Actividades ¿qué le pasa a la masa de un papel cuando se quema? y sándwiches ¡al

En esta actividad se continúa haciendo indagación de conocimientos previos; los estudiantes en sus equipos hacen la lectura de la guía de trabajo seguida de una aplicación de procedimientos experimentales en los que se trata el principio de conservación de la masa en las reacciones químicas; en la primera parte de la actividad titulada ¿qué le pasa a la masa de un

cuerpo cuando se quema?, los estudiantes aplican dos procesos diferentes para la combustión de

un trozo de papel, uno en un sistema cerrado y otro en un sistema abierto. La actividad realizada por uno de los equipos se muestra en el anexo D.

Con la actividad se pretende que los estudiantes esbocen sus concepciones previas frente a la ley de conservación de la masa, de manera que mediante una experiencia práctica cotidiana propongan explicaciones provisionales para responder a las situaciones planteadas vinculando en ellas las variables que influyen en sus resultados. El procedimiento práctico realizado se muestra a continuación:

Los resultados de estos procedimientos por institución se describen en el siguiente cuadro contrastivo, acompañado por un fragmento de lo realizado por uno de los equipos:

IEPABS IECVO

Sistema cerrado EQ-1

Los dos equipos desarrollan procedimientos similares con una dificultad en la combustión del papel, lo que resuelven usando un trozo de papel más pequeño; los estudiantes del EQ-2 expresan que si contaran con materiales y equipos “más avanzados” podrían hacer una prueba con resultados más precisos.

Sistema cerrado EQ-1

Iniciando la actividad se hace necesario establecer la diferencia entre sistema cerrado y sistema abierto.

Los estudiantes del EQ-1 se notan confundidos porque obtienen un resultado de cero al medir la masa del residuo; cambian el tamaño del

Los equipos estuvieron bastante cercanos en sus resultados al momento de la comprobación del principio de conservación de la masa. Expresan conclusiones de los resultados obtenidos: El EQ-1 refiere una transformación química al indicar que la masa perdida corresponde al dióxido de carbono que se escapa antes de cerrar el sistema, pero que debe ser la misma masa.

El EQ-2, atribuye la pérdida de masa a no ser lo suficientemente rápidos para cerrar el matraz, y que esta se libera en forma de humo. En síntesis, ambos equipos de trabajo señalan que la pérdida de masa se dio por no tener la rapidez necesaria para cerrar el recipiente y dan a conocer ideas previas en torno a la combustión como transformación química, la cual genera “dióxido de carbono” para EQ-1 y “humo” para EQ-2.

papel por un pedazo más grande y repiten el procedimiento. Los dos equipos interactúan preguntándose los resultados. Los miembros del EQ-1 expresan que “se desapareció la masa” y repiten la experiencia hasta obtener un resultado diferente de cero.

En el EQ-2 manifiestan no ver ninguna diferenciación entre sistema abierto y sistema cerrado quemando el papel en una caja de petri tanto abierta (sin tapa) como cerrada (con tapa), de tal manera que inmediatamente manifiestan que no van a hacer el procedimiento con sistema cerrado. Para dar respuesta a esto, se les sugiere que hagan ambos procedimientos y que determinen sus propias consideraciones y conclusiones solo después de realizar ambas experiencias. El EQ-2 al ver que el EQ-1 obtiene los mismos resultados tanto en sistema abierto como cerrado, opta solo por hacer el sistema abierto. Reportan los datos de la misma forma que estos últimos.

Datos para el sistema abierto EQ-2

Los dos equipos realizan mediciones de masa antes y después de la combustión del papel y reportan datos que muestran diferencias entre el inicio y luego de la quema del papel lo que se constata con los datos aportados.

Se observa en la conclusión del EQ-1 que esperan que el peso del beaker fuera el mismo que al inicio lo cual no les da, por la masa de las cenizas contenidas en él y señalan al dióxido de carbono desprendido como el causante de la pérdida de masa.

Por su parte, del EQ-2 el estudiante E1 indicó que “esta masa se desprendió con el humo, porque no había algo que la detuviera” (pero no mencionan al humo en su conclusión escrita); de la masa resultante al ser quemado

Datos para el sistema abierto EQ-2

En la actividad, ninguno de los equipos sigue la indicación de la guía al no presentar el dato de la masa del recipiente sumada a la del papel, ni antes ni después de la combustión, lo cual es un insumo importante para el establecimiento de comparaciones entre las masas iniciales y finales del sistema.

Los dos equipos expresan que en el procedimiento realizado se presenta un cambio químico, que el oxígeno es responsable de la combustión (pero este preconcepto no es reportado en la respuesta escrita que dan a la situación planteada) y que la masa del papel disminuye; el EQ-1 expresa “porque al quemarse se evapora” y explica que el resto de su masa queda “en cenizas” y que “el humo fue

el papel, E2 agregó que “las cenizas tienen un peso de 0.06 g”. Expresan en su conclusión que la masa “se libera” expresando con ello que esta se pierde y dan justificación al hecho, pero dejan de mencionar detalles en la respuesta.

De esta parte de la actividad, se observa que ambos equipos no reconocen que la combustión del papel genera además agua lo que es un importante preconcepto que permite una mayor comprensión del porqué de la pérdida de masa.

uno de sus resultados” siendo el responsable de la pérdida de masa. Se evidencia que los estudiantes presentan confusión de términos entre transformación física y química (quemar papel = evaporación) lo que implica falencias conceptuales.

En el EQ-2 expresan que por causa de la “temperatura la masa disminuyo”, y que el resto de la masa “se evaporó combirtiendose en humo”, en “otras sustancias”, pero no mencionan cuáles.

No reconocen al agua como un producto de la combustión del papel.

En la siguiente parte de la actividad los estudiantes trabajan de manera autónoma en una situación cotidiana que implica la pérdida de masa de un atleta durante una carrera, en la que se les informa que dicha masa cambia desde el inicio hasta el final de la prueba y en la que se les pregunta qué ocurre y por qué, con el objeto de que con ella establezcan relaciones con el principio trabajado (ver el anexo D).

Los resultados de estos procedimientos por institución se describen en el siguiente cuadro contrastivo, acompañado por un fragmento de lo realizado por uno de los equipos de cada institución; se aclara que se respetó la redacción y ortografía de los estudiantes en los fragmentos seleccionados, manteniendo la transcripción igual a la entregada por los mismos.

IEPABS IECVO

Ambos equipos indican que la masa del atleta se pierde, pero los estudiantes no establecen una relación con el sistema abierto trabajado en la experiencia previa y que, si se sumaran las masas de las sustancias perdidas con la masa final de los cuerpos, se cumpliría el principio. Se solicitaron ejemplos cotidianos relacionados con el principio de conservación; el EQ-1 presenta solo uno y se trata de un cambio físico (la conservación de la masa en el proceso de congelación del agua).

Por su parte, en el EQ-2 citan dos ejemplos, uno de un proceso físico y otro de un proceso químico en el que se evidenció una errónea interpretación la reacción entre el agua y el

Se observa que ninguno de los equipos toma la referencia del sistema abierto trabajado en la actividad para fundamentar sus respuestas.

EQ-1: indican que “la masa del atleta se evapora” por el aumento de la temperatura. Establecen que los dos casos (papel y atleta) implican una pérdida de masa por la temperatura. No precisan que la suma de las masas perdidas con las finales, resultarían iguales a las iniciales.

EQ-2: explican que la masa del atleta se

pierde por su aumento de temperatura. En lo que respecta a la relación entre la situación del atleta y del papel quemado, indican que en ambos casos “hubo una

Alka-Seltzer de la que dijeron que el gas formado “permanece en el agua en forma de burbujas”, el que en realidad se desprende. No manifestaron, como en el ejemplo anterior, que la masa se conservaría si se sumara la masa de la parte líquida y el gas desprendido.

evaporación y un cambio químico” además de que las masas disminuyeron, sin dar justificaciones a estos hechos.

Los dos equipos presentan ejemplos cotidianos que relacionan con el principio, estos implican procesos físicos, químicos, bioquímico y biológico, pero sin dar explicaciones de ellos.

Se desarrolla luego la segunda parte de la actividad exploratoria 2 titulada sándwiches ¡al

límite!, la cual tuvo por objeto asignar símbolos químicos a los componentes de un sándwich, y

una fórmula a este último, para luego representar el proceso de elaboración de un sándwich usando una ecuación química y determinar con ella, a partir de unos requerimientos aportados en la guía, el ingrediente limitante del número de sándwiches a elaborar y los ingredientes sobrantes (ver la actividad realizada por uno de los equipos en el anexo D). Los resultados de esta actividad se muestran en el siguiente cuadro contrastivo de las dos instituciones:

IEPABS IECVO

Se observa que tanto EQ-1 como el EQ-2 representan los ingredientes con símbolos químicos; elaboran la fórmula del sándwich de manera equivocada, donde EQ-1 lo representa con Sw y EQ-2 lo que hace es plantear una ecuación; se obsderva confusión entre los términos símbolo químico-fórmula química, el EQ-1, y fórmula química- ecuación química el EQ-2.

Ambos equipos expresan que no son suficientes los ingredientes para los 30 sándwiches, pero no plantean la ecuación según los requerimientos mínimos. Encuentran que sólo pueden elaborar 14 sándwiches y señalan que los ingredientes limitantes son “las lonchitas y los tomates” (EQ-1, realizando deducciones),

y “las rebanadas de queso” (EQ-2)

Presentan confusión al exhibir por fórmula una ecuación química y usando más coeficientes que subíndices para los ingredientes (ejemplo EQ-2: 2P2Q1J2T). Los equipos interactúan muy poco en el transcurso de la actividad.

Se evidencia que ambos grupos, EQ-1 y EQ-2, desarrollaron los puntos solicitados en la guía de una forma muy elaborada tanto en la determinación de símbolos para los ingredientes de los sándwiches como en las fórmulas desarrolladas para este.

Los dos equipos asignan símbolos y elaboran una fórmula para el sándwiche, representan luego con una ecuación (planteada con la totalidad de los ingredientes y no con la relación mínima) de una manera clara, la cantidad de sándwiches a elaborar, incluso agrupando símbolos en paréntesis, lo que indica un manejo sólido de conceptos previos.

En este proceso no identifican cuál de los dos ingredientes es es limitante, si las lonchitas o los tomates, pues asumen equivocadamente que son los dos.

Los dos equipos desarrollan unos procedimientos análogos, se diferencian en los símbolos utilizados para los ingredientes y, por ende, la fórmula del sándwich. Es de anotar que los dos equipos interactuan en todo momento compartiendo puntos de vista frente a la interpretación de las situaciones planteadas y llegando a soluciones colectivas.

Para el análisis se implementa un cuadro-lista de chequeo con el propósito de verificar los procesos realizados y las respuestas aportadas a las situaciones. El anexo E muestra el cuadro con los resultados para ambas instituciones.

Al analizar el cuadro de chequeo y los datos aportados en las actividades desarrolladas, se encuentran las siguientes regularidades:

IEPABS IECVO

1. En la actividad del papel, desarrollan los procedimientos prácticos de manera apropiada, pero en lo que respecta a la transferencia los resultados al reconocimiento y verificación de este principio en las situaciones formuladas en la guía de la práctica y en situaciones de la cotidianidad, no lo hacen de forma clara y acertada.

2. En la actividad de los sándwiches no elaboran

fórmulas y ecuaciones químicas acordes con lo solicitado, se infiere por una lectura deficiente de las instrucciones.

1. En la actividad del papel desarrollan algunos procedimientos prácticos adecuados, pero omiten la realización de uno de los pasos del procedimiento, lo cual influye directamente en la interpretación y transferencia de los resultados al reconocimiento y aplicación del principio estudiado en las situaciones formuladas en la guía y las de la cotidianidad, lo que no hacen con total claridad.

2. En la actividad de los sándwiches elaboran

fórmulas y ecuaciones químicas acordes con lo solicitado; se infiere que tienen unos preconceptos claros y que además compartieron aspectos de los procedimientos entre los equipos.

Las evidencias obtenidas de toda la actividad experiencial y teórica para las dos instituciones se ubican en las categorías MCE (subcategoría MCE-M) por cuanto se desarrolla el tema del principio de conservación de la masa y CPE (subcategoría CPE-EX), por la aplicación de procedimientos experimentales por parte de los equipos.

Finalmente, los estudiantes autoevalúan individualmente sus desempeños. A continuación, se muestran algunos resultados de la autoevaluación que cada uno de los estudiantes se realiza al final de la actividad. El formato y los datos tabulados se muestran a continuación:

IEPABS IECVO

Tu calificación Aspecto evaluado 1 2 3 4 5

Claridad en las competencias de la

experiencia 0 0 0 7 1 Satisfacción en las expectativas

personales 0 0 0 1 7 Adecuada selección de los contenidos 0 0 0 4 4

Tu calificación Aspecto evaluado 1 2 3 4 5

Claridad en las competencias de la

experiencia 0 0 2 4 2 Satisfacción en las expectativas

personales 0 0 1 5 2 Adecuada selección de los contenidos 0 0 2 5 1

Profundidad en el tratamiento de los

contenidos 0 0 1 4 3 Consideras que esta metodología fue

práctica y productiva 0 0 0 0 8 Crees que hubo calidad en la forma de

abordar el tema 0 0 1 2 5 Fue adecuada la utilización de

recursos 0 0 1 3 4 Crees que la actividad te resulta útil

en tu vida 0 0 1 1 6

Como se observa en la tabla, los diferentes ítems son valorados con calificaciones de 4 y 5 por la mayoría de los estudiantes de la muestra; solo en los ítems 4, 6, 7 y 8 se dan calificaciones de 3 (1 estudiante). Lo anterior implica que desde la visión personal de cada uno de ellos, las actividades tuvieron un carácter significativo (categoría DCA, subcategorías DCA-T, DCA-A). Se infiere que percibieron como positivo lo realizado en las diferentes actividades, pero sin pensar en los resultados de los cuestionarios propuestos, los que no fueron resueltos de manera efectiva, pero que

posiblemente imaginaron como correctos,

especialmente la actividad de los sándwiches.

Profundidad en el tratamiento de los

contenidos 0 0 0 8 0 Consideras que esta metodología fue

práctica y productiva 0 0 0 0 8 Crees que hubo calidad en la forma de

abordar el tema 0 0 0 5 3 Fue adecuada la utilización de

recursos 0 0 0 2 6 Crees que la actividad te resulta útil

en tu vida 0 0 0 4 4

La mayor parte de los aspectos autoevaluados por los estudiantes tuvieron calificaciones de 4 y 5. Se dieron valoraciones de 3 en los ítems 1 (2 estudiantes), 2 (1 estudiante) y 3 (2 estudiantes). La autoevaluación refleja que desde la perspectiva de los participantes las actividades desarrolladas tuvieron importancia percibiendo como positivas las acciones realizadas; la revisión de las actividades permite verificar que, aunque tuvieron algunos errores procedimentales, especialmente en la actividad experimental de la quema del papel, ello no fue impedimento para realizar una autoevaluación satisfactoria por cada uno de los integrantes de los equipos de la muestra (categoría DCA, subcategorías DCA-T, DCA-A).

De esta actividad, los estudiantes de la IEPABS diligencian el primer diario de clase desarrollado como una autorregulación de aprendizajes; En los anexos F y G se muestra respectivamente, uno de los cuestionarios y la red sistémica elaborada para el análisis de esta actividad metacognitiva. Se evidencia que la autorregulación permite a los integrantes del EQ-1 una mirada al interior de los procedimientos desarrollados, desde la perspectiva personal; los integrantes del grupo son autocríticos, lo que se visualiza en sus respuestas (categoría DCA, subcategorías DCA-A, DCA-T). En el EQ-2, por el contrario, no manifiestan dificultades, las que fueron evidentes en los cuestionarios analizados. Se infiere que sus respuestas están dirigidas a responder aquello que, según ellos, el docente investigador quiere escuchar.

En síntesis, los resultados de la actividad para las dos instituciones posibilitan la consolidación grupal de significados en torno a la comprensión del principio de conservación de la masa a partir de procedimientos prácticos, los que se evidencian en las respuestas dadas a los cuestionarios. Esta al ser una actividad de exploración no tiene como objetivo dicho aprendizaje, sino consolidar el nivel de conocimientos de los estudiantes en el tema. Por otra parte, el análisis arroja, que gran parte de los estudiantes, manifiestan dificultades con los conceptos de fórmula química y ecuación química, lo que se ratifica en los resultados de la actividad de los sándwiches,

especialmente los estudiantes de la IEPABS, pues muestran errores en el planteamiento de ecuaciones, lo que es coherente con lo que expone Arasasingham et al., (2004, citados por Raviolo y Lerzo, 2014) cuando afirman que los estudiantes tienen una comprensión incompleta de la ecuación química. Así mismo se encuentran deficiencias con el uso de subíndices y coeficientes en sus elaboraciones lo cual se revalida con lo planteado por Yarroch (1985, citado por Raviolo y Lerzo, 2014) quien sostiene que no hay una comprensión del significado tanto de los subíndices como de los coeficientes estequiométricos.

Los anteriores elementos surgidos del proceso de autorregulación determinan campos de acción para el desarrollo de las estrategias planteadas en el marco de la implementación de la siguiente fase de la unidad didáctica y en la que los propios alumnos mediante el desarrollo de procesos metacognitivos detectan sus aciertos y dificultades para disponer de estrategias individuales y colectivas con el fin de superarlas (Sanmartí, 2007).