Las dificultades de los alumnos al relacionar distintos niveles de representación de una reacción química

UNIVERSITAS SCIENTIARUM[pic 1]

Revista de la Facultad de Ciencias

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA        Vol. 10, 35-43

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LAS DIFICULTADES DE LOS ALUMNOS AL RELACIONAR DISTINTOS NIVELES DE REPRESENTACIÓN

DE UNA REACCIÓN QUÍMICA

Graciela Casado, Andrés Raviolo

Universidad Nacional del Comahue, San Carlos de Bariloche, 8400, Argentina

araviolo@bariloche.com.ar

RESUMEN

Este trabajo muestra los resultados de un estudio exploratorio, referido al aprendizaje del concepto de reacción química, llevado a cabo con alumnos de 15-17 años que asisten a la escuela secundaria en San Carlos de Bariloche. A estos alumnos se les administró el Test Multirrepresentacional sobre la Reacción Química que indaga las vinculaciones entre los niveles macro, micro, simbólico y gráfico de la materia. Se observó que los alumnos presentaron serias dificultades para relacionar estos niveles, lo que evidenció una limitada comprensión de la reacción química. A la luz de estos resultados, se realizan algunas sugerencias didácticas para la enseñanza del cambio químico.

Palabras clave: Reacción química, niveles de representación, dificultades aprendizaje. ABSTRACT

This work shows the results of a preliminary study, related to the learning of the concept of chemical reaction, carried out with 15 to 17 years old students who attend secondary school in San Carlos de Bariloche. These students were given a Multirepresentational Test about chemical reaction, which investigates the relations among macro, micro, symbolic and graphic representation levels of the subject matter. Students presented serious difficulties to relate in relating these levels, which made evident demonstrated a limited understanding of the concept of chemical reaction. From these results, some didactic suggestions for the teaching of chemical change are given.

Key words: Chemical reaction, levels of representation of matter, learning difficulties

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INTRODUCCIÓN

Una línea de investigación en la Didáctica de la Química aborda la cuestión referida a la relación entre el éxito en la resolución de un problema y la comprensión concep- tual del mismo, en particular, la compren- sión de sus aspectos moleculares. La

mayoría de los estudios que se plantean esta cuestión utiliza situaciones en las que se emplean representaciones con partícu- las para indagar la comprensión concep- tual.

Johnstone (1982) fue uno de los primeros autores en destacar la importancia de dife- renciar tres niveles de representación de la

materia: (1) nivel sensorial o perceptivo (nivel macroscópico), (2) nivel partículas: átomos, moléculas o iones (nivel microscó- pico o submicroscópico) y (3) nivel símbo- los, fórmulas y ecuaciones (nivel simbólico). Desde esta perspectiva, saber química es poder aplicar estos tres niveles, de una forma relacionada, al estudio de un fenómeno. En adelante se hará referencia al nivel partículas directamente como ni- vel microscópico.

Gabel (1993) justifica las dificultades en- contradas en esta línea de investigación, por el énfasis puesto sobre el nivel simbó- lico y la resolución de problemas algorít- micos, a expensas de los niveles macro y micro, y por las insuficientes conexiones que se establecen entre los tres niveles (si es que son presentados en la enseñanza).

Algunos autores como Russell y otros (1997) incorporan un cuarto nivel de re- presentación: el nivel gráfico, constituido por gráficos o diagramas cuantitativos, es- pecialmente los gráficos XY, que represen- tan el comportamiento de propiedades macroscópicas en el tiempo, por ejemplo la variación de las concentraciones.

En el caso particular del concepto de reac- ción química, los estudiantes mantienen concepciones alternativas que la enseñan- za habitual del tema no trata con eficacia (Baker, 2001). Sin embargo, se observa que la mayoría de los textos y de los docentes, le dedican escaso tiempo y espacio a sus aspectos conceptuales.

Teniendo en cuenta los fundamentos ante- riores, este trabajo se planteó el objetivo de realizar una indagación de las concep- ciones y dificultades de alumnos de nues- tro medio sobre la comprensión de la reacción química en los cuatro niveles de representación mencionados y, especial- mente, en lo que atañe a las relaciones que se establecen entre ellos.

METODOLOGÍA

Instrumento: Test Multirrepresentacional sobre la Reacción Química

El TMRQ está compuesto por nueve ítemes, de naturaleza diferente dado que incluye cuestiones escritas tipo verdadero/falso sobre los niveles macro y microscópico, cuestiones que parten o solicitan diagramas de partículas, cuestiones donde se solici- tan ecuaciones químicas y cuestiones so- bre la interpretación de gráficos cantidad-tiempo. Algunos ítemes fueron tomados de la bibliografía consultada y otros fueron diseñados ad hoc; por razones de espacio sólo se incluirán los enuncia- dos de estos últimos.

En estos ítemes se solicita a los alumnos la realización de las siguientes actividades:

• Ítem 1: Evaluar la veracidad de una se- rie de 12 proposiciones sobre las carac- terísticas de una reacción química. Por ejemplo: “En una reacción química siempre se produce un cambio de esta- do de agregación (sólido, líquido, ga- seoso)”.

• Ítem 2: Identificar procesos químicos en una lista de transformaciones cotidia- nas, por ejemplo: “Jugo de limón ac- tuando sobre el mármol”. Este ítem es similar al formulado por Stavridou y Solomonidou (1989).

• Ítem 3: Reconocer cambios químicos apartir de representaciones con partícu- las correspondientes a los estados ini- cial y final, justificando la elección hecha. Este ítem está inspirado en Jansson (1995).

• Ítem 4: Traducir un cambio químico, expresado en términos macroscópicos, a los niveles simbólico y microscópico.

• Ítem 5: Traducir una representación con partículas de la ecuación química a una ecuación con símbolos y a otra con pa- labras.

• Ítem 6: Reconocer la situación final de un cambio químico expresada a nivel microscópico, a partir de la situación inicial y de la ecuación química. Co- rresponde al problema de estequio- metría conceptual 1 de Nurrenbern y Pickering (1987).

• Ítem 7: Identificar la ecuación química correspondiente a una reacción repre- sentada por las situaciones inicial y fi- nal a nivel microscópico. Corresponde al problema de estequiometría concep- tual 2 de Nurrenbern y Pickering (1987).

• Ítem 8: Reconocer las curvas correspon- dientes a: reactivo limitante, producto y reactivo en exceso, desde gráficos can- tidad vs. tiempo.

• Ítem 9: Relacionar representaciones mi- croscópicas con representaciones grá- ficas (cantidad vs. tiempo) correspondi- entes a dos situaciones con y sin reactivo limitante.

MUESTRAS

En el contexto de una investigación más amplia cuyo objetivo era poner a prueba una propuesta de enseñanza, se realizó este estudio exploratorio de las concepciones de los alumnos de nuestro medio sobre el cambio químico. Participaron 79 alumnos de un colegio público de Bariloche, de eda- des entre 15 y 17 años. Estos estudiantes habían tenido química durante 3 ó 4 años, con una carga horaria semanal de sólo 2 horas. Los temas que habían tratado los tres primeros años fueron: sistemas materiales, estados de agregación, estructura de la ma-

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