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DIFICULTADES PARA EL APRENDIZAJE DE LA QUÍMICA Y ALGUNAS
ALTERNATIVAS USADAS
Rosalba Alfonso Sierra
INTRODUCCIÓN
Las ciencias naturales y en particular la química es uno de los que más desarrollo genera a
nivel mundial, clave en el manejo de los problemas ambientales y el desarrollo tecnológico en áreas
como la salud y la investigación. Desde hace largo tiempo el aprendizaje de las ciencias naturales
genera poco interés en los estudiantes de secundaria; situación que preocupa a maestros e
investigadores en la educación, porque es allí donde empieza el gusto del estudiante por las
ciencias. En el currículo escolar las ciencias naturales están constituidas por Biología, Química y
Física, de las cuales las dos últimas son las de menor aceptación.
Los motivos de tal situación son muy variados y van desde motivos inherentes a las
asignaturas como conceptos abstractos, las escasas habilidades matemáticas de los estudiantes que
dificultan su aprendizaje, la falta de conexión con su entorno, la imposibilidad de vislumbrar una
utilidad a futuro, la tradicional apreciación de dificultad que siempre se les relaciona y la poca
popularidad de las carreras
Las prácticas docentes en la mayoría de instituciones se realiza de forma tradicional, lo que
dificulta el aprendizaje activo de los estudiantes y las prácticas de laboratorio son difíciles debido
al tamaño de los grupos y la escasez de materiales de trabajo; además, las instituciones deben
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cumplir con los programas, por tanto, los docentes deben tener todo calculado en tiempos y para
lograrlo lo que obliga a mantener formas tradicionales de enseñanza.
La enseñanza de la química siempre ha estado presente en todos los programas de Ciencias
Naturales, las discusiones de los especialistas en el área y las propuestas para mejorar la enseñanza
han sido constantes, el panorama a nivel nacional es el mismo que se observa en muchos países del
mundo, lo que ha llevado a una crisis en el campo por insuficiencia de profesionales. Desde el
campo de la educación y concretamente desde el aula de clase, corresponde a los maestros cambiar
las condiciones de la enseñanza - aprendizaje de la química, innovando en las metodologías e
involucrando al estudiante como parte activa de su formación y teniendo en cuenta la finalidad de
la educación científica, cuyo papel final es que el individuo pueda usar los conceptos de ciencia
necesarios para desenvolverse en la sociedad.
En ciencias naturales, las pruebas externas tanto del Icfes como las PISA se centran en el
entendimientode losconceptos científicos y en la capacidad de tomar una perspectiva para entender
la realidad desde la ciencia; se valora el grado en que los estudiantes utilizan sus conocimientos en
esta área para identificar preguntas, adquirir nuevos saberes, explicar fenómenos y llegar a
conclusiones con base en evidencias. Debido al campo de enseñanza en el que me desempeño, es la
química la disciplina sobre la que realizaré este trabajo.
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PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
La enseñanza de las Ciencias en particular la Química, de forma tradicional, con un papel
pasivo del estudiante, lo que favorece el aprendizaje memorístico de una ciencia abstracta, alejada
de la realidad; cuya enseñanza se contrapone con finalidades de la educación científica:
Aprendizaje de conceptos y construcción de modelos, desarrollo destrezas experimentales,
resolución de problemas, desarrollo de actitudes y valores, y construcción de una imagen de
ciencia. (Jiménez y Sanmartí, 1997). Estas dificultades hacen que en las pruebas externas, estemos
ubicados en lugares muy bajos respecto de otros países del mundo. Lograr involucrar y
responsabilizar al estudiante en el aprendizaje, lo motiva para trabajo colaborativo y siente que lo
tienen en cuenta.
En los campos de investigación en educación a nivel latinoamericano, la Pedagogía en
espacios escolares con el tema específico de las nuevas tecnologías en la escuela descritas dentro
de problemas educativos y alternativas pedagógicas, son uno de los temas de investigación que han
sido tenidos en cuenta para futuros estudios. A su vez, en el campo de la pedagogía se procura
avanzar en la reconstrucción de los conocimientos que tradicionalmente fueron conformando esta
disciplina, su incidencia en la constitución de la propia Escuela y las posibilidades actuales de
abordar los nuevos desafíos con propuestas innovadoras.
PREGUNTA-PROBLEMA A INVESTIGAR
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El escaso interés que muestran los estudiantes por las ciencias naturales se relaciona con
dificultades en el proceso de enseñanza- aprendizaje en el aula que impide el desarrollo de
competencias científicas.¿La intervención en el aula mediante un proceso didáctico que
favorezca el aprendizaje activo del estudiante, facilita el desarrollo de competencias científicas?
¿Cuáles son los cambios que se dan en el proceso y que ventajas o desventajas presenta para los
actores?
MARCOS DE REFERENCIA
Estado del Arte
La química es una asignatura difícil de aprender por el grado de abstracción, el estudio y
análisis de la problemática de la enseñanza - aprendizaje siempre ha estado en la mente de los
investigadores, especialistas en pedagogía y maestros; no solo a nivel de educación media sino
también en los primeros semestres de diferentes carreras. Para entender y proponer soluciones a
los problemas asociados a la enseñanza - aprendizaje de la química, se han llevado a cabo varios
estudios que buscan los factores que interviene en la dificultad del aprendizaje, partiendo desde la
problemática identificada y en los temas que se consideran con mayor grado de dificultad. Los
diferentes trabajos se describen dentro de los siguientes aspectos:
1. Las concepciones alternativas y la falta de integración representacional
La finalidad de la educación en ciencias es lograr que los estudiantes construyan su propio
conocimiento, para alcanzar la comprensión en el proceso el aprendizaje significativo, pero algunos
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factores como las concepciones alternativas o errores conceptuales o ideas previas, interfieren con
este proceso. Las concepciones alternativas son representaciones sociales de la ciencia que están
en la mente de los individuos, tienen su origen en la vida cotidiana, en los medios de comunicación,
en las creencias, en la cultura, en instrucciones durante la enseñanza; y están entre el juego de la
ciencia y el sentido común, es la ciencia del ciudadano del común.
Las concepciones alternativas se caracterizan por “su carácter situacional son
representaciones activadas para una situación específica sin que necesariamente estén almacenadas
de modo permanente o explícito en el sistema cognitivo del sujeto”. (Callone y Torres, 2013).
Además, carecen de cientificidad, no son erradas pero son resistentes a la enseñanza, la mayoría de
las investigaciones en torno al tema se centran en la manera de identificarlas mediante tareas que
buscan activarlas, para un determinado tema que reviste cierta dificultad en los estudiantes; y son
importantes para conocer las dificultades de los alumnos y sus causas, pero no son suficientes para
conseguir un mejor aprendizaje de los estudiantes.
Johnstone afirmó que “lo que realmente sabemos y entendemos, controla lo que
aprendemos”, propuso 3 niveles de pensamiento representacional necesarios para aprender química
y en los cuales se debería basar el aprendizaje lógico de la química; esto es el nivel macroscópico,
microscópico y simbólico (Johnstone, 1991). El nivel macroscópico hace referencia a las
percepciones sensoriales de los fenómenos químicos, el microscópico a todo aquello que en
química tiene que ver con átomos y moléculas y lo simbólico se refiere a las representaciones de
los hechos químicos. Un aprendizaje significativo le debe permitir al individuo moverse dentro de
los 3 niveles representacionales.
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2. Falta de integración de ejes representacionales y currículos desfasados de la realidad
La falta de integración en los tres niveles representacionales, macroscópico,
submicroscópico y simbólico; conducen a que no haya comprensión o errores en el aprendizaje de
diferentes temas de la química en los estudiantes. En un estudio del significado de las fórmulas
químicas reportaron confusión entre fórmula y modelo (Farre, 2013),dificultad en la definición de
modelos (Garritz, 2013), en el tema de ácido base no hubo comprensión, los estudiantes son
capaces moverse en los diferentes niveles pero dan respuestas distintas a las mismas preguntas
(Callone y Torres, 2013), baja correlación entre lo macroscópico y lo submicroscópico, ya que
representan los conceptos a través de propiedades cercanas al mundo real y no al corpuscular
cuando definen materia, elemento, compuesto, mezclas homogéneas y heterogéneas (Ordenes,
2013).
A nivel mundial existe un consenso en cuanto a la enseñanza de la química, caracterizada
por conceptos abstractos, difíciles de entender, alejados de la realidad de los estudiantes y
currículos rígidos; como en el análisis de Contreras acerca del concepto de materia en una
institución Chilena, mostrando un vacío en la integración, fragmentación y escasa correlación entre
los 3 niveles de integración representacional (Contreras, 2014).
3. La trasposición didáctica
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Existen libros para la enseñanza de la química en educación media y a nivel universitario
escritos por diferentes autores con el propósito de convertirse en la guía de la ciencia que se enseña
en la escuela, pero ¿Hasta dónde los textos reproducen una reconstrucción histórica, didáctica y
pedagógica de un modelo químico de la ciencia?. La transposición didáctica de los modelos
científicos según Herreño es:
“el proceso mediante el cual los textos de enseñanza, son convertidos en la ciencia
que se transmite en las instituciones escolares. En esa transformación los autores o
autoras, interpretan esos modelos con base en sus concepciones histórico-
epistemológicas, didácticas y pedagógicas, esto es, plasman en esos textos su
versión de ciencia, lo que de ella ha de enseñarse y la intencionalidad educativa que
se ha de perseguir”. (Herreño, 2010).
Los problemas que trae la trasposición didáctica es la falta de consenso en los conceptos, la
descontextualización histórica de los hechos, la descontextualización al entorno donde va a ser
usado. En revisiones de textos, Raviolo halló que no definen algunos aspectos básicos
mencionados, muestran diversidad de afirmaciones, presentan proposiciones erróneas o
generalizadas e imprecisas, no tienen en cuenta las concepciones alternativas que fomentan
(Raviolo,2008); mientras que respecto al modelo de Lewis-Legmuir, Herreño reportó que “muchas
explicaciones no profundizan en elementos básicos que sirvieron para la construcción del modelo,
se desconocen principios históricos y epistemológicos” (Herreño, 2010) y Chamizo halló enorme
diversidad de interpretaciones respecto del concepto de valencia en los textos revisados (Chamizo,
2004).
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4. La elaboración de la pregunta
La pregunta es la base del conocimiento científico y son las preguntas abiertas las más útiles
para este fin. En el aula de clase el docente es el gestor de la discusión que involucre a los
estudiantes a generar preguntas, explicar y argumentar ideas, establecer consensos y alcanzar la
comprensión de fenómenos de la ciencia. Según Chamizo:
Las competencias de pensamiento científico, entendidas de una ciencia que se vive y
que evoluciona por eso no decae la capacidad humana de hacer preguntas. No se puede
aislar el saber científico de la vida, de sus aplicaciones-implicaciones significado y
relación con otras materias; la ciencia no empieza en los hechos sino en las preguntas
que dependen del marco teórico desde donde se formulen. (Chamizo, 2007).
Explicar es producir razones para hacer comprensible un fenómeno y argumentar es la
secuencia de opiniones y razones encadenadas para defender una idea. En el aula de clase,
laboratorios, museos, los fenómenos naturales y la química cotidiana (etoquímica, del griego etho:
costumbre, hogar); promueven las competencias cognitivo lingüísticas necesarias para la educación
en ciencias y para darle solución a la pregunta planteada. Una recomendación de Chamizo para el
aprendizaje de la química es que “Una vez formulada la pregunta que de alguna manera concreta
un problema, la mejor estrategia para abordar su resolución parece ser la diseñada hace unos años
por Gowin a través de su ya famosa Ve epistemológica o heurística”(Chamizo, 2007).
5. Estrategias didácticas para la enseñanza aprendizaje
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Son diversas las estrategias utilizadas por los docentes para vencer los obstáculos que
impiden el aprendizaje de la química y que han demostrado diferentes grados de beneficio en la
comprensión de conceptos en los estudiantes, entre ellos están los modelos químicos, los mapas
mentales y conceptuales, modelos mentales, TIC, juegos y diferentes métodos de trabajo en el aula
(MC, semiprácticas, unidades didácticas estructuradas, tic, juegos).
ALTERNATIVAS PARA SOLUCIONAR LA DIFICULTAD DE APRENDIZAJE
1. Los modelos didácticos y juegos lúdicos
Los modelos son representaciones simbólicas como imágenes o códigos que los estudiantes
van formando en su mente a través del tiempo con las que después relacionan los nuevos conceptos,
el fracaso en el aprendizaje de la química como sugiere Kleiman,“tiene que ver con la incapacidad
de relacionar los conceptos con las imágenes apropiadas”. (Kleiman, 1987), y entre mayor cantidad
de modelos mentales active el estudiante mayor facilidad para resolver problemas de mayor
dificultad (Solaz-Portolés, 2008).
Los modelos moleculares son herramientas de trabajo típicas de las ciencias, la didáctica
los planteó para la enseñanza de la química por sus beneficios como previamente fue descrito, “en
los procesos de enseñanza, aprendizaje y evaluación tiende puentes entre la abstracción y la
construcción de imágenes mentales útiles en la educación”. (Caamaño, 2003).En temas como mol,
los números cuánticos las propiedades de los gases, que revisten cierto grado de dificultad para los
estudiantes; a través de modelos físicos, fue posible logar el aprendizaje de la mayoría de los
estudiantes de la clase (Chamizo, 2006, Garritz, 2002 y Hernández, 2013).
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Otra de las herramientas para promover el aprendizaje son los juegos lúdicos, que
mantienen al estudiante activo, desarrollan la creatividad, la comunicación y facilita el desarrollo
de ciertas capacidades cognitivas como la abstracción, como lo demuestra Franco-Mariscal con el
aprendizaje de la tabla periódica a través del juego relacionado con el mundial de futbol (Franco-
Mariscal, 2014).
2. Los mapas mentales y conceptuales
Los mapas son herramientas que sirven para representar y jerarquizar conceptos. Los mapas
conceptuales fueron inventados por Novack con el fin de poner en práctica el modelo de
aprendizaje significativo de Ausbel y son definidos como:
Una forma de ilustrar y de evidenciar las estructuras cognoscitivas o de significado
que los individuos y los alumnos tienen y a partir de los cuales perciben y procesan
sus experiencias… un recurso esquemático para representar un conjunto de
significados conceptuales incluidos en una estructura de proposiciones... un método
para mostrar, tanto al profesor como al alumno, que ha tenido lugar una auténtica
reorganización cognitiva. (Ontoria, 1994)
Su importancia en el aprendizaje han sido destacados, y los mapas mentales permitieron a
estudiantes de química mantenerse motivados, obtener mejores resultados en sus evaluaciones y la
adquisición de otras habilidades como calidad en las respuestas y mejor redacción (Pérez, 2009).
3. Organización de secuencia didácticas
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Otras de las estrategias con buenos resultados para el aprendizaje de la química son las
relacionadas con la planeación de secuencias didácticas acordes con las necesidades de los
estudiantes, el uso de seudoprácticas, el aprendizaje colaborativo sobre todo para grupos grandes
y el uso de la historia y la epistemología de la química. Andrade sostiene que “La asignatura
química es un recorte de la ciencia química con fines didácticos, que no debe atender sólo a la
mejor selección de temas, sino que debe permitir a los estudiantes un acercamiento gradual, natural
y entendible” (Andrade, 2009), por lo que tuvo en cuenta la integración de los 3 ejes
representacionales, experimentación mostrativa para estimular en los estudiantes los
procedimientos típicos de la ciencia experimental u observación, descripción, interpretación;
mientras que Chamizo, diseñó una unidad didáctica específica para estudiantes con dificultades
(Chamizo, sin Pgsin año). Las seudoprácticas son prácticas al azar realizadas por grupos de
estudiantes y que permiten un buen aprendizaje de la química a través del laboratorio (Granda,
2006).
4. Las Tecnologías de la Información y las comunicaciones - TIC
Las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC), es un término muy amplio,
también referido como internet, abarca las relaciones de las telecomunicaciones mediadas por
computadores, software y sistemas audiovisuales; y son usadas para crear, almacenar y transmitir
información. En la educación en química ofrecen varias herramientas para facilitar el aprendizaje,
como simulaciones, realidad aumentada, experimentos que no se podrían realizar en la escuela por
riesgo o carencia de equipos, modelos y todas las otras actividades comunes a otros campos.
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En muchos áreas han incursionado las TIC, pero en la educación aún no se ha aprovechado
el potencial que ofrecen en la construcción del conocimiento y la mayoría de publicaciones en
cuanto a las TIC y el aprendizaje de la química están más relacionadas con evaluar la eficacia de
la herramienta, mas no de los aprendizajes alcanzados (Miranda, 2010). Su baja incursión en el
campo de la didáctica se debe al rechazo por parte de los docentes, falta de capacitación o a una
inadecuada implementación dentro de una secuencia didáctica; mas sin embargo, en los estudiantes
generan una mayor motivación porque sienten control sobre su aprendizaje aunque no han
demostrado que mejoren marcadamente en sus valoraciones (Domingo, 2011).
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La enseñanza de la química siempre ha sido de forma tradicional, donde el estudiante actúa de
forma pasiva como receptor de conocimientos científicos expuestos por el docente. Los
laboratorios han sido manejados como el desarrollo de recetas de cocina donde el estudiante no
puede apropiarse del conocimiento científico. El hecho de que el estudiante no participe
activamente de su aprendizaje lleva al poco interés de los estudiantes por el aprendizaje de la
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química, dificultad en relacionar los aspectos macroscópicos y microscópico de la materia, bajo
rendimiento en las pruebas de estado, baja selección de carreras relacionadas con ciencias y
aprendizajes memorístico.
Hipótesis
Una estrategia didáctica basada en un modelo didáctico para la resolución de problemas usando
las TIC, favorece la capacidad de los estudiantes de grado décimo para resolver problemas de
estequiometría.
Diseño metodológico
Un grupo de 80 estudiantes de química general de grado décimo, orientados por la docente
responsable del presente trabajo. Los estudiantes se dividieron en dos grupos, 1001 y 1002, cada
uno con 40 estudiantes, ambos desarrollan el tema de estequiometría basados en ABP, el grupo
experimental apoyó el aprendizaje en las TIC y el grupo control en recursos corrientes; la
investigación se desarrolló durante tres semanas y un total de 12 horas.
Dentro del tema de estequiometría se consideran como subtemas los cálculos estequiométricos,
reactivo límite, rendimiento y pureza de los reactivos. Los temas que los estudiantes deben conocer
antes del ingreso al tema de estequiometría son la masa atómica de los elementos, mol y número
de Avogadro.
17. 17
La implementación de la investigación la antecedió la realización de un pre-test y posteriormente
se desarrolló según las 5 etapas previamente descritas (Caamao y Corominas, 2002); identificación
del problema, planificación, realización, evaluación y comunicación.
El protocolo a seguir:
Secuencia Recursos
Grupo
control
Recursos Grupo
experimental
Referencia
1. Aplicación del
pre-test: Para
conocer la actitud
de los estudiantes
hacia la ciencia y
un punto de
partida.
Pre-test:
Diagrama
heurístico
Pre-test:
Diagrama
heurístico
Diagrama Heurístico: Flórez, J.,
Caballero, M.C., y Moreira, M.A.
(2009). El laboratorio en la
enseñanza de las ciencias: Una
visión integral en este complejo
ambiente de aprendizaje. Revista
de investigación, 68(33), 75-111,
2. Identificación del
problema:
Formulación de la
pregunta
problema.
Lectura y
responda ¡qué
se necesita
saber para?.
Describa el
problema que
identifica.
Lecturas y
solución del
cuestionario ¿qué
se necesita saber
para?
Cuestionario en
Wise o Erudito.
Wise
18. 18
Describa el
problema que
identifica
3. Planificación Cuáles son los
caminos para
4. Realización
5. Evaluación de los
aprendizajes
Diagrama
heurístico
Diagrama
heurístico
Diagrama heurístico: No puede
haber ciencia si no es la que está
en la vida de todos, la que
evoluciona y que permite hacer
preguntas que son de 3 tipos de tal
forma que la abierta es la clave de
responder y buscarle una
solución. Clave aprender a hacer
preguntas y a evaluar.
6. Comunicación Elaboración
de una
comunicación
científica.
Elaboración de
una wikyspace
con los resultados
Indicadores de la capacidad para resolver problemas
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Factores Indicad
or es
1. Comprensióndelconceptode
mol
Concepto de cantidad de materia
Entender el problema; diferenciar lo inteligiblede lo que no lo es.
– Identificar las condiciones de resolución queofrece el problema.
– Construir hipótesis para resolverlo usandomarcos teóricos.
– Diseñar un modelo experimental para contrastarlas hipótesis, así:
– Establecer la información que se puedeobtener del modelo físico.
– Identificar sus variables experimentales yextrañas; cómo medirlas y controlarlas.
– Representar las relaciones supuestas entrelas variables.
20. 20
– Construir el modelo físico y chequear suidoneidad.
– Experimentar con el modelo físico.
– Formular un modelo matemático sobre lasrelaciones determinadas experimentalmente
entre las variables estudiadas, lo que requiere:
– Determinar su objetivo.
– Elaborar y ajustar un gráfico que relacionelos datos de las variables.
– Enunciar verbalmente dicha relación yexpresarla luego matemáticamente.
– Dar respuesta al problema planteado ycontrastarla con la hipótesis.
