos para

comprender la clasificación espectral de las estrellas. La temática se desglosa desde los

aspectos físicos que definen las diferentes características espectrales de las estrellas. Por

ejemplo, el inventario permite saber si el estudiante comprende aspectos como:

• Los procesos atómicos a partir de los cuales se generan los espectros de emisión y

de absorción (Preguntas #1 y #4).

• La relación entre la temperatura efectiva de la estrella y los procesos físicos que

permiten generar el espectro de absorción (Pregunta #2).

• La información sobre la estrella que puede aportar la clasificación espectral como:

su temperatura, edad, composición química, luminosidad, masa, densidad etc

(Preguntas #5, #6, #7).

• El origen de los elementos químicos en el interior de una estrella a partir del proceso

de fusión dentro del núcleo (Pregunta #3).

• La interpretación de las bandas presentes en la imagen de un espectro producido

por una estrella (Pregunta #10).

8

• La relación entre la evolución de las estrellas y los cambios en las clases espectrales,

así como sus características (Preguntas #8 y #9).

Validación del inventario de conceptos.

El inventario de conceptos debe cumplir con ciertos requerimientos para que

funcione como herramienta diagnóstica y evaluativa en lo referente a la evolución

conceptual de los estudiantes. Para que el test esté correctamente diseñado, es necesario

verificar que éste sea consistente internamente, es decir, debe ser correcto conceptualmente

y desde el punto de vista valorativo, sus preguntas deben guardar una finalidad bien

definida que permita evidenciar la relación entre la efectividad de las estrategias de

enseñanza y los cambios conceptuales inducidos en los estudiantes. Además, el inventario

de conceptos debe proporcionar información confiable, debe ser repetible y producir

resultados consistentes.

La fiabilidad del inventario de conceptos es un aspecto que se valora de acuerdo a

modelos estadísticos, teniendo en cuenta índices focalizados en el cuestionario. Por

ejemplo, en el test LHPB (Ley de presión hidrodinámica de Bernoulli) (Barbosa, 2013),

Barbosa utiliza tres índices que se focalizan en los ítems individuales del test (dificultad,

discriminación, coeficiente de punto biserial), dos de ellos se centran en el test (fiabilidad

de Richardson y delta de Ferguson). Barbosa describe cada uno de los índices y plantea el

modelo estadístico a partir del cual se pueden determinar aspectos importantes de la prueba

tales como: el grado de dificultad de una pregunta dentro de la prueba, la capacidad de cada

ítem para distinguir estudiantes competentes de estudiantes menos competentes y la

9

consistencia o confiabilidad de un ítem respecto a todo el cuestionario. Finalmente utiliza

el índice de consistencia de Kuder-Richardson, el cual da cuenta de la consistencia o

confiabilidad de un test completo y el índice delta de Ferguson, que permite ajustar todo el

test, medir el poder discriminatorio de toda la prueba y distinguir entre estudiantes con

mayor o menor conocimiento sobre un tema determinado.

Los análisis de fiabilidad del ICCE se realizarán es trabajos posteriores, sin

embargo, se pretende realizar su validación. La validez no es un aspecto que se pueda medir

estadísticamente, esta se determina por el consenso de varios expertos y corresponde a si

el instrumento en realidad mide lo que pretende medir (Barbosa, 2013).

Para realizar la validación del test, se solicita la opinión de diferentes expertos de

universidades donde se imparte formación en astronomía como parte del curso de física,

como materia independiente perteneciente al plan de estudios o como electiva. Se solicitó

la opinión de un experto en astronomía de la Universidad Nacional de Colombia, quien

revisó el test y realizó las siguientes observaciones:

Opinión respecto al inventario:

- Las preguntas son muy técnicas para el nivel de pregrado.

- Los estudiantes de un curso de astronomía deberían conocer aspectos más básicos

y esenciales de la clasificación estelar espectral tales como:

• Aspectos históricos relevantes del origen de la clasificación estelar

espectral.

• Los procesos físicos que ocurren en las estrellas que son determinantes para

la clasificación como lo son las diferencias entre las temperaturas de las

10

estrellas, las diferencias y las relaciones entre la temperatura interna y la

temperatura externa (atmósfera) de las estrellas.

• La información que aporta la clasificación acerca de la temperatura, la masa,

la distancia, entre otras.

• Las relaciones entre la distribución estelar dentro de la galaxia y la

clasificación estelar.

Las opiniones respecto al inventario aportaron información para reestructurar su contenido,

haciéndolo más apropiado para estudiantes de nivel de pregrado y así consolidando la

versión II del test (Anexo 12). En esta versión se eliminaron las preguntas específicas sobre

clasificación y preguntas acerca de fenómenos físicos generalizados como lo eran las

preguntas 1 y 2 de la versión I.

Durante la segunda revisión para la versión II del test, se precisa la formulación de una

pregunta abierta para identificar cómo los estudiantes relacionan la evolución estelar con

los cambios en el tipo espectral de las estrellas, además de las características que poseen

las estrellas durante este proceso.

Se sugiere la reformulación de algunas preguntas para hacerlas más básicas y de análisis

por parte de los estudiantes.

Se consolida la versión III del test. Para esta versión el docente revisor realiza las siguientes

sugerencias.

- Realizar correcciones a los distractores de la pregunta #1 pues las opciones de

respuesta son ambiguas y pueden ser percibidas todas como verdaderas.

- La pregunta #2 es validada.

11

- La redacción de la pregunta #3 debe ser corregida, sin embargo, es validada por el

experto.

- La pregunta #4 es validada.

- Realizar correcciones a los distractores de la pregunta #5 pues las opciones de

respuesta son ambiguas y pueden ser percibidas todas como verdaderas.

- Los distractores de la pregunta #6 deben ser complementados, sin embargo, la

pregunta es validada por el experto.

- Las preguntas #7 debe ser reformulada para que sea coherente con los indicadores

que busca determinar el test.

- La pregunta #8 debe ser eliminada pues no cumple con algún indicador.

- La pregunta #9 debe ser un tanto más gráfica y realizarse algunas correcciones

respecto a las ayudas visuales implementadas.

- La pregunta #10 es validada.

- Se sugiere cambiar alguna de las preguntas a corregir, por gráficos que relacionen

la evolución estelar con la clasificación según el espectro, con el fin de que el

estudiante, analice y aplique conceptos que le permitan predecir la ubicación de la

estrella en el diagrama color – magnitud, en función de la naturaleza de la estrella.

- Se sugiere cambiar algunos diagramas con la etiqueta H – R por: diagrama color –

magnitud, ya que de esta forma es observacional y más representativo para los

análisis que deben realizar en algunas preguntas los estudiantes.

Se realizaron los cambios necesarios y se consolidó la versión IV del test.

12

La versión IV del test permitió validar el en definitiva el inventario, consolidando las 10

preguntas que actualmente conforman el Inventario de Conceptos en Clasificación

Espectral – ICCE (Anexo 15).

La versión actual del inventario abre la posibilidad a futuros licenciados, para que

continúen con el proceso de calibración de la herramienta, realizando los análisis

estadísticos propicios para comprobar su fiabilidad y realizar los ajustes según sean

necesarios, para posteriormente ser aplicados en el curso de Astronomía de la Universidad

Distrital.

13

Capítulo 5

Conclusiones

Mediante el análisis de los trabajos realizados en inventarios de conceptos

(CI) orientados a temas diversos de la física, especialmente en temas relacionados con

astronomía, se logró consolidar una lista de los principales pasos para el diseño,

construcción y validación de un CI, estos pasos se relacionan en la Figura 1 y los cuales se

enlistan a continuación:

1. Identificar el objetivo principal para el que se utilizarán los resultados de

las pruebas.

2. Definir el dominio de conceptos a ser abordados en la prueba.

3. Construir y revisar un grupo inicial de artículos.

4. Realizar una prueba de campo con la población para la cual se destina la

prueba.

5. Realizar las correcciones necesarias de acuerdo a los pasos anteriores.

6. Llevar a cabo los estudios de fiabilidad y validez de acuerdo a la forma final

de la prueba.

A partir del análisis de la información relacionada con los temas abordados en el

curso de astronomía y a las principales creencias de los estudiantes acerca de las estrellas

y las familias de estrellas, se fundamentó el objetivo del inventario, centrándose en la

clasificación de estrellas.

Con el análisis del grupo inicial de artículos se pudo reevaluar la pertinencia

de la temática abordada por el inventario, en este caso, se logró establecer que hasta el

14

momento no se ha reportado un inventario de conceptos orientado a la clasificación

espectral y así poder llevar a cabo su diseño y construcción. Además, permitió el desarrollo

de las preguntas y la estructura que se le asignó al test; los distractores fueron creados de

acuerdo a las observaciones hechas en los resultados de la primera prueba aplicada a los

estudiantes y a las sugerencias encontradas en la revisión de los artículos.

El inventario de conceptos orientado a la clasificación espectral, se diseña con el

fin de evaluar la evolución de los estudiantes conceptualmente frente a la metodología de

enseñanza aplicada durante el desarrollo del curso de astronomía. A partir del test se

pueden obtener indicadores acerca de los errores conceptuales de los estudiantes con

relación la temática, además de identificar la densidad de estudiantes con mayor o menor

conocimiento sobre un tema determinado.

Las opciones de respuesta incluyen preguntas abiertas en las cuales los estudiantes

justifican con sus palabras, la percepción que poseen frente a algunos fenómenos

específicos, de tal forma que brinden información para posteriores ajustes de la

herramienta.

A partir de este trabajo se logra establecer que el proceso de elaboración de

herramientas de evaluación estandarizadas como los CI’s, constituyen un campo amplio de

estudio dentro de la labor docente. Es el docente quien, mediante la indagación, realiza la

formalización del listado de aquellos conceptos necesarios dentro del curso de astronomía

y es también quien mediante el análisis del comportamiento de los estudiantes frente a

problemas y preguntas específicas, logra establecer aquellos conceptos que los estudiantes

llegan a malinterpretar o a aprender subjetivamente debido a la divulgación científica, las

15

prácticas experimentales y hasta las mismas prácticas supersticiosas de la cultura en la que

vivimos.

La elaboración del CI, también requiere del trabajo conjunto con un equipo de

profesionales que, con su experticia, experiencia y audacia, verifiquen cada detalle de la

estructura del test, con el fin de que sea realmente fiable y logre cumplir con unos

indicadores bien establecidos.

La elaboración del test debe buscar ser integral pues, así como se centra en este

caso en la clasificación espectral de estrellas, el test debió involucrar temas específicos

tales como los procesos nucleares, la naturaleza de la radiación electromagnética, la

energía, la temperatura, las características físicas de las estrellas tales como la densidad,

luminosidad, masa, magnitud, etc., así como también involucró los saberes acerca de la

evolución estelar de las estrellas.

Adicionalmente, el ICCE está formulado con el fin de que el estudiante demuestre

su capacidad para analizar gráficos, imágenes, aplicando conceptos básicos de la

astronomía y la física para explicar y predecir fenómenos asociados a la naturaleza y las

expectativas evolutivas de las estrellas de acuerdo a sus características, en función de la

clasificación espectral.

El Inventario de Conceptos en Clasificación Espectral (ICCE) se consolidó como

un test constituido por 10 preguntas las cuales se basan en los conocimientos básicos para

comprender la clasificación espectral de las estrellas. La temática se desglosa desde los

aspectos físicos que definen las diferentes características espectrales de las estrellas. Por

ejemplo, el inventario permite saber trabajar sobre indicadores tales como:

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• Los procesos atómicos a partir de los cuales se generan los espectros de emisión

y de absorción.

• La relación entre la temperatura efectiva de la estrella y los procesos físicos que

permiten generar el espectro de absorción.

• La información sobre la estrella que puede aportar la clasificación espectral como:

su temperatura, edad, composición química, luminosidad, masa, densidad etc.

• El origen de los elementos químicos en el interior de una estrella a partir del

proceso de fusión dentro del núcleo.

• La interpretación de las bandas presentes en la imagen de un espectro producido

por una estrella.

Una de las conclusiones más relevantes frente al trabajo realizado, es que los inventarios

de conceptos, son en realidad una herramienta importante que permite identificar cómo

piensan los estudiantes, cómo maduran conceptualmente con el proceso de formación y

cómo se pueden modificar las metodologías y los procesos de formación para enseñar

astronomía con transparencia, sin tener que dejar a la interpretación de los estudiantes por

medio de la experiencia, aquellos fenómenos que aunque son observacionales, poseen

exactitud otorgada por la teoría y la comunidad científica.

Se concluye también que, aunque los CI son un campo nuevo en materia de evaluación

estandarizada de la astronomía en Colombia, el reconocer los pasos de elaboración de este

tipo de herramientas y aquellos estándares y lineamientos para la elaboración de los

mismos, es un paso grande para lograr la formación de profesionales con altos niveles de

17

competitividad y de la implementación de nuevas metodologías en aras de contribuir a la

mejora de los procesos educativos.

Trabajos futuros

Este trabajo se centra en el diseño, producción y validación del inventario de

conceptos, sin embargo, hay que tener en cuenta que la consolidación de la herramienta

final no está hecha, pues el ICCE sigue en desarrollo debido a que la calibración es

necesaria.

Como ya se mencionaba en el Capítulo 4, la fiabilidad del inventario de conceptos

es un aspecto que se valora de acuerdo a modelos estadísticos mediante los cuales se

pueden determinar aspectos importantes de la prueba tales como: el grado de dificultad de

una pregunta dentro de la prueba, la capacidad de cada ítem para distinguir estudiantes

competentes de estudiantes menos competentes, la consistencia o confiabilidad de un ítem

respecto a todo el cuestionario, además de la confiabilidad del test completo, medir el poder

discriminatorio de toda la prueba y distinguir entre estudiantes con mayor o menor

conocimiento sobre un tema determinado.

Luego de realizar la calibración de la herramienta, es necesaria su aplicación a lo

largo del curso de astronomía, al iniciar y al finalizar el periodo académico, con el fin de

obtener los datos necesarios para realizar los análisis estadísticos pertinentes y así

consolidar la versión final de la herramienta.

Próximos trabajos, se centrarían en la calibración, con el fin de finiquitar la versión

final de la herramienta ICCE.

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Lista de referencias

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understanding and reasoning difficulties about the properties and formation of stars.

Bailey, J. M. (2012). Development and validation of the star properties concept inventory. International Journal of Science Education, 34(14), 2257-2286.

Bardar, E. M. (2007). Development and validation of the light and spectroscopy concept inventory. Astronomy Education Review, 5(2), 103-113.

Beltrán, V. (2010). Espectroscopia Astronómica. Bogotá: Universidad Nacional de colombia.

Zemansky, S. (2009). Física Universitaria (5 ed., Vol. 2). México: Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana.

Tipler, M. (2010). Física Para la Ciencia y la Tecnología (6 ed., Vol. 2). España: Editorial Reverté.

Ridpath, I. (2004). Diccionario de Astronomía. Complutense. Resnick, H. D. (1982). Física parte 2. México D. F.: Compañía editorial continental S. A.

de C. V. Paris, I. d. (06 de 01 de 2017). I'Observatoire de Paris. Obtenido de

https://media4.obspm.fr/public/VAU/temperatura/radiacion/espectroscopia/espectros-estelares/OBSERVER.html

Hubble. (s.f.). HubbleSite. Recuperado el 03 de 01 de 2017, de http://hubblesite.org/ García, J. R. (1998). Fundamentos de óptica ondulatoria. España: Servicio de

Publicaciones de la Universidad de Oviedo. Universidad de Córdoba. (2010). Lección 14 Química Física (Curso 2010-11). Córdoba:

Universidad de Córdoba. Zeilik, M. (2002). Astronomy the evolving universe. En M. Zeilik, Astronomy the

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Vulpécula y de la estrella de tipo a2 Canum Venaticorum Cu Virgins. Bogotá: Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

Barbosa, L. H. (09 de 06 de 2013). Construcción, validación y calibración de un instrumento de medida del aprendizaje: Test de Ley de Bernoully. Educación en Ingeniería, 8(15), 24-37.

Redish, E. (1999). Millikan lecture 1998. Building a science of teaching physics. American Journal of Physics, 562 - 573.

Castillo, I. I. (s.f.). Ciencias para el mundo contemporáneo de Ivan Izquierdo y Fran Castillo. Obtenido de http://popperelfilosofo1.blogspot.com.co/p/blog-page.html

Instituto Copérnico. (2017). Observatorio Astronómico Instituto Copérnico. Obtenido de http://institutocopernico.org: http://institutocopernico.org/vs/vsimg/hr.jpg

Karttunen., H. (2007). Fundamental Astronomy (5th ed.). New York: Sprigner.

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Apéndice

A continuación, se relacionan los trabajos anexos realizados para complementar el

estudio que se está realizando acerca del diseño de un inventario de conceptos para la

clasificación espectral de estrellas, éste incluye tablas con resúmenes, el cuestionario

aplicado en el sondeo, los resultados del sondeo y aspectos específicos sobre clasificación

y espectros que se requieren para el desarrollo del documento.

Trabajos abordados para análisis:

Anexo 1

Tabla 2. Tesis doctoral – CI sobre propiedades y formación de estrellas.

Datos del trabajo. Síntesis.

Autor Bailey, J.M.

Fecha de Edición 2006

Título Development of a concept inventory to assess students understanding and reasoning difficulties about the properties and formation of stars.

Tema central Inventario de conceptos sobre propiedades y formación de estrellas.

Fuente Astronomy Education Review

Naturaleza del documento Tesis doctoral

Objetivos El principal objetivo del estudio es realizar un inventario de conceptos que se pueda utilizar para evaluar qué concepciones llevan consigo los estudiantes a las aulas con el fin de facilitar la eficacia de la profundidad conceptual al aprender sobre las estrellas.

Contexto El estudio se llevó a cabo en la una gran universidad de Estados Unidos con estudiantes del curso ASTRO101, durante el verano del 2003 hasta la primavera del 2006. Se investigó la compresión que tienen los estudiantes respecto a las estrellas y la formación de estrellas utilizando encuestas, cuestionarios de preguntas abiertas y entrevistas. Los resultados obtenidos se usaron en la elaboración del inventario de conceptos basado en las estrellas y la formación de estrellas.

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Metodología Realiza fases para la investigación: Fase I – Se investiga la naturaleza y el alcance de las ideas de los estudiantes sobre las propiedades y la formación de estrellas mediante más de 2200 encuestas y 7 entrevistas semiestructuradas. Fase II – Se diseñó, probó y validó el inventario de concepto a partir de los resultados de la I Fase.

Test (CI) Fase I: encuestas de preguntas abiertas y entrevistas estructuradas.

Fase II: inventario de conceptos conformado por 30 preguntas tipo test.

Características (CI) Las preguntas que conforman el inventario de conceptos, se crearon a partir de los resultados obtenidos en la Fase I. Se realizaron 3 versiones del inventario de conceptos, en las que se fueron modificando algunas preguntas obteniendo así 3 formatos a utilizar. • En la primera versión se presentaron las preguntas en un formato de opción múltiple.

• En la segunda versión se dio un subconjunto de las preguntas de opción múltiple y adicionalmente se pidió incluir una explicación a la respuesta.

• En la última versión se dejaron planteadas las preguntas y se les pidió a los encuestados dar una respuesta corta e incluir una explicación breve a su respuesta.

Conclusiones El proyecto muestra el rango y la frecuencia de las creencias más comunes de los estudiantes referente a los temas aboradados por el test, permitió obtener el inventario de conceptos SSR que puede ser utilizado para medir la eficacia de la instrucción sobre estos temas. Mediante las encuestas del SSR y de las entrevistas, se pudo establecer otro dominio de conceptos con potencial para ser abordados en otro CI. Se logró determinar que las puntuaciones más altas son obtenidas por estudiantes varones. Al comparar los resultados obtenidos con otros estudios se logró reafirmar que la enseñanza tradicional no logra cambiar significativamente la forma en la que los estudiantes comprenden los conceptos. En general el estudio permitió

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Anexo 2

Tabla 3: Artículo - CI sobre espectroscopia.

Datos del trabajo. Síntesis.

Autor Bardar, E. M., Prather, E. E., Brecher, K., & Slater, T. F.

Fecha de Edición 2007

Título Development and validation of the light and Spectroscopy Concept Inventory.

Tema central Inventario de conceptos sobre Espectroscopia.

Fuente Astronomy Education Review.

Naturaleza del documento Artículo

Objetivos Su principal objetivo es crear y probar un inventario de conceptos como herramienta para la evaluación de conocimientos y el aprendizaje las propiedades y la formación de estrellas en cursos de ciencias introductorias.

Contexto El estudio se llevó a cabo en la Universidad de Boston con estudiantes del curso ASTRO102 “el universo astronómico”, todos los datos se recogen en solo esta institución, la entrevista se realizó a voluntarios que fueron reclutados sin ningún tipo de selección ni compensación por su tiempo ni esfuerzo. Se realizó prueba pre y pos instrucción y se incluyeron entrevistas intermedias.

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Metodología Se realiza la investigación por etapas iterativas. Primera etapa: Se realiza el primer cuestionario. Segunda etapa: Se revisan los resultados con el fin de saber si las preguntas están siendo interpretadas de la forma en que se quieren hacer llegar a los estudiantes o no. Tercera etapa: se replantean las preguntas a partir de los primeros resultados y se repiten las etapas 2 y 3 hasta llegar a la versión final del cuestionario. Finalmente se solicita la revisión de expertos para garantizar la precisión del contenido, dificultades en cuanto a redacción y gramática, nivel de dificultad, y otros posibles defectos técnicos.

Test (CI) 26 preguntas de opción múltiple con única respuesta.

Características (CI) Se realiza un primer modelo de test, basado en las investigaciones sobre los preconceptos de los estudiantes y el cual es aplicado a un grupo de estudiantes. La segunda versión del test, se realiza con los resultados obtenidos en la versión anterior, los nuevos resultados son nuevamente evaluados para formalizar la versión final del CI.

Las opciones de respuesta incluyen la respuesta correcta y diversos distractores basados en las creencias de los estudiantes, redactados con lenguaje de su cotidianidad. Las respuestas pueden ser válidas para una persona que no comprenda el concepto, sin embargo, alguien experto reconocería fácilmente la respuesta correcta.

Conclusiones N/A

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Anexo 3

Tabla 4: Proceso de construcción de pruebas según Bardar, 2007 Pasos para el desarrollo y construcción de un inventario de conceptos.

ü Identificar el objetivo principal para el que se utilizarán los resultados de las pruebas. ü Definir el dominio de conceptos a ser abordados en la prueba. ü Construir y revisar un grupo inicial de artículos. ü Mantener las pruebas de artículos preliminares y revisar, según sea necesario. ü Realizar una prueba de campo con una gran muestra representativa de la población

para la cual se destina la prueba. ü Determinar propiedades estadísticas de puntuaciones de los ítems y, en su caso,

eliminar los artículos que no lo hacen cumplir con los criterios previamente establecidos.

ü Llevar a cabo los estudios de fiabilidad y validez de la forma final de la prueba.

Anexo 4

Tabla 5: Artículo – CI sobre propiedades de estrellas

Datos del trabajo. Síntesis.

Autor Bailey, J.M., Johnson, B., Prather, E. E., & Slater, T. F

Fecha de Edición 2012

Título Development and validation of the star properties concept inventory.

Tema central Inventario de conceptos sobre propiedades de estrellas.

Fuente International Journal of Science Education

Naturaleza del documento Artículo

Objetivos En principio lo que se busca es determinar mediante un inventario de conceptos, en qué medida los estudiantes aprenden acerca de las propiedades y la formación de las estrellas, además busca responder a dos preguntas de investigación: (1) ¿En qué medida es el instrumento válido y fiable, y qué evidencia apoya esta afirmación? (2) ¿Cómo se comparan los estudiantes del curso ASTRO 101 a partir de los datos obtenidos con el instrumento de pre-prueba con relación a lo que obtuvo después de la prueba?

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Contexto Versiones preliminares del LSCI se llevaron a cabo con estudiantes de carreras que no están relacionadas con las ciencias, estudiantes de la universidad de Boston del curso de AS102 “el universo astronómico”.

Metodología El artículo se centra en el análisis para la creación del instrumento incluyendo las múltiples etapas de desarrollo iterativo, se describen los métodos y los resultados de cada versión y por último, se abordan las preguntas de investigación, discutiendo las implicaciones del estudio para futuros esfuerzos en la investigación y la práctica de la enseñanza de la astronomía y el aprendizaje. El desarrollo del instrumento incluye entrevistas realizadas a los estudiantes.

Test (CI) Se utilizan dos tipos de test: • Inventario de concepto • Pruebas de diagnóstico de dos

niveles 30 preguntas de opción múltiple con única respuesta.

Características (CI) Se desarrollaron 30 preguntas de opción múltiple en las que sus opciones de respuesta están basadas distractores abstraídos de las respuestas a preguntas abiertas que se formularon dentro del test, además se utilizaron entrevistas con el fin de investigar los preconceptos que traen los estudiantes sobre las propiedades de las estrellas.

Conclusiones Los resultados preliminares sugieren que las propiedades del SPCI permanecen estables sobre esta muestra más grande a nivel nacional. El uso de la SPCI para investigar la efectividad de la instrucción podría extenderse a través de la comunidad astronómica. Los cursos tradicionales de astronomía son ineficaces para promover una profunda comprensión conceptual de las estrellas, los métodos o materiales curriculares enfocados diseñados para involucrar intelectualmente a los estudiantes. Las mejoras en los cursos benefician a los estudiantes en general, pero puede ser particularmente beneficioso para los maestros que toman tales cursos.

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Anexo 5

Tabla 6: Test diagnóstico tomado del CI de Zeilik aplicando algunas variantes.

SONDEO ASTRONOMÍA GENERAL 1. Cuándo se podría observar que la asta vertical de la bandera de un colegio en Bogotá no

produce sombra alguna debido a que el Sol se encuentra directamente sobre ella.

a) Todos los días al medio día. b) Solamente el primer día de enero. c) Solamente el primer día de septiembre. d) Nunca desde este lugar.

2. ¿En qué fase se debe encontrar la Luna para cubrir por completo al Sol en un eclipse?

a) Llena. b) Nueva. c) Primer Cuarto. d) Último Cuarto. e) En ninguna fase en particular.

3. Imagina que estás construyendo un modelo a escala de la Tierra y la Luna. Vas a utilizar

una pelota de básquetbol para representar a la Tierra y una pelota de tenis para la Luna. ¿Qué tan lejos de la superficie de la pelota de básquetbol debes colocar la pelota de tenis para mantener la escala de distancia apropiada?

a) 11 cm b) 16 cm c) 90 cm d) 30 pies e) 300 pies

4. Tienes dos pelotas del mismo tamaño y aspereza y puedes ignorar la resistencia del aire.

Una de ellas es pesada y la otra es mucho más ligera. Sostienes una en cada mano a la misma altura sobre el suelo. Las dejas caer al mismo tiempo. ¿Qué pasará?

a) La más pesada tocará el suelo primero. b) Ambas tocarán el suelo al mismo tiempo. c) La más ligera tocará el suelo primero.

5. ¿Cómo se comparan la velocidad de las ondas de radio con la velocidad de la luz visible?

a) Las ondas de radio son mucho más lentas. b) Ambas viajan a la misma velocidad. c) Las ondas de radio son mucho más rápidas.

6. Los astronautas dentro del Transbordador Espacial flotan en la cabina al orbitar la tierra

porque… a) No hay gravedad en el espacio. b) Están cayendo de la misma manera que el Transbordador Espacial. c) Se encuentran sobre la atmósfera terrestre. d) Se encuentran en una menor gravedad dentro del Transbordador espacial. e) Más de una de las respuestas anteriores son correctas.

26

7. Imagina que la órbita de la tierra fuera cambiada a ser un círculo perfecto alrededor del

Sol tal que la distancia al Sol nunca cambiara. ¿Cómo afectaría esto a las estaciones del año?

a) Ya no experimentaríamos diferencias entre las estaciones del año. b) Continuaríamos experimentando las estaciones, pero la diferencia entre ellas

sería mucho menos notoria. c) Continuaríamos experimentando las estaciones, pero la diferencia entre ellas

sería mucho más notoria. d) Continuaríamos experimentando las estaciones de la misma manera que ahora.

8. ¿De dónde proviene la energía del Sol?

a) De la combinación de elementos ligeros en otros más pesados. b) De la descomposición de elementos más pesados en otros más ligeros. c) Del brillo de rocas fundidas. d) Del calor remanente del Bing Bang (La Gran Explosión).

9. En septiembre 22, aproximadamente, el Sol se oculta directamente hacia el Oeste como

lo muestra el diagrama abajo. ¿Dónde aparentaría ocultarse dos semanas después? a) Más hacia el Sur. b) En el mismo Lugar. c) Más hacia el Norte.

10. Así es como se vería el cielo al medio día en cierta fecha si pudiéramos ver las estrellas

durante el día. El sol se encuentra cerca de las estrellas de la constelación de Géminis. ¿Cerca de cuál constelación esperarías localizar al sol al atardecer?

a) Leo. b) Cáncer. c) Géminis. d) Tauro. e) Piscis.

27

11. ¿Qué tan lejos de la Tierra se encuentra la Estación Espacial (cuando está en el espacio)

comparado con la distancia a la Luna? a) Muy cerca de la Tierra. b) Aproximadamente a medio camino de la Luna. c) Muy cerca de la Luna. d) Aproximadamente dos veces más lejos que la Luna.

12. Vistas desde este lugar, las estrellas de la Osa Mayor pueden ser conectadas con líneas

imaginarías para formar la figura de una cacerola con un mago curvo. ¿Hasta dónde tendríamos que viajar para primero observar un cambio notable en la figura formada por estas estrellas?

a) Al otro lado del País. b) A una estrella distante. c) A Europa. d) A la Luna. e) A Plutón.

13. ¿Cuál de estas listas está arreglada correctamente en orden de lo más cercano a lo más

lejano de la Tierra? a) Estrellas, Luna, Sol, Plutón. b) Sol, Luna, Plutón, estrellas. c) Luna, Sol, Plutón, estrellas. d) Luna, Sol, estrellas, Plutón. e) Luna, Plutón, Sol, estrellas.

14. ¿Cuál de estas cosas te harían pesar la mitad de lo que ahora pesas?

a) Quitar la mitad de la atmósfera terrestre. b) Doblar la distancia del Sol a la Tierra. c) Hacer que la Tierra rote a la mitad de su velocidad normal. d) Quitar la mitad de la masa de la Tierra. e) Más de una de las respuestas anteriores son correctas.

28

15. Una persona está leyendo un periódico parada a una distancia de 5 pies de una mesa sobre la cual tenemos un foco encendido de 100 Watts. Imagina que la mesa se retira a una distancia de 10 pies. ¿Cuántos focos en total tendrían que ser colocados sobre la mesa para alumbrar al periódico con la misma cantidad de luz que antes?

a) Un foco. b) Dos focos. c) Tres focos. d) Cuatro focos. e) Más de cuatro focos.

16. ¿Qué se puede decir sobre la localización del centro del Universo según las teorías y

observaciones modernas? a) Que la Tierra se encuentra en el centro. b) Que el Sol se encuentra en el centro. c) Que nuestra galaxia, La Vía Láctea se encuentra en el centro. d) Que una galaxia desconocida y lejana se encuentra en el centro. e) Que el universo no tiene centro.

17. ¿De qué color son las estrellas más calientes?

a) Azul. b) Naranja. c) Rojo. d) Blanco. e) Amarillo.

18. El siguiente diagrama muestra a la Tierra, al Sol y a 5 posibles posiciones diferentes para

la luna. ¿Qué posición de la Luna le causaría observarse desde la Tierra como en la Figura de la derecha?

19. Observas a la Luna Llena salir por el este. ¿Cómo se vería?

29

20. Tu dedo pulgar es suficiente para cubrir por completo al sol cuando extiendes el brazo completamente. ¿Cuál objeto utilizarías para cubrir al Sol si estuvieras en Saturno, el cual se encuentra 10 veces más alejado del Sol que la Tierra?

a) Tu muñeca. b) Tu dedo pulgar. c) Un lápiz. d) Un fideo de espagueti. e) Un pelo.

21. El calentamiento global se cree que es causado por:

a) La destrucción de la capa de ozono. b) El aprisionamiento del calor por el nitrógeno atmosférico. c) La cantidad creciente de dióxido de carbono en la atmósfera.

22. ¿Qué tan confiado(a) estás de que tus respuestas en este sondeo son correctas en general?

a) Nada confiado(a) (estaba adivinando). b) No muy confiado(a). c) No estoy seguro(a). d) Confiado(a). e) Muy confiado(a).

23. ¿Cuál es el nivel de dificultad de este curso de Astronomía?

a) Extremadamente difícil para mí. b) Difícil para mí. c) No estoy seguro(a). d) Fácil para mí. e) Muy fácil para mí.

24. ¿Cuántos otros cursos de Astronomía a nivel universitario has tenido?

a) Estoy tomando este curso de nuevo. b) Este es mi primer curso a nivel universidad. c) Este es mi segundo curso universitario de astronomía. d) He completado más de dos cursos de astronomía en la universidad.

25. Preguntas abiertas:

a) ¿De dónde provienen las manchas del Sol? b) El periodo de rotación del Sol es c) Cómo se originó el sistema solar d) Cuánto tiempo hay entre un mínimo número de manchas solares y uno máximo

Fin del sondeo

Nota: Traducción realizada del test de Zeilik (Zeilik, 2002) con algunas variantes.

30

Anexo 6

Resultados del sondeo

Tabla 7: Resultados obtenidos del sondeo aplicando el test de Zeilik

Figura 7: Resultados del sondeo aplicando el test de Zeilik.

0

5

10

15

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Resultados del Test de Zeilik - Estudiantes del curso de Astronomía

A B C D E F

Número de pregunta/Cantidad de estudiantes

Res

pues

ta

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

A 4 2 1 1 8 0 4 6 6 0 6 1 1 0 0 0 7 0 1 0 4 0 1 1

B 0 8 1 12 5 2 4 6 4 3 5 5 0 1 9 0 0 4 6 1 1 5 3 8

C 4 0 6 0 0 0 2 0 3 3 2 0 9 0 1 0 5 1 5 5 8 4 9 4

D 4 0 5 0 0 2 2 1 0 4 0 6 2 11 3 0 0 7 0 4 0 3 0 0

E 0 3 0 0 0 9 0 0 0 3 0 0 0 1 0 13 0 1 0 3 0 1 0 0

F 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0

31

Anexo 7

Tabla 8: Temas encontrados en los libros de texto sobre formación y clasificación estelar

Temas relacionados con las estrellas, formación estelar y clasificación estelar en tres libros de texto Astronomía típicos. Estrellas Formación de estrellas Clasificación espectral

1. Sistemas binarios. 2. Pistas evolutivas. 3. (HR) Diagrama de

Hertzprung – Russell. 4. Equilibrio hidrostático. 5. Luminosidad y brillo

aparente. 6. Clases de luminosidad. 7. Luminosidad – Relación

a distancia. 8. Los neutrinos. 9. Fusión nuclear. 10. Espectro y composición

química. 11. Tipos espectrales. 12. Interiores estelares /

capas. 13. Vidas estelares

(principales secuencias de vida).

14. Magnitudes estelares. 15. Masa estelar. 16. Paralaje estelar. 17. Radios estelares. 18. Temperaturas de

superficie y colores.

19. Enanas marrones. 20. Nubes moleculares

gigantes. 21. Equilibrio hidrostático. 22. Medio interestelar (gas y

polvo). 23. Nebulosas. 24. Fusión nuclear. 25. Cúmulos estelares. 26. Los discos estelares y

Jets. 27. Masa estelar.

28. Clases de luminosidad. 29. Luminosidad - Relación

distancia. 30. Espectro y composición

química. 31. Tipos espectrales. 32. Temperaturas de

superficie y colores.

Nota: Bailey J.M. 2006, [Tabla 1]

32

Anexo 8

Tabla 9: Temas dedicados a la clasificación espectral en el libro de Zeilik

Capítulo V – El nacimiento de la Astrofísica. A lo largo de este capítulo se hace un recuento de temas fundamentales tales como: los átomos y la materia, el modelo atómico, la emisión de luz en los átomos, espectroscopia, tipos espectrales, reglas de Kirchhoff para el análisis espectroscópico, Energía, luz y radiación electromagnética, ondas, espectro electromagnético. Capítulo VI – Telescopios y su penetración en el cosmos. En este capítulo se analiza la luz, el espectro electromagnético y otros conceptos ópticos aplicados a las herramientas Astronómicas, tales como los telescopios y otros equipos como los espectroscopios que surgen a partir de los avances tecnológicos. Capítulo XIII – Las estrellas como soles. Finalmente, en el último capítulo se estudian los mensajes que trae consigo la luz de las estrellas trabajando conceptos como el brillo, el flujo y la luminosidad. Adicionalmente se estudia el método de paralaje como herramienta para determinar las distancias de las estrellas, la relación entre los colores de las estrellas, las temperaturas y los tamaños, todo esto con el fin de consolidar el estudio de dichas propiedades en un diagrama masa – luminosidad. La mayoría de estos temas son trabajados en los cursos de electricidad y magnetismo, vibraciones y ondas, óptica física y física moderna, es decir, cuando el estudiante ingresa al curso de Astronomía lleva consigo una gran cantidad de conceptos trabajados en otros cursos, con lo que se esperaría que en el curso de Astronomía llegaran a aplicar dichos conceptos a la clasificación espectral. Nota: Fuente propia.

Anexo 9

Tabla 10: Colores visualizados a partir de la longitud de onda.

Longitudes de onda de la luz visible Longitud de onda Color 400 a 440 nm Violeta 440 a 480 nm Azul 480 a 560 nm Verde 560 a 590 nm Amarillo 590 a 630 nm Naranja 630 a 900 nm Rojo Nota: Tomado del libro Física Universitaria Volumen 2 (Zemansky, 2009).

33

Anexo 10

Tabla 11: Características de las clases espectrales.

Clase espectral

Color Temperatura superficial (K)

Principales características del espectro Ejemplos

O Blanco azulado

30000 Posee relativamente pocas líneas de absorción. Líneas de Helio ionizado y otras líneas de átomos altamente ionizados. Las líneas de Hidrógeno son débiles.

Naos

B Blanco azulado

11000 – 30000

Se observan líneas de Helio neutro. Líneas de Hidrógeno más fuertes que en las estrellas de tipo O.

Rigel, Spica.

A Blanco azulado

7500 – 11000 Posee líneas fuertes de Hidrógeno. También líneas de magnesio ionizado, hierro, calcio y otros. Las líneas de algunos metales neutros se muestran débilmente.

Sirius, Vega.

F Blanco azulado a blanco

6000 – 7500 Las líneas de hidrógeno son más débiles que en una estrella de tipo A, pero siguen siendo llamativas. Están presentes las líneas de metales ionizados, así como líneas de otros metales neutros.

Canopus, Procyon.

G Blanco a blanco amarillento

5000 – 6000 Las líneas de Calcio ionizado son las características espectrales más sobresalientes. Existen muchas líneas de metales ionizados y neutros. Las líneas de Hidrógeno son más débiles que en las estrellas de tipo F.

Sol, Capella

K Naranja amarillento

3500 – 5000 Las líneas de metales neutros predominan.

Arturo, Aldebarán.

M Rojizo 3500 y más bajo.

Se observan líneas fuertes de metales neutros y moléculas.

Betelgeuse, Antares.

Fuente: Astronomy The Evolving Universe (Zeilik, 2002).

34

Anexo 11

Tabla 12: Versión I del ICCE (Inventario de conceptos en clasificación espectral)

INVENTARIO DE CONCEPTOS ORIENTADO A LA CLASIFICACIÓN ESPECTRAL (ICCE)

PREGUNTAS DEL ICCE – VERSIÓN I. 1. El Tipo espectral de una estrella en un diagrama H – R depende principalmente de:

a. La luminosidad de la estrella y la temperatura

b. La luminosidad de la estrella y la composición química

c. La masa de la estrella y la luminosidad

d. La composición química de la estrella y la temperatura

2. Cuál de las siguientes estrellas es la más cálida

a. Tipo M b. Tipo K

c. Tipo O d. Tipo A

3. Considere las estrellas con los siguientes Tipos espectrales: MI, GIII y AV. ¿Cuál es la más

cálida y cuál es la más luminosa?

a. MI la más cálida, GIII la más luminosa

b. GIII la más cálida, AV la más luminosa

c. AV la más cálida, MI la más luminosa

d. GIII la más cálida y la más luminosa

4. La clase espectral que sigue a una estrella de Tipo A9 es:

a. B0 b. K0

c. F0 d. M0

5. Las líneas de Balmer generadas en el espectro del Sol, corresponden a líneas de absorción,

teniendo en cuenta esto, ¿los electrones saltarían a niveles mayores o caerían a niveles menores de energía para producirlas?

Justifica a. Saltarían a niveles mayores b. Caerían a niveles menores

35

6. Las estrellas más calientes se caracterizan por tener líneas fuertes en su espectro de uno de los siguientes elementos:

a. Hidrógeno ionizado b. Helio ionizado

c. Calcio ionizado d. Oxido de titanio

7. Siendo el Sol una estrella tipo G se puede afirmar que dentro de su espectro de absorción se

encuentra: a. Nitrógeno, Carbono. b. Helio, Hidrógeno. c. Calcio, Helio. d. Óxido de Titanio, Hierro.

a. A partir del diagrama H-R, se puede afirmar que:

Ilustración 1: Gráfica H-R . Introducción a CTE II (2011), Depto. De Astronomía, IFFC,

UDELAR

a. Betelgeuse es una estrella Tipo M Clase I

b. El Sol es una estrella Tipo O, Clase II

c. Rigel es una estrella Tipo K, Clase I

d. Próxima Centauri es una estrella Tipo A, Clase V

36

8. Una estrella tipo A se caracteriza por presentar en su espectro fuertes líneas de Balmer, además presenta líneas de otros metales ionizados como Fe II, Mg II, Si II y Ca II; a partir de esto, la gráfica del espectro para una estrella tipo A es:

Ilustración 2: Opciones de respuesta. Introducción a CTE II (2011), Depto. De Astronomía,

IFFC, UDELAR. [Editado Useche, 2017]

9. Las estrellas tipo F producen espectros que se caracterizan por las líneas de Balmer

débiles, metales ionizados como Fe y Ca. Teniendo en cuenta esto, el espectro que corresponde a una estrella tipo F es:

Ilustración 3: Opciones de respuesta. Introducción a CTE II (2011), Depto. De

Astronomía, IFFC, UDELAR. [Editado Useche, 2017]

Nota: Fuente propia.

37

Anexo 12

Tabla 13: Versión II del ICCE (Inventario de conceptos en clasificación espectral)

INVENTARIO DE CONCEPTOS ORIENTADO A LA CLASIFICACIÓN

ESPECTRAL (ICCE) PREGUNTAS DEL ICCE – VERSIÓN II.

1. Las diferentes características espectrales en las estrellas se deben principalmente a:

a. Las diferencias en las presiones. b. Las diferencias en la composición

química. c. Las diferencias en las

temperaturas efectivas. d. Las diferencias en las líneas de los

espectros.

2. Las líneas de Balmer generadas en el espectro de algunas estrellas corresponden a líneas de absorción, teniendo en cuenta esto, ¿los electrones saltarían a niveles mayores o caerían a niveles menores de energía para producirlas?

Justifica

a. Saltarían a niveles mayores.

b. Caerían a niveles menores.

3. La clasificación espectral no aporta información sobre:

a. La composición de la estrella. b. La temperatura de la estrella. c. La densidad de la estrella. d. La luminosidad de la estrella.

4. Las estrellas más calientes se caracterizan por tener líneas fuertes en su espectro de uno

de los siguientes elementos: a. Hidrógeno. b. Helio. c. Calcio. d. Sodio.

5. Cuál de los siguientes elementos no se puede obtener a partir del proceso de fusión de

átomos de Helio dentro del núcleo de una estrella: a. Carbono. b. Nitrógeno. c. Oxígeno. d. Hidrógeno.

38

Ilustración 4: Useche, G. (2017). Ilustración Diagrama Hertzsprung – Russell ICCE. [Figura].

[Editado Useche, 2017].

6. El tipo espectral de una estrella en un diagrama H – R depende principalmente de:

a. La luminosidad de la estrella y la temperatura.

b. La luminosidad de la estrella y la composición química.

c. La masa de la estrella y la luminosidad.

d. La composición química de la estrella y la masa.

7. El tamaño de las estrellas está directamente relacionado con:

a. La clase espectral. b. La temperatura. c. La luminosidad. d. La densidad.

8. En el ciclo de vida de una estrella, una estrella amarilla decae como Gigante roja y muere

como enana blanca; a partir de esto se puede afirmar que: a. La luminosidad de una gigante roja

debe menor a la de una enana blanca.

b. La temperatura de una gigante roja debe ser menor a la de una enana blanca.

c. La magnitud absoluta de una gigante roja debe ser mayor a la de una enana blanca.

d. La clase espectral en su ciclo de vida es la misma porque sigue siendo la misma estrella.

39

9. La Ilustración 2 muestra la fotografía de un espectro estelar. Cuál de las siguientes imágenes corresponde a la gráfica de dicho espectro.

Ilustración 5: Fotografía de un espectro estelar (Karttunen, H., Kröger, P., Oja, H., Poutanen, M.,

y Donner, KJ (Eds.). (2016). Astronomía fundamental)

a.

Ilustración 6: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura].[Editado

Useche, 2017]

b.

Ilustración 7: Useche, G. (2017). Ilustración

Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017]

c.

Ilustración 8: Useche, G. (2017). Ilustración

Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017]

d.

Ilustración 9: Useche, G. (2017). Ilustración

Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017].

10. El Sol, es una estrella de tercera generación de la secuencia principal que se clasifica

como tipo G con una luminosidad clase V y se encuentra ubicado en el extremo de uno de los brazos de nuestra galaxia La Vía Láctea, conocido como Brazo de Orión. Teniendo en cuenta la evolución estelar, los mecanismos de formación de estrellas y la clasificación estelar espectral, ¿en qué regiones de la Vía Láctea se encontrarían las estrellas más cálidas de nuestra galaxia?

Nota: Fuente propia.

40

Anexo 13

Tabla 14: Versión III del ICCE (Inventario de conceptos en clasificación espectral)

INVENTARIO DE CONCEPTOS ORIENTADO A LA CLASIFICACIÓN ESPECTRAL (ICCE)

PREGUNTAS DEL ICCE – VERSIÓN III.

1. Las diferentes características espectrales en las estrellas se deben principalmente a: a. Las diferencias en las presiones. b. Las diferencias en la composición

química. c. Las diferencias en las

temperaturas efectivas. d. Las diferencias en las líneas de los

espectros.

2. Las líneas de Balmer generadas en el espectro de algunas estrellas corresponden a líneas de absorción, teniendo en cuenta esto, ¿los electrones saltarían a niveles mayores o caerían a niveles menores de energía para producirlas?

Justifica

a. Saltarían a niveles mayores.

b. Caerían a niveles menores.

3. Las estrellas más calientes se caracterizan por tener líneas fuertes en su espectro de uno

de los siguientes elementos: a. Hidrógeno. b. Helio. c. Calcio. d. Sodio.

4. Cuál de los siguientes elementos no se puede obtener a partir del proceso de fusión de

átomos de Helio dentro del núcleo de una estrella: a. Carbono. b. Nitrógeno. c. Oxígeno. d. Hidrógeno.

5. El tipo espectral de una estrella en un diagrama H – R depende principalmente de:

a. La luminosidad de la estrella y la

temperatura. b. La luminosidad de la estrella y la

composición química. c. La masa de la estrella y la

luminosidad. d. La composición química de la

estrella y la masa.

41

6. El tamaño de las estrellas está directamente relacionado con: a. La clase espectral. b. La temperatura. c. La luminosidad. d. La densidad.

Responda las preguntas 7 y 8 de acuerdo a la siguiente afirmación:

7. Si el ciclo de vida de las estrellas se relaciona con el diagrama H-R, se puede concluir que:

a. La magnitud absoluta de una Gigante Roja es menor que la de una Enana Blanca.

b. La luminosidad de una Enana Blanca es mayor que la de una Gigante Roja.

c. La temperatura de una Gigante Roja es mayor que la de una Enana Blanca.

d. La masa de una Enana Blanca es menor que la de una Gigante Roja.

8. De acuerdo a la información presentada en el recuadro se puede afirmar que:

a. La clase espectral no cambia

porque la luminosidad cambia. b. La clase espectral cambia porque la

magnitud absoluta también cambia.

c. La clase espectral cambia porque la temperatura cambia.

d. La clase espectral no cambia porque sigue siendo la misma estrella.

En el ciclo de vida de una estrella, una estrella amarilla decae como Gigante Roja y muere como Enana Blanca.

42

Ilustración 10: Useche, G. (2017). Ilustración Diagrama Hertzsprung – Russell ICCE. [Figura].

[Editado Useche, 2017].

1. A partir del diagrama H-R, se puede afirmar que:

a. Deneb es una estrella tipo A, Clase Ia.

b. Antares es una estrella tipo M, Clase IIa

c. Betelgeuze es una estrella tipo K, Clase Ia.

d. El Sol es una estrella tipo G, Clase VI.

2. La Ilustración 2 muestra la fotografía de un espectro estelar. Cuál de las siguientes

imágenes corresponde a la gráfica de dicho espectro.

Ilustración 11: Fotografía de un espectro estelar (Karttunen, H., Kröger, P., Oja, H., Poutanen,

M., y Donner, KJ (Eds.). (2016). Astronomía fundamental)

43

a.

Ilustración 12: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta

ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017].

b.

Ilustración 13: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta

ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017].

c.

Ilustración 14: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta

ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017].

d.

Ilustración 15: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta

ICCE.[Figura]. [Editado Useche, 2017]

Nota: Fuente propia.

44

Anexo 14

Tabla 15: Versión IV del ICCE (Inventario de conceptos en clasificación espectral)

PREGUNTAS DEL ICCE – VERSIÓN IV.

1. Las líneas de Balmer generadas en el espectro de algunas estrellas corresponden a líneas de absorción, teniendo en cuenta esto, ¿los electrones saltarían a niveles mayores o caerían a niveles menores de energía para producirlas?

Justifica

a. Saltarían a niveles mayores.

b. Caerían a niveles menores.

2. Las estrellas con temperaturas superficiales más altas, se caracterizan por tener líneas de

absorción fuertes en su espectro de uno de los siguientes elementos:

a. Hidrógeno. b. Helio. c. Calcio. d. Sodio.

3. Cuál de los siguientes elementos no se puede obtener a partir del proceso de fusión de

átomos de Helio dentro del núcleo de una estrella: a. Carbono. b. Nitrógeno. c. Oxígeno. d. Hidrógeno.

4. En cuál de las siguientes regiones, se produce la radiación que conforma el espectro de

las estrellas:

a. Núcleo. b. Zona de radiación. c. Fotósfera. d. Atmósfera.

45

5. La localización de una estrella en un diagrama color – magnitud, depende principalmente de:

a. La temperatura y la masa de la estrella.

b. La masa y la luminosidad de la estrella.

c. La temperatura y la luminosidad de la estrella.

d. La masa y el radio de la estrella.

Responda las preguntas 6 a 8 de acuerdo a la siguiente afirmación:

6. Si el ciclo de vida de las estrellas se relaciona con el diagrama color - magnitud, se puede concluir que:

a. La luminosidad de una Enana Blanca es mayor que la de una Gigante Roja.

b. La temperatura de una Gigante Roja es menor que la de una Enana Blanca.

c. La magnitud de una Enana blanca es menor que la del Sol.

d. La luminosidad y temperatura son las mismas porque es la misma estrella.

7. De acuerdo a la afirmación y su relación con el diagrama color – magnitud, se puede deducir que:

a. Las estrellas más grandes son las Gigantes Rojas.

b. Las estrellas de menor magnitud son las Enanas Blancas.

c. Las estrellas menos luminosas son las Enanas Blancas.

d. Las estrellas más calientes son las Gigantes Rojas.

En el ciclo de vida de una estrella, una estrella de baja masa comparada con la del sol evoluciona como Gigante

Roja y decae como Enana Blanca.

46

8. Cuál de las siguientes imágenes representa la trayectoria evolutiva de una estrella de baja masa comparada con la del sol en el diagrama H - R:

Ilustración 16:Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. Fuente: propia.

Ilustración 17: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. Fuente:

propia.

Ilustración 18: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. Fuente: propia.

Ilustración 19: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. Fuente:

propia.

A partir del diagrama para las clases espectrales, responda la pregunta 9.

a. b.

c. d.

47

Ilustración 20: Useche, G. (2017). Ilustración Diagrama Hertzsprung – Russell ICCE. [Figura].

[Editado Useche, 2017]

9. Deneb siendo una estrella tipo A, se esperaría que con el tiempo evolucione y migre en el diagrama de Hertzprung - Russel, hacia:

a. La clase O con un radio mayor al Sol.

b. La clase A con un radio menor al del Sol

c. La clase M con un radio mayor al del Sol.

d. La clase G con un radio como el del Sol.

10. La Ilustración 21 muestra la fotografía de un espectro estelar. Cuál de las siguientes

imágenes corresponde a la gráfica de dicho espectro.

Ilustración 21: Karttunen, H., Kröger, P., Oja, H., Poutanen, M., y Donner, KJ (Eds.). (2016). Fotografía de un espectro estelar. [Figura]. Fuente: Karttunen, H. Astronomía fundamental.

48

a.

Ilustración 22: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado

Useche, 2017].

b.

Ilustración 23: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado

Useche, 2017].

c.

Ilustración 24 Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura].

[Editado Useche, 2017].

d.

Ilustración 25: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. [Editado

Useche, 2017].

Fuente: propia.

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Anexo 15

Tabla 16: Versión Final del ICCE (Inventario de conceptos en clasificación espectral)

PREGUNTAS DEL ICCE – VERSIÓN ACTUAL.

1. Las líneas de Balmer generadas en el espectro de algunas estrellas corresponden a líneas de absorción, teniendo en cuenta esto, ¿los electrones saltarían a niveles mayores o caerían a niveles menores de energía para producirlas?

Justifica

a. Saltarían a niveles mayores.

b. Caerían a niveles menores.

2. Las estrellas con temperaturas superficiales más altas, se caracterizan por tener

líneas de absorción fuertes en su espectro de uno de los siguientes elementos: a. Hidrógeno. b. Helio. c. Calcio. d. Sodio.

3. Cuál de los siguientes elementos no se puede obtener a partir del proceso de

fusión de átomos de Helio dentro del núcleo de una estrella: a. Carbono. b. Nitrógeno. c. Oxígeno. d. Hidrógeno.

4. En cuál de las siguientes regiones, se genera la radiación que conforma el

espectro de las estrellas:

a. Núcleo. b. Zona de radiación. c. Fotósfera. d. Atmósfera.

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5. La localización de una estrella en un diagrama color – magnitud, depende

principalmente de:

a. La temperatura y la masa de la estrella.

b. La masa y la luminosidad de la estrella.

c. La temperatura y la luminosidad de la estrella.

d. La masa y el radio de la estrella.

Responda las preguntas 6 a 8 de acuerdo a la siguiente afirmación:

6. Teniendo en cuenta que el ciclo de vida de las estrellas se relaciona con el DCM, se puede concluir que:

a. La luminosidad de una Enana Blanca es mayor que la de una Gigante Roja.

b. La temperatura de una Gigante Roja es menor que la de una Enana Blanca.

c. La magnitud de una Enana blanca es menor que la del Sol.

d. La luminosidad y temperatura son las mismas porque es la misma estrella.

7. De acuerdo a la afirmación del recuadro y su relación con el DCM, se puede deducir que:

a. Las estrellas más grandes son las Gigantes Rojas.

b. Las estrellas de menor magnitud son las Enanas Blancas.

c. Las estrellas menos luminosas son las Enanas Blancas.

d. Las estrellas más calientes son las Gigantes Rojas.

En el ciclo de vida de una estrella, una estrella de baja masa comparada con la del Sol evoluciona como Gigante

Roja y decae como Enana Blanca.

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8. Cuál de las siguientes imágenes representa la trayectoria evolutiva de una estrella de baja masa comparada con la del Sol en el DCM:

Ilustración 26:Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. Fuente:

propia.

Ilustración 27: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. Fuente:

propia.

Ilustración 28: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. Fuente:

propia.

Ilustración 29: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. Fuente:

propia.

a. b.

c. d.

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A partir del diagrama para las clases espectrales, responda la pregunta 9.

Ilustración 30: Editado: Useche, G. (2017). Ilustración Diagrama Hertzsprung – Russell (H-R)

ICCE. [Figura]

9. Para Deneb, siendo una estrella tipo A, se esperaría que con el tiempo evolucione

y migre en el diagrama H-R, hacia:

a. La clase O con un radio mayor al Sol.

b. La clase A con un radio menor al del Sol

c. La clase M con un radio mayor al del Sol.

d. La clase G con un radio como el del Sol.

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10. La Ilustración 6 muestra la fotografía de un espectro estelar. Cuál de las siguientes imágenes corresponde a la gráfica de dicho espectro.

Ilustración 31: Karttunen, H., Kröger, P., Oja, H., Poutanen, M., y Donner, KJ (Eds.). (2016). Fotografía de un espectro estelar. [Figura]. Fuente: Karttunen, H. Astronomía fundamental.

a.

Ilustración 32:Editado: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta

ICCE.[Figura]

b.

Ilustración 33: Editado: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta

ICCE.[Figura]

c.

Ilustración 34: Editado: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta

ICCE.[Figura]

d.

Ilustración 35: Editado: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta

ICCE.[Figura]

Fuente: Propia