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Propuesta de una estrategia de enseñanza para que alumnos de preparatoria tengan un mejor desempeño al realizar cálculos estequiométricos en química

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Academic year: 2020

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(1)INSTITUTO TECNOLOGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY UNIVERSIDAD VIRTUAL. ,. TECNOLOGICO DE MONTERREY tl9. PHOPUESTA DE UNA ESTRATEGIA OE ENSI-:N:ANZA PAHA QUE ALUMNOS DE PREPAHATOHIA TENGAN l lN MEJOH DESEMPEÑO AL HEALIZAH CALCllLOS. ESTEQUIOMETHICOS EN (JUIMICA. TESIS PHESENTADA COMO HE(JlllSlTO PAHA OBTENEH EL TITllLO. DE MAESTHA EN EDUCACION ,\llTOHA: IN(~. MAGDA .IUDITH THEVIÑO (;ONZALEZ. ASESORA: LIC. HOSAL!A <iAHZA (illZMAN. MONTERREY, N. L. í\tL\ YO DE 2007.

(2) V. PROPUESTA DE UNA ESTRATEGIA DE ENSEÑANZA PARA QUE ALUMNOS DE PREPARATORIA TENGAN UN MEJOR DESEMPEÑO DE AL REALIZAR CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS EN QUIMICA. RESUMEN. El presente estudio tiene como objetivo proponer un método de enseñanza de cálculos estequiométricos en química, que fue el más efectivo en el desempeño de alumnos de preparatoria. Al obtener mejores resultados, se pretende que los alumnos pierdan el miedo a la química, eliminen la frustración y aumenten su eficiencia terminal en la preparatoria. Con 207 alumnos del tercer semestre en Agosto-Diciembre 2006 en la Prepa Tec Campus Santa Catarina, en una investigación cuantitativa cuasi - experimental, se dividieron en dos grupos, uno control y otro experimental, se expusieron dos estrategias distintas para la enseñanza de cálculos estequiométricos y se encontró que, con la utilización de una estrategia ordenada, visual y novedosa denominada la ventana mágica, se aumenta hasta 4 veces la eficacia de los alumnos en la realización de dichos cálculos en comparación con el método tradicional de análisis dimensional que requiere de habilidades superiores de pensamiento que este tipo de alumnos todavía no dominan..

(3) Vl. Índice de contenidos Página Dedicatorias....................................................................................................................iii Agradecimien tos............................................................................................................iv R~umm ...........................................................................................................................v , !ndice de contenidos......................................................................................................vi Indice de tablas y figuras ...........................................................................................xiii Introducción....................................................................................................................x Capítulo 1 Definición y delimitación del problema. 1.1 Contexto ...................................................................................................... 1 1.2 Definición del problema............................................................................. 4 1.3 Preguntas de investigación......................................................................... 5 1.4 Objetivos...................................................................................................... 6 1.5 Justificación................................................................................................. 6 1.6 Beneficios esperados ................................................................................. 10 1. 7 Limitaciones de la investigación............................................................... 11 1.8 Glosario de términos.................................................................................. 12 Capítulo 2. Fundamentación Teórica 2.1 Antecedentes ............................................................................................. 15. 2.2 Marco Teórico........................................................................................... 19 2.2.1 Habilidades cognitivas del adolescente......................................... .19 2.2.2 Teoría de Piaget y la naturaleza de los procesos cognitivos.........20 2.2.3 Estadios de desarrollo cognitivo.....................................................21 2.2.4 Inteligencias múltiples....................................................................23 2.2.5 Procesos metacognitivos .................................................................24 2.2.6 Concepciones alternativas y cambio conceptual ...........................24 2.2.6.1 Las concepciones alternativas y su importancia en la clase de ciencias.............................25 2.2.7 Competencias del profesorado 2.2. 7.1 Conocimiento pedagógico del contenido..........................27 2.2.7.2 Conocimiento pedagógico de la química..........................28 2.2.8 Trabajos relacionados con la investigación....................................29 2.2.8.1 Keith Taber.........................................................................29 2.2.8.2 Scmidt y Jingnéus...............................................................31 2.2.8.3 Azcona, Furió, Intxausti e Irizar........................................32 2.2.8.4 Lin Huann-Shyang, Lee Sung Tao y David Treagust........................................................................33 2.2.9 Argumentación, ................................................................................35.

(4) Vll. Página Capítulo 3 Metodología 3.1 3.2 3.3 3.4 3. 5. Diseño de la investigación........................................................................ 36 Contexto sociodemográfico...................................................................... 38 Población y muestra.................................................................................. 40 Instrumentos..............................................................................................42 Procedimiento de la investigación........................................................... 44 3.5.1 Primera fase......................................................................................44 3.5.2 Segunda fase.....................................................................................45 3.5.2.1 Grupo experimental.............................................................46 3.5.2.2 Grupo control......................................................................48 3.5.3 Tercera fase........................................................................................49 3.5.3.1 Grupo experimental .............................................................50 3.5.3.2 Grupo control .......................................................................55 3.6 Tipo de at1.álisis ......................................................................................... 56 3.6.1 Instrumentos de vaciado de información........................................57. Capítulo 4 Análisis de resultados. 4.1 Grupo control l ...........................................................................................58 4.2 Grupo control 2...........................................................................................60 4.3 Grupo control 3...........................................................................................62 4.4 Grupo control 4...........................................................................................64 4.5 Grupo control global...................................................................................65 4.6 Grupo experimental l .................................................................................67 4. 7 Grupo experimental 2.................................................................................69 4.8 Grupo experimental 3.................................................................................71 4.9 Grupo experimental global.........................................................................73 4.1 OGrupo control global vs. grupo experimental global.. ............................74 4.11 Análisis estadístico entre grupo control y experimental ........................77. Capítulo 5 Conclusiones y recomendaciones. 5.1 Conclusiones...............................................................................................82 5.2 recomendaciones.........................................................................................85. Referencias ...................................................................................................................87 Anexos...........................................................................................................................89 Curriculum Vitae ........................................................................................................92.

(5) Vlll. Índice de Tablas y Figuras Página Tabla 1.1 Índice de reprobación de materias de Ciencias de la Tierra, Español y Calidad de Vida............................................................................................, 3 Figura 3.1 Ejemplo utilizado en la explicación del problema estequiométrico ....... 45 Figura 3.2 Formato de la ventana mágica,....................................................................47 Figura 3.3 Ejemplo usando el método de análisis dimensional .................................49 Figura 3.4 Formato de la ventana mágica modi:ficada...............................................51 Figura 3.5 Formato con datos de sustancias y pesos moleculares .............................51 Figura 3.6 Formato con datos de sustancias, pesos moleculares y moles .................52 Figura 3.7 Formato con datos de sustancias, pesos moleculares, moles y gramos...53 Figura 3.8 Formato con todos los datos del problema................................................54 Figura 3.9 Método de análisis dimensional en base gramos ......................................56 Figura 4.1 Resultados grupo control ! en base moles ................................................59 Figura 4.2 Resultados grupo control ! en base gramos..............................................60 Figura 4.3 Resultados grupo control 2 en base moles ................................................61 Figura 4.4 Resultados grupo control 2 en base gramos..............................................62 Figura 4.5 Resultados grupo control 3 en base moles ................................................63 Figura 4.6 Resultados grupo control 3 en base gramos..............................................63 Figura 4. 7 Resultados grupos control 4 en base moles...............................................64 Figura 4.8 Resultados grupo control 4 en base gramos..............................................65 Figura 4.9 Resultados globales grupos control en base moles...................................66 Figura 4.1 OResultados globales grupos control en base gramos...............................67 Figura 4.11 Resultados grupo experimental! en base moles ....................................68 Figura 4.12 Resultados grupo experimental ! en base gramos..................................69 Figura 4.13 Resultados grupo experimental 2 en base moles ....................................70 Figura 4.14 Resultados grupo experimental 2 en base gramos..................................71 Figura 4.15 Resultados grupo experimental 3 en base moles ....................................72 Figura 4.16 Resultados grupo experimental 3 en base gramos..................................72.

(6) IX. Página Figura 4.17 Resultados globales grupo experimental en base moles.........................73 Figura 4.18 Resultados globales grupo experimental en base gramos ......................74 Figura 4.19 Comparativo entre grupos control y experimental agrupados por método de enseñariza.........................................................................76 Figura 4.20 Comparativo entre grupos control y experimental agrupados por tipo de grupo ......................................................................................76.

(7) X. INTRODUCCIÓN La enseñanza de la química se puede considerar como un reto para los docentes que la imparten. La frustración de los alumnos al no tener las habilidades necesarias para obtener los resultados esperados, en ocasiones los limita a no querer adentrarse de lleno en ese tipo de conocimiento y a la vez, a que pocos alumnos tengan la pasión por la ciencia lo cual redundará en que se tengan pocos expertos para generar conocimientos científicos y de investigación en el ramo. El objetivo del presente estudio es el de proponer una técnica ordenada y visualmente amigable denominada la ventana mágica, para la enseñanza de cálculos estequiométricos, con la cual los alumnos tendrán una mejor comprensión del tema así como una mejor eficiencia en la resolución de dichos problemas. El trabajo que se presenta a continuación, ofrece la justificación de la investigación, su contexto, sus limitaciones, los beneficios esperados así como el marco teórico que fundamenta las ideas expuestas. Se trabajó con un grupo control, el cual realizó los cálculos estequiométricos utilizando el método tradicional de análisis dimensional y un grupo experimental que utilizó el método de la ventana mágica sugerido por la autora. La motivación principal de realizar esta investigación fue debido a que un gran porcentaje de alumnos que cursan las materias de química se ven frustrados al no poder realizar con éxito los cálculos estequiométricos ya que esto involucra tener grandes habilidades matemáticas y observando la mejoría que tienen los alumnos al utilizar el método de la ventana mágica aumentando la motivación y el interés en continuar aprendiendo conceptos químicos..

(8) 1. CAPÍTULO 1 Definición y delimitación del problema En este capítulo se establece el contexto en el cual se lleva a cabo la presente investigación, se define el problema, sus objetivos e hipótesis, así como la justificación y limitaciones que se tomaron en cuenta para llevar a cabo el estudio. 1.1 Contexto Existe una gran preocupación en el sistema educativo mundial por el desempeño académico de los estudiantes de preparatoria, sin embargo, la manera en que se enfrenta el problema puede variar. Algunas instituciones dependientes del gobierno deben basarse en los programas educativos emanados de programas nacionales y en ocasiones, los cambios en los modelos educativos pueden tomar mucho tiempo. El presente estudio toma en cuenta alumnos de la Prepa Tec Campus Santa Catarina, institución privada de nivel socio económico alto. Los alumnos en estudio cursaron la materia de química orgánica en el semestre agosto - diciembre del 2006 y se ofrece en el tercero de seis semestres de su estancia en la preparatoria. La misión del ITESM que es válida tanto para la preparatoria como para las carreras profesionales es la siguiente. El Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey es un sistema universitario que tiene como misión formar personas comprometidas con el desarrollo de su comunidad para mejorarla en lo social, en lo económico y en lo político, y que sean competitivas internacionalmente en su área de conocimiento. La misión incluye hacer investigación y extensión relevantes para el desarrollo sostenible del país, (ITESM , 2005) De acuerdo con la misión del ITESM, el perfil de los alumnos al terminar sus estudios será el siguiente. El Instituto promueve de una manera muy importante, a través de.

(9) 2 todas sus actividades, que sus alumnos sean honestos, responsables, líderes, emprendedores, innovadores y poseedores de un espíritu de superación personal; y que tengan: cultura de trabajo, conciencia clara de las necesidades del país y de sus regiones, compromiso con el desarrollo sostenible del país y de sus comunidades, compromiso de actuar como agentes de cambio, respeto a la dignidad de las personas y a sus deberes y derechos inherentes, tales como el derecho a la verdad, a la libertad y a la seguridad jurídica, respeto por la naturaleza, aprecio por la cultura, compromiso con el cuidado de su salud fisica y visión del entorno internacional. Para lograr que los alumnos egresados del sistema ITESM cumplan con el perfil antes mencionado, se promueven, a lo largo de sus estudios, habilidades como la capacidad de aprender por cuenta propia, la capacidad de análisis, síntesis y evaluación, el pensamiento critico, la creatividad, la capacidad de identificar y resolver problemas, la capacidad para tomar decisiones, el trabajo en equipo, una alta capacidad de trabajo, la cultura de calidad, el uso eficiente de la informática y las telecomunicaciones, el manejo del idioma inglés y la buena comunicación oral y escrita. Para que los alumnos de preparatoria sean capaces de analizar información, así como identificar y resolver problemas, se les debe proporcionar las herramientas adecuadas para que puedan lograr llevarlo a cabo de la manera más adecuada y acorde con cada materia cursada. Las estrategias de enseñanza- aprendizaje son de suma importancia para que un alumno de preparatoria desarrolle las habilidades que coadyuven precisamente en la resolución de problemas de toda naturaleza. En especial en las materias de ciencias naturales y exactas, como es la química, dichas estrategias pueden ser la diferencia entre el éxito o el fracaso de un gran porcentaje de los alumnos. Como antecedente, en la Prepa Tec Campus Santa Catarina, en el año.

(10) 3 2003, las materias de ciencias de la tierra I y ciencias de la tierra 11, tuvieron en promedio, un índice de reprobación del 10.67%, mientras que, otras materias que no involucran procesos cognitivos de operaciones formales, obtuvieron un índice de reprobación en promedio de 1.31 % en el caso de calidad de vida y 4.12% en el caso de español (véase la Tabla 1.1 ). La Tabla 1.1 muestra también los valores para los años 2004, 2005 y el semestre Enero- Mayo de 2006. La información fue proporcionada por el departamento de escolar de la Prepa Tec Campus Santa Catarina. La única intención de hacer esta comparación es para resaltar que materias como química, requieren de estrategias de enseñanza especiales para lograr que los alumnos manejen los procesos cognitivos de orden superior necesarios para la resolución de problemas abstractos como la estequiometría. [abla 1.11 !Índice de reprobación de Ciencias de la Tierra, Español y Calidad de Vida del 2003 al 2006I 2003 2004 2005 2006 Ciencias de la 13.76 9.74 16.58 12.13 Tierra I Ciencias de la 7.59 12.29 7.68 7.51 Tierra 11 Promedio de CTI y CTII. 10.67. 11.02. 12.13. 9.82. Español! Español2. 2.46 5.77. 6.09 7.57. 2.11 3.68. 5.74 8.07. Promedio de Español 1 y 2. 4.12. 5.83. 2.90. 6.91. Calidad de Vida. 1.23. 0.81. 2.56. 0.56. Calidad de Vida 11. 1.38. 1.67. 0.58. .55. Promedio de CVlyCVII. 1.31. 1.24. 1.57. .56. I. La tabla 1.1 muestra los índices de reprobación para las materias de Ciencias de la Tierra, Español y Calidad de Vida para los períodos del 2003 al 2006..

(11) 4 Como se observa en la tabla 1.1, existe una gran diferencia entre el desempeño de los mismos alumnos cursando materias diferentes. Con estrategias bien definidas y sugeridas a todos los docentes involucrados en la enseñanza de las materias de química, se puede esperar que el desempeño de los alumnos mejore considerablemente. Con esto no se puede asumir que en las materias con bajo nivel de reprobación existan las mejores técnicas de enseñanza-aprendizaje, ni tampoco que las materias como química sean tan difíciles que los alumnos, en promedio, reprobarán con mayor incidencia, simplemente se quiere resaltar que las materias que requieren de habilidades de pensamiento de orden superior, como en este caso, la química, se verán afectadas por la madurez de los alumnos y que pueden existir diferentes estrategias que hagan que el alumno utilice la metacognición y aprenda de manera significativa, elevando así su eficiencia terminal en la materia.. 1.2 Definición del problema. Existen diversos factores que tienen influencia en el desempeño académico de los estudiantes. Con mayor razón, estudiantes de preparatoria que se encuentran en una edad dificil traen un bagaje de pretextos hacia su desempeño académico. Es por esto que, intentando dejar a un lado tales factores externos, nos podemos enfocar específicamente a determinar si la manera de enseñar un tema tiene efectos positivos en el desempeño del estudiante. Las estrategias de enseñanza pueden llegar a ser piezas clave en el desempeño académico de los alumnos de acuerdo con algún tema en particular. En el caso de las materias de ciencias naturales, estas estrategias de enseñanza son indispensables para que la.

(12) 5 mayoría de los alumnos se vean beneficiados y no dejar el éxito exclusivamente a los alumnos con grandes habilidades. Para un docente que imparte materias dificiles como la química y la fisica, es de gran motivación y alegría detectar el momento en el que el alumno termina de comprender un tema y realizar operaciones formales con el resultado de su aprendizaje.. 1.3 Pregunta de investigación e hipótesis. De acuerdo con los planteamientos anteriores se llega a las siguientes preguntas de investigación: ¿Los alumnos a los que se les enseña a realizar cálculos estequiométricos por medio del uso ordenado de la regla de tres simple, a la que se le denominará la "ventana mágica", tendrán un mejor desempeño que aquellos a los que se les enseña por medio tradicional del análisis dimensional? Hipótesis: alumnos que aprenden a hacer cálculos estequiométricos utilizando la ventana mágica, tendrán un mejor desempeño que aquellos que aprenden a hacer cálculos estequiométricos utilizando el método del análisis dimensional abstracto. Hipótesis nula: Alumnos que aprenden a hacer cálculos estequiométricos utilizando la ventana mágica tendrán el mismo desempeño o un desempeño menor que aquellos que aprenden a hacer cálculos estequiométricos usando el método del análisis dimensional. Se toma como la variable independiente la estrategia de enseñanza del tema de estequiometría. Las estrategias de enseñanza que se confrontan serían la utilización de un formato estructurado de fácil visualización, como la regla de tres simple a la que se le denomina la ventana mágica, en contraste con un algoritmo abstracto de análisis dimensional. La variable dependiente será entonces el desempeño del alumno o el grado de.

(13) 6 acierto, es decir, si el alumno logra realizar con éxito el cálculo estequiométrico. La variable dependiente se medirá de acuerdo al aprovechamiento de los alumnos, en este caso se determinará por medio del porcentaje de alumnos del grupo experimental o del grupo control, que resuelven satisfactoriamente a un problema estequiométrico. Se debe tomar en consideración que los alumnos con grandes habilidades lógicomatemático podrán tener éxito utilizando ambos métodos. La investigación podrá expandirse preguntándonos cuales de estos métodos logrará aprendizajes significativos a largo plazo. Otra investigación que puede llevarse a cabo en un futuro y teniendo los resultados de la presente investigación será capaz de contestar la siguiente pregunta: ¿Podrán los alumnos que aprenden a realizar cálculos con un método ser capaces de aprender con facilidad a realizar los cálculos con el segundo método?. 1.4 Objetivo Proponer un método de enseñanza para cálculos estequiométricos, que sea el más efectivo para que los alumnos tengan un mejor desempeño en el tema y en general en las materias de química de preparatoria.. 1.5 Justificación. La mejoría en el desempeño de los cálculos estequiométricos se puede lograr mediante la utilización de una estrategia de enseñanza específica, con apoyo visual, usando la regla de tres con un formato ordenado, mejorando los resultados que se obtienen cuando la técnica utilizada es la del análisis dimensional o algoritmo abstracto. Una técnica de aprendizaje específica y comprobada, ayuda en mucho al éxito en la solución de problemas estequiométricos..

(14) 7. Es posible que los maestros ya estén capacitados en técnicas didácticas pero no hay una recomendación acerca de una mejor manera de enseñar un tema. Además, aun y cuando el maestro esté capacitado no necesariamente utiliza las mejores técnicas para enseñar a sus alumnos, y si a eso agregamos la carga de trabajo y muchas otras responsabilidades que tiene el docente, éste se enfocará exclusivamente en cubrir el programa educativo sin poner énfasis en maneras de hacer que el estudiante se motive por el aprendizaje de las ciencias naturales. Por lo anterior, se vislumbra como propósito final que los maestros tomen conciencia de la necesidad del alumno por tener éxito en la materia que imparten y utilicen el mejor método para la enseñanza del tema. Las técnicas de enseñanza en las ciencias pueden ser tan sencillas como la simple representación visual de un concepto, hasta otras tan complejas como simulaciones computarizadas del comportamiento microscópico de los átomos. Es aconsejable entonces, que el docente logre puntualizar las potencialidades de la mayoría de sus alumnos y sepa utilizar las mejores técnicas para aumentar su motivación en el aprendizaje de las ciencias naturales. La regla de tres simple puede ser un instrumento sistematizado en el cual cada uno de los factores involucrados se identifica plenamente y así el alumno podrá tener menos errores en el cálculo. La utilización de factores de conversión involucra un nivel de pensamiento de orden superior u operaciones formales y se cree que es por ello que los alumnos a los que se les enseña este método tienen mayores fracasos y frustración que en el caso anterior, evitarlo es otra de las metas que se pretende alcanzar. Al obtener resultados de esta investigación se pueden diseñar materiales didácticos de acuerdo a la manera óptima en que los alumnos de preparatoria aprenden el tema de cálculos estequiométricos. Además de los materiales, el investigador puede hacer.

(15) 8 sugerencias a sus colegas para que los alumnos sean los más beneficiados. Tobin, Tippins y Gallard (1994) manejan el concepto de que dependiendo de como el maestro aprendió un tema, tendrá influencia en cómo el profesor enseña. Por esto es importante averiguar cual es la mejor manera de enseñar a los alumnos y dejar a un lado la forma en que cada docente acostumbra enseñar el tema.. Un aspecto importante a considerar es el bajo rendimiento en general de los alumnos que estudian las materias de química. Existe una gran preocupación por parte de las instituciones por elevar la eficiencia terminal de sus alumnos, por lo que, utilizando las técnicas adecuadas, así como procesos metacognitivos, se intentará bajar el índice de reprobación, reducir la frustración y por ende elevar la eficiencia terminal. Estudios como el de Lin, Lee y Treagust (2005) demuestran que los alumnos de bachillerato confunden el término de mol, dándole significados erróneos de masa química o número de partículas. Si el concepto en su inicio es erróneo, los cálculos estequiométricos que realizan con el término mol tampoco estarán bien comprendidos. Según Campanario y Moya (1999),un buen profesor de ciencias debe conocer bien su disciplina, pero además, debe conocer también los puntos de vista vigentes sobre la enseñanza de las ciencias para que, después de analizarlas críticamente pueda adaptar aquellas estrategias que encuentre valiosas, o bien, corregir aquellas que considere defectuosas. La manera de enseñar individual de cada profesor va a influenciar el aprendizaje del alumno. Existen dos tendencias en cuanto a la enseñanza de los cálculos estequiométricos. Una de ellas es una proporción o regla de tres simple y la otra involucra tratarla como una conversión entre las unidades de cada una de las sustancias y realizar el análisis.

(16) 9 dimensional correspondiente. Los alumnos tienen capacidades y habilidades diferentes, mientras que algunos son capaces de realizar operaciones abstractas, o de orden superior, otros deben ser apoyados por técnicas visuales y más ordenadas para que puedan identificar el problema fácilmente y tener éxito en su resolución. Un indicador importante es saber si el alumno tiene buenas habilidades lógicomatemáticas. Una consideración pertinente es la de revisar, con una prueba de diagnóstico, tanto las ideas previas como las habilidades matemáticas de los estudiantes. Taber (2001) plantea la idea de que si el docente conoce el nivel de conocimientos previos que tiene el alumno, así como sus habilidades, se puede tener una mejor construcción del conocimiento a partir de ello. La desmotivación de los alumnos por los fracasos repetitivos en las materias de ciencias como la química, pueden llevar al alumno a pensar en la deserción escolar. Al revisar el programa de estudio de la materia, un alumno puede agobiarse por la cantidad de conceptos que se avecinan, los cuales, son totalmente nuevos y complejos. La siguiente cita permite visualizar lo que piensan muchas personas, incluyendo adultos, al hablar de la química. "Para muchos, la química es algo críptico, solo apto para iniciados, vestidos con bata blanca que trabajan en una habitación llena de frascos que hacen bulp, bulp, bulp ... !" (Pozo, 2004, p.151) Los cálculos estequiométricos pueden requerir de una serie de operaciones ligadas, por lo que si el alumno se equivoca en una parte del problema, arrastrará ese error en el resto de la operación y obtendrá un resultado equivocado sin una manera visual de hacer una comprobación lógica o esperada. Con la utilización de técnicas bien diseñadas, se puede reducir en gran medida la sensación de frustración de los alumnos y al mismo tiempo aumentar su motivación por las materias de ciencias..

(17) 10. Hoy en día, muchos alumnos deciden estudiar carreras que no se relacionan con las ciencias naturales precisamente por la dificultad que presentaron cuando cursaron dichas materias en la preparatoria, por ende, existen muy pocos científicos en México y se debe importar tecnología de otros países, en lugar que, desde la preparatoria, se presenten diferentes maneras de solucionar problemas y de encontrar resultados para así tratar que los alumnos se enamoren de las ciencias y hagan con ellas su plan de vida. Por último vale la pena destacar que en una institución de la magnitud del Tecnológico de Monterrey, en la que existen un gran número de grupos por generación, requiera de varios maestros para impartir los mismos cursos, de tal suerte que, dependiendo de la formación de cada maestro, así como su capacitación docente, las estrategias de enseñanza variarán, en algunos casos, en forma considerable, por lo que es necesario uniformizar los conceptos así como las mejores técnicas educativas que han demostrado tener un impacto positivo en el alumno.. l. 6 Beneficios esperados. Los alumnos que estudian la materia de química se pueden llegar a sentirse menos frustrados al darse cuenta que son capaces de realizar cálculos estequiométricos de una manera sencilla y estructurada. Un alumno que tiene mucha dificultad para realizar operaciones abstractas, tendrá mayor éxito si se le ofrecen estrategias sencillas, lógicas y visuales para la resolución de sus problemas. Se espera que los resultados de esta investigación sirvan para ofrecer sugerencias a los maestros que imparten la materia de química en el segundo y tercer semestre de preparatoria acerca de la técnica para enseñar cálculos estequiométricos y para diseñar materiales didácticos acordes al tema. Se debe eliminar la resistencia al cambio de los.

(18) 11 docentes con muchos años de labor y hacerles ver que, solo modificando la manera de enseñar un tema en particular, se puede esperar mejores rendimientos en los alumnos. Se pretende, con los resultados que arroje la investigación, que los alumnos que estudian la materia de química tengan un mejor desempeño, menor índice de reprobación, y así proseguir con su formación escolar y desarrollo cognitivo sin tantos tropiezos. Indirectamente, los padres de los alumnos que logran tener éxito en la materia, podrán verse beneficiados económicamente ya que, cuando el alumno fracasa constantemente es necesario que vuelva a tomar la materia, lo cual implica un gasto y un retraso en la fecha de graduación del alumno. Quizás, al utilizar este tipo de estrategias de enseñanza, y facilitar el aprendizaje, más alumnos sean motivados a estudiar carreras relacionadas con la química y puedan colaborar con el avance tecnológico del país.. 1. 7 Limitaciones de la investigación. El presente estudio está limitado por diversos factores. La introducción a la química se ofrece desde la secundaria, pero no es sino hasta la preparatoria en donde se enseñan los cálculos estequiométricos. Cuando un alumno estudia alguna carrera profesional relacionada con la química, se espera que ya cuenten con las habilidades cognitivas de orden superior, así como habilidades matemáticas avanzadas. Por lo anterior, limitaremos el estudio a alumnos de preparatoria. Debido a que las materias de química inorgánica y química orgánica, o bien, ciencias de la tierra I y ciencias de la tierra 11, se ofrecen en el segundo y tercer semestre de preparatoria, el estudio será limitado a cualquiera de estos dos semestres..

(19) 12. En materias como la química, las teorías científicas superan en mucho las restricciones que tienen los alumnos para aprenderlas. Los alumnos parten de una base de supuestos o conceptos previos de carácter epistemológico, ontológico y conceptual, Pozo (2004).. El cambio conceptual en el alumno es dificil de contrarrestar, en la mayoría de los casos el alumno llega con supuestos o creencias que parten de la manera en que la materia se comporta macroscópicamente y por lo tanto tienen dificultad en aprender los conceptos microscópicos de la misma, lo que los limita en el aprendizaje de conceptos como la cantidad de sustancia y sus relaciones estequiométricas. Los alumnos objetos del presente estudio deben tener ya conocimientos matemáticos de razones y proporciones así como de conversión de unidades y análisis dimensional que se imparten desde la secundaria y en el primer semestre de preparatoria, esto no será una limitación para este caso. Debido a que la autora labora con alumnos de la Prepa Tec Campus Santa Catarina, la población a estudiar será precisamente con alumnos de este recinto, por lo que el estudio estará limitado a este grupo de alumnos, con la posibilidad de que en estudios posteriores se pueda extrapolar a población de alumnos de cualquier preparatoria, ya sea pública o privada. En este momento, entonces el estudio estará enfocado a alumnos mexicanos de tercer semestre, que estudien en la Prepa Tec Campus Santa Catarina.. l. 8 Glosario de términos. Análisis dimensional: Método de análisis matemático cuyo objetivo es simplificar un problema involucrando solo los parámetros esenciales en las que las unidades se manejan de la misma manera que los números..

(20) 13 Aprendizaje significativo: Proceso en el cual la persona se apropia del conocimiento, estructurándolo en su mente, y así mantenerlo por toda su vida.. Concepciones alternativas: Un pensamiento, idea o noción errónea.. Estequiometría: El cálculo de cantidades de elementos o compuestos químicos involucrados en una reacción química.. Masa atómica: La masa de un átomo.. Masa molecular: la suma de las masas de los átomos que conforman una molécula.. Metacognición: Proceso en el que la persona se concientiza de los pasos a seguir para resolver un problema.. Mol: Unidad básica que expresa la cantidad de sustancia.. Número de Avogadro: equivalencia que relaciona la cantidad de sustancia o mol y el número de partícula de una sustancia en determinadas condiciones (6.022 x 10 23 partículas /mol).. Química inorgánica: Rama de la química que estudia la composición de las sustancias y los cambios que manifiestan a consecuencia de las variaciones en número, tipo o modo de arreglo de los átomos que la constituyen.. Química orgánica: Rama de la química, originalmente limitada a las sustancias encontradas en los organismos vivos, que contienen compuestos de carbono..

(21) 14. Reacciones químicas: Transformación de la materia en la que los compuestos cambian su estructura convirtiéndose en sustancias diferentes.. Regla de tres: Relación entre cantidades o partes de cantidades con respecto a una cantidad comparativa..

(22) 15. CAPÍTUL02. Fundamentación teórica Existe información documentada relacionada a los problemas que tienen los estudiantes de preparatoria para aprender ciencias. Los resultados de algunos de dichos estudios se presentan en este capítulo. Es de particular interés para la autora el indagar acerca de los diferentes factores que afectan al aprendizaje de los alumnos de preparatoria, para así poder sugerir las mejores técnicas de enseñanza y ayudar a facilitar el proceso de enseñanza-aprendizaje de las ciencias.. 2.1 Antecedentes Instituciones particulares como el Tecnológico de Monterrey están siempre en la búsqueda de mejores modelos y métodos de enseñanza, la capacitación de sus docentes, así como la observación cercana del desempeño académico de sus alumnos. Tobin, Tippins y Gallard (1994) mencionan que se requiere mucha creatividad y pensamiento sofisticado para poder tener un rol en el cambio educativo necesario para mejorar la calidad de los alumnos. Santrok (2001) habla de la teoría cognitiva de Piaget, en la cual el desarrollo del pensamiento de las personas se clasifica según la edad biológica. El adolescente, de acuerdo a estos investigadores, se encuentra en una etapa en la que es capaz de utilizar el pensamiento operacional formal que involucra tener un razonamiento hipotético deductivo, sin embargo, se encontró en estudios posteriores realizados por el mismo Piaget, que no todos los adolescentes son capaces de realizar tales operaciones, por lo que esa etapa se divide en dos sub-periodos, el temprano y el tardío. En éste último los adolescentes no.

(23) 16 logran realizar con éxito las operaciones fonnales y esto lo orilló a cambiar su teoría alargando la etapa del pensamiento operacional fonnal hasta los 20 años aproximadamente. La madurez de los adolescentes no es la misma entre un alumno y otro. Los cambios fisicos en la adolescencia tienen efectos significativos en la identidad del individuo. Woolfolk (1996) menciona que los psicólogos han detectado diferencias académicas, sociales y emocionales entre adolescentes que maduran antes que otros. Hay muchachos sumamente hábiles, capaces de comprender fácilmente los ténninos abstractos de las ciencias naturales, mientras que otros, necesitan de técnicas o estrategias para que logren comprender lo que el profesor propone enseñar. Gardner (1995) hace mención de estas diferencias con su teoría de inteligencias múltiples en la cual propone que existen siete diferentes tipos de inteligencias por lo que las habilidades de las personas son muy variadas. Taber (2001) dice que se deben considerar distintas estrategias para tratar el rezago educativo, tales como, la reestructuración de las escuelas, la revisión exhaustiva del currículo, la capacitación de los docentes y por último el promover habilidades de pensamiento operaciones fonnales en los alumnos. Alumnos que llegan a la preparatoria no están acostumbrados a analizar, sintetizar y evaluar conceptos que se consideran de orden superior o pensamiento operacional fonnal y solo pretenden aprender a base de la memorización. El problema que se vislumbra está entonces relacionado con la dificultad que tienen los alumnos de preparatoria para aprender ciencias naturales además de la poca comunicación hacia los maestros de los resultados obtenidos en las investigaciones para que los recursos o sugerencias se haga llegar a la mayor cantidad de docentes interesados. Se puede tomar como ejemplo los esfuerzos que realiza la Royal Society of Chemistry.

(24) 17. organismo que pone especial empeño para que la educación y la ciencia converjan publicando muchos de los resultados obtenidos en investigaciones, Taber (2001). Existen investigaciones relacionadas con las mejores maneras de enseñar conceptos científicos pero según Taber (2001), los maestros de ciencias tienen mucho trabajo preparando sus clases y tratando de estar al día mientras que los investigadores en educación están también inmersos en sus trabajos y por consiguiente las conclusiones y sugerencias no le llegan adecuadamente al profesor. Materias de ciencias naturales como la química, requieren de un tratamiento especial, ya que los alumnos generalmente traen consigo concepciones alternativas o nulas que les dificulta el aprendizaje adecuado de temas nuevos, y si a eso le agregamos la dificultad de comprender un concepto nuevo y hacer operaciones con estos conceptos, se hará una tarea demasiado complicada que se debe analizar cuidadosamente, Pozo (2004). Pozo y Gómez Crespo (2004) manifiestan que han realizado investigaciones menos abundantes pero igualmente válidas que muestran la existencia de fuertes dificultades conceptuales en el aprendizaje de la química, incluso después de largos e intensos períodos de instrucción inclusive desde la secundaria. Algunos alumnos de preparatoria que cursan la materia de química inorgánica tienen problemas para comprender el término de cantidad de sustancia o mol y por consiguiente se les dificulta realizar operaciones en las que se involucra este concepto. Los cálculos estequiométricos además de requerir la total comprensión del concepto, involucran habilidades matemáticas como las proporciones o más aún, algoritmos de análisis dimensional entre las cantidades involucradas en una reacción química..

(25) 18 Es importante que el alumno comprenda los conceptos de mol y los cálculos estequiométricos, ya que serán utilizados de nuevo en el segundo curso de química y evitar así llevar el problema rezagado. Además de la comprensión total de los conceptos, el alumno de preparatoria debe tener bien estructuradas sus habilidades matemáticas, debido a que estos temas incluyen las proporciones, despeje y conversión de unidades. De acuerdo a la experiencia que la autora tiene con los alumnos de preparatoria, muchos de ellos no llegan con las habilidades suficientes para facilitar la comprensión de conceptos que en ocasiones son totalmente nuevos para ellos. El estudio de la química en la secundaria se basa primordialmente en el estudio de la materia, sus características o propiedades y algunas transformaciones a partir de su composición íntima, es decir, a partir de sus átomos y moléculas, además de comprender algunas de sus características e interacciones en el mundo actual que nos rodea. Se pretende que el alumno comprenda, interprete y analice el mundo en el que vive. Recurriendo con algo de imaginación, los alumnos pueden hacer representaciones mentales de los modelos que rigen los fenómenos del comportamiento de la materia según Pozo y Gómez Crespo (2004). En el bachillerato, el tema va un poco más allá de la simple interpretación de las propiedades de la materia. En este nivel, se profundiza en el estudio de las transformaciones mismas de la materia. El motivo por el cual es tan dificil aprender química tiene que ver con la relación que existe entre las características específicas de la misma disciplina y a la forma en que los alumnos comprendan y analicen las interacciones que hay en la materia. Para conseguir el aprendizaje, los alumnos deben apropiarse de los nuevos conocimientos, como.

(26) 19. el concepto del mol, que en la mayoría de los casos son totalmente abstractos y como ya se ha comentado, depende de la madurez del alumno para que sea capaz de lograr tal aprendizaje. La química maneja un lenguaje simbólico, además de modelos de representación de conceptos no observables, lo cual dificulta en gran medida la capacidad de aprendizaje de los alumnos. "Estudiar química en el bachillerato representa la abstracción sobre la abstracción", (Pozo y Gómez Crespo, 2004, p.152). Es posible que los alumnos lleguen a aprender algo de química, sin embargo, en la mayoría de los casos la aprenden con muchísima dificultad y bastante menos que lo que se pretende, sin embargo, conociendo el origen y el tipo de dificultades a las que se enfrentan, resultará más probable que un docente logre que sus alumnos obtengan ese aprendizaje. En la prepa Tec Campus Santa Catarina, no ha habido estudios relacionados con el proceso de enseñanza-aprendizaje de las ciencias. El presente estudio se basa en la necesidad de aumentar la eficiencia terminal de los estudiantes de química para lograr en ellos una mayor motivación, además de ofrecer estrategias comprobadas al resto de la planta docente del plantel.. 2.2 Marco teórico. Para enmarcar teóricamente la presente investigación, se toman aspectos del desarrollo cognitivo de los adolescentes, sus inteligencias múltiples, sus concepciones alternativas, así como las competencias que los profesores deben tener para ser excelentes maestros de química. Se mencionan también estudios similares al presente para comparar los resultados de ambos. 2.2.1. Habilidades cognitivas del adolescente.

(27) 20 Los adolescentes experimentan cambios cognitivos notorios que dependen de diversos factores. Dichos factores pueden determinarse desde el ámbito biológico, genético hasta el social. El desarrollo del pensamiento de los adolescentes es determinado también por las circunstancias sociales, que en el caso que nos ocupa, correspondería a la estancia del estudiante en la preparatoria. Almaguer (1999) expresa que el desarrollo y la conducta son procesos complejos con muchas variantes, aun y cuando se pueden identificar aspectos universales encontrados en diversas culturas. Los cambios en el desarrollo del pensamiento de las personas pueden verse influenciados por circunstancias tanto biológicas como ambientales. Generalmente los cambios mencionados son acumulativos y progresivos al aumentar las integraciones de la organización y funciones de las personas. Woolfolk (1996) explica que la conducta humana es producto de la maduración y el aprendizaje, sin embargo existen ciertas limitaciones de carácter hereditario, así como las interacciones del medio ambiente, sin tener un consenso acerca de la manera en que se desarrollan tales habilidades y destrezas a través de dichas experiencias. 2.2.2 Teoría de Piaget y la naturaleza de los procesos cogn,itivos La teoría de Piaget es la teoría del desarrollo cognitivo más conocida y más ampliamente comentada. Los adolescentes están motivados a entender el mundo porque es biológicamente adaptativo y construyen activamente su mundo organizando experiencias, separando las ideas importantes de las menos importantes, conectándolas entre si. Los adolescentes utilizan esquemas. Un esquema es un concepto o marco que existe en la mente del individuo para organizar e interpretar la información. Santrok (2001) hace referencia a Piaget, que proponía que los adolescentes utilizan procesos para usar y adaptar sus esquemas por medio de la asimilación y la acomodación. La asimilación tiene lugar.

(28) 21 cuando el individuo, en este caso el adolescente, incorpora información nueva a un esquema preexistente, que no se modifica, mientras que la acomodación tiene lugar cuando el individuo ajusta sus esquemas a la información nueva. En la teoría de Piaget, la equilibración es el mecanismo que explica cómo los niños y adolescentes cambian de un estado de pensamiento al siguiente. El cambio tiene lugar cuando experimentan un conflicto cognitivo o un desequilibrio al intentar entender el mundo. Al final, el niño o adolescente resuelve el conflicto y alcanza de nuevo el equilibrio cognitivo.. 2.2.3 Estadios de desarrollo cognitivo. Santrok (2001) habla de la teoría cognitiva de Piaget en la que propuso que el desarrollo cognitivo de las personas pasa por cuatro estadios o etapas diferentes: sensorio motor, pre operacional, de las operaciones concretas y de las operaciones formales, todo esto, dependiente de la edad. El pensamiento sensorio motor se extiende desde el nacimiento hasta los dos años. En esta etapa los bebés comprenden su alrededor por medio de las experiencias sensoriales que llevan a cabo. La visión y la audición juegan un papel fundamental para el desarrollo de esta etapa. El estado pre operacional va desde los dos a los siete años, en el cual el niño empieza a representar el mundo con palabras, imágenes y dibujos. Esta etapa sobrepasa el establecimiento de conexiones realizadas por la información sensorial que recibe. El pensamiento operacional concreto, estadio de las operaciones concretas, sucede desde los siete a los once años, los niños son capaces de realizar operaciones y el razonamiento lógico y sustituye al pensamiento intuitivo, siempre y cuando se aplique a. •. 001069.

(29) 22 ejemplos concretos o específicos. Un niño en esta etapa puede realizar operaciones concretas, operaciones mentales reversibles. El pensamiento operacional formal es la cuarta y última etapa en el desarrollo cognitivo piagetiano de las personas. Piaget creía que esta etapa emergía entre los once y los quince años en donde los adolescentes abren nuevos horizontes cognitivos y sociales. Es más abstracto que el pensamiento operacional concreto. Pueden hacer conjeturas sobre situaciones imaginarias. El carácter abstracto del pensamiento del adolescente se pone de manifiesto en su capacidad de resolución de problemas. Otro indicador del carácter abstracto del pensamiento del adolescente es la creciente tendencia a pensar sobre el pensamiento en sí mismo, llamada metacognición. Los adolescentes empiezan a pensar como lo hacen los científicos, elaborando planes para resolver problemas y poniendo a prueba sistemáticamente posibles soluciones. Esto se llama razonamiento hipotético-deductivo, es el término que usaba Piaget para referirse a la posibilidad que tienen los adolescentes, en la etapa de las operaciones formales, para formular hipótesis o soluciones tentativas a los problemas. No todos los adolescentes dominan el pensamiento operacional formal. Algunos expertos consideran que el pensamiento operacional formal consta de dos sub-períodos: temprano y tardío. En el temprano la capacidad incrementada de los adolescentes de pensar sobre situaciones posibles, produce un amplio abanico de pensamientos con ilimitadas posibilidades. En este período hay un exceso de asimilación, de modo que el mundo se percibe como una forma demasiado subjetiva e idealista. El pensamiento operacional tardío implica una recuperación del equilibrio intelectual. Con este nuevo planteamiento, Santrok (2001) comenta que Piaget revisó su propuesta y concluyó que el pensamiento operacional no se domina completamente hasta más tarde entre los quince y los veinte años..

(30) 23 Investigaciones sobre el pensamiento operacional revelaron que sólo aproximadamente uno de cada tres estudiantes entre trece y catorce años, piensa a nivel formal. Existen mas posibilidades de que un adolescente utilice el pensamiento formal en aquellas áreas donde tiene más experiencia y donde ha acumulado más pensamientos, Santrok (2001).. 2.2.4 Inteligencias múltiples Las capacidades universales de la especie humana son las tomadas en cuenta por Gardner (1995) para definir su teoría de inteligencias múltiples. La tendencia biológica, así como el entorno cultural son lo que marca la pauta para determinar la inteligencia o capacidad de resolver problemas específicos de un individuo. Según Gardner (1995), las inteligencias se dividen en siete principales las cuales generalmente trabajan en conjunto en una persona normal, sin embargo, ciertas inteligencias se desarrollan más que otras y esto es lo que diferencia un individuo de otro. Las siete inteligencias son: musical, cinético- corporal, lógico matemática, lingüística, espacial, interpersonal e intrapersonal. Cada una de ellas denota características específicas que los individuos demuestran poseer, unas con mayor fuerza que otras. En trabajos posteriores Gardner integra una octava inteligencia que denominó naturista. La inteligencia lógico matemática está relacionada con el pensamiento científico. Se determina por sus capacidades intelectuales de deducción y observación. El proceso de resolución de problemas es extremadamente rápido, se manejan simultáneamente muchas variables y se pueden crear diversas hipótesis relacionadas al problema en particular. "Existen muchos sabios idiotas, que realizan grandes proezas de cálculo, aunque sean profundamente deficientes en la mayoría de las otras áreas", (Gardner, 1995, p.38)..

(31) 24. Con lo anterior se puede inferir que algunos alumnos de preparatoria bien pueden tener la habilidad de resolver problemas abstractos como los estequiométricos, mientras que a otros, se les dificulta en exceso y no logran comprender los mecanismos para llegar a la solución del problema. 2.2.5. Procesos metacognitivos. La metacognición es el proceso de pensar acerca del pensar. El conocimiento propio acerca de los procesos cognitivos que se llevan a cabo para lograr un aprendizaje es también una manera de describir la metacognición. Garza (2002) puntualiza que la metacognición es la habilidad para: 1) planear una estrategia, 2) producir la información que sea necesaria, 3) estar conscientes de sus propios pasos y estrategias durante la resolución de problemas y 4) reflejar y evaluar la productividad de su propio pensamiento. Si el docente logra hacer que los alumnos identifiquen los pasos o estrategias necesarias para resolver un problema con éxito, con la práctica, los alumnos tendrán un mejor desempeño al extrapolar tales problemas, o bien, cuando los contextualizan. En química, y en especial en la resolución de problemas de estequiometría, si el alumno sabe exactamente los pasos que debe seguir para realizar los cálculos necesarios, obtendrá un resultado correcto. Si solamente el alumno utiliza un método memorístico y no metacognitivo, es probable que ni siquiera se de cuenta de algún error que arrastre en el desarrollo del problema. Algunas de las estrategias que se recomiendan para que el alumno lleve a cabo el proceso de metacognición incluyen la planeación, la selección de estrategias, el auto monitoreo, el auto cuestionamiento, la autoevaluación y la predicción de respuestas, conjeturas o hipótesis, (García, 2002). 2.2.6 Concepciones alternativas y cambio conceptual.

(32) 25 A través de los años el conocimiento y predicción del comportamiento de la materia ha sido uno de los principales objetivos de los científicos. Un aspecto importante de la química es la estequiometría, que es la relación entre las cantidades de las sustancias químicas debido a las interacciones de la materia. Es importante realizar una indagación teórica y compararla con una indagación práctica para darse cuenta del nivel de conceptualización que tienen los alumnos y así poder hacer sugerencias de actividades previas a realizar, actividades en clase, así como actividades contextuales, para estar seguros que los alumnos eliminen las concepciones alternativas y se acerquen mas a la realidad de la ciencia que es la teoría científica o conceptualización científica (Pozo y Gómez Crespo, 2004).. 2.2.6.1 Las concepciones alternativas y su importancia en la clase de ciencias. Empecemos por entender de dónde provienen las concepciones alternativas, de acuerdo a Pozo y Gómez Crespo (2004), son conocimientos previos bien arraigados y opuestos al conocimiento científico, cuyo principal problema es de origen actitudinal, procedimental y conceptual. Desde muy temprana edad los humanos están entregados a la curiosidad, de la necesidad de aprender del mundo y esto no requiere de una instrucción formal o cultural como mencionan Pozo y Gómez Crespo (2004), simplemente se extraen los conocimientos del mundo a lo que Pozo denomina "Teoría de dominio", la cual está fuertemente influenciada por la espontaneidad, la cultura y lo escolar. Lin, Lee, y Treagust, (2005) realizaron investigaciones relacionadas a las expectativas que los docentes se hacen comparadas con el rendimiento efectivo de los alumnos de química al estudiar estequiometría. Ellos demostraron que los alumnos de bachillerato confunden el término de mol, muchas veces lo confunden con la masa molecular de la sustancia que están tratando, por lo que se deben atacar tales concepciones.

(33) 26 erróneas y lograr llevarlos a su zona de desarrollo próximo, en la cual sus estructuras mentales se reacomodarán y harán propio el nuevo conocimiento adquirido. Sin un buen conocimiento previo o teoría del dominio, al estudiante le resultará dificil interiorizar y hacer propios los nuevos conceptos, especialmente si éstos son expuestos bajo la teoría científica, por ejemplo, si el alumno no domina el concepto de número de avogadro, que es el que relaciona el mol con el número de partículas de una sustancia, dificilmente podrá hacer una extrapolación desde lo micro, hasta lo macro y así entender la importancia y relevancia de la unidad de cantidad de sustancia o mol. Es importante entonces estar al pendiente de las concepciones alternativas en relación al tema de la química con las que llegan los alumnos, para así poder detectarlas y abordarlas a tiempo.. 2.2. 7 Competencias del profesorado El profesor debe ser estratégico y pensar en forma estratégica. Se sabe que el profesor actual debe estar perfectamente capacitado para cumplir con los modelos educativos actuales. Uno de los aspectos que considero importante sobretodo para maestros de ciencias es la estrategia con la que enfrenta una enseñanza en particular. Si el docente tiene una clara visión de su práctica, entonces dicha visión hará que el profesor "haga". La visión es lo que nos hace hacer, Reyes (1999). El profesor debe hacer, construir y elaborar tanto materiales didácticos como la forma de enseñar determinado tema. Existen 3 niveles de acción que el docente debe considerar: sobre los eventos, sobre los procesos y sobre las estructuras. Un maestro debe tomar decisiones basado en el desempeño de sus alumnos, como por ejemplo, las calificaciones que obtienen en una evaluación, esto sería el evento. En cuanto a los procesos, el docente debe tomar decisiones basado en alguna estrategia específica del proceso de enseñanza para hacer que aflore el.

(34) 27 aprendizaje del alumno. En el nivel de estructura, se debe exigir al profesor ampliar su espectro de aprendizaje para hacer caber el aspecto cultural, (Reyes, 1999). 2.2. 7.1 Conocimiento Pedagógico del Contenido Según Talanquer (2004), no hay muchos resultados confiables de estudios que permitan identificar las variables que determina a un buen docente, poco se habla de una u otra característica que tenga que ver en la eficacia de la actividad docente. Hay una distinción entre el conocimiento de la disciplina y el conocimiento pedagógico. En las carreras se obtiene el conocimiento meramente disciplinario mientras que en los programas de capacitación docente se obtiene la preparación pedagógica. Ambas áreas son muy importantes para que un docente sea bueno. Existe información hoy en día acerca de las ideas previas, teorías intuitivas, dificultades conceptuales de los alumnos en una gran variedad de áreas de la ciencia y ya se tiene mas clara esa influencia en el aprendizaje. Dependiendo de los conocimientos del docente y los variados métodos de enseñanza, se tendrá éxito y este parece depender de la habilidad para transformar el conocimiento disciplinario en aprendizajes significativos para el estudiante, Talanquer (2004). Un docente debe dominar la materia, pero con el propósito en mente de ser capaz de enseñarla. El docente experimentado y consciente del impacto que debe tener sobre los alumnos, debe transformar pedagógicamente el contenido que enseña en actividades de aprendizaje significativas para el estudiante. Esto se conoce como "Conocimiento pedagógico del contenido" CPC. El CPC no es un tipo especial de conocimiento sino el resultado de la aplicación del conocimiento didáctico y pedagógico de carácter general a la enseñanza de una disciplina.

(35) 28 en particular, además, los cursos deben ser integradores y promover el análisis, la discusión y la reflexión del contenido científico desde la perspectiva didáctica y pedagógica.. Los buenos docentes en una cierta área poseen un tipo de conocimiento que los distingue es digna de reflexión. Si ese tipo de conocimiento tiene una clara influencia en la eficacia del docente en el aula, resulta interesante tratar de identificar de qué manera el CPC determina la forma de pensar del docente, las decisiones que toma y las acciones que emprende en el salón de clases. 2.2. 7.2 Conocimiento Pedagógico de la química. Un buen docente de química debe tener una amalgama de habilidades entre el conocimiento disciplinario, didáctica y pedagogía. Es el resultado de "pensar en química" con el propósito de motivar, sorprender, despertar la curiosidad, generar interés y dar sentido. La habilidad debe ir más allá de la preparación profesional. Un docente con un alto grado de conocimiento pedagógico del contenido o CPC, analiza el contenido a enseñar, le da perspectiva, sus intereses y motivaciones lo llevan a reflexionar e identificar grandes ideas y conceptos integradores. Esto lo llevará a diseñar experiencias que desarrollen la habilidad de los estudiantes y crear condiciones que faciliten la identificación y comprensión del material. Lo mencionado anteriormente se logra a base de muchos años de expenencia. Un gran número de alumnos de la Prepa Tec, cuestionan la utilidad del conocimiento de la química en su vida diaria, si ellos no se van a dedicar al estudio de una carrera relacionada con la química. Se les hace referencia a que la química se encuentra en todos los aspectos de su vida, desde el funcionamiento de su cuerpo, hasta el.

(36) 29 comportamiento de todo lo que les rodea, ya que todo está hecho de materia que es precisamente lo que la química trata de explicar. Los buenos docentes de química deben usar analogías, metáforas, representaciones, actividades, experiencias, preguntas y problemas que son apropiadas para los diversos tipos de estudiantes y que promuevan el aprendizaje significativo. Un docente con más CPC, reconocerá las dificultades conceptuales inherentes de la manera de pensar de los alumnos y a la naturaleza de la disciplina, y podrá enfrentarlas de una manera más global y hasta predecir dificultades similares por anticipado. En química, las estrategias de razonamiento deben servir para que los alumnos entiendan modelos abstractos, lenguaje y formas de representación simbólica especiales. Basta analizar con cuidado algunas de las decisiones que toma un docente de química cada día para reconocer la naturaleza y complejidad del CPC que su trabajo demanda.. 2.2.8 Trabajos relacionadas con la investigación Existe una gran cantidad de estudios relacionados con la presente investigación. A continuación se presentan los considerados más relevantes y dignos de comparación con este trabajo.. 2.2.8.1 Keith Taber. Taber (2001) habla en su investigación, primero acerca de la manera de construir conceptos químicos en el salón de clase y segundo, de la sugerencia de utilizar este tipo de investigaciones para informar a los docentes de las mejores estrategias para que los alumnos tengan éxito. Ya existen muchas investigaciones acerca de las concepciones alternativas que los alumnos tienen de los conceptos químicos. Se han detectado estas concepciones alternativas debido a las diferentes versiones que cada maestro presenta en el salón de clase, además de.

(37) 30 las que los alumnos acarrean por cuestiones sociales, culturales o de la vida diaria. Las concepciones alternativas pueden persistir aun después de la instrucción del tema e incluso se forman durante las lecciones y que pueden permanecer tenaces y estables por largos períodos de tiempo Taber (2001). Las ideas previas de los alumnos en ocasiones pueden ser piezas aisladas del conocimiento y éstas no representan un problema grave para ser corregidas por el maestro. Sin embargo existen otras mucho más importantes, que merecen atención especial, que tienen que ver con la lógica que aplican los alumnos y que dependen del contexto, consistencia o complejidad. Es importante considerar los estudios que se han realizado en base a la manera en que el cerebro procesa la nueva información para que los resultados sean tomados en cuenta en el desarrollo de los programas de investigación. Taber (2001) habla de los estudios que se han realizado, no solo de las concepciones alternativas que posee el alumno, sino también, en cómo ocurre el desarrollo conceptual. Los resultados obtenidos en las investigaciones acerca de concepciones alternativas pueden ser un recurso muy útil para los docentes. El saber cuales son las posibles ideas previas que trae el alumno, así como las estrategias específicas para tratar dicho problema, es sin duda una herramienta muy valiosa para los profesores a que puedan anticipar barreras en el aprendizaje de los temas a enseñar. El aspecto más importante que la autora toma de la investigación de Taber (2001) es que, contando con muchos estudios y recomendaciones para el tratamiento de las concepciones alternativas, tales resultados no llegan al grueso del profesorado. Si un profesor está consciente de las posibles ideas previas o concepciones alternativas de sus alumnos, puede establecer estrategias para tratarlas, sin embargo, no existe una línea en el programa del curso que lo especifique como algo que tenga que ser tomado en cuenta al.

(38) 31 inicio de la instrucción de cada tema. Llevar los resultados de las investigaciones a la práctica no es un proceso que se lleve a cabo rutinariamente. En Londres, se están realizando esfuerzos para que los resultados de investigaciones educativas lleguen a toda la comunidad educativa. La Royal Society of Chemistry lleva a cabo un proyecto para reducir esa brecha y promueve que los materiales y estrategias diseñadas para el tratamiento de las concepciones alternativas en la química se compartan entre los maestros de la comunidad. Es obvio que la existencia de una base de datos con materiales educativos al alcance de todos no es la panacea ni asegura el éxito de la totalidad de los alumnos, pero es un punto de partida para que más docentes tengan a su disposición herramientas ya probadas. Tomando este modelo, la autora pretende proponer que, al finalizar esta investigación, los resultados, los materiales y las estrategias puedan ser compartidos por el mayor número de docentes posible.. 2.2.8.2 Scmidt y Jingnéus. Hans-Jürgen Scmidt y Celcilia Jignéus realizaron una interesante investigación en el año 2003. A alumnos de química, se les pidió que resolvieran problemas estequiométricos de diferentes grados de dificultad, y se analizó el proceso que llevaron a cabo para resolver cada problema. Notaron que en problemas sencillos, los alumnos podían resolver el problema utilizando razonamiento lógico, mientras que en problemas más complicados, se requería del cálculo matemático. Tomando en cuenta que los cálculos estequiométricos son los temas menos atractivos y más dificiles en el área de la química, han notado que el desempeño en problemas relacionados con el mol son menores que el promedio del desempeño de la materia..

(39) 32 Scmidt y Jignéus (2003), realizaron la investigación tomando alumnos de último año de preparatoria, que contaban ya con conocimientos de estequiometría, aplicándoles una serie de problemas a resolver. Notaron que en problemas sencillos, los alumnos utilizaban razonamientos lógicos, o bien inventaban su propia estrategia para resolver el problema, sin saber siquiera que lo que hacía era calcular la cantidad de sustancia, mientras que en problemas más complicados, recurrían a los algoritmos matemáticos. Los investigadores realizaron entrevistas personales y mediante un proceso metacognitivo, los alumnos explicaron paso a paso la secuencia en la resolución de cada problema. Algunos alumnos fueron exitosos en sus resultados mientras que otros no lo fueron, además que pocos fueron capaces de explicar conceptualmente lo que estaban llevando a cabo. Lo más significativo de la investigación de Scmidt y Jignéus (2003) es que comentan que no existe una "única" estrategia de enseñanza para el maestro. Debido a la individualidad de cada maestro, quizás su estrategia utilizada no sea la adecuada para algunos alumnos, por lo que es interesante que el maestro detecte cuál seria la mejor estrategia a utilizar en ese momento. 2.2.8.3 Azcona,Furió, Intxausti e !rizar.. Azcona, R., Furió, C., Intxausti, S. e Irizar, M. (2005), realizaron una investigación en el aula acerca de los procesos de enseñanza-aprendizaje de los conceptos de cantidad de sustancia o mol. Los investigadores tenían ya un antecedente en relación a las dificultades que presentan los alumnos para comprender el término mol, lo cual probablemente es el concepto de mayor importancia para los estudiantes de química en el bachillerato, debido a que es requisito para poder resolver correctamente problemas de estequiometría. Tomando en cuenta los componentes conceptuales, epistemológicos y axiológicos del aprendizaje, proponen el desarrollo de programas de actividades para superar tales dificultades..

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