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Concepciones de los alumnos sobre el enlace químico antes, durante y después de la enseñanza formal : problemas de aprendizaje

Abstract

This paper describes the BUP and COU students' ideas (15-18 years old) about the continuity/discontinuity, atomic/ molecular conception, nature of the intramolecular and intermolecular bonds, as the notions of lattice and ion. The results show that the students' idea of continuity in gases declines when the students' academic level increase. The school succeeds in transmitting a molecular view of some substances. Nevertheless, students do not grasp the nature of the covalent bond. The molecular structure is more utilized than the lattice in the academic levels analyzed. The concept of ion and ionic lattice are not easily learned by the students. In this paper we point out some reasons that could explain these facts. Then we comment on some didactic implications that could help to overcome these obstacles.

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Concepciones de los alumnos sobre el enlace químico antes, durante y después de la enseñanza formal : problemas de aprendizaje

Author: Posada, José María de
Publisher: Dipòsit Digital de Documents de la UAB
Year: 1999
DOI: 10.5565/rev/ensciencias.4088
Source: https://ddd.uab.cat/pub/edlc/02124521v17n2/02124521v17n2p227.pdf
INVESTIGACIÓN DIDÁCTICA
227
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
228 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1999, 17 (2)
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.