INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA
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ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1999, 17 (2), 227-245
CONCEPCIONES DE LOS ALUMNOS
SOBRE EL ENLACE QUÍMICO
ANTES, DURANTE Y DESPUÉS DE LA ENSEÑANZA
FORMAL. PROBLEMAS DE APRENDIZAJE
DE POSADA, JOSÉ MARÍA
Delegación de Educación y Ciencia de Málaga. Jun a de Andalucía.
C/ Abandola, Ed. S a. Elena, 5º A1. 29700 Vélez-Málaga (Málaga). E-mail: [email p o ec ed].
SUMMARY
This pape desc ibes he BUP and COU s uden s’ ideas (15-18 yea s old) abou he con inui y/discon inui y, a omic/
molecula concep ion, na u e o he in amolecula and in e molecula bonds, as he no ions o la ice and ion. The
esul s show ha he s uden s’ idea o con inui y in gases declines when he s uden s’ academic le el inc ease. The
school succeeds in ansmi ing a molecula iew o some subs ances. Ne e heless, s uden s do no g asp he na u e
o he co alen bond. The molecula s uc u e is mo e u ilized han he la ice in he academic le els analyzed. The
concep o ion and ionic la ice a e no easily lea ned by he s uden s. In his pape we poin ou some easons ha could
explain hese ac s. Then we commen on some didac ic implica ions ha could help o o e come hese obs acles.
INTRODUCCIÓN
El ap endizaje es un p oceso median e el cual nue os
conocimien os son asimilados den o de la es uc u a
concep ual del que ap ende. El modelo de cambio con-
cep ual y la pe spec i a cons uc i is a indican que el
ap endizaje con comp ensión eal ocu e cuando el que
ap ende cons uye y ans o ma ac i amen e sus p opios
signi icados, y no cuando adquie e y acumula pasi a-
men e conocimien os que se le ansmi en (D i e e al.,
1994; Posne e al., 1982). De es a o ma, el ap endizaje
en uel e una cons ucción pe sonal y una negociación
social de los signi icados en e los miemb os de la
comunidad (Cobb, 1990; Shepa dson, 1996).
Ausubel, No ak y Hanesian (1983) indican que el cono-
cimien o es es uc u ado en o ma de ed especí ica de
concep os. Dis inguen en e ap endizaje u ina io (me-
mo ís ico) y ap endizaje signi ica i o. Es e úl imo se
p oduce cuando el nue o conocimien o es elacionado
po el que ap ende con o os concep os ele an es den o
de su p opia es uc u a cogni i a. Los concep os de
mayo ni el de gene alidad y pode inclusi o, que an a
pe mi i la inco po ación de nue os conocimien os a la
es uc u a cogni i a, son denominados o ganizado es.
Vygo sky (1962) a i ma que el dominio de los concep os
cien í icos po los suje os p omue e en ellos un aumen o
del ni el de los concep os espon áneos. También indica
que un concep o espon áneo debe e oluciona has a
alcanza un de e minado ni el pa a que el suje o pueda
adqui i un concep o cien í ico a ín.
Se han ealizado abajos con la inalidad de a e igua
cuáles son las concepciones de los alumnos sob e la
INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA
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es uc u a de la ma e ia. Esos es udios han pues o de
mani ies o la g an di icul ad que ienen los es udian es
pa a explica la na u aleza de las sus ancias y algunos de
sus cambios obse ables (S a y, 1988; Ba , 1989). Los
p oblemas aumen an cuando ienen que jus i ica es as
ans o maciones desde el pun o de is a a ómico
(No ick y Nussbaum; 1978, 1981; Fu ió y He nández,
1983, 1987; B ook e al., 1984; Nussbaum, 1985;
Llo ens, 1988; 1991; Gen il e al., 1989; Chas e e y
F anco, 1991; Haida y Ab aham, 1991; Iglesias, e al.,
1990; Ab aham, e al., 1992; G i i hs y P es on, 1992;
Benson, e al., 1993; Lee, e al., 1993; Lonning,
1993; Fellows, 1994; Ginns y Wa e s, 1995; Bo sese,
e al., 1996; Wa s y Tabe , 1996). O o aspec o que ha
me ecido la a ención es la o ma que ienen los es udian-
es de ep esen a químicamen e las sus ancias (Bueso,
e al., 1987; Keig y Rubba, 1993).
Sin emba go, pocos abajos han es udiado las concep-
ciones de los es udian es sob e el enlace químico. Pe e -
son y o os (1989a, 1989b) e alua on los conocimien os
académicos de alumnos de 16 y 17 años de edad sob e el
enlace co alen e y su es uc u a. Algunos de los
e o es concep uales encon ados ue on: a) El 23%
de los alumnos no conside aba la in luencia de la
elec onega i idad y la desigual compa ición del pa
de elec ones en el enlace pola . b) El 27% de los
alumnos en en la pola idad del enlace un ac o que
in luye en la geome ía de moléculas como NB 3 y
COCl2. c) Las ue zas in e molecula es ue on con-
undidas con las ue zas den o de una molécula po
un 23% de los es udian es. d) El 33% conside ó como
ue zas in e molecula es las exis en es den o de una
ed co alen e.
Dumon y Me lin (1988) e alua on los conocimien os
sob e o bi ales molecula es en es udian es uni e si a-
ios de ciencias químicas. Algunos de los esul ados
ue on: a) La de inición de o bi al molecula no es bien
en endida. b) El mé odo CLOA (combinación lineal de
o bi ales a ómicos) pa ece bien eco dado po los alum-
nos. c) Son comp endidas las elaciones en e unción de
onda y unción ma emá ica y, po o o lado, ni el de
ene gía y es ado del elec ón.
Caamaño y Casassas (1987) encon a on que: a) La
mi ad de los es udian es de 16 años no econocía como
elemen os sus ancias simples o madas po moléculas.
b) Un 40% de los es udian es iden i icó como molecula-
es es uc u as gigan es. c) Un ele ado po cen aje asoció
la alencia de un elemen o con el subíndice del elemen-
o con el que se combina; sin duda, in luidos po el
mé odo con el que se les ha enseñado a o mula . c) La
mayo ía de los alumnos no sabía calcula el núme o de
enlaces que se ompen y se o man en una eacción
química.
De Posada (1993a) pasó un cues iona io abie o en el que
una de las cues iones eque ía de los es udian es de 15 a
17 años de edad azona sob e las causas que o iginan las
di e encias en los pun os de usión de las sus ancias. Los
alumnos de 2º de BUP (15 años de edad), an es de
abo da o malmen e los es udios de química pe o con
nociones p e ias sob e el enlace químico, daban unda-
men almen e azones mac oscópicas como la na u aleza
o composición del ma e ial, densidad, calo especí ico,
e c. Sólo el 10% aducía explicaciones elacionadas con
los á omos y an sólo el 1% hacía e e encia a la ue za
con que se a aen és os en e sí; los es an es menciona-
ban la disposición de los á omos y la composición
molecula . El 61% de los alumnos de 3º de BUP (16
años) y el 85% de COU (17 años) hacían e e encia casi
exclusi amen e al enlace químico en sus a gumen acio-
nes a ómicas. Boo (1998) indica que los es udian es de
química de 17 años de edad encuen an g andes di icul-
ades pa a elaciona los cambios ene gé icos de las
eacciones químicas con los enlaces o os y o mados.
También menciona las di icul ades de los es udian es
pa a dis ingui en e los di e en es ipos de enlaces.
La unidad del enlace químico es in oducida en los
nue os cu ículos de los alumnos de 14 a 15 años de la
secunda ia obliga o ia y pos e io men e es p o undizada
en el bachille a o cien í ico o ecnológico (alumnos de
16-17 años). Pa a nume osos in es igado es, es e con-
cep o es conside ado c ucial den o de la química
(Ben ey, 1965; Allinge , e al., 1979; Paoloni, 1979;
Langmui 1921, ecogido en Jensen, 1984; Solbes y
Vilches, 1991; Pauling, 1992; en e o os). Pod ía se
ca alogado como concep o es uc u an e según la e mi-
nología epis emológica de Gaglia di y Gio dan (1986).
Si es a hipó esis es co ec a – odo pa ece indica lo–,
se ía necesa io un adecuado conocimien o de la es uc-
u a de la ma e ia y del enlace químico pa a desa olla
con éxi o o as pa es de la química o incluso de la
biología (Lawson, e al., 1993; Mondelo, e al., 1994).
Una ez acep adas es as p emisas, la cues ión pod ía
o mula se en é minos más p óximos a la psicología
cogni i a de la siguien e o ma: ¿se es á consiguiendo en
los alumnos ap endizaje signi ica i o con la unidad del
enlace químico?
OBJETIVOS
En nues a opinión, el conocimien o de los alumnos de
ca ác e más pe sonal elacionado con el enlace químico
no ha sido su icien emen e es udiado aún. Se hace nece-
sa io analiza , en elación con el que ap ende, los si-
guien es aspec os, an es, du an e y después de habe sido
expues os con mé odos de la enseñanza adicional:
– Concepciones más ca ac e ís icas de los alumnos con
elación a las sus ancias molecula es.
– Concepciones ípicas de los alumnos en elación con
las sus ancias iónicas.
– ¿Qué uso hacen los es udian es de la eo ía de enlace
pa a in e p e a ó mulas químicas simples que encuen-
an en sus ex os y explicaciones en clase?
Del análisis an e io se pueden ealiza las siguien es
in e encias de índole psicopedagógica:
INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1999, 17 (2) 229
– La e olución que su en las posibles concepciones
al e na i as de los alumnos en la ase 15 a 17 años.
– Realiza algunos con as es en e la e olución de las
concepciones de los alumnos y el análisis de lib os de
ex o de los cuales ob ene in o mación pa a analiza el
p oceso de enseñanza-ap endizaje en elación con los
ópicos abo dados.
METODOLOGÍA
Hemos u ilizado, en es e es udio, cues iona ios y g aba-
ciones de si uaciones de clase. Se án discu idas de o ma
sepa ada. La na u aleza de es e es udio es explo a o ia
(Taylo y Bogdan, 1986); po consiguien e, el mé odo de
ecolección de da os es induc i o y el análisis de los
mismo es semicuali a i o e induc i o-deduc i o.
Cues iona io
El cues iona io pa a alumnos ue con eccionado si-
guiendo un p o ocolo (De Posada, 1997). Cons uimos
un mapa concep ual (No ak y Gowin, 1984) que con e-
nía los concep os más impo an es que los alumnos de 2º
de BUP (15 años) a COU (17 años) debían ene sob e la
na u aleza de las sus ancias molecula es e iónicas. Del
mapa concep ual ob u imos ases que se e ie en a
á eas concep uales (Tabla I). Pos e io men e con eccio-
namos sob e es as á eas nume osas cues iones de ca ác-
Tabla I
Á ea concep ual.
1. Concepción a ómica de la ma e ia
2. Concep o de á omo, ion y/o molécula en cada caso
3. Es abilidad/ines abilidad de los á omos, iones y/o moléculas
4. Na u aleza del enlace co alen e apola y/o pola
5. Es uc u a de cie as moléculas
6. Es uc u a in e na de los gases
7. Es uc u a in e na de un compues o c is alino
8. Es uc u a in e na de un me al
9. Relación en e enlace químico y ipo de es uc u a in e na
10. Relación en e ó mula química y es uc u a in e na
11. Fue za en e iones en sólidos iónicos
12. Es abilidad de las edes me álicas
13. Fue zas in e molecula es en compues os con enlace co alen-
e pola
14. Fue zas in e molecula es en compues os con enlace co alen-
e apola
Tabla II
Ca ego ías de ac i idades cien í icas (APU, 1984).
1. Uso de g á icos 1.1. Lec u a de in o mación de g á icos, ablas, mapas
y ep esen aciones simbólicas y igu as simbólicas
1.2. Rep esen a in o mación en o ma de g á icos,
ablas, mapas y igu as simbólicas
2. Uso de apa a os e ins umen os 2.1. Uso de ins umen os de medida
de medida 2.2. Es imación de can idades ísicas
2.3. Seguimien o de ins ucciones en abajos
p ác icos
3. Obse ación 3.1. Realiza e in e p e a obse aciones
4. In e p e ación y aplicación 4.1. In e p e ación de obse ación p esen ada
4.2. Aplicación de concep os
5. Plani icación de in es igaciones 5.1. Plani icación de pa e de la in es igación
5.2. Plani icación o al de la in es igación
6. Ejecución de in es igaciones 6.1. Ejecución o al de la in es igación
– La na u aleza de las p incipales concepciones que
aen consigo an es de comenza el es udio o mal de
es a ma e ia.
– El modo en que son in e io izados los nue os concep-
os y cómo se o ganizan en la men e de los es udian es.
– Qué concep os básicos son di íciles de asimila y qué
causas pueden exis i pa a ello.
INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA
230 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1999, 17 (2)
e o almen e abie o que solici aban de los alumnos
espues as esc i as y dibujos. Se ealizó un p e es con
es as cues iones aplicándolas a pequeños g upos de
alumnos pa a comp oba si e an sa is ac o ias o no. E a
impo an e que los es udian es supie an qué se les es aba
p egun ando, lo cual no implicaba necesa iamen e que
los alumnos supie an las espues as. Es a ase nos ayudó
a co egi e o es y desecha algunas cues iones. P esen-
amos en es e abajo es cues iones elacionadas con la
na u aleza de las sus ancias molecula es e iónicas (Anexo).
De acue do con No ak (1977), el ap endizaje signi ica-
i o iene en ajas sob e el ap endizaje u ina io. La
e ención de la in o mación pe du a po más iempo y
pueden p oduci se in ensos cambios que con inúan i-
gen es incluso después de que hayan sido ol idados
de alles conc e os. Pa a Donn (1989), los que ap enden
de o ma signi ica i a esponden a p oblemas nue os
au ocues ionándose, elacionando y elabo ando ideas.
Po el con a io, los que ap enden de o ma u ina ia
esponden exponiendo de iniciones, sin pode ex apo-
la sus concepciones. Como no nos in e esaban las es-
pues as u ina ias y sí el conocimien o ap endido signi-
ica i amen e, decidimos pasa el cues iona io a los
es udian es en e uno y dos meses después de habe sido
abo dado el ema de enlace químico en el cu ículo. Es e
iempo es supe io al de o as in es igaciones an e io es
(Ca allo y Scha e , 1994; Ga ne y T eagus , 1992).
Con la inalidad de inhibi espues as u ina ias, dos de
las cues iones desa olladas no e an del mismo ipo que
las u ilizadas en las clases habi uales pa a e alua el
conocimien o académico.
Nume osos in es igado es han pues o de mani ies o que
las concepciones de los alumnos son al amen e depen-
dien es de las a eas plan eadas (Piage , 1972; D i e y
E ickson, 1983; S a y, 1988; D i e , 1988; Song y
Black, 1991; en e o os). Cues iones que apa en emen e
son pa ecidas, pa a los in es igado es, son con empla-
das de o ma muy di e en e po los es udian es, po lo
que se hace necesa ia la iden i icación cuidadosa del
pe il de las mismas. Con iene dis ingui , al menos, es
dimensiones:
– Iden i icación del á ea concep ual e aluado a a és de
la cues ión (Tabla I).
– P ocesos cien í icos en uel os en la a ea (Tabla II).
U iliza emos las ca ego ías de ac i idades cien í icas
(APU, Assessmen o Pe o mance Uni , 1984), aunque
somos conscien es de que ello no cons i uye una axono-
mía po meno izada.
– Con ex o (abs ac o o conc e o) en el que es colocada
la cues ión. Una si uación conc e a es aquélla en la que
los concep os son aplicados a obje os del mundo eal y
es pe cibida así po los es udian es. En la si uación
abs ac a, po el con a io, se aplican concep os sin
elación a obje os eales.
Al ene en cuen a es as es dimensiones pa a cada
cues ión, ob enemos el pe il que se ecoge en la
abla III. Las dos p ime as pueden se cali icadas p opia-
men e como cues iones, pe o la e ce a cons i uye más
bien un p oblema a esol e po la g an can idad de
esquemas implicados y el núme o de decisiones que han
de oma nues os alumnos al in en a imagina la es u-
u a de las sus ancias en las ecuaciones químicas plan-
eadas.
El uso de dibujos en p oyec os de in es igación cons i-
uye un mé odo álido pa a llega a descub i las concep-
ciones de los alumnos. Pa a algunos in es igado es, los
niños no in en an e leja la ealidad al como la en sino
que ealizan su p opia ansc ipción simbólica (De ien-
ne, en Gio dan y Vecchi, 1988). Ya en la adolescencia
in en an ace ca se más a la ealidad. Es a écnica puede
con e i se en una he amien a que supla las di icul ades
lingüís icas de algunos alumnos en un in en o de expo-
ne sus p opias concepciones, en especial elacionadas
con la na u aleza de la ma e ia (De Vos y Ve donk,
1996).
Las écnicas cuali a i as p oducen un g an olumen de
da os, a eces bas an e dispe sos. El mé odo de análisis
cuali a i o p opues o po Bliss, Monk y Ogbo n, (1983)
hace uso de edes semán icas y esul a de g an ayuda en
Tabla III
Desc ipción del pe il de cada una de las cues iones.
Cues ión Ac i idad cien í ica (Tabla II) Á ea concep ual (Tabla I) Con ex o
11.2 4.2 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 14. Conc e o
21.1 4.2 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 14. Abs ac o
31.1 1.2 4.1 4.2 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, Abs ac o
11, 12, 13, 14.
INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1999, 17 (2) 231
el análisis de las espues as esc i as y dibujos ob enidos
de los es udian es.
G abaciones de si uaciones de clase
És e ue o o de los mé odos u ilizados en es e es udio.
Pos e io men e las g abaciones ue on ansc i as al pa-
pel. En el pa adigma de in es igación na u alis a es
común compa a in o maciones ob enidas de dos o más
p ocedimien os. Las in o maciones ob enidas con las
g abaciones de si uaciones de clase p es a on apoyo a las
p oducidas po el cues iona io, pe mi iéndonos ealiza
la iangulación me odológica. De acue do con Guba
(1983) y Gue e o (1991), la iangulación me odológica
es un c i e io de cien i icidad en las in es igaciones
na u alis as.
MUESTRA
Cues iona io
La cues ión núme o 1 ue aplicada en seis ins i u os, dos
en Málaga capi al y cua o de su p o incia. La mues a
es aba cons i uida po 175 alumnos dis ibuidos de la
siguien e o ma: 61 de 2º de BUP, 70 de 3º de BUP y 44
de COU. La cues ión núme o 2 ue comple ada po
alumnos de es ins i u os, dos de la capi al y uno de su
p o incia. Fue on encues ados 43 es udian es de 2º de
BUP y 32 de COU. La cues ión núme o 3 ue pasada en
cua o ins i u os. La mues a es aba o mada po 31
alumnos de 2º de BUP, 28 de 3º y 32 de COU. Los
es udian es de 2º y 3º de BUP cu saban la asigna u a de
Física y Química, los de COU enían la opción química.
En 2º de BUP aún no se había comenzado el es udio de
la química. En 3º y COU se pasó el cues iona io en e
uno a dos meses después de habe e minado el ema de
enlace químico. No se ealizó selección ni de alumnos ni
de clases den o de los ins i u os.
Secuencia de enseñanza
El cu ículo español p esen a el ema de enlace químico
en los ni eles, aún igen es, de 2º de BUP, 3º de BUP y
COU, y en los nue os ni eles de 3º y 4º de ESO (14 y 15
años) y 1º y 2º de bachille a o (16 y 17 años), en pe íodo
de implan ación. Se enseña es e ema en cada uno de los
cu sos pe o con di e en es g ados de p o undidad si-
guiendo un modelo en espi al. Los lib os de ex o bási-
cos p esen an el siguien e con enido gené ico pa a el
enlace co alen e: p esen ación de la eo ía de Lewis,
exposición de las p opiedades de bajo pun o de usión y
no conduc i idad de la co ien e eléc ica. Pa a el enlace
iónico se p esen a la eo ía de Lewis, nociones de ed
c is alina, y se exponen las p opiedades de: pun o de
usión ele ado y conduc i idad eléc ica an o en es ado
undido como disuel o en agua. Son muy pocos los lib os
de es e ni el que in oducen las ue zas in e molecula es
(de Van de Waals o enlace de hid ógeno). En los ex os
de ni el in e medio se exponen además nociones sob e
el enlace co alen e coo dinado. Se p esen an las mismas
p opiedades ísicas expues as en el año an e io pe o
aho a son in e p e adas y jus i icadas. Algunos ex os
in oducen nociones de la eo ía de los enlaces de alen-
cia. Con el enlace iónico, algunos comienzan a p esen a
el ciclo de Bo n-Habe , núme o de coo dinación, e
in e p e an las p opiedades ísicas de pun o de usión
ele ado y conduc i idad eléc ica de los compues os
an o undidos como disuel os en agua. P ác icamen e
odos los ex os de es e ni el p esen an las ue zas de
Van de Waals y, algunos, los enlaces de hid ógeno. En
el ni el supe io se suele expone , además de lo dado
an e io men e, la eo ía de enlace de alencia o de
o bi ales molecula es, o bi ales híb idos, geome ía
molecula , pola idad de los enlaces y se jus i ican las
p opiedades ísicas de pun o de usión, pun o de ebulli-
ción y solubilidad haciendo uso de las ue zas in e mo-
lecula es. Casi odos los ex os de es e ni el p esen an la
ene gía e icula y el ciclo de Bo n-Habe . Se jus i ican,
además de las p opiedades ísicas expues as en o os
años, la du eza y la agilidad. Todos los ex os exponen
las ue zas in e molecula es de Van de Waals y el
enlace de hid ógeno.
G abaciones de clase
G abamos quince ho as elacionadas con el enlace quí-
mico en dos g upos de 3º de BUP. Como ma e ial
imp eso de abajo en clase se u iliza on los p og amas-
guías de Cendejas y o os (1988) basados en las líneas
didác icas desa olladas po Gil y Ma ínez-To eg osa
(1987). Básicamen e la enseñanza consis ía en ex ae
concepciones al e na i as ace ca de la ma e ia y su
es uc u a, y o ece opo unidades de discusión en pe-
queños g upos de 5 ó 6 indi iduos en los que enían o al
libe ad pa a expone sus ideas y econduci las discu-
siones hacia posiciones cien í icas. Los alumnos debían
plani ica , esc ibi sus esul ados y explica esas ideas al
es o de la clase; el p o eso ac uaba como mode ado ,
animado y di ec o de las a eas y deba es. El p o eso -
in es igado siguió una me odología ípica de in es iga-
ción en la acción du an e odo el cu so académico
(Ellio , 1984; McDonald, 1984). Nues o obje i o con
las g abaciones ue ecoge un conjun o de o mulacio-
nes de los alumnos, analiza cuáles e an las concepcio-
nes subyacen es, con qué o os concep os se elaciona-
ban, cómo e olucionaban es as concepciones en con ex os
de ap endizaje, qué obs áculos encon aban los alumnos
pa a asimila los concep os, e c. Po es os mo i os, no
enía obje o ealiza g abaciones de clases exposi i as
donde el alumno a a ez mani ies aba sus concepcio-nes
o lo hacía con imidez. Po el con a io, debían se icas en
in e acciones en e los alumnos y de és os con el p o eso .
COMENTARIO DE LOS RESULTADOS EN
RELACIÓN CON LAS SUSTANCIAS MOLE-
CULARES
Hemos clasi icado los dibujos ob enidos de la cues ión
1 (Anexo) en la ed semán ica de la igu a 1 siguiendo las
INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA
232 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1999, 17 (2)
indicaciones de Bliss y o os (1983). Las lla es en la
igu a indican que puede ealiza se una selección con
odos los é minos que siguen a su de echa. Las líneas
e icales p esen an é minos que son mu uamen e ex-
cluyen es. Las ca ego ías p incipales se encuen an a la
izquie da y las subca ego ías a la de echa. Los é minos,
lla es y líneas u ilizados en las edes semán icas ue on
suge idos po los da os ob enidos.
La mi ad de los alumnos de 2º de BUP ep esen a on los
á omos, en ase gaseosa, po cí culos localizados a una
cie a dis ancia unos de o os. E incluso algunos coloca-
on lechas en odas las di ecciones pa a indica un
mo imien o deso denado de las pa ículas. Es a p opo -
ción coincide con la ob enida en es udian es ingleses de
la misma edad (B ook e al., 1984) a pesa de se
di e en e la cues ión y el con ex o en que se susci ó. Casi
un 20% de los alumnos de es e ni el dibujó los á omos
jun os unos a o os sin deja espacio en e ellos, p esen-
ando una isión con inua de la ma e ia. Es a p opo ción
coincide con la ob enida po Fu ió y He nández (1983)
en alumnos alencianos del mismo ni el. Es os alo es
coinciden es son p ueba de la exis encia de es as concep-
ciones, su dis ibución y es abilidad en la población
escola izada de es as edades.
Casi el 80% de los alumnos de 3º de BUP de la mues a
es udiada y el 93% de los de COU son capaces de
ep esen a co ec amen e los á omos de oxígeno. La
in luencia de la idea de que la ma e ia es con inua en los
gases cae d ás icamen e en es os dos úl imos ni eles.
1. ¿Po qué se unen los á omos pa a o ma moléculas?
Algunos alumnos de 2º (15%) y 3º de BUP (9%) opinan
que los á omos de oxígeno son es ables y, po an o, no
se unen pa a o ma moléculas (Fig. 1). Pa a ellos, la
causa de es a es abilidad es la inmo ilidad de los á omos.
Casi la mi ad de los alumnos de 2º de BUP encues ados
opinan que es os hipo é icos á omos no son es ables. Las
azones son an a iadas que hemos llegado a compu a
has a once ipos de espues as en e los es ni eles. El
Figu a 1
Red semán ica cons uida a pa i de las espues as de los alumnos en elación con la es uc u a in e na de los gases y la es abilidad de los
á omos indi iduales (cues ión 1). Las ci as se e ie en a las ecuencias ela i as en 2º de BUP, 3º de BUP y COU espec i amen e.
En neg i a las espues as co ec as.
- Á omos dis an es (47, 80, 93)
- Á omos jun os (18, 7, 0)
- Moléculas (0, 10, 2)
- Dibujan
- Un á omo (10, 1, 5)
- O os (0, 1, 0)
- NS/NC (25, 1, 0)
Cues ión
núme o 1
- Sí (15, 9, 0) - Se unen (23, 72, 86)
- Es abilidad - No (44, 88, 98) - Los á omos - Se mue en (8, 5, 2)
- O os (13, 11,10)
- NS/NC (41, 3, 2)
INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1999, 17 (2) 233
a gumen o más u ilizado ue la necesidad de uni se los
á omos ines ables pa a o ma moléculas más es ables,
casi siemp e de dos á omos; su p opo ción a ió de un
23% en 2º de BUP pasando po un 72% en 3º has a llega
al 86% en COU (Fig. 1). Del análisis de es os da os se
desp ende que el sis ema educa i o consigue ansmi i
una imagen molecula del oxígeno a a és del cu ículo.
Sin emba go, al como se pond á de mani ies o con la
cues ión núme o 2 y las g abaciones de si uaciones de
clase, la ansmisión de la imagen molecula no lle a
consigo un buen conocimien o de la na u aleza del enla-
ce químico ni de las ue zas in e molecula es. O o
a gumen o, mucho menos u ilizado pa a jus i ica la
ines abilidad de los á omos, in oduce concepciones de
la mecánica mac oscópica en el mundo mic oscópico.
Los gases son conside ados ines ables compa ados con
los sólidos po que sus á omos o moléculas es án en
con inuo mo imien o y, po an o, no se encuen an
quie os o «es ables»: «No se án es ables po que es un
gas.» (Alumno 2º de BUP).
Los es udian es de 3º de BUP y COU con es a opinión
son capaces de expone de o ma más elabo ada los
a gumen os que sus compañe os de 2º de BUP: «No son
es ables, pues los á omos en los gases es án en mo i-
mien o y és e aumen a o disminuye si se le cambian las
condiciones ambien ales su iendo modi icaciones de
olumen y elocidad. Es o demues a que no son es a-
bles.» (Alumno de 3º de BUP). «No se án es ables
po que es un gas y los gases nunca es án es ables sino
que es án siemp e en con inuo mo imien o.» (Alumno
de COU). La incidencia de es e esquema disminuye del
13% en 2º de BUP al 2% en COU. Algunos es udian es
aún no han asumido la idea de conse ación de las
pa ículas y espon áneamen e la con adicen pa a expli-
ca enómenos co ien es: «No son es ables po que, si se
calien a, aumen a el núme o de á omos pudiendo llega
a es alla .» (el ecipien e) (Alumno de 3º de BUP). Los
es an es a gumen os pa a explica la ines abilidad del
conjun o de á omos de oxígeno son demasiado indi i-
duales pa a se desc i os aquí.
2. Na u aleza del enlace co alen e
Desa ollamos la cues ión 2 (Anexo) pa a p o undiza
en las concepciones de los alumnos sob e la na u aleza
de la unión en e á omos. Su pe il di ie e del de la
p ime a cues ión en que no equie e ep esen a median-
e dibujos la in o mación, y su con ex o es más abs ac o
(Tabla III). En la igu a 2 se mues a la ed semán ica
cons uida a pa i de las espues as de los alumnos. Casi
la cua a pa e en 2º de BUP no con es ó o no supo qué
con es a . Ningún alumno de es e ni el u ilizó el é mino
enlace químico, lo que no les impidió pasa a explica
como podían es a unidos los á omos en e sí. La idea
más popula , que alcanza la e ce a pa e de los alumnos
de 2º de BUP, es la que p opone la unión debido a la
a acción en e las di e en es ca gas si uadas en los
á omos. Una opinión menos di undida es aquélla que
a i ma que los á omos ienen un campo de a acción
sob e o os á omos. La na u aleza de es e campo de
a acción no ue desc i a. Las es an es explicaciones (la
dependencia del es ado de ag egación, ue zas magné i-
cas, in e cambios de pa ículas o uso de enganches)
ue on poco comunes (Fig. 2). Es a úl ima explicación es
simila a la u ilizada po el poe a y ilóso o omano
Luc ecio en el año 55 aC. Según és e, cuando cie os
á omos colisionan, «no se sepa an más, quedando en e-
lazados en es echa unión y pe maneciendo así debido al
abado que p oducen sus p opias o mas» ( aducción
nues a, p. 210, en Baila , e al.,1989). En COU es
es udian es de cada cua o menciona on el enlace co a-
len e. És os no sin ie on la necesidad de explica la
na u aleza de es e enlace; hecho ambién pues o en
e idencia en g abaciones de si uaciones de clase que
a a emos a con inuación. Las explicaciones in ui i as
u ilizadas po los alumnos de ni el más bajo desapa e-
cen al llega a COU.
Los ex os suelen abo da la unión en e á omos de
pa ecida pola idad haciendo uso de la compa ición
de elec ones (De Posada, 1993b). Es e concep o no
pa ece se asumido po los alumnos, ya que no lo u ilizan
en sus explicaciones algún iempo después de habe sido
es udiado. Las di icul ades se emon an al momen o en
el que son ap endidos; en la ansc ipción siguien e se
ap ecian algunos p oblemas de concep ualización. El
p o eso in en ó que las ideas de los alumnos ue an
e olucionando desde posiciones con encionales has a
o as más elabo adas.
(112) A1: La p egun a del cuade no dice: «¿Cómo
es án unidos los á omos o mando moléculas?» Hemos
pues o que median e enlace.
(113) P.: ¿En qué consis e el enlace?
(114) A1: Un enlace es la unión de dos o más sus an-
cias, que compa en sus pa ículas, una la cede y la o a
la acep a o la compa e en e sí.
(115) P.: ¿Qué es lo que compa en?
(116) A1: Elec ones.
(117) P.: Veamos lo que opina el g upo 2.
(118) A2: Po enlace químico.
El alumno A1 es epe ido . Aunque de o ma inconexa,
ecue da algunas ideas sob e el ema impa ido el año
an e io (3). Los é minos son mal u ilizados, apa en e-
men e de o ma conscien e (5). El p o eso p e ende
a e igua qué es lo que en ienden exac amen e los alum-
nos po enlace y, po ello, equie e que sean más explí-
ci as sus espues as (6, 8, 10, 12, 15).
(119) P.: Es ácil enmasca a lo que ocu e poniendo
una de e minada palab a en su luga . Po ejemplo, si yo
no sé exac amen e lo que ocu e di é que es un enlace
químico. Alguien que conozca el ema c ee á que lo
en iendo bien. Vamos a in en a explica lo en p o undi-
dad. ¿Qué es eso del enlace químico? ¿En qué consis e?
¿Cómo lo en iendes ú?
(120) A3: Cada á omo iene una o ma de enlaza se
en e ellos y a es o se le llama enlace químico.
INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA
234 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1999, 17 (2)
(121) P.: Aún no queda cla o cómo se enlazan. Vamos
a e si se acla a más.
(122) A2: Una mane a de que dos á omos se puedan
uni .
(123) P.: ¿Qué opina el g upo 3?
(124) A3: La a acción de p o ones y elec ones po
ene di e en e ca ga.
(125) A4: Al ene di e en e ca ga el núcleo del á omo.
(126) P.: ¿Qué p opone el g upo 4?
(127) A5: Lo que no en endemos es cómo se puede
o ma ese enlace. Si la co eza de un á omo iene los
elec ones nega i os y la o a co eza iene ambién
los elec ones nega i os, en onces no se pod ía o ma
el enlace.
(128) P.: Buena p egun a.
Al p incipio odo pa ecía es a explicado po la exis en-
cia del enlace químico (1, 7). Si se qui a a los alumnos la
posibilidad de u iliza es a palab a (8) y ienen que
busca explicación a las uniones en e los á omos, en-
d án que usa sus p opias concepciones (9, 13). Has a
es e momen o no se habían plan eado ealmen e la na u-
aleza del enlace, sólo u ilizaban una palab a pa a en-
masca a la.
(129) A4: Cada á omo iene un núcleo con ca ga posi-
i a y elec ones en la co eza con ca ga nega i a;
en onces, los elec ones de un á omo se i ían con los
p o ones del o o á omo.
(130) P.: ¿A qué e e ie es cuando dices que se i ían?
(131) A4: Al se de dis in a ca ga, posi i a el núcleo y
nega i a los elec ones, se a aen.
(132) P.: ¿Es lo mismo deci que se a aen que se i ían?
(133) A4: No.
(134) A5: (Pide pe miso pa a i a la piza a y dibuja)
És os son dos á omos. En onces, si la co eza, la úl ima
pa e del á omo es nega i a y el o o ambién es igual, en
ez de uni se lo que hacen es epele se.
(135) P.: Dibuja unas lechas pa a indica lo.
(136) A2: Un á omo puede es a ca gado posi i amen-
e y, a la ez, segui siendo un á omo.
(137) A1: Tenemos una nue a de inición pa a el enla-
ce. Dos á omos en los cuales se ceden, acep an o com-
pa en en e sí los elec ones de su úl ima capa, pa a
ene un o al de ocho elec ones en su úl ima capa cada
uno.
(138) A3: ¿Po qué se compa en, po qué ceden?
(139) A1: Como imos an es en la ab icación de la
abla, la úl ima capa de odos los á omos iene ocho
elec ones.
(140) P.: El clo o iene sie e, el sodio uno y los gases
nobles ocho, excep o el helio que iene dos.
(141) A1: Po eso ealizan enlace.
(142) A6: Si los me ales ienen pocos elec ones en su
úl ima capa y se unen a o os elemen os con muchos en
su úl ima capa, pueden sal a elec ones pa a gana
es abilidad.
(143) P.: Según el g upo cinco, los á omos se combina-
án y el enlace químico se á un eajus e de elec ones,
un oma y un da, pa a que los á omos engan la es uc-
u a elec ónica pa ecida a la de un gas noble; es deci ,
ocho elec ones en la úl ima capa.
(144) A6: ¿Po qué ocho elec ones?
El hecho de aplica concepciones de la elec os á ica al
á omo pa ece lle a a A5 a un callejón sin salida (25),
que es ap o echado po A1 pa a e oma la di ección de
la discusión hacia posiciones más con encionales (26),
eludiendo el azonamien o di e gen e al que quie e
some e lo el p o eso . P e ende pa a ello aplica eglas
ela i amen e sencillas sin p eocupa se demasiado del
po qué (26). En cambio, A6 no pa ece dispues o a
acep a ac í icamen e esas eglas (33). Todo pa ece
indica que el alumno A1 ealiza ap endizaje u ina io,
ehuye cons ui elaciones en e concep os, in o ma-
ciones e ideas, in en ando ap ende hechos de o ma
u ina ia, aislados unos de o os (No ak, 1988; Ca allo
y Scha e , 1994; Ca allo, 1996). Los lib os de ex o, y
p esumiblemen e las explicaciones de los p o eso es en
clase, p omue en en g an medida es e ipo de ac i ud en
los alumnos (De Posada, 1994).
3. Fue zas in e molecula es
Más de la mi ad de los alumnos de 2º de BUP no
con es a on o no supie on qué con es a a la p egun a de
cómo se encuen an elacionadas las moléculas de lúo
en e sí (2a. pa e de la cues ión 2); les esul ó mucho
más complicada que la p ime a pa e (Fig. 2). Algunos
es udian es de 2º de BUP opinan que el campo de
a acción de los á omos sigue ac i o y ac úa sob e o os
á omos en las inmediaciones. O os lo explican con la
a acción en e las moléculas debido a las di e en es
ca gas si uadas en ellas. Un pequeño g upo a i ma que
no se unen unas moléculas con o as y no en a en más
de alles. En COU un es udian e de cada cua o asegu a
que exis en ue zas de Van de Waals. La mi ad de los
alumnos encues ados de es e úl imo ni el p oponen
enlaces, la mi ad a i ma que co alen es, en e las molé-
culas y, inalmen e, uno de cada seis a i ma que no se
unen unas moléculas a o as. Las ue zas in e molecula-
es son menos u ilizadas po los alumnos en sus explica-
ciones que el enlace co alen e a pesa de es a incluidas
en el cu ículo. Algunas azones pa a jus i ica es e
hecho se án comen adas en la pa e inal de es e abajo.
INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1999, 17 (2) 235
Figu a 2
Red semán ica cons uida a pa i de las explicaciones de los alumnos espec o a cómo pueden es a unidos los á omos en una molécula y qué
ipo de a acción ienen és as en e sí (cues ión 2). Los alo es de la p ime a columna se e ie en a la ecuencia ela i a en la mues a de 2º de
BUP y los de la segunda columna a los de COU. En neg i a las espues as co ec as.
- Di e en es ca gas (35, 0)
- Campo de a acción (16, 0)
- Depende es ado de ag . ( 5, 0)
- Sólo dibujan (9, 8)
¿Cómo pueden es a - Enlace co alen e (0, 75)
unidos los á omos? - Enlace (no acla a) (0, 17)
- Magne ismo
- O os - Enganches
- In e cambios
de pa ículas (7, 0)
Cues ión 2 - NS/NC (28, 0)
- Campo a acción molec. (14, 0)
- No se unen (7, 17)
- Ca gas (12, 0)
- Sólo dibujan á omos jun os (5,0)
¿Cómo se unen - Fue zas de Van de W. (0, 25)
las moléculas? - Enlace co alen e (0, 25)
- Enlace (no acla a) (0, 25)
- Enganches
- O os - In e cambio de pa ículas
- Vib ación (7, 0)
- NS/NC (55, 8)
COMENTARIOS DE LOS RESULTADOS CON
RELACIÓN A LAS SUSTANCIAS IÓNICAS
Hemos seleccionado un agmen o ep esen a i o de
g abación que pone de mani ies o las di icul ades de los
alumnos pa a asimila la na u aleza de las sus ancias
iónicas, en especial el concep o de ion. Los es udian es
ealiza on, en el labo a o io, el día an e io , la mezcla de
disoluciones de clo u o po ásico y ni a o de pla a. Como
se eco da á, se p oduce un p ecipi ado blanco de clo u-
o de pla a y queda en disolución incolo a el ni a o
po ásico. Los aspec os desc ip i os del p oceso e an
bien conocidos po los alumnos y los concep os eó icos
habían sido p esen ados con an e io idad, lo que se
p e endía e a aplica el concep o de ion en las explica-
ciones pa a da sen ido a la eacción.
(38p) P.: ¿Quién eacciona con quién?
(39p) A6.: El po asio con la pla a.
(40p) P.: ¿Qué opina el g upo cua o?
INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA
242 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1999, 17 (2)
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[A ículo ecibido en oc ub e de 1996 y acep ado en sep iemb e de 1998.]
INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1999, 17 (2) 245
ANEXO
CUESTIÓN NÚMERO 1
Supón po un momen o que ienes una bo ella llena de á omos de oxígeno gas (en el ecipien e no hay ni una sola molécula). Haz
un dibujo a escala a ómica de dichos á omos.
Jus i ica si se án es ables o no.
¿Qué les pueden ocu i ?
CUESTIÓN NÚMERO 2
La molécula de F es dia ómica (es á o mada po dos á omos de lúo ). Indica cómo pueden es a unidos ambos á omos.
¿Y es a molécula a o as de lúo ?
CUESTIÓN NÚMERO 3
Rep esen a diez pa ículas desde el pun o de is a a ómico de cada una de las siguien es sus ancias en condiciones ambien ales
o dina ias:
KCl N2
HCl Ca
Jus i ica cada uno de us dibujos.