Método de la resolución de problemas de Física y Química

OTROS TRABAJOS METODO DE RESOLUCION DE PROBLEMAS DE «FISICA Y QUIMICA» GISBERT BRIANSO, M. I.B. Pau Vila. Sabadell (Barcelona) - -- SUMMARY A systematic method for solving traditional problems on Physics and Chemistry is presented. Systematic rules for the resolution of kinematics, dynamics and seoichiometry problems are also stated. INTRODUCCION Pese a la progresiva introducción del concepto de proles de «Física y Química)). Se trata de un método sisteblema como algo más próximo a la investigación cienmático, fácil de recordar y de poner en práctica, basatifica que un simple ejercicio de aplicación (Gil, D y do en el expuesto en el libro «Cómo resolver probleMartínez Torregrosa, J., 1983), parece evidente que los mas de Química General)) (Sorum, C.H., 1983): problemas tradicionales seguirán planteándose a los es- .) Leer atentamente el problema. Establecer datos e tudiantes. Por lo tanto, junto con las ideas de innovaincógnitas. ción y la crítica a los ejercicios clásicos, es conveniente 20) Planear de qué forma deber ser resuelto: paso de estudiar el modo de facilitar el trabajo de nuestros datos a incógnitas. alumnos a la hora de afrontar la resolución de estos 30) lo que representa núproblemas. mero, con las unidades correspondientes. ExamiEs bien conocido el hecho de que algunos alumnos manar si las respuestas son razonables y sensatas. nifiestan que, si bien entienden la «teoría» y compren4.) Si no se sabe cómo resolverlo, hay que pedir que den los problemas hechos en la pizarra, son incapaces nos lo expliquen lo antes posible. de hacer los que se les proponen, tanto para su resolu ción en clase como en los exámenes: solicitan algún método para resolver los problemas. 1. LEER ATENTAMENTE EL PROBLEMA. Este tipo de fracaso puede ser el desencadenante de DATOS E INCOGNITAS otros que inciden negativamente en el proceso de aprendizaje de modo que pueden conducir no sólo al fracaEsto significa que el estudiante debe asegurarse de que so escolar sino, lo que es peor, a una personalidad deentiende el significado de todos los términos y unidasajustada. En evitación de esta situación los profesodes utilizados. Para ello, el profesor, al redactarlo, deres deben tener bien presente un aspecto fundamental berá tener en cuenta la capacidad del alumno al que de la educación: ensefiar a aprender. Sobre este punto se dirige tal problema. es conveniente tener presente que «a lo largo de su escolarización el alumno va a adquirir conocimientos, la mayoría de ellos los olvidará.. . . . .; una cosa permanecerá: su capacidad de enfrentarse a nuevos problemas, su dominio de una técnica de trabajo intelectual, sus hábitos de estudio eficaz)) (Baeza López, J., 1981). En definitiva, los profesores debemos preocuparnos, además de qué es lo que tienen que aprender nuestros alumnos, de cómo lo tienen que aprender. En este artículo se propone y comenta una técnica para abordar la resolución de los problemas tradicionaSi se entiende lo expuesto en el enunciado deberá clasificarse la información en: - datos - incógnitas - información adicional 2. PLANEAR LA RESOLUCION Esta es la etapa que requiere un mayor esfuerzo intelectual ya que aquí habrá que tener en cuenta, de forma simultanea, tanto lo que incluye el problema como ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1985, pp. 213-215 213 OTROS TRABAJOS l los conocimientos que debemos utilizar en su resolución. En ocasiones, el trabajo se facilita mediante el uso de una sistemática particular para cada grupo de problemas de modo que el punto fundamental reside en catalogar a qué grupo de problemas pertenece el propuesto. Por ejemplo, si el problema propuesto es de Cinemática, podnan seguirse los siguientes pasos (Beltrán, J. y otros, 1976; Gisbert, M., 1984a): iinvestigar el tipo de movimiento; escribir sus ecuaciones. ii - trazar un esquema (dibujo), fijando el sistema de coordenadas de referencia. iiiexpresar todos los datos en el sistema internacional de unidades. ivutilizar las ecuaciones del apartado i) para relacionar los datos e incógnitas. Si el problema es de Dinámica del punto, puede ser utilizada la siguiente sistemática (Alsina, J. y otros, 1983; Gisbert, M., 1983): i- ¿Cuáles son las fuerzas que actúan sobre la particula estudiada?. Diagrama de fuerzas. ii- ¿Cuál es el valor de cada una de ellas? iiiElegir el sistema de coordenadas adecuado. Descomponer todas las fuerzas sobre dichos ejes. ivAplicar la segunda ley de Newton, eje por eje. Si el problema es de Estequiometna puede ser útil aplicar el siguiente método (Gisbert, M., 1984b; 1,. Lasheras, A.L. y Carretero, M.P., 1981): iformular reactivos y productos. iiajustar la reacción química. iiiexpresar los datos en moles. ivcalcular las incógnitas en moles mediante los factores de conversión estequiométricos. vcalcular los valores en las unidades solicitadas (gramos, litros, etc.) En ocasiones puede parecer que el trabajo sistemático es muy «pesado», aunque es fácil convencer a los estudiantes de su eficacia: bien sea por resolver algiin problema completo, o por solucionar algún problema que, si bien en apariencia es sencillo, presente algún aspecto que se escapa a los estudiantes. Por ejemplo, sea el problema (aparentemente muy sencillo): ¿Qué fuerza vertical hacia arriba aplicamos a uri cuerpo de 2,O Kg que asciende con una aceleración de 1 ,O m/s2? (Se desprecia el rozamiento con el aire. el cuerpo inicialmente está en reposo). Los alumnos de BUP (e incluso de COU) acostumbran a escribir: F=ma=2,O kg 1,0m/s2 = 2,O N resultado que será rechazado por los propios alumnos cuando se les pregunte el valor del peso del cuerpo: P = mg = 2,0.10 = 20N de modo que ila fuerza vertical que lo hace subir sena menor que el peso! Si el estudiante aplica el método sistemático de los problemas de Dinámica, en la aplicación del primer punto deberá tener presente que sobre el cuerpo actúan dos fuerzas: el peso (P, ejercido por el planeta Tierra) y la que se desea calcular, (f). Por tanto, al aplicar la segunda ley de Newton: F (resultante) = f - P = ma En definitiva, se trata de tener presente que «lo importante en el aprendizaje es la sistemática de estudio y trabajo. Esta sistemática hay que respetarla. De lo contrario el olvido borrará pronto del sujeto todo lo que se aprendió, sin dejar rastro)) (de la Torre, Ma C., 1981). 3. UNIDADES CORRECTAS. ESTUDIAR SI EL RESULTADO ES RAZONABLE Independientemente de la necesidad de trabajar con el sistema internacional de unidades, debemos habituar a nuestros alumnos a especificar lo que representa cada número, indicando las unidades correctas. Los profesores de ((Física y Química)) estamos habituados a «tropezar» (especialmente en exámenes) con respuestas como: - 10 g de óxido de plata contienen 20 g de plata - al mezclar 20 kg de agua a 20°C con 10 kg de agua a 50°C tendremos 30 kg de dicho líquido a 60°C - la masa de una molécula de agua es de 18 g - en una molécula de agua hay 6,02.102' átomos de oxígeno. Es muy importante que el estudiante adquiera el hábito de valorar la viabilidad y sensatez de los resultados (dentro de su capacidad de evaluación). Convendrá aplicarse la frase del escritor francés Michel Eyquem de Montaigne (1533-1592): «Nadie está libre de decir disparates; lo malo es hacerlo en serio)). Muchos de estos errores se ven influidos por el uso de las potencias de diez. Debe ser un objetivo del profesor el ir educando el sentido de orden de magnitud desde las primeras clases, así como el uso de cifras significativas (evitando la típica pregunta del estudiante: ¿Con cuántos decimales doy el resultado?). 4. BUSCAR AYUDA PARA LOS PROBLEMAS QUE NO SE SABEN RESOLVER l Es muy instructivo el explicar la resolución de los problemas sobre los que el estudiante ha fijado su atención y que ha sido incapaz de resolver (especialmente, los propuestos en un examen). En estas situaciones se podrá concienciar a los alumnos sobre el hecho de que, de la misma manera que el trabajo en el laboratorio ENSENANZA DE LAS CIENCIAS 1 OTROSTRABAJOS requiere cierta habituación al mismo con objeto de adquirir la destreza necesaria, la resolución de problemas también requiere un trabajo continuado y una ejercitación sobre el mismo, ya que la destreza no se adquiere de forma rápida sino con el tiempo, siempre y cuando el estudiante se esfuerce en adquirirla. Es conveniente que el estudiante siga una autoevaluación para afianzar sus conocimientos y destreza en la REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ALSINA, J., ARANDA, J., ESTRADE, S. y FORNELIS, M., 1983, Física C.O. U. 5" edición, (Teide, Barcelona), pág. 62. BAEZA LOPE, J., 1981, Métodos de estudio. Manual de aplicación del I.M.E., (Miñón, Valladolid), pág. 7. BELTRAN, J., FURIO, C., GIL, D., GIL, G., LLOPIS, R. y SANCHEZ, A., 1976, Física y Química 2' B. U.P., (Anaya, Salamanca), pág. 59 et seq. DE LA TORRE, Ma C., 1981, Técnicas de estudio, (Anaya, Madrid), pág. 11. GIL, D. y MARTINEZ TORREGROSA, J., 1983, A model for problem solving in acordance with scientific methodology, European Journal of Science Education, Vol. 5, pp. 447-455. resolución de problemas, a la vez que le permite estar más seguro de que puede poner en juego su capacidad de comprensión de los resultados y soluciones. A tal efecto, se cree conveniente que en los libros de texto se indique la respuesta a las cuestiones y problemas propuestos y, aún más interesante, incluir un ejercicio de autoevaluación después de cada lección (por ejemplo, ver el texto de Morcillo y Fernández, 1983). GISBERT, M., 1983' Resolución de problemas de Dinámica mediante las &es de Newtonn, 2a Ed. (editado por el autor, Barcelona). GISBERT, M., 1984a, Física 3' BUP enproblemas, 2a Ed. (Editado por el autor, Barcelona), pág. 51. GISBERT, M., 1984b, Química 3 O BUP en problemas, (editado por el autor, Barcelona) pág. 56. LASHERAS, A. y CARRETERO, Ma P., 1981, Spin, 4a Ed. (Vicens-Vives, Barcelona) pág. 84. MORCILLO , J. y FERNANDEZ, M., 1983, Química COU, (Anaya, Madrid). SORUM, C.H., 1983, Cdmo resolver los problemas de Química General, 5" ed. confeccionada por Boikess, R.S., (Paraninfo, Madrid), pág. 13-15. ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS