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ISSN 2013-1755, SCQ-IEC
Educació Química EduQ
número 8 (2011), p. 44-
DOI: 10.2436/20.2003.02.
http://scq.iec.cat/scq/index.html
El problema del lenguaje en la
enseñanza de los conceptos
compuesto, elemento y mezcla
El problema del llenguatge en l’ensenyament dels conceptes compost, element i mescla
The problem of language in teaching the concepts compound, element and mixture
Plinio Sosa Fernández / Universidad Nacional Autónoma de México. Facultad de Química.
Departamento de Química Inorgánica y Nuclear
Nadia Méndez Vargas / Universidad Nacional Autónoma de México. Colegio de Ciencias y Humanidades
resumen
En este trabajo se presenta una propuesta didáctica para enseñar conceptos fundamentales de la química ( compues- to , elemento , mezcla , etc.) a partir de definiciones con un lenguaje directo, no especializado y, por tanto, más cercano a los conocimientos de los alumnos. La propuesta de enseñanza de estos conceptos está basada en un enfoque peda- gógico que va de lo familiar a lo poco conocido, de lo concreto a lo abstracto y de lo sensorial a lo invisible.
palabras clave
Compuesto, elemento, mezcla, sustancia, terminología.
resum
En aquest treball es presenta una proposta didàctica per ensenyar conceptes fonamentals de la química ( compost , element , mescla , etc.) a partir de definicions amb un llenguatge directe, no especialitzat i, per tant, més proper als alumnes. La proposta d’ensenyament d’aquests conceptes està basada en un enfocament pedagògic que va del més familiar al poc conegut, del concret a l’abstracte i del sensorial a l’invisible.
paraules clau
Compost, element, mescla, substància, terminologia.
abstract
A didactic proposal to teach basic concepts of chemistry (compound, element, mixture etc.) is presented based on alternative definitions with direct, non-specialized language which is closer to the pupils' knowledge. This proposal is based on a pedagogical approach which goes from the familiar to the unknown: from concrete to abstract, and finally from sensory to invisible.
keywords
Compound, element, mixture, substance, terminology.
Introducción ¿Cómo se deben enseñar los conceptos en una disciplina tan abstracta como la química, la cual posee un lenguaje científi- co propio, otro que comparte con otras disciplinas y, por últi-
mo, el lenguaje cotidiano que emplean los alumnos y que está inmerso en los otros dos? Aun- que los docentes lo nieguen, en el aula constantemente se da una negociación con respecto al lenguaje científico y al cotidia-
no, una acción que ocurre tam- bién con el propio adolescente, que está buscando su identidad tratando de encontrar la dife- rencia dentro de la igualdad con sus pares y en contra de lo esta- blecido.
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Llenguatge i terminologia
Este trabajo tiene como finali- dades:
- Mostrar la problemática del uso inadecuado del lenguaje en la enseñanza de los conceptos mezcla , compuesto y elemento.
- Hacer una propuesta didácti- ca para abordar dicha problemá- tica consistente en incorporar otros conceptos ( materiales , sus- tancias , sustancias elementales , sustancias compuestas y elemento ), transferir el énfasis de unos a otros y definirlos a todos ellos de forma coherente, disciplinaria y pedagógica al mismo tiempo.
El problema del lenguaje En las aulas existe la conviven- cia del lenguaje común con el lenguaje científico. Por ejemplo, existen términos que poseen un determinado significado en la vida común y otro muy distinto en el ámbito científico. Además, los libros y los docen- tes emplean un lenguaje específi- co que utiliza, sin diferencias y al mismo tiempo, lo nanoscópico, 1 lo macroscópico y lo simbólico, lo cual hace muy difícil que los alumnos lo entiendan. Respecto al último punto, es común que el profesor (con la intención de hacerse entender) emplee palabras que puedan confundir al alumno, y lo más grave es que pocas veces se detie- ne a reflexionar sobre lo que ha dicho o si fueron las palabras adecuadas para el alumno. En lugar de favorecer la compren- sión de lo que se dice, esa «comu- nicación» termina convirtiéndose en un monólogo docente en el que se expresan palabras vacías, carentes de significado o con sig- nificados diferentes a los que les dan los alumnos (fig. 1). En un intento por evitar esa ambigüedad, Borsese (1998)
apunta que las características del lenguaje científico deben ser:
- Correspondencia unívoca: se refiere a que los términos emple- ados en el ámbito científico no pueden tomar matices diferentes según los diferentes contextos en que se usan.
- Significación: para cada frase científica hay criterios por los cuales podemos aceptar o recha- zar tal frase.
- Invariabilidad de contexto: un lenguaje preciso para evitar ambigüedades.
Dentro de la enseñanza de la química, esta problemática se ve reflejada en el entendimiento y la comprensión conceptual. Algunos trabajos han revelado que los alumnos comprenden poco deter- minados conceptos, una confu- sión que deriva de ciertos factores ya mencionados. Por ejemplo, Furió (2000) señala que los alumnos tienden a confun- dir los conceptos sustancia química y compuesto químico , prerrequisitos conceptuales necesarios para que posteriormente conceptualicen cambio químico y para diferenciarlo de cambio físico ; por ejemplo, pien-
san que agua y hielo, o que el alu- minio de una pieza y el aluminio en polvo, son sustancias distintas. El significado que atribuyen a estas palabras es el que predomi- na en el ámbito cotidiano, de modo que se reitera la influencia que el medio ejerce sobre la per- cepción de los alumnos. El concepto sustancia química que emplean los estudiantes es sinónimo de material. Aunado a lo antes mencionado, el docente y los libros de texto ponen un gran énfasis, durante los cursos de química, en los conceptos com- puesto y elemento , mientras que el concepto sustancia se emplea poco. Pozo y Gómez (1998) señalan que, en la vida cotidiana, todos los materiales o sustancias son consi- derados como mezclas de elemen- tos. De ahí deriva que los elementos, últimos componentes de cualquier material, para el alumno sean, paradójicamente, las sustancias puras. Es evidente que confunden las mezclas con las sustancias, ya que este es un término muy empleado en el ámbito cotidiano. ¿Cuántas veces han escuchado frases como «era
Figura 1. Actividad para hacer explícitas las ideas de los alumnos.
- Así como la escala microscópica se refiere a las distancias cercanas a la micra (una millonésima de metro), la escala nanoscópica se refiere a las distancias alrededor del nanómetro (una milmillonésima de metro). En un nanómetro caben seis átomos de hidrógeno alineados.
hasta una entidad física ( átomo ) que es imposible de ver debido a su tamaño tan pequeño. A un alumno joven, el concepto materia expuesto así no le dice nada. Por otro lado, esas pequeñas partícu- las invisibles y totalmente ajenas a su experiencia pueden ser con- cebidas como auténticas entele- quias. En segundo lugar, esta asevera- ción estrictamente se trata de una simplificación. En realidad, la naturaleza corpuscular de la materia es mucho más compleja y requiere una descripción más detallada: los objetos y los seres
que conocemos están hechos de materiales, los materiales pueden ser una sola sustancia o varias sustancias mezcladas, las sustan- cias consisten en partículas (áto- mos, iones o moléculas). A continuación se muestra un mapa conceptual (Sosa, 2007), en un orden con sentido pedagógico (de lo familiar a lo desconocido), que describe mejor el detalle y la complejidad de la materia (fig. 4). En tercer lugar, induce a pensar que todas las sustancias consis- ten en átomos sueltos, dejando de lado aquellas que consisten en moléculas y, todavía peor, aque-
llas que están formadas por redes (iónicas, metálicas y covalentes). En cuarto lugar, el hecho de hablar de «átomos de diferentes clases combinados de diversas maneras» remite a lo que se puede llegar a convertir en un terrible error conceptual: el hecho de no poder distinguir los compuestos de las mezclas. Decir que el agua está formada por átomos combinados (de hidróge- no y oxígeno) se entiende como que está formada por «átomos sueltos de hidrógeno y oxígeno mezclados en una determinada proporción».
- La materia se clasifica en mezclas y sustancias puras.
Esta es una aseveración absur- da en dos sentidos. Es absurdo que haya una categoría que se llame mezclas. Cuando, en una cierta situación, se tienen juntos miembros de distintas categorías, se puede hablar de mezcla. En una granja puede haber gallinas y cerdos mezclados. Pero lo que no tendría sentido sería clasificar los vertebrados en seis categorías: peces, anfibios, reptiles, aves, ver- tebrados y… ¡mezclas! Obvia- mente, es correcto decir que la materia se puede presentar en forma de sustancias o mezclas, pero hay que tener cuidado en el
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Figura 4. Mapa conceptual sobre la materia: «De qué están hechas las cosas».
Figura 3. Alumnos que realizan un mapa conceptual para ubicar la química como una ciencia.
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hecho de que no se entienda que las mezclas son una categoría de clasificación (fig. 5). Cuando decimos que tenemos «una sustancia pura», lo que real- mente queremos decir es que tenemos «una sola sustancia». En el contraejemplo mencionado, sería absurdo hablar de cerdos puros y gallinas puras para comunicar que los cerdos solo son cerdos y que las gallinas no están contaminadas con cerdos. Esta aseveración también refuerza la confusión entre sus- tancia y mezcla toda vez que abre la posibilidad de «la existencia de sustancias constituidas por varias sustancias». ¿Qué otra cosa podría ser el concepto implí- cito sustancias impuras? Un contraejemplo más: si hablá- ramos de «españoles puros», «mexicanos puros» y «mezclas» para referirnos respectivamente a la comunidad de españoles, a la comunidad de mexicanos y a una comunidad con españoles y mexicanos juntos en una cierta actividad o en un cierto lugar (por ejemplo, en un crucero en el Caribe), sería extraordinariamen- te confuso. La palabra comunidad resuelve el problema. Y no repre- senta ninguna dificultad enten-
der que puede haber comunida- des de una sola nacionalidad, como la comunidad española o la mexicana, y comunidades de varias nacionalidades, como la iberoamericana. En el caso de las definiciones en química, pensamos que hace falta una palabra: material. Podríamos hablar de que los objetos y los seres que conocemos están hechos de «materiales». Estos pue- den ser de uno o varios «constitu- yentes». Los materiales de un solo constituyente son las sustancias , mientras que los materiales de varios constituyentes son las mezclas.
- Las mezclas se pueden sepa- rar físicamente en sustancias puras.
- Las sustancias puras pueden ser compuestos o elementos.
- Los compuestos se pueden separar químicamente en ele- mentos.
Las definiciones 4, 5 y 6, junto con la definición 1, contribuyen al reforzamiento del mismo error conceptual: la confusión entre compuesto , sustancia y mezcla. Dado que la definición de la quí-
mica no sirve para distinguirla de la física, tampoco se entiende en qué es diferente «separar física- mente» de «separar químicamen- te». Lo más probable es que, para un novato, los adverbios física- mente y químicamente no signifi- quen nada. Entonces las definiciones 4 y 6 podría enten- derlas simplemente así: «4. Las mezclas se pueden separar en sustancias puras», «6. Los com- puestos se pueden separar en elementos». Considerando la definición 5, la definición 6 nos llevaría también al absurdo de «una sola sustan- cia» constituida por varias sustan- cias: una sustancia compuesta formada por varias sustancias ele- mentales combinadas. Aquí pensamos que hay varios problemas lingüísticos. En primer lugar, que al sustanti- var los adjetivos compuesto y ele- mental se omite la palabra sustancia. Decimos compuestos y ele- mentos , pero sería más preciso decir sustancias compuestas y sus- tancias elementales. Decir el nombre completo permite hacer énfasis en que ambas son sustancias. En segundo lugar, que lo que ocurre en una descomposición química no es que «se separen los elementos», sino que una sus- tancia compuesta «se transfor- ma» o «se descompone» en sustancias más simples o en sus- tancias elementales. Se trata de una reacción química en la que las partículas de una sustancia, al ser sometida a condiciones extremas (altas temperaturas, acción de la electricidad, etc.), interactúan fuertemente entre sí, se rompen enlaces, intercambian partes (núcleos y electrones) y se forman nuevas partículas en las que solo hay núcleos del mismo tipo, es decir, con el mismo número de protones, en el caso que las sustancias formadas sean elementales. Una reacción quími- ca es un proceso peculiar y
Figura 5. Actividad para clasificar los materiales.
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- Partículas químicas: son las pequeñas unidades que integran una sustancia. Son muy peque- ñas y muy ligeras, hasta el punto de que en unos cuantos gramos de cualquier sustancia hay del orden de un cuatrillón de partículas. Están constituidas por un cierto número de núcleos (con carga eléctrica positiva) interactuando con un cierto número de electro- nes (con carga eléctrica negativa). Pueden ser iones (partículas car- gadas mononucleares o polinu- cleares), moléculas (partículas polinucleares neutras) o átomos (partículas mononucleares neu- tras). Las partículas se describen en función del número y del tipo de elementos que contienen (fig. 6).
Figura 6. Tipos de partículas químicas.
- Núcleos: son la parte positiva de las partículas químicas. Con- centran la mayor parte de la masa de las partículas que cons- tituyen. Están formados por pro- tones (con carga positiva) y neutrones (sin carga).
- Electrones: son la parte nega- tiva de las partículas químicas. Pueden transferirse de una partí- cula a otra, pueden moverse a través de los metales e inclusive se generan en ciertas reacciones nucleares. No se puede saber ni su forma, ni su tamaño, ni su localización precisa, ni cómo se mueven. Se distribuyen por capas alrededor de los núcleos. Ocupan regiones inmensamente grandes (comparadas con el tamaño de los núcleos) llamadas dominios electrónicos. Los electrones más
externos (los de la última capa) ocupan regiones tan grandes como las propias partículas quí- micas a las que pertenecen.
- Mezcla: en química, se refiere a un material constituido por dos o más sustancias. La composición química de una mezcla indica cuáles y cuántas sustancias la constituyen.
- Elemento químico: entidad simbólica que sirve para repre- sentar a los átomos (libres o en las partículas) caracterizada por el número de protones que tienen en el núcleo. Se conocen más de cien elementos distintos. A cada uno se le ha dado un nombre y un símbolo químico (una abrevia- tura de una o dos letras) y se acostumbra a agruparlos en la tabla periódica de los elementos.
- Sustancias elementales: son aquellas cuya estructura química (partículas sueltas o formando una red) consta únicamente de átomos del mismo tipo, es decir, las que están constituidas por un solo elemento (un solo tipo de átomo); por ejemplo, el neón (Ne), el oxígeno (O 2 ), el fósforo (P 4 ), el azufre (S 8 ), el sodio (Na (^) n) o el gra- fito (C (^) n). Son las sustancias más simples de todas, puesto que no sufren reacciones de descomposi- ción química.
- Sustancias compuestas: son aquellas cuya estructura química consta de átomos de distinto tipo, es decir, las que están constitui- das por distintos elementos; por ejemplo, el cloruro de sodio (NaCl), el dióxido de silicio (SiO 2 ) o el agua (H 2 O). Las sustancias compuestas pueden dar lugar a sustancias más simples mediante reacciones de descomposición química.
- Reacción química: son proce- sos en los que se forman unas sustancias a partir de otras. En estos procesos no se conservan las sustancias (al final, siempre hay por lo menos una sustancia distinta a la original o a las origi-
nales). A escala nanoscópica, las partículas de las sustancias origi- nales interactúan entre sí, inter- cambiando núcleos y electrones de tal modo que se forman nue- vas partículas que, obviamente, dan lugar a otras sustancias dife- rentes a las originales. En las reacciones químicas siempre se conservan los núcleos y los elec- trones. En consecuencia, la masa de las sustancias producidas (los productos) siempre es igual a la masa de las sustancias que reaccionaron originalmente (los reactivos). En resumen, en las reacciones químicas no se conservan las sustancias, pero sí se conserva la masa.
- Reacciones de descomposi- ción química: son reacciones quí- micas donde una sola sustancia (sin entrar en contacto con nin- guna otra), al ser sometida a con- diciones extremas (altas temperaturas, acción de la elec- tricidad, etc.), da lugar a la for- mación de otras sustancias más simples.
A modo de resumen La propuesta de definiciones presentada en este trabajo se dise- ñó en base a los siguientes ejes:
- Ir de lo familiar a lo poco conocido (de objetos y seres a partículas).
- Ir de lo concreto a lo abs- tracto (de materiales y sustancias a la representación de las partí- culas en términos de elementos).
- Ir de lo sensorial a lo invisi- ble (de objetos y materiales a iones, moléculas y átomos). Las características más impor- tantes de la propuesta son las siguientes:
- Se define la química en fun- ción de la obtención de nuevas sustancias.
- Se destaca la «no conserva- ción de las sustancias» en los procesos químicos.
- Se introduce el concepto material.
Mononucleares
Átomos
Iones
Moléculas
Polinucleares
Neutras Cargadas
- Se transfiere el énfasis de «la materia» a «los materiales y las sustancias».
- Se define mezcla como «un material constituido por varias sustancias».
- Se les da el mismo estatus a las sustancias compuestas y a las sustancias elementales (el de sustan- cias ), nombrándolas con el sus- tantivo sustancia y con los adjetivos correspondientes.
- Se proponen denominaciones distintas para los conceptos sus- tancia elemental y elemento.
- Se define elemento como «una entidad simbólica que sirve para representar los átomos de distin- to tipo».
- Se distingue la composición (sustancial) de las mezclas de la composición (elemental) de las sustancias.
- Se definen las sustancias com- puestas y las sustancias elementales en función de su composición elemental.
La aplicación en el aula de esta propuesta terminológica y didác- tica requiere del diseño de una serie de actividades que contem- plen los diversos aspectos que hoy se sabe que influyen en el aprendizaje: partir de las concep- ciones que tienen los alumnos, dar tiempo para la reflexión, la consideración del contexto y los aspectos históricos, tomar en cuenta las peculiaridades de las disciplinas científicas, etc.
De acuerdo con lo señalado anteriormente, se diseñó una uni- dad didáctica que contempla diversas actividades para que los alumnos tengan la oportunidad de reflexionar y, por lo tanto, para permitir la asimilación y la aco- modación (si fuera necesario) de los conceptos presentados. Dicha unidad forma parte de la tesis de maestría de uno de los autores de este trabajo (Méndez, 2006).
Referencias bibliográficas BORSESE, A. (1998). «Enseñanza, len- guaje, aprendizaje significativo: El caso de la química». En: Didáctica de las ciencias y transversalidad. Málaga: Universidad de Málaga. — (2000). «Comunicación, lengua- je y enseñanza». Educación Quí- mica , 11(2): 221. CAAMAÑO, A. (1998). «Materia y materiales en la enseñanza secundaria: Los niveles estruc- turales de la materia». Aula de Innovación Educativa , 69: 6-12. CAAMAÑO, A.; I RAZOQUE, G. (2009). «La enseñanza y el aprendizaje de la terminología química: Magnitudes y símbolos». Educa- ció Química (EduQ) , 3: 46-55. FURIÓ, C. (2000). «Dificultades concep- tuales y epistemológicas en el aprendizaje de los procesos quími- cos». Educación Química, 11(3): 300. MÉNDEZ, N. (2006). El problema del len- guaje en la enseñanza de los conceptos compuesto , elemento y mezcla. Tesis de maestría en docencia para la educación media superior. Méxi- co DF: Universidad Nacional Autónoma de México. P OZO, J. I.; G ÓMEZ , M. (1998). Apren- der y enseñar ciencia: Del conoci- miento cotidiano al conocimiento científico. Madrid: Morata. SCERRI, E. (2008). «El pasado y el futuro de la tabla periódica». Educación Química , 19(3): 234-241. SOSA, P. (2007). «Conceptos base de la química: Libro de apoyo para bachillerato». México DF: Universi- dad Nacional Autónoma de Méxi- co. Dirección General de CCH.
Plinio Sosa Fernández realizó en la Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México sus estudios de Química (1983), de maestría (1988) y de doctorado en química inorgánica (1995). Ha dado cátedra desde 1981 en diferentes asig- naturas de bachillerato, licenciatura y posgrado. También ha participado en cursos para la formación y la actuali- zación de profesores. Forma parte de los consejos editoriales de las revistas Educación Química , Perspectivas Docentes y Acta Universitaria. Actualmente es secretario académico de Docencia de la Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México. C. e.: [email protected].
Nadia Teresa Méndez Vargas realizó estudios en la Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México, obteniendo la licenciatura de Química Farmacéutica Bióloga con la especialidad de farma- cia. En 2006 obtuvo el grado con men- ción honorífica de maestra por la Universidad Nacional Autónoma de México, dentro del posgrado de maes- tría en docencia para la educación media superior. Desde 2002 es profe- sora de química del subsistema de bachillerato de la Universidad Nacio- nal Autónoma de México, en el Cole- gio de Ciencias y Humanidades, plantel Sur. Desde 2006 es asesora de estudiantes en el posgrado de maes- tría en docencia para la educación media superior. C. e.: [email protected].
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La aplicación en el aula
de esta propuesta
terminológica y
didáctica requiere del
diseño de una serie de
actividades que
contemplen los diversos
aspectos que hoy se
sabe que influyen en el
aprendizaje
