Taller: APRENDAMOS UTILIZANDO RECURSOS EDUCATIVOS

Construcción de modelos mentales de la disolución de sales
usando un recurso educativo abierto
Nora Raquel Nappa, Stella Maris Soto, Nora Edith Herrera
Instituto de Investigaciones en Educación en las Ciencias Experimentales. Departamento de Física y de
Química. Facultad de Filosofía, Humanidades y Artes. Universidad Nacional de San Juan. Av. Ignacio de la
Roza 230 Oeste.
[email protected]; [email protected]
RESUMEN
Este trabajo muestra los resultados sobre las características de los
modelos mentales que generan los estudiantes al utilizar una simulación
que forma parte de una estrategia de intervención didáctica. Esta
simulación es un recurso educativo abierto que facilitó el estudio de la
solubilidad de sales, permitiéndoles “visualizar” el fenómeno de la
disolución y ayudando a la comprensión del mismo al modelizar y
concretizar algunos de los conceptos abstractos involucrados, tales
como iones, movimiento de los iones en solución, concepción
corpuscular de la materia, comparación del número de iones en solución
de una sal muy soluble y otras poco soluble, relación entre las cargas de
los iones y número de iones en la fórmula de una sal, equilibrio dinámico
en la saturación. El instrumento de recolección de datos constituido por
una guía de actividades fue administrado a los 21 estudiantes que cursan
el 3° año de una escuela secundaria de la provincia de San Juan,
Argentina. Los modelos generados se caracterizaron según 6 variables
y 19 categorías. Las variables se refieren a comparación de solubilidades
de diferentes sales, relación carga de los iones con el número de iones
en la fórmula de la sal, tipo de partículas, saturación, disolución y
equilibrio dinámico en la saturación. El recurso contribuyó a la
generación de modelos mentales, por cuanto: la materia se presenta
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— Volumen 4, Número 3, Diciembre 2013. Página 97—
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particulada, se representa por medio de partículas en estado sólido
unidas por alguna interacción, forman parte de celdas cristalinas y se
representa el equilibrio dinámico durante la saturación.
Palabras clave: modelos mentales, disolución de sales, recurso
educativo abierto, aprendizaje, química.
Building mental models of the dissolution of salts using an open
educational resource
ABSTRACT
This work shows the characteristics of the mental models that students
build when using a simulation as part of a strategy of a didactic
intervention. This simulation, which is an open educational resource,
favored the study of salts solubility by allowing students “visualize” the
dissolution phenomena and understand it by modelling some of the
abstract concepts involved and making them concrete, such as ions, the
ion movement in solution, the corpuscle conception of matter,
comparing the numbers of ions in solution in a much soluble salt and a
less soluble one, relating the ions charges and the number of ions in a
salt formula, and dynamic equilibrium in saturation. An activity guide
delivered to 21 students attending 3rd year in a secondary school in the
province of San Juan, Argentina, constituted the instrument for data
collection. The models built were characterized according to 6 variables
and 19 categories. The variables refer to: comparing the level of
solubility of different salts, relating the ions charges and the number of
ions in the salt formula, types of particles, saturation, dissolution and
dynamic equilibrium in saturation. The resource mentioned seems to
have contributed to the building of mental models because: matter is
presented in a particle way, that is, it is represented by means of
particles in solid state united by some interaction, it forms part of crystal
cells and the dynamic equilibrium is represented during saturation.
Key words: mental models, salts dissolution, open educational
resource, learning, chemistry
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sales usando un recurso educativo abierto.
INTRODUCCIÓN
La enseñanza de la Química basa su importancia en que los
estudiantes aprenden conceptos que hacen posible la interpretación de los
fenómenos cotidianos a partir de la construcción de modelos explicativos de la
realidad.
Bajo la premisa de que el aprendizaje se hace efectivo construyendo
un modelo de trabajo, es decir un modelo mental, es importante conocer cómo son y
qué características poseen los modelos que generan los estudiantes cuando aprenden
un fenómeno químico. La interacción entre el fenómeno a estudiar y el sujeto de
aprendizaje se puede llevar a cabo de diferentes maneras. A través de las
explicaciones que imparte el docente, a partir de la lectura de libros de texto o
diversos documentos, con la realización de actividades prácticas de laboratorio o con
la intervención de una simulación, entre otras formas.
Algunos trabajos anteriores indican (Gómez Crespo y Pozo,1998;
Nappa, 2002; Nappa et al., 2012), que hay ciertos errores conceptuales que se
mantienen en los estudiantes, aún después de varios períodos de instrucción y existen
dificultades cuando estudian el tema de disoluciones tales como por ejemplo:
concebir la naturaleza corpuscular de la materia; establecer relaciones cuantitativas
entre masa, número de átomos, cantidad de sustancia; brindar explicaciones sobre la
conservación de la materia en las disoluciones; distinguir entre cambio físico y cambio
químico; concebir la idea de espacios vacíos entre partículas.
El uso de simulaciones que poseen determinadas características,
puede colaborar para que el aprendizaje de los estudiantes resulte en la construcción
de modelos mentales que minimicen los inconvenientes antes mencionados.
El objetivo del presente trabajo es caracterizar los modelos mentales
que generan los estudiantes sobre el fenómeno de la disolución de sales al utilizar un
recurso educativo abierto como parte de una estrategia de intervención didáctica.
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REFERENTE TEÓRICO
Cuando nos referimos a “Modelos” o “Modelizar”, debemos definir
a qué nos estamos refiriendo específicamente. En el caso de este trabajo nos
encontramos con dos clases de modelos que se ponen en juego. Por una parte, está
el modelo gráfico de disolución que utiliza el recurso educativo empleado y por otra
parte el modelo mental que pueden generar los estudiantes al utilizar dicha
simulación. Según interpretan Galagovsky et al., (2009), el modelo conceptual es un
instrumento de enseñanza mientras que el modelo mental sería el instrumento de
aprendizaje.
Modelo Mental
La teoría de modelos mentales de Johnson-Laird tiene su base en la
consideración de la mente como un sistema simbólico que realiza diversos procesos
cognitivos (Johnson-Laird, 1990). Estos procesos son los responsables de generar
modelos de trabajo que permiten captar, comprender y predecir fenómenos.
En la concepción de Perales y Jiménez (2002) el término modelo
mental se refiere a una representación mental que las personas son capaces de crear
y se basa en la interacción de las mimas con su entorno, textos, imágenes. Así los
modelos mentales se forman por la conjunción de todos los datos y conocimientos
que posee el sujeto y conforman representaciones dinámicas en la memoria de
trabajo, que es esa parte de la actividad mental que, conscientemente, presta
atención a una situación dada y piensa sobre ella.
Los modelos mentales que los estudiantes construyen en sus
procesos de aprendizaje no son totalmente certeros ni correspondientes con aquello
que representan; son incompletos y más simples que las entidades a las que alude.
Estas características tienen su fundamento en algunos de los principios postulados
por Johnson-Laird (1983), por ejemplo, el principio de finitud que establece que los
modelos mentales son finitos en tamaño y no pueden representar un dominio infinito,
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o el principio de economía que expresa que un único modelo mental puede
representar un número infinito de estado de cosas. Estos aspectos teóricos justifican
el hecho de que los modelos contengan el menor número de elementos posibles en
tanto posean el suficiente poder explicativo como para ser operativos (Nappa et al.,
2006).
Johnson-Laird, (1990) sostiene que la esencia psicológica del
entendimiento consiste en tener en la mente un “modelo de trabajo” del concepto o
fenómeno. Esto quiere decir que el tipo de modelo que una persona genere respecto
de un evento o concepto en particular, estará relacionado con el mayor o menor
conocimiento que se tenga de dicho evento (Nappa et al., 2005). Según Otero et al.,
(2003)
el primer paso para el aprendizaje de un concepto o fenómeno es la
elaboración de un modelo provisorio que contiene todos los rasgos y características
esenciales, posteriormente ese modelo puede incorporan otros datos y elementos y
va cambiando a fin de adaptarse a las nuevas situaciones a las que debe dar
significado. El modelo mental está en la memoria de trabajo con lo cual puede
modificarse fácilmente.
Aprender significa para Johnson - Laird (1983) modificar el modelo
mental inicial o primitivo de forma que en el modelo evolucionado se expliciten y
articulen las convenciones implícitas del modelo inicial. En definitiva, aprender
requiere construir los modelos mentales adecuados para comprender un sistema,
predecir su evolución y explicar su funcionamiento con relación a una teoría. Todo
nuestro conocimiento y comprensión del mundo dependerá de nuestra capacidad de
construir modelos mentales. Precisamente, comprender implica elaborar un modelo
mental y, razonar es manipular nuestros modelos mentales (Johnson - Laird, 1983).
Desde la perspectiva de Pozo (1999), “aprender ciencia es cambiar el
tipo de procesos y representaciones desde los que se abordan los problemas y
situaciones a las que nos enfrentamos”. Es decir, se aprende a partir de la
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modificación o corrección de los modelos provisorios en razón de nuevas
informaciones y de nuevos razonamientos.
Como se había expresado anteriormente, los modelos mentales se
forman a partir de datos, conocimientos previos, expectativas del sujeto, de manera
tal que los modelos generados también estarán fuertemente influenciados por la
modelización que se utilice para mostrar o enseñar el fenómeno o evento. El
aprendizaje obtenido estará directamente relacionado con el mayor o menor
acercamiento de las representaciones mentales generadas a los modelos científicos o
modelos conceptuales del fenómeno que se trate (Nappa et al., 2005).
Modelo Conceptual
Los modelos conceptuales para las ciencias naturales en general y
para el fenómeno que nos ocupa, las disoluciones, en particular, pueden
representarse en tres diferentes niveles que Johnstone (1991, citado en Galagovsky et
al, 2003) denomina nivel macroscópico, nivel submicroscópico y nivel simbólico.

En el nivel macroscópico encontramos las representaciones que son logradas
a partir de la experiencia sensorial directa, es decir, se adquiere mediante la
información
recibida
por
nuestros
sentidos
(visuales,
auditivas,
organolépticas, visuales, olfativas) (Galagovsky et al, 2003), por ejemplo, un
alumno inferirá que ha habido cambio en la estructura de la materia (reacción
química), cuando perciba un cambio de coloración, aparición de precipitado,
etc.

El nivel submicroscópico corresponde a las “representaciones abstractas,
modelos mentales de un experto en química asociados a esquemas de
partículas” (Galagovsky et al, 2003), por ejemplo el uso de modelos de esferas
y palitos que se utilizan para representar una molécula.

El nivel simbólico en Química, muy utilizado por docentes y libros de texto, se
corresponde con el uso de fórmulas químicas que representan las moléculas
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en particular y la distribución relativa de los átomos que la componen,
teniendo en cuenta la concepción corpuscular de la materia.
Los modelos conceptuales utilizados para el tratamiento del temas
disoluciones poseen diferentes grados de complejidad en función del nivel de
representación que utilice; puede ser de nivel macroscópico cuando se considera las
disoluciones como sistemas materiales, donde se produce un cambio observable, en
los que solamente se disuelve un soluto en el solvente, sin entrar en detalles sobre
qué sucedió con dichas sustancias. También puede tratarse en un nivel
submicroscópico, con mayor grado de elaboración, donde se destacan las
interacciones producidas entre soluto y disolvente para interpretar el fenómeno.
Hasta aquí se ha intentado definir y diferenciar los modelos mentales
de los estudiantes, que son generados durante el aprendizaje y los modelos
conceptuales que se utilizan para la enseñanza.
Recursos Educativos Abiertos
La educación en la sociedad actual, sociedad del conocimiento,
plantea varios retos a tener en cuenta. Según Burgos Aguilar (2010), el reto del
conocimiento hace referencia a la necesidad de reestructurar la organización
educativa a fin de generar capacidad para buscar, administrar y utilizar el
conocimiento. Por otro lado, el reto económico tiene que ver con el aprovechamiento
más eficaz de los esfuerzos de la producción intelectual, como así también la
vinculación de los sectores productivos para que solventen las investigaciones
científicas. A su vez existe un reto político que se debe traducir en un apoyo a la
sociedad, otorgando igualdad de oportunidades para el desarrollo igualitario de todos
sus miembros.
Los recursos educativos abiertos constituyen un aporte para hacer
frente a los retos mencionados. Se denomina “recurso educativo abierto” (REA) a
todo material digital de aprendizaje, que posee un esquema de licenciamiento que
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protege la propiedad intelectual, que es de uso público, libre y gratuito y que está
disponibles por medios electrónicos a través de internet. Estos materiales son
recursos para la enseñanza, el aprendizaje y la investigación, están en el dominio
público o han sido liberados bajo licencias de propiedad intelectual que permiten su
libre uso o reelaboración por otros (Hewlett Foundation, 2006).
Los REA, pueden ser textos, material audiovisual, imágenes,
simulaciones, entre otros. Los recursos educativos abiertos están disponibles a través
de portales o nodos de distribución digital, y su uso permite elaborar estrategias
didácticas que favorecen la motivación y el aprendizaje significativo en todos los
niveles educativos.
En el caso de esta investigación se hizo uso de una simulación
desarrollada en la Universidad de Colorado, que se localiza en el portal “PhET”, cuyo
portal se encuentra disponible en http://phet.colorado.edu/en . En la sección Química
General aparecen varios recursos que abordan distintos temas, como se muestra en
la Figura 1.
Figura 1: Imagen del portal PHET, cuando se selecciona la sección Química General
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PhET ofrece simulaciones entretenidas e interactivas de forma
gratuita, basadas en la investigación de los fenómenos relacionados con las ciencias.
A fin de ayudar a los estudiantes a comprender los conceptos, las simulaciones Phet
permiten visualizar conceptos y fenómenos utilizando gráficos y controles intuitivos,
se pueden ejecutar mediante un navegador web estándar que posea instalados los
complementos Flash y Java.
Recurso “Sales & solubilidad ”
Este
recurso
se
encuentra
disponible
http://phet.colorado.edu/en/simulation/soluble-salts.
Permite
en
tratar
la
dirección
solubilidad,
sales, soluciones, equilibrio químico, saturación, fórmula química, Kp s y el principio
de Le Chatelier, teniendo como objetivos de aprendizaje:

clasificar la solubilidad de las diferentes sales,

determinar la proporción de aniones y cationes que forman un compuesto
neutro,

calcular la molaridad y Kps de las soluciones saturadas.
Para acceder al recurso, se debe ingresar al portal “PhET”, buscar
simulaciones, después seleccionar Química y luego Química General, la Figura 2
muestra la ficha catalográfica del recurso en el portal (a la izquierda se encuentra el
mapa del sitio).
Figura 2: Ficha catalográfica del recurso “Sales & solubilidad” en el portal Web “PHET”
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Dicho recurso utiliza representaciones de nivel submicroscópico,
donde las partículas de sal están simbolizadas por un par de esferas de distinto color
y tamaño, con la correspondiente estructura cristalina, según la sal de que se trate.
Permite modificar, tanto la cantidad de solvente en el recipiente como la cantidad de
una determinada sal que se agrega. La simulación tiene dos sales predeterminadas
Cloruro de sodio y Bromuro de mercurio II (Figura 3), como también la posibilidad de
construir una sal hipotética eligiendo la carga del anión y el catión que la forman.
Figura 3: Imagen de las representaciones correspondientes al Cloruro de sodio y al
Bromuro de mercurio II.
METODOLOGÍA
El estudio aquí presentado se realizó desde una metodología
cualitativa en virtud de que los modelos mentales son representaciones internas y no
es posible conocerlas directamente, sino a través un instrumento que permita
obtener datos a partir de las respuestas de los alumnos y en base a ellos, se pueda
interpretar el modelo mental del alumno.
El instrumento de recolección de datos constituido por una guía de
actividades fue administrado a los 21 estudiantes que cursan el 3° año de una escuela
secundaria de la provincia de San Juan, Argentina.
La guía de actividades (Anexo) pide realizar ciertas acciones
utilizando un recurso educativo consistente en una simulación referida al tema
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“Solubilidad de sales”. La guía está conformada por 20 preguntas que permiten
trabajar los conceptos de:

Concepción corpuscular de la materia,

Iones como componentes de las sales,

Comparación del número de iones en solución de sales de diferentes
solubilidades,

Relación entre las cargas de los iones y número de iones en la fórmula de una
sal,

Fenómeno de disolución,

Fenómeno de saturación,

Equilibrio dinámico en la saturación.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las respuestas vertidas por los estudiantes al trabajar con la guía de
actividades propuesta, se clasificaron a posteriori en 6 variables con 19 categorías de
análisis. Dichas variables, con sus categorías, cantidad y porcentajes de alumnos, se
muestran en la Tabla 1.
Variables
Categorías
Cantidad
de
Alumnos
Comparación de solubilidades
Correcta
Incorrecta
Correcta
Incorrecta
Iones
Moléculas
Partículas
Sales
Se agrupan o están unidos
No se disuelven
Se agrupan y no se disuelven
Solución más grande
Se concentra
Disuelven y separan
Aumenta la cantidad disuelta
11
10
18
3
12
5
2
2
11
1
4
3
2
4
5
Relación entre carga de iones y
número de iones en la fórmula
Tipo de partículas
Saturación
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Porcentaje
de
Alumnos
52,3
47,7
85,7
14,3
57,1
23,8
9,55
9,55
52,3
4,8
19
14,3
9,6
19
23,8
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Disolución
Más rápido
1
Desaparece la solución
3
Se separan
3
Se empiezan a disolver
5
Equilibrio dinámico en la
Interpreta
5
saturación de sales
No interpreta
16
Tabla1: Variables y categorías sobre las respuestas de los alumnos
4,8
14,3
14,3
23,8
23,8
76,2
Las variables determinadas hacen referencia a la comparación de
solubilidades, la relación entre la carga de los iones y número de iones en la fórmula,
el tipo de partículas, la justificación del fenómeno de saturación, la justificación del
fenómeno de disolución y la interpretación del equilibrio dinámico en la saturación de
sales.
Comparación de solubilidad de distintas sales
En las actividades pedidas a los estudiantes se trabajó con sales de
distintas solubilidades para luego compararlas entre sí. Las respuestas dadas por los
alumnos, a las categorías de análisis correspondientes a la variable “Comparación de
solubilidades” se muestran en la Tabla 2.
Variable
Categorías
Cantidad de alumnos
Porcentaje de alumnos
Comparación de
Correcta
11
52,3
solubilidades
Incorrecta
10
47,7
Tabla 2: Cantidad de alumnos y porcentaje de respuestas para la variable
“Comparación de solubilidades”
En estos ejercicios es necesario operar con valores numéricos
pequeños, del orden de 10-23 por ejemplo, ellos intervienen en divisiones cuyos
resultados se usan para comparar las solubilidades y esto dificulta el cotejo. Es decir
que en estos casos la dificultad no estriba en la comprensión del fenómeno mismo
sino en las operaciones matemáticas involucradas, siendo así que sólo algo más de la
mitad de los alumnos contestan correctamente cuando deben comparar solubilidad
de dos sales.
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Relación entre la carga de los iones con número de iones en la fórmula
Los resultados de las respuestas dadas por los alumnos, para la
variable “Relación entre la carga de los iones con número de iones en la fórmula”, se
muestran la Tabla 3.
Variable
Categorías
Cantidad de
alumnos
Porcentaje de
alumnos
Relación carga de iones y número de
Correcta
18
85,7
iones en la fórmula
Incorrecta
3
14,3
Tabla 3: Cantidad de alumnos y porcentaje de respuestas para la variable
“Relación entre la carga de los iones con número de iones en la fórmula”
La relación mencionada no implica gran dificultad para los
estudiantes, siendo un alto porcentaje (aproximadamente un 86%, es decir, 18
alumnos) el que aporta una respuesta correcta.
Tipo de partículas utilizadas en las respuestas
En las respuestas dadas por los alumnos, ellos emplean diferentes
términos para referirse a las partículas, 12 de ellos las nombran como iones (que es lo
correcto). 5, como moléculas, lo que hace referencia a un concepto erróneo bastante
común ya que la mínima unidad de las sustancias iónicas es una celda cristalina y no
una molécula. A su vez este error está reforzado por el discurso de los docentes que
menciona, por ejemplo, la fórmula molecular del cloruro de sodio, se dibuja la
molécula de sal, etc. Otros 2 alumnos mencionan partículas, sin especificar de qué tipo
de partícula se trata y otros 2 las llaman sales. Si bien esos términos no son del todo
específicos, están siendo usados de manera correcta.
De modo que la concepción de partículas de sales es correcta en 16
alumnos (12 contestaron iones, 2 partículas y 2 sales), lo que implica un porcentaje del
76,2%. Los resultados de las respuestas dadas por los alumnos para la variable “Tipo
de partículas” se muestran en la Tabla 4.
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Variables
Categorías
Cantidad de alumnos
Porcentaje de
alumnos
Tipo de
Partículas
Iones
12
57,1
Moléculas
5
23,8
Partículas
2
9,55
Sales
2
9,55
Tabla 4: Frecuencia y porcentaje de respuestas dadas por los alumnos, para la variable
“Tipo de partículas”
Justificación del fenómeno de saturación
Para justificar el fenómeno de saturación 11 alumnos indican que al
agregar más sal, después de cierto punto, los iones “se agrupan” o “están unidos” y
4 estudiantes dicen que “se agrupan y no se disuelven”. Mientras otros 2 alumnos
mencionan que “se concentra”, 3 alumnos indicaron que la solución “es más grande”
(Tabla 5).
Variables
Categorías
Cantidad
de
Alumnos
Se agrupan o están unidos
11
No se disuelven
1
Se agrupan y no se disuelven
4
Solución más grande
3
Se concentra
2
Tabla 5. Frecuencia absoluta de respuestas dadas por los alumnos, para la
variable “Saturación”
Saturación
Porcentaje
de
Alumnos
52,3
4,8
19
14,3
9,6
Las tres primeras explicaciones son en alguna medida correctas,
abarcando más del 80% de los alumnos. Esto quiere decir que existe en general un
entendimiento de lo que sucede en el fenómeno de saturación, como se muestra en
el Gráfico 1.
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Gráfico1: Porcentaje de respuestas dadas por los alumnos, para la variable
“Saturación”
Justificación del fenómeno de disolución
Cuando los estudiantes deben justificar la razón por la cual se
producen la disolución de una sal, lo hacen desde diferentes perspectivas. Por un lado,
apelan a fenómenos que involucran a las partículas de sal, tales como que se
disuelven, se separan (los iones en el seno del líquido), aumenta la cantidad disuelta,
estas respuestas pueden considerarse correctas, abarcando casi un 81%. También se
encuentran respuestas tales como que la disolución tiene que ver con la rapidez, que
es un concepto erróneo (1 alumno), y también otras respuestas que dan cuenta del
sustancialismo al no concebir lo que no se percibe (3 alumnos, mencionan que
“desaparece”), es decir, si se disuelve, no se ve y por lo tanto consideran que
desaparece. Los valores mencionados corresponden a la frecuencia absoluta para las
distintas categorías de la variable “Disolución” y se muestran en la Tabla 6.
Variables
Disolución
Categorías
Cantidad
de
Alumnos
Porcentaje
de
Alumnos
Disuelven y separan
Aumenta la cantidad disuelta
Más rápido
Desaparece la solución
Se separan
Se empiezan a disolver
4
5
1
3
3
5
19
23,8
4,8
14,3
14,3
23,8
Tabla 6: Frecuencia absoluta de respuestas dadas por los alumnos, para la
variable “Disolución”
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Las categorías “Disuelven y separan”, “Aumenta la cantidad
disuelta”, “Se separan” y “Se empiezan a disolver” son en alguna medida correctas,
correspondiendo a 17 alumnos, como se muestra en el Gráfico 2.
Gráfico 2: Cantidad de los alumnos para las categorías de la variable
“Disolución”
Visualización del equilibrio dinámico que existe en la saturación de sales
Con respecto a la variable “Equilibrio dinámico en la saturación de
sales”, se puede decir que la visualización de dicho equilibrio, ya sea en soluciones
saturadas o en reacciones químicas, es un concepto bastante difícil de concebir e
internalizar. Así queda demostrado según los resultados mostrados en la Tabla 7,
donde se observa que sólo 5 alumnos son capaces de comprender el fenómeno
mientras un alto porcentaje (76,2%, 16 alumnos) no lo hace, aun cuando el recurso lo
muestra específicamente.
Variables
Categorías
Cantidad
de
Alumnos
Equilibrio dinámico en la
Interpreta
5
saturación de sales
No interpreta
16
Tabla 7: Frecuencia y porcentaje de respuestas dadas por los alumnos, para la
variable “Equilibrio dinámico en la saturación de sales”
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Porcentaje
de
Alumnos
23,8
76,2
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sales usando un recurso educativo abierto.
CONCLUSIONES
La utilización del recurso elegido en general disminuyó las
dificultades en el aprendizaje, ayudando al mejor aprendizaje del fenómeno de
disolución y a la generación de correctos modelos mentales, por cuanto:

La materia se presenta particulada en el recurso.

Los iones representados por esferas rompen con la idea de una materia
continua y compacta.

La materia se representa por medio de partículas que en estado sólido están
unidas por alguna interacción (enlace químico) y forman parte de celdas
cristalinas con determinadas configuraciones espaciales.

Entre los átomos existen lugares vacíos.

A medida que la sustancia se pone en contacto con el solvente (agua, en este
caso) las interacciones que mantenían unidas a las partículas dejan de ser lo
suficientemente fuertes y quedan dispersas en la masa líquida.

El equilibrio dinámico que se pone en juego en el fenómeno de disolución
consiste en que una vez que las moléculas (iones, en este caso) se disocian,
los iones pueden interaccionar nuevamente entre ellos y formar moléculas
que precipitan en el fondo del recipiente.

Los iones disueltos están en continuo movimiento en el seno del solvente y se
producen choques entre ellos y con las paredes del recipiente.
Es importante reconocer que, si bien el recurso educativo tiene las
ventajas mencionadas, también posee restricciones respecto del fenómeno iónico molecular que representa debido a:

Reduccionismo en la representación de los iones (esferas), sin hacer mención
al núcleo, ni a los electrones, ni a las partículas que constituyen el núcleo.

Falta de representación molecular del solvente.

Omisión de la solvatación de los iones en solución.
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Nora Raquel Nappa, Stella Maris Soto, Nora Edith Herrera; Construcción de modelos mentales de la disolución de
sales usando un recurso educativo abierto.
REFERENCIAS
Burgos Aguilar, J. Vladimir (2010). Caso de estudio práctico "TEMOA": Un Portal Web de
Recursos Educativos Abiertos. Simposio Internacional de Computación en la
Educación (SOMECE); Monterrey, México. Recuperado el 10 de noviembre de 2012, de
http://www.somece.org.mx/Simposio2010/.
Galagovsky, Lydia; Di Giacomo, María Angélica y Castelo, Verónica. (2009). Modelos vs.
dibujos: el caso de la enseñanza de las fuerzas intermoleculares. Revista Electrónica
de Enseñanza de las Ciencias, 8 (1), 1-22.
Galagovsky, Lydia; Rodríguez, María Alejandra, Stamati, Nora y Morales, Laura. (2003).
Representaciones mentales, lenguajes y códigos en la enseñanza de las ciencias
naturales. Un ejemplo para el aprendizaje del concepto de reacción a partir del
concepto de mezcla. Enseñanza de las Ciencias, 21 (1), 107-121.
Gómez Crespo, Miguel Angel y Pozo, Juan Ignacio (1998). Cambio Conceptual en Química.
Congreso Iberoamericano de Educación en Ciencias Experimentales. La Serena, Chile,
17-20.
Hewlett Foundation. (2006). The promise of open educational resources. Change Magazine,
1-14.
Johnson- Laird, Philip. (1983). Mental Models. Cambridge, M. A.: Harvard University Press.
Johnson- Laird, Philip. (1990). El Ordenador y la Mente. Introducción a la Ciencia Cognitiva.
Barcelona, España: Editorial Paidós.
Nappa, Nora, (2002). Las representaciones mentales de los alumnos sobre el fenómeno de
disolución. Tesis Doctoral. Universidad de Valladolid. España.
Nappa, Nora; Insausti, María José y Sigüenza, Agustín Francisco. (2005). Obstáculos para
generar representaciones mentales adecuadas sobre la disolución. Revista Eureka
sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 2 (3), 344 -363. En http://www.apaceureka.org/revista.
Nappa, Nora; Insausti, María José y Sigüenza, Agustín Francisco. (2006). Características en
la construcción y rodaje de los Modelos mentales generados sobre las disoluciones.
Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 3 (1), 2 -22. En
http://www.apac-eureka.org/revista.
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Nora Raquel Nappa, Stella Maris Soto, Nora Edith Herrera; Construcción de modelos mentales de la disolución de
sales usando un recurso educativo abierto.
Nappa, Nora; Soto, Stella y Herrera, Nora. (2012). Utilización del REA “Sales y Solubilidad”
para el abordaje del tema disolución de sales . XXIX Congreso Argentino de Química.
Mar del Plata. Argentina.
Otero, Maria Rita;
Greca, Ileana Maria; Lang da Silveira, Fernando. (2003).
Imágenes
visuales en el aula y rendimiento escolar en Física: un estudio comparativo. Revista
Electrónica de Enseñanza de las Ciencias, 2, (1), 1-30.
Perales, Francisco Javier y Jiménez, Juan De Dios. (2002). Las ilustraciones en la enseñanza aprendizaje de las ciencias. Análisis de libros de texto. Enseñanza de las Ciencias, 20
(3), 369-386.
Phet Colorado. (2009). Sales y Solubilidad. Recuperado el 20 de setiem bre de 2011, de
http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/chemistry .
Pozo, Juan Ignacio. (1999). Más allá del cambio conceptual: el aprendizaje de la ciencia como
cambio representacional. Enseñanza de las Ciencias, 17 (3), 513 -520.
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ANEXO
Con el uso del recurso “Sales y solubilidad”, realiza las actividades siguientes:
I- Con la sal cloruro de sodio, completa.
1- Anota el volumen de agua que tiene el recipiente antes de comenzar a trabajar con el
recurso. Mueve el salero y registra las cantidades de iones de cloruro y de iones de sodio
que dejaste caer.
Volumen de agua . . . . . . . . ,
Cantidad de iones de cloruro . . . . . . . . , Cantidad de iones de sodio . . . . . .
2- ¿Cuál es la relación entre iones cloruro e iones sodio? . . . . . . . .
3- Agrega más sal al recipiente y observa qué sucede. Repite el procedimiento hasta que
veas algo diferente a lo que observaste anteriormente.
¿Qué cambio hubo? . . . . . . . .
4- Cuando se produzca un cambio, anota el volumen de agua y la cantidad de iones
agregados.
Volumen de agua . . . . . . . .
Cantidad de iones de cloruro . . . . . . . . , Cantidad de iones de sodio. . . . . . . .
5- Calcula la concentración de la solución que obtuviste. . . . . . . . .
Recuerda que la concentración de una solución se define como la cantidad de soluto (sal)
disuelta en una determinada cantidad de solvente (agua).
6- Agrega un poco más de sal. ¿Qué sucede? . . . . . . . .
7- Agrega más agua en el recipiente. ¿Qué sucede? . . . . . . . .
II- Con la sal bromuro de mercurio, realiza los pasos anteriores (1 al 7)
8- Anota el volumen de agua que tiene el recipiente antes de comenzar a trabajar con el
bromuro de mercurio. Mueve el salero y registra la cantidad de iones de bromuro y de
iones de mercurio que dejaste caer.
Volumen de agua . . . . . . . .
Cantidad de iones de bromuro . . . . . . .,Cantidad de iones de mercurio . . . .
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9- ¿Cuál es la relación entre iones bromuro e iones mercurio?. ¿Es igual en el caso del
cloruro de sodio?. ¿A qué se debe? . . . . . . .
10- Agrega más sal al recipiente y observa que sucede. Repite el procedimiento hasta que
veas algo diferente a lo que observaste anteriormente.
¿Qué cambio hubo? . . . . . . .
11- Cuando se produzca un cambio, anota el volumen de agua y la cantidad de iones
agregados.
Volumen de agua . . . . . . .
Cantidad de iones de bromuro . . . . . . , Cantidad de iones de mercurio . . . .
12- Calcula la concentración de la solución que obtuviste, considerando cantidad de iones
mercurio. . . . . . . .
13- Agrega un poco más de esta sal. ¿Qué sucede? . . . . . . .
14- Agrega más agua al recipiente. ¿Qué sucede? . . . . . . .
III- Compara ambas sales.
15- ¿Cuál es el volumen de líquido inicial en ambos casos? . . . . . . .
¿Para qué sal es mayor? . . . . . . .
16- Encuentra la solubilidad en los casos anteriores cuando las soluciones se encuentran
saturadas. . . . . . . .
17- ¿Cuál sal es más soluble?. ¿Por qué? . . . . . . .
18-
Completa la tabla, para el volumen de agua predeterminado por el recurso, con los
máximos valores que permiten los distintos tipos de solución y de acuerdo a cada sal.
Tipo
Sal
Diluidas
Cationes
Aniones
de
Concentradas
Cationes
Aniones
solución
Cationes
Saturadas
Aniones
Solubilidad
NaCl
HgBr2
IV- Diseña tu propia sal.
19- Selecciona las cargas del catión y del anión. Anota el volumen de agua que tiene el
recipiente antes de comenzar a trabajar con tu sal. Mueve el salero y registra la cantidad
de iones que dejaste caer.
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Volumen de agua. . . . . . .
Cantidad de cationes . . . . . . ., Cantidad de aniones . . . . . . .
20- ¿Cuál es la relación entre cationes y aniones? . . . . . . .
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