EVALUACIÓN DE ESTUDIANTES DEL ENTENDIMIENTO CONCEPTUAL DE ECUACIONES BALANCEADAS Y RELACIONES ESTEQUIOMÉTRICAS UTILIZANDO UN DIBUJO DE PARTÍCULAS

TITULO

EVALUACIÓN DE ESTUDIANTES DEL ENTENDIMIENTO CONCEPTUAL DE ECUACIONES BALANCEADAS Y RELACIONES ESTEQUIOMÉTRICAS UTILIZANDO UN DIBUJO DE PARTÍCULAS

INTRODUCCION

• En 1987, Nurrenbern y Pickering (1) demostraron que los estudiantes de química que pueden resolver problemas matemáticos a menudo tienen más dificultades para responder a los problemas conceptuales a nivel de partículas que cubren los mismos temas.
• Varios investigadores han garantizado estos resultados utilizando los dibujos de partículas utilizadas por Nurrenbern y Pickering, mientras que otros han identificado áreas adicionales de dificultad del estudiante utilizando otras imágenes de partículas.
• Estas imágenes son muy útiles en la enseñanza de los estudiantes la diferencia entre los subíndices y los coeficientes, la identificación de limitantes y los reactivos en exceso, y en general son útiles en la enseñanza de los conceptos químicos detrás de ecuaciones balanceadas.
• La mayoría de los estudiantes finalmente reconocen que (c) es la mejor descripción de la reacción química se muestra en la imagen, pero con el paso de los años, varios estudiantes han tratado de convencerme de que (d) es también una descripción correcta para esta reacción.
• Este estudio de investigación será determinar si los estudiantes que salen de las especies químicas que no han reaccionado en la ecuación equilibrada reconocieron la relación de reacción adecuada de los materiales de partida.

OBJETIVO        

Determinar si los estudiantes que salieron de las especies que no han reaccionado en sus ecuaciones balanceadas reconocerían la relación de reacción correcta de los dos materiales de partida al realizar cálculos estequiométricos.

MATERIALES Y METODOS

• Se pidió a los estudiantes a escribir una ecuación equilibrada para una foto de partículas y para realizar dos cálculos estequiométricos que requieren el uso de su ecuación equilibrada.
• El primer cálculo estequiométrico se eligió debido a que la masa de producto debe ser el mismo.
• Este estudio mide y evalúa dos habilidades de los estudiantes: (1) la capacidad de convertir imágenes de partículas en la representación simbólica de una ecuación química equilibrada, y (2) la capacidad de utilizar la ecuación equilibrada simbólica para resolver problemas matemáticos asociados con estequiometría.
• A todos los estudiantes se les enseñó formalmente el uso de algoritmos para resolver problemas sencillos estequiometría como los de este estudio.
• Se clasificó las respuestas de los estudiantes por sus ecuaciones balanceadas, y los cálculos estequiométricos.
• Finalmente se analizó las imprecisiones e inconsistencias.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

• La respuesta más común, reportado por 59 de los 156 estudiantes (38%), fue 3C + 8S → 3CS2 + 2S, seguido por la respuesta correcta: C + 2S → CS2, reportados por 24 estudiantes (15%). Las otras respuestas (con la excepción de C + 3S → CS2 + S, exhibido por 5 estudiantes o 3%), todos mostraron cierta confusión entre el uso de subíndices y coeficientes.
• Del mismo modo, algunos estudiantes clasifican todos los materiales de partida como un objeto química: "C3S8". Esta confusión también apareció en las representaciones del recipiente final de los estudiantes, el etiquetado de los dos círculos inconexas como "S2" en lugar de "2S" y los productos como "(CS2) 3" en lugar de "3CS2".
• En general, 68 de los 156 estudiantes (44%) mostraron al menos alguna confusión entre el uso de subíndices y los coeficientes en la conversión de la imagen en partículas dentro de una ecuación química balanceada.
• 59 estudiantes de este estudio (38%) escribieron una ecuación equilibrada consistente con distractor y 24 estudiantes (15%), escribió una ecuación equilibrada consistente con la respuesta correcta, ninguno de los 156 estudiantes escribió equilibrada ecuaciones consistentes con distractores.
• De los 42 estudiantes que usan la ecuación 1, ocho (19%) realiza cálculos que reconocen la proporción de reacción de C y S. Cinco de estos estudiantes utilizan las relaciones algorítmicos tradicionales (factores de conversión) para convertir mC a NC a NS a MS que fueron utilizados en. Los otros tres estudiantes utilizaron la composición por ciento de (15,75% 84,25% C y S) para determinar la relación de MC para mS.

CONCLUSIONES

La ecuación equilibrada más común fue 3C + 8S → 3CS2 + 2S, donde los estudiantes abandonaron los que no han reaccionado átomos (exceso) de azufre en la ecuación, seguido por la ecuación correcta C + 2S → CS2, exhibidas por el 15% de los estudiantes. Los errores más comunes de los estudiantes demostraron confusión entre los conceptos de subíndices y los coeficientes (es decir, escribiendo "C3" en lugar de "3C" por tres átomos de carbono independientes, etc.) (16, 17) o especies químicas que no ha reaccionado incluidos en la ecuación.

Sin embargo, ninguno de los 156 estudiantes en este estudio proporciona ecuaciones balanceadas consistentes con los otros tres distractores. Los resultados de este estudio sugieren que las ecuaciones como X3 + Y8 → 3XY2 + Y2 y X3 + Y8 → (XY2) 3 + Y2, donde algunos o todos los coeficientes se muestran como subíndices, serían opciones más atractivas para los estudiantes que tienen dificultades distinguiendo entre los subíndices y los coeficientes y en última instancia, proporcionar instructores con más información útil con respecto a la comprensión conceptual de sus estudiantes. Se evaluaron las respuestas a la primera pregunta para determinar si los estudiantes tenían una comprensión de los cálculos estequiométricos sencillos y de las respuestas a la segunda pregunta se utilizaron para evaluar el concepto de las relaciones de reacción adecuadas de los dos materiales de partida de los alumnos. Menos de la mitad de los estudiantes que se manifestaron confusión entre subíndices y coeficientes proporcionaron una configuración adecuada para el primer cálculo estequiométrico mientras que más de la mitad de los estudiantes que no muestran la confusión entre estos conceptos proporcionan una configuración estequiométrica adecuada. Esto implica que los estudiantes que entienden mejor los conceptos de subíndices y los coeficientes también son más capaces de realizar cálculos estequiométricos sencillos. De los estudiantes que escriben ecuaciones equilibradas que contienen especies químicas que no han reaccionado, sólo el 23% reconoció que la relación de reacción adecuada no era el mismo que los ratios en su ecuación equilibrada. Por otro lado, el 64% de estos estudiantes utiliza la relación estequiométrica directamente desde su ecuación incorrectamente equilibrada, lo que demuestra que a pesar de que pueden utilizar la ecuación de equilibrio en un algoritmo estequiométrica correctamente, no entienden los conceptos de química que una ecuación equilibrada está tratando transmitir. (Sanger, 2005)

REFERENCIA

Sanger, M. (Enero de 2005). Evaluating Students’ Conceptual Understanding of Balanced Equations and Stoichiometric Ratios Using a Particulate Drawing. (D. Bunce, Ed.) Journal of Chemical Education • Vol. 82 No. 1, 131-134.