Congreso Estatal de Investigación Educativa Actualidad, Prospectivas y Retos

4 y 5 de Diciembre del 2006

DIAGNÓSTICO DE LOS PRERREQUSITOS CONCEPTUALES PARA EL

APRENDIZAJE DEL “MOL” EN LOS ALUMNOS DE SECUNDARIA

Mauro Alberto Ramos Moreno

El estudio pretende determinar si los alumnos de tercero de secundaria (Foránea No. 32 de Tequila, Jalisco) poseen los prerrequisitos conceptuales necesarios para el aprendizaje del concepto del mol, dentro del programa de Química (SEP, 1993 y 2006).

El mol es una de las unidades fundamentales de la Química y es tratado extensamente tanto en el programa oficial como en los libros de apoyo. Entender el concepto del mol implica la habilidad para relacionar lo concreto a lo abstracto, lo del mundo macroscópico con el del mundo atómico.

La pregunta de investigación es la siguiente: ¿Los estudiantes de Secundaria ( 3º de la escuela secundaria foránea

No. 32 de Tequila, Jalisco) dominan los prerrequisitos necesarios para el aprendizaje del concepto de Mol?

Para indagar lo anterior se preguntó a través de una entrevista semiestructurada el concepto de mol y sus términos estructurantes: átomo. elemento químico, compuesto químico, masa atómica y Mol. Los resultados indican que el concepto de mol debe seguir siendo considerado un reto para la Química de este nivel pues la mayoría de los alumnos carecen de los prerrequisitos indispensables para su abordaje en la enseñanza

Introducción

El estudio pretende determinar si los alumnos de tercero de secundaria

(Foránea No. 32 de Tequila, Jalisco) poseen los prerrequisitos conceptuales

necesarios para el aprendizaje del concepto del mol, dentro del programa de

Química (SEP, 1993 y 2006).

Prieto et al. (2002) mencionan que los estudios sobre los prerrequisitos

conceptuales de los estudiantes empezaron a generarse en gran cantidad a

finales de la década de los 80’s y para que este campo no se convirtiera en un

mero catalogo de las ideas previas, se apuntó la iniciativa de que éstos debían

proponer una progresión conceptual y plantear propuestas de presentación del

contenido a los diseñadores del currículo y de los materiales educativos.

Al principio en los 60’s y 70’s la idea de progresión se tomó de la lógica

de la disciplina con la idea de continuidad que significa la presentación del

conocimiento gradual y sin saltos, posteriormente cambió el enfoque y se vio

que la situación importante era la evolución conceptual de los estudiantes y de

sus dificultades de comprensión, dentro de los cuales pueden existir estadios y

obstáculos particularmente complicados de superar por el estudiante.

Metodológicamente los estudios de progresión pueden comenzar con la

formulación de la lógica de la disciplina como un intento de secuenciación a

priori, pero conforme se avanza en los análisis de las concepciones de los

estudiantes, se puede transitar a la progresión y a las dificultades reales.

En la Didáctica de la Química es especialmente importante el estudio de

los prerrequisitos conceptuales ya que en general la materia es poco aceptada

por los estudiantes, y uno de los factores de este bajo interés se debe a la

forma de abordar su estudio, muy sobrecargado de material teórico, poniendo

demasiada atención a la resolución de problemas numéricos artificiales y muy

poco se sabe sobre las progresiones conceptuales requeridas para su

enseñanza (Hernández y Montagut (1991).

Esto también se aplica al caso del concepto de mol, problema que ha

sido estudiado intensivamente (Furió et al 1999, 2000, 2002), como relevante y

actual por su impacto en los cursos de química correspondientes y por su

relación con la resolución de problemas en estequiometría (Furió et al., 1999).

La importancia de aprender el concepto del mol y de la magnitud que

mide, la cantidad de sustancia, creció cuando la comunidad internacional de

científicos lo incluyó entre las siete magnitudes principales con sus respectivas

unidades de medición (Mills et al., 1993, cit por Furió et al., 2002: 229), como

se muestra en el siguiente cuadro (Catalá, 1999):

UNIDADES FUNDAMENTALES

Magnitud Unidad Símbolo

Longitud metro m

Masa kilogramo kg.

Tiempo segundo s

Temperatura kelvin K

Intensidad de la corriente

eléctrica

ampere A

Intensidad luminosa candela Cd

Cantidad de sustancia mol mol

El concepto de mol fue propuesto por Ostwald en 1900 (Furió et al,

1999) al intentar determinar el peso normal de las sustancias por medio de la

proporcionalidad entre la disminución del punto de congelación y la

concentración en disoluciones acuosas, así menciona varias veces el término

“cantidad de sustancia” identificado como masa, para enseguida definir mol al

decir que “así, si se diluye un peso normal o molecular de una sustancia

expresado en gramos se debe llamar a partir de ahora mol a cualquier cantidad

de esa sustancia en 1 litro o 1000 g de agua.

En el programa de Química para 2º (SEP 1993) de secundaria en el

apartado que lleva por título “La naturaleza discontinua de la materia” se

localizan tres temas relativos al MOL:

-El MOL, unidad fundamental de la materia.

-Masa molar de los elementos.

-Masa de un MOL de moléculas.

En el programa de Química de 3º de secundaria es tratado el tema de

“Concentración Molar” en el apartado sobre “Agua, disoluciones y reacciones

químicas”.

En cuanto a uno de los textos usados por los alumnos se define MOL

como “… la cantidad de un sustancia (compuesto, elemento), que contiene el

mismo número de partículas (moléculas, átomos) que 12g de carbono 12 (12C)

(Bonnet 2002: 256).

Otra definición de Mol utilizada en un libro diferente es: “la Cantidad de

sustancia de fórmula química especificada que contiene el mismo número de

unidades fórmula (átomos, moléculas, iones, electrones, cuantos y otras

entidades) como hay en 12 gramos (exactamente) del núclido puro 12C

(Carbono), según la IUPAC ( Unión Internacional de Química Pura y Aplicada)”

(León, 1996).

La cantidad de sustancia es el número de abogadro = 6.022 X 1023

moléculas. Es la medida propuesta con la que el resto de las masas relativas

de todos los átomos son determinadas. Se trata de un medio para contar

partículas atómicas o moléculas pesando cantidades macroscópicas

(Claesgens y Stacy 2003, 6). Entender el concepto del mol implica la habilidad

para relacionar lo concreto a lo abstracto, lo del mundo macroscópico con el del

mundo atómico.

Wakeley y de Grys (2000) precisan que el problema principal en la

enseñanza del mol es que los estudiantes tienden a encontrar el concepto

como algo muy abstracto y confuso, por lo mismo, suelen quedarse en su

memorización y en prácticas de conversión molar, lo cual logra un dominio

algorítmico en la resolución de problemas, pero no una comprensión.

Dierks (1981, cit por Furió et al., 2002) señala que las dificultades en el

aprendizaje del concepto del mol radican en el carácter abstracto de la

expresión “cantidad de sustancia” y en la atribución de diversos significados a

la palabra mol. Una amplia revisión bibliográfica le mostró al autor cómo el mol

resulta una unidad individual de masa, o bien, una porción de sustancia, o, un

número de partículas (número de Avogadro). Es importante, dice, que “la

cantidad de sustancia” tenga un claro significado, lo mismo que su unidad de

medida, el mol.

Sin embargo en ninguna de estas investigaciones encontramos un

estudio que nos muestre si algunas de estas dificultades se pueden deber a

que los alumnos carecen de los prerrequisitos conceptuales para abordar el

mol, y este es precisamente el objetivo de este trabajo.

Metodología y resultados

La pregunta de investigación es la siguiente:

¿Los estudiantes de Secundaria ( 3º de la escuela secundaria foránea

No. 32 de Tequila, Jalisco) dominan los prerrequisitos necesarios para el

aprendizaje del concepto de Mol?

Para indagar lo anterior se preguntó a través de una entrevista

semiestructurada el concepto de mol y sus términos estructurantes: átomo.

elemento químico, compuesto químico, masa atómica y Mol

Las preguntas se plantearon de la siguiente forma:

1.- Diga qué entiende por átomo.

2.- ¿Qué es un elemento químico?

3.- ¿Qué ideas tiene de un compuesto químico?

4.- ¿Cómo explica qué es la masa atómica?

5.- Exprese las ideas que tiene acerca del MOL

Siguiendo el estudio de Larson (1997) se plantea que un estudiante tiene

los prerrequisitos necesarios para aprender el concepto de mol si manifiesta

una comprensión de un elemento químico, un compuesto químico o molécula,

la masa atómica y finalmente conoce cuando menos el término mol. Así se

establecen cuatro categorías de conocimientos en los prerrequisitos:

• Categoría 0: no conceptualiza ninguno de los cuatros

términos

• Categoría 1: conceptualiza al menos alguno de los

cuatro términos precedentes

• Categoría 2: al menos dos.

• Categoría 3: al menos 3

• Categoría 4: al menos 4

• Categoría 5: los cuatro y menciona alguna característica

del término mol

Las categorías 4 y 5 identifican a los estudiantes que están listos para

aprender el concepto del mol, el cual como hemos visto implica relacionar los

compuestos químicos y su masa molecular con un número de partículas

constante

El cuestionario se aplicó a un grupo de 102 alumnos de tercero de

secundaria tomados y los resultados fueron los siguientes:

Tabla 1 .-Posesión de prerrequisitos conceptuales del “mol”*

Por concepto específico

Acertadas Erróneas

Átomo 86 16

Elemento 60 42

Compuesto 53 49

Masa molecular 17 85

Mol 0 102

* aplicada por Asunción González Muñoz

Tabla 11 .-Posesión de prerrequisitos conceptuales del

“mol”*

Por número de aciertos

Número de

conceptos

Número de alumnos

uno 60

dos 24

tres 16

cuatro 4

cinco 0

En esta forma concluimos que solo 4 alumnos de los 102 tienen los

prerrequisitos necesarios para acceder al concepto de Mol, pues tienen el

dominio de cuatros conceptos (categoría 4), pero ninguno tiene la

categoría cinco, es decir simultáneamente conceptualizan los

prerrequisitos y el mol. Y otro hecho que resalta es que ninguno maneja el

concepto de mol, lo cual es obvio dado que no maneja los conceptos que

son sus prerrequisitos.

También se destaca que más del 50% de los estudiantes 60 solo

maneja uno de los cuatro componentes fundamentales del concepto de

mol, lo cual evidencia una distancia de 3 conceptos fundamentales para

poder enseñarlo.

Análisis de los resultados y conclusiones

Después de revisar los resultados de los 102 alumnos encuestados sólo

4 respuestas sobre el concepto de Mol merecieron ser consideradas como

relacionadas pero lo confundieron con la masa atómica o con compuesto

químico: “es algo que contiene masa atómica” o con compuesto químico: “Es

igual que un compuesto, más o menos”, y por ello no fueron considerados

como parte de la categoría cinco. Esto también significa que efectivamente que

los cuatro conceptos precedentes son realmente los prerrequisitos

indispensables para el aprendizaje del mol.

En esta tabla 1 también se observa cómo a mayor complejidad en los

conceptos, hay menor número de aciertos, así en el de MOL no hay ningún

acierto, en tanto que en el de átomo hay el mayor número, lo cual significa que

los prerrequisitos en si tienen una gradación de dificultad o progresión

conceptual (Prieto et al.,2002).

Un análisis de algunas de las respuestas muestra un acuerdo con el

estudio de Claesgens y Stacy (2003,20-21). Los alumnos trabajan con un

limitado dominio del conocimiento, confiando en la poca o mucha información

que posean, así, algunas de sus respuestas se desprenden de las propiedades

macroscópicas que si conocen, por ejemplo, algunos hablan de masa, como la

masa de una mezcla de harina y agua para preparar tortillas, de átomo como

una parte muy chiquita, la más chiquita que existe, de compuesto como algo

parecido a una llave que esta compuesta de fierro y niquel.

Pero también aprenden propiedades sensoriales de los conceptos como

el mencionar que masa atómica es un numerito que se encuentra en uno de los

cuadritos que está en la tabla periódica.

Los resultados de esta investigación son congruentes con otros estudios

que muestran que pocos estudiantes de este nivel llegan a dar el tránsito a la

relación masa/átomo/molécula, pues confunden un átomo con una molécula y

luego, como no tienen no tienen una imagen adecuada de un átomo, no llegan

a mencionar los elementos atómicos y por lo tanto hacia arriba no relacionan

un compuesto químico con la masa atómica y molecular y por lo tanto no llegan

al concepto de mol (Claesgens y Stacy, 2003, 21-22).

Hesse y Anderson (1992, cit. por Claesgens y Stacy, 2003, 22)

encuentran que les es muy difícil a los alumnos hacer la transición desde una

molécula hasta muchas moléculas atribuyéndoles propiedades que sólo existen

en el grado macroscópico, por la falta de un puente que ayude a los alumnos a

enlazar las propiedades macroscópicas con las microscópicas es que no

pueden entender el concepto de mol, así a lo más que llegan es a considerar

como sinónimos el número de abogador y éste concepto. Como sucedió en

éste caso donde dos alumnos con toda claridad expusieron que el mol era el

número de avogadro (aunque no supieron ni siquiera que cantidad expresaba

dicho número).

Así el mol debe seguir siendo considerado un reto para la Química de

este nivel pues la mayoría de los alumnos carecen de los prerrequisitos

indispensables para su abordaje en la enseñanza.

Bibliografía

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