UsecheGalindoLadyJulieth2017

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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 
 
____________________________________ 
FIRMA DEL JURADO 
 
____________________________________ 
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 ................................................................................................................................ 3	
Justificación ................................................................................................................................ 4	
Objetivos ..................................................................................................................................... 5	
Objetivo general ...................................................................................................................... 5	
Objetivos Específicos .............................................................................................................. 5	
Capítulo 2 Etapas para el desarrollo de un inventario de conceptos. ............................................. 6	
Análisis documental .................................................................................................................... 7	
Prueba diagnóstica .................................................................................................................... 15	
Resultados del sondeo ............................................................................................................... 16	
Identificación del dominio de conceptos .................................................................................. 17	
Capítulo 3 Clasificación estelar espectral ..................................................................................... 18	
El espectro electromagnético. ................................................................................................... 18	
Espectro visible: .................................................................................................................... 21	
Espectro continuo .................................................................................................................. 22	
Espectro de emisión .............................................................................................................. 22	
Espectro de absorción ........................................................................................................... 24	
Espectroscopia .......................................................................................................................... 25	
Clasificación espectral de estrellas ........................................................................................... 26	
Clasificación de Harvard ........................................................................................................... 28	
Diagrama de Hertzsprung-Russell ............................................................................................ 30	
Clasificación espectral de Yerkes ............................................................................................. 32	
Capítulo 4 Diseño de un inventario de conceptos orientado a la clasificación espectral. ............ 34	
Diseño del inventario de conceptos ............................................................................................ 1	
Validación del inventario de conceptos. ..................................................................................... 8	
Capítulo 5 Conclusiones ............................................................................................................... 13	
Lista de referencias ....................................................................................................................... 18	
Apéndice .......................................................................................................................................19	
Anexo 1 ..................................................................................................................................... 19	
Anexo 2 ..................................................................................................................................... 21	
Anexo 3 ..................................................................................................................................... 23	
Anexo 4 ..................................................................................................................................... 23	
Anexo 5 ..................................................................................................................................... 25	
Anexo 6 ..................................................................................................................................... 30	
Anexo 7 ..................................................................................................................................... 31	
Anexo 8 ..................................................................................................................................... 32	
Anexo 9 ..................................................................................................................................... 32	
Anexo 10 ................................................................................................................................... 33	
Anexo 11 ................................................................................................................................... 34	
Anexo 12 ................................................................................................................................... 37	
Anexo 13 ................................................................................................................................... 40	
Anexo 14 ................................................................................................................................... 44	
Anexo 15 ................................................................................................................................... 49	
 
 
ix Lista de tablas 
 
Tabla 1: Lista de chequeo de la elaboración del ICCE. .................................................................. 1	
Tabla 2. Tesis doctoral – CI sobre propiedades y formación de estrellas. .................................... 19	
Tabla 3: Artículo - CI sobre espectroscopia. ................................................................................ 21	
Tabla 4: Proceso de construcción de pruebas según Bardar, 2007 ............................................... 23	
Tabla 5: Artículo – CI sobre propiedades de estrellas .................................................................. 23	
Tabla 6: Test diagnóstico tomado del CI de Zeilik aplicando algunas variantes. ......................... 25	
Tabla 7: Resultados obtenidos del sondeo aplicando el test de Zeilik .......................................... 30	
Tabla 8: Temas encontrados en los libros de texto sobre formación y clasificación estelar ........ 31	
Tabla 9: Temas dedicados a la clasificación espectral en el libro de Zeilik ................................. 32	
Tabla 10: Colores visualizados a partir de la longitud de onda. ................................................... 32	
Tabla 11: Características de las clases espectrales. ...................................................................... 33	
Tabla 12: Versión I del ICCE (Inventario de conceptos en clasificación espectral) .................... 34	
Tabla 13: Versión II del ICCE (Inventario de conceptos en clasificación espectral) ................... 37	
Tabla 14: Versión III del ICCE (Inventario de conceptos en clasificación espectral) .................. 40	
Tabla 15: Versión IV del ICCE (Inventario de conceptos en clasificación espectral) ................. 44	
Tabla 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. ............................................................................... 7	
Figura 2: Espectro electromagnético. Anton, J. (2008). ............................................................... 18	
Figura 3: Espectro continuo del Sol (Universidad de los Andes, s.f.). ......................................... 22	
Figura 4: Líneas espectrales del hidrógeno, Helio, Bario y Mercurio (Tipler, 2010). .................. 23	
Figura 5: Espectro de emisión y de absorción de un mismo elemento (Castillo, s.f.). ................. 24	
Figura 6: Diagrama H-R. Tomado de: Observatorio Astronómico Instituto Copérnico (Instituto 
Copérnico, 2017) ................................................................................................................... 31	
Figura 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	
 
2 
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]. ........ 48	
Ilustración 25: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. 
[Editado Useche, 2017]. ............................................................................................ 48	
Ilustración 26:Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. Fuente: 
propia. ....................................................................................................................... 51	
Ilustración 27: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. 
Fuente: propia. .......................................................................................................... 51	
Ilustración 28: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. 
Fuente: propia. .......................................................................................................... 51	
Ilustración 29: Useche, G. (2017). Ilustración Opción de respuesta ICCE.[Figura]. 
Fuente: propia. .......................................................................................................... 51	
Ilustración 30: Editado: Useche, G. (2017). Ilustración Diagrama Hertzsprung – Russell 
(H-R) ICCE. [Figura] ................................................................................................ 52	
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. .......................................................................................... 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 inventariosde 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. 
 
 
5 
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. 
 
 
 
 
 
6 
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” 
 
7 
(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. 
 
8 
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 elsegundo 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 
 
12 
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 conocimientoproposicional 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 alrededorde 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 estrellaaumenta 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 
 
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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 delnúcleo. 
• La interpretación de las bandas presentes en la imagen de un espectro producido 
por una estrella. 
Tabla: Lista de chequeo del ICCE. [Fuente Propia] 
 
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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 
 
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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 
 
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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). 
 
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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 
 
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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