La tabla periódica, la química y su enseñanza. Un proyecto de investigación educativa en construcción

Como ya sabéis, este es el Año Internacional de la Tabla Periódica. Yo, en el bachillerato aprendí de mi mentora, la profesora y doctora Catalina Martí, que en esta vida todo es química. Hoy, soy yo el profesor y me toca a mí enseñar y transmitir la pasión por la química que Catalina me transmitió a mí. Hechas las presentaciones, os quiero contar un proyecto que estamos llevando a cabo en nuestro centro educativo (perteneciente a la fundación educativa FECIB), bajo el paraguas de un convenio junto con el Museo Balear de Ciencias Naturales para enseñar ciencias naturales, química, la tabla periódica y otros aspectos de esta ciencia de una manera un poco diferente a como se hacía hace años.

¿Recordáis palabras y conceptos como valencia, electrón, enlace químico, no-metal, alcalinotérreo, anfígeno, sulfuro, compuesto binario, aldehído, ácido carboxílico, sistemática, o stock? ¿Sois capaces de definirlos?, Seguramente no, pero ¿os suenan de algo? Se trata en muchos casos de conceptos complejos y abstractos, alejados de nuestros sentidos, por lo que es probable que, a día de hoy, si han pasado ya unos años desde que terminamos el instituto, no sepamos qué son exactamente y hayan quedado como un simple recuerdo vacuo y vago en nuestras memorias.

Pero ¿cómo me enseñaron a mí todos estos conceptos químicos antes de Catalina?

Si ponemos el ejemplo de la tabla periódica, aún recuerdo como recitábamos en secundaria con algunos profesores de la ESO (de los que guardo un espectacular y buen recuerdo) de memoria esta retahíla: Li (litio), Na (sodio), K (potasio), Rb (rubidio), Cs (cesio), Fr (francio), Ag (plata), +1. ¡Seguro que muchos aún sois capaces de decirlo de carrerilla! Yo me acuerdo, y no es porque sea profesor de química, es porque tuve un buen entrenador, un coach lo llaman ahora. Y es cierto que esto se lleva enseñando así mucho tiempo y que actualmente se sigue haciendo (nadie dice que sea malo). Aprender cosas de memoria es muy útil, pese a que hoy en día parezca anticuado, porque te da velocidad para luego adquirir aprendizajes futuros. Sin embargo, al aprenderlo de memoria, puede ser que realmente no supiéramos QUÉ era exactamente lo que estábamos memorizando, no lo entendíamos. Así, para algunos jóvenes, y otros no tanto, ya hijos de la EGB, BUP y COU, incluso los de las nuevas generaciones, la enseñanza de la química y la formulación de compuestos era un tedio engorroso.

Los profes, ¿tenemos que seguir enseñando así la química, o se podría mejorar el método de enseñanza? ¿Quizás una combinación de las dos es posible?

La didáctica como ciencia comprende la evaluación de los procesos, mecanismos y destrezas que pueden mejorar nuestros aprendizajes, con el fin de lograr que estos aprendizajes sean más significativos (vamos, que no se nos olviden a los dos días) y entendamos los conceptos que se están trabajando. Pues bien, un grupo de profesores de secundaria en las Islas Baleares estamos realizando un proyecto para mejorar la didáctica de la química, proyecto del que os voy a adelantar algo ahora mismo.

¿Qué estamos haciendo?

Imaginad un método que sea visual, manipulativo, que permita aprender las principales características de la tabla periódica sin que sea simplemente memorizarlas “a lo bruto”. Sí, esa tabla que parecía estar diseñada con la más malvada de las ideas para frustrar vocaciones futuras y crear quebraderos de cabeza presentes a los estudiantes. Supongo que, lo primero que se os viene a la cabeza es pensar ¿realmente servirá ese método? Y lo segundo, ¡ojalá hubiera tenido la suerte de aprender química así! Imaginad poder ver las moléculas, su forma, cómo se componen…

Se trata de buscar un método en el que al mismo tiempo todo cuadre, en el que sabemos, y sobre todo, entendemos el concepto de valencia (que tan importante es para el profesor de química, porque sabe que detrás de él se fundamenta todo lo demás), su relación con el grupo de la tabla periódica, las posibilidades de enlace y todo eso aderezado con la capacidad de no tener que recurrir a capacidades cognitivas complejas de abstracción que quizás nuestro alumnado todavía no ha adquirido.

Nota aclaratoria para los no-científicos: Como el estudio está en fase BETA, es decir, todavía, no está disponible para el público, y cuando los científicos decimos público también nos referimos a publicado (en revistas especializadas), no puedo dar muchos detalles, pero sí algunos adelantos sobre su eficacia (ver tabla).  Aunque, como os comento, es todavía confidencial, desde el mundo de la ciencia creemos que los ciudadanos merecen no solo conocer los resultados, sino saber y tener un poco más de información sobre el transcurso de las distintas investigaciones que se hacen a lo largo del camino, para acercarla y que no sea percibido como algo ajeno y lejano. Es importante y sobre todo necesario que la gente conozca en qué se está trabajando y dar cuenta de ello.

El nuevo método lo estamos desarrollando a base de actividades, cuestionarios, test, y pruebas en diferentes cursos, ya que la ciencia requiere de repeticiones para poder decir si una metodología/prueba es fiable o no. Concretamente, lo hemos aplicado en algunos cursos de segundo, tercero y cuarto de ESO, que antes no habían trabajado estos conceptos por medio de métodos clásicos de enseñanza, para no interferir en los posibles resultados. Es lo que se denomina grupo experimental, que se compara más adelante con un grupo que no ha seguido esta metodología (grupo control).

Al final de este artículo, a modo de apéndice, se describen algunos de los estándares (objetivos), es la nomenclatura y jerga en el mundo docente, que tienen que satisfacer el alumnado de física y química en los cursos de secundaria, para que tengáis una referencia de lo que se espera trabajar en estas edades.

Como os comentamos, os dejamos una tabla resumen de algunos (no todos, ni mucho menos) resultados.

 

Resumen con el grado de satisfacción del alumnado respecto a algunos de los ítems trabajados y el curso
 

Ítem evaluado

Primer ciclo de la ESO (Segundo y Tercer Curso) Cuarto Curso de la ESO

(Optativa)

Observaciones
Comprender el concepto de valencia y su relación con los enlaces moleculares 88,8% 83,3% Se debe evaluar si ha existido una pequeña interferencia, ya que en cursos anteriores el grupo de 4º de ESO ya conocía por imperativo curricular el sistema tradicional de enseñanza de la formulación, aunque las diferencias no son significativas
Reconocer y relacionar el concepto de valencia y las características comunes según su posición en la tabla periódica 88,8% 83,3%
Uso y comprensión de la nomenclatura SISTEMÁTICA (binarios) (prefijos multiplicadores) 73,8% 84,6% Se aprecia una mejoría en los alumnos de 3º de ESO y nos comentan que es porque ha aumentado su comprensión sobre el trabajo que están desarrollando, teniendo en cuenta que los alumnos de 3º tenían algunas nociones básicas de segundo curso.
Uso y comprensión de la nomenclatura STOCK (Binarios) 71,6% 84,6%
Reconocimiento de grupos principales en compuestos binarios 88,8% 92,3%
Reconocimiento de grupos funcionales orgánicos 76,9% Estos ítems se empiezan a introducir de manera conceptual en el cuarto curso de la ESO y prosigue en el bachillerato
Geometría molecular (compuestos binarios y ternarios inorgánicos) 77,6% 85,7% Es un concepto complejo que se trabaja a partir de estructura de Lewis en bachillerato y en los primeros cursos de secundaria ya asumen y entienden por el concepto de carga negativa y repulsión

 

 

Os dejamos también algunas imágenes de los cuadernos de algunos alumnos, todos ellos de 2º y 3º de ESO.

 

 

 

 

 

 

 

Sabemos que quizás sabe a poco, no os he podido contar los detalles de este nuevo método de enseñanza, pero la ciencia tiene sus pasos, protocolos y sus tempos, y por exigencias del guion la información de los experimentos en curso solo puede transmitirse con cuentagotas. Al menos esperamos haber despertado vuestra curiosidad, y tan pronto como podamos os daremos más información.

Para más información, dudas, aclaraciones o queréis participar del proyecto o probar una nueva metodología, siempre estáis a tiempo de subiros al carro en este proyecto en fase piloto. Poneos en contacto a través de nuestras redes sociales con nosotros, con el Dr. Bartolomé Pizá, encargado del proyecto (que pertenece al grupo de investigación de Didáctica de las Ciencias del Instituto de Investigaciones Educativas de la Universidad de las Islas Baleares) y estaremos encantados de ayudar en todo lo que sea posible. Y recuerda, todo esto lo has conocido gracias a DCiencia-Ciencia para todos.

Segundo y Tercero de ESO
  • Interpretar la ordenación de los elementos de la tabla periódica
  • Conocer cómo se unen los átomos para formar compuestos
  • Conocer la formación de un ión a partir de su átomo correspondiente
  • Diferencia entre elemento, átomo, compuesto y sustancias puras y mezclas
  • Formular y nombrar compuestos químicos según la normativa de la IUPAC
  • Distinguir entre cambios físicos y químicos
  • Describir el proceso básico de una reacción química y sus componentes (reactivos y productos)
  • Deducir la conservación de la masa
Cuarto de ESO
  • Relacionar las propiedades de un elemento con su posición en la tabla periódica y su configuración electrónica
  • Distinguir entre metales y no-metales y sus propiedades electrónicas
  • Agrupar los elementos por familias/grupos representativos y su relación con los electrones de valencia
  • Interpretar los diferentes tipos de enlace, regla del octeto, estructura de Lewis y predicción de la geometría molecular
  • Nombrar y formular compuestos ternarios según las recomendaciones de la IUPAC
  • Reconocer los principales hidrocarburos alifáticos y saturados
  • Distinguir grupos funcionales oxigenados y nitrogenados en compuestos orgánicos
Bachillerato
  • Formular y nombrar correctamente las sustancias que intervienen en una reacción
  • Identificar y nombrar compuestos orgánicos con funciones nitrogenadas y oxigenadas
  • Representar tipos de isomería
  • Describe las propiedades básicas del enlace covalente usando diagramas de Lewis y geometría molecular según la TRPECV: teoría de repulsión de pares de electrones de (la capa de) valencia.
  • Determinar la polaridad de una molécula

 

About the Author:

Bartolome Pizá Mir
Bartolomé Pizà Mir (Palma de Mallorca, 1988) Licenciado y Doctor (P.h.D) en Ciencias y por la Universidad de las Islas Baleares & Máster en Gestión y Conservación de la Naturaleza por la Universidad de Cádiz.Sus principales líneas de investigación: -Investigación "Didáctica de las Ciencias. Ciencias, Tecnología y Sociedad (DC-CTS)" asociado a la Universitat de les Illes Balears. -La ecología química de compuestos volátiles y alelopatía en ecosistemas mediterráneos y ecología teórica. -Funciones de análisis, tratamiento de datos y realización de cartografías biogeográficas y fitosociológicas según la directiva europea 92/43/CEE (Directiva Hábitats para la administración pública) También trabaja como profesor y promotor de proyectos para la enseñanza de las habilidades STEM (Science, Technology, Engineering and Maths) y profesor de Ciencias (Sant Vicenç de Paül (Sóller) - FECIB) y formador de docentes en innovación educativa y procesos de laboratorio. Colaborando actualmente también en DCiencia, la revista Scienceinschool (Reviewer), Programo Ergo Sum (plataforma para el aprendizaje de lenguajes de programación), Maldita Ciencia y coordinando el área/sección de didáctica del Museu Balear de Ciències Naturals.

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