Ideas sobre los cambios de estado de agregación y las disoluciones en alumnos del 2º curso del BUP

INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS IDEAS SOBRE LOS CAMBIOS DE ESTADO DE AGREGACION Y LAS DISOLUCIONES EN ALUMNOS DEL 2O CURSO DEL BUP FERNANDEZ, J.M.', TRIGUEROS, T.' y GORDO L.) (1) Ca ed á ico de Física y Química del I.B. Menéndez Pidal de A ilés. (2) Ag egada de Física y Química del I.B. Menéndez Pidal de A ilés. (3) Ag egada de Física y Química del I.B. Menéndez Pidal de A ilés. SUMMARY We ha e ied o lea n om he pupils who s a in ou school he sys ema ic s udy o Chemis y, which a e hei ideas abou na u e and mass p ese a ion, in ela ion o changes in subs ance condi ion and solu ion o a solid in a liquid. We ha e lea n ha a g ea majo i y o hem ha e p econcep ions abou he abo e men ioned ques ions, howe- e , hose p econcep ions do no o m a solid and cohe en s uc u e, hus showing an impo an con usion o ideas. 1. INTRODUCCION La p dc ica docen e nos demues a que, sis emá ica- Además de a a de con i ma nues a hipó esis de la men e, las sucesi as p omociones de alumnos del 2O exis encia de p econcep os en los alumnos, ambién nos cu so del BUP de nues o cen o ienen g andes di i- pa eció in e esan e explo a en un campo que, en com- cul ades pa a la co ec a com ensión de: a ación con o as pa es de la Física Y de la Química, no ha sido obje o de mucha a enciónpo de los a) La de los cambios de es ado de in es igado es (Ca ascosa Alis, 1983) (Ca ascosa Alis, ción de los cue pos. 19851. b) La conse ación de la masa, an o en los enóme- nos ísicos como en los químicos. c) La na u aleza del enómeno de la disolución de un sólido en un líquido. d) Las di e encias, en la o mación y p opiedades, en- e un cue po compues o y una mezcla. e) Que los cue pos compues os son sus ancias pu as. Hemos in en ado a e igua las causas de dichas di i- cul ades pa a, una ez conocidas, pone los medios ne- cesa ios a in de educi las o elimina las ya que no es p eciso esal a la impo ancia de unos concep os co- ec os sob e aquellas cues iones pa a la comp ensión de o os emas que se incluyen en el p og ama de Físi- ca y Quimica del 2' cu so de BUP. Es á pe ec amen e demos ado po nume osos in es- igado es la impo ancia de los p econcep os de los alumnos a la ho a de plani ica la es a egia de la en- señanza. El ipo de concep os obje o de nues o in e- és nos hacía sospecha de la exis encia de ideas p e- concebidas en los alumnos ya que «los esquemas de ba- se concep ual, sob e odo en los enómenos na u ales, se án más uni e sales y esis en es al cambio» (Fu ió Mas, 1986). 2. OBJETIVOS In en ábamos conoce de los alumnos: a) Con qué clase de enómenos asociaban hechos an conocidos pa a ellos como la solidi icación y la apo- ización del agua o la disolución de un sólido en un líquido. b) Si es aban segu os que en esos enómenos se con- se aba la masa. c) Si asociaban la o mación de disoluciones de sóli- dos en líquidos con la p oducción de cue pos compues os. d) Si iden i icaban los cue pos compues os como cue - pos pu os. 3. DISEÑO EXPERIMENTAL An es de abo da en la clase el es udio de los es ados de ag egación de la ma e ia y las disoluciones, emas consecu i os en el p og ama de Física y Quimica es a- ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (l), 42-46 ~ INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS 1 Tabla 1 blecido en nues o Cen o pa a el 2O cu so del BUP, hemos pedido a 238 alumnos de es e cu so que con es- asen a las p egun as que igu an en el Apéndice 1. Las p egun as, de espues as ce adas y opción múl iple, incluyen la con es ación «No lo sé» pa a a a de eli- mina la alea o iedad de las espues as. Po 1a.impo ancia que pueda ene en el análisis de las espues as, seiíalamos que desde los comienzos del cu so los alumnos habían sido ins uidos sob e las ca- ac e ís icas especi icas an o de los enómenos ísicos como de los enómenos químicos. 7 63.9 3.1 2.9 4. ANALISIS DE LOS RESULTADOS En la Tabla 1 se ecogen los po cen ajes de espues as co ec as en cada p egun a, la des iación es anda , S, y el % de alumnos que en cada p egun a han espon- dido con la opción (d) «No lo sé». 5 -- 18.5 2.5 3.4 P ogan as $ Respues as co ec as S $ Respues as NO LO SE J 4.1. Cambios de es ado 6 68.9 3.0 -- 10.1 3 61.3 3.2 5.0 Como se obse a en la Tabla 1, la p egun a 1 a es la que ha ob enido mayo % de espues as co ec as. En cambio, el po cen aje de acie os a la p egun a 3a ha descendido p ác icamen e en 17 pun os con elación a aquella; mien as que el % de espues as con la opción (d) es bas an e simila en ambas p egun as. No cabe 4 50.0 3.2 10.9 1 78.2 2.7 4.2 Tabla 11 2 -- 63.4 3.1 --- 5.5 P egun as a b c d 1~3 ---- $Respues ae 57.1 12.6 0.4 3.4 b duda que la apo ización p esen a bas an e más di i- cul ades, pa a se iden i icada como un enómeno í- sico, que la solidi icación. Hemos a e iguado el % de alumnos que han con es a- do con la misma espues a a las p egun as 1 a y 3 a, Ta- bla 11. Como puede obse a se, el núme o de alumnos que iene cla o cuál es la na u aleza de los cambios que su en los cue pos al solidi ica se o apo iza se no es muy supe io a la mi ad de los encues ados. Sin em- ba go, el % de los que esponden a las dos p egun as con la opción (d) es bas an e bajo; lo que indica que son pocos los alumnos que no ienen o mada una idea sob e qué clase de enómeno es la solidi icación o la apo ización. A la is a de los esul ados expues os en las Tablas 1 y 11, es á cla o que exis e en los alumnos encues ados una no able con usión ace ca de la clase de enómeno que expe imen a un cue po cuando se solidi ica o se apo iza, ci cuns ancia que ambién ha sido pues a de mani ies o po Llo ens y Llopis (1985). 4.2. Disolución de un sólido en un líquido En la Tabla 1 emos que el % de espues as co ec as a la p egun a 5a ha sido más bajo de odas las p egun- as, con g an di e encia sob e el es o. No obs an e, el po cen aje de espues as a es a p egun a con la op- Tabla 111 1 ENSE~ANU DE LAS CIENCIAS, 1988. 6 (1) 43 ~ P egun a 5 $ Respues a8 1 b a 18.5 d 3.4 b --- 76.4 c 1.7 INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS ción (d) es uno de los más bajos ob enidos en la en- cues a. Los alumnos, aunque en su g an mayo ía equi- ocados, poseen una idea sob e el enómeno en cues ión. En la Tabla 111 se p esen a el % de alumnos que han espondido a la p egun a 5a con la dis in as opciones que se les o ecían. De acue do con los da os de es a Tabla, más de las es cua as pa es de los encues a- dos asocian la disolución de un sólido en un líquido con un enómeno químico, y el Olo de espues as «No lo sé» es in e io al ob enido en las p egun as 1 a y 3a. Obse ando los da os de la Tabla 1 e e en es a las p e- gun as 1 a, 3 a y 5 a, y los de la Tabla 111 se ap ecia una endencia de los alumnos a asocia con los enómenos ísicos aquellos cambios que no impliquen la ((desapa- ición)) de algún cue po y, po el con a io, la ((desa- pa ición» de cue pos a asociada a la p oducción de enómenos químicos. (LES posible que el al o Olo de alumnos que iden i ican la disolución de la sal en agua con un enómeno químico se deba a que los ejemplos de enómenos químicos que has a el momen o les han sido p opues os implicaban la in e ención de un líqui- do y un sólido que ((desapa ece))?). 4.3. Conse ación de la masa Podemos obse a a pa i de los da os de la Tabla 1: Las p egun as 2a, 4a y 6a son las que han ob enido los mayo es po cen ajes de espues as «No lo sé)), des a- cando la p egun a 4a. Tan o en el caso de la solidi icación como en el de la apo ización es signi ica i amen e in e io el Olo ¿e alumnos que es án segu os de que en esos cambios de es ado se conse a la masa que los que han iden i ica- do co ec amen e el enómeno. No hay co elación e- nómeno ísicoconse ación de la masa. Nos pa ece so p enden e el % de espues as co ec as a la p egun a 6a, supe io a los de la 2a y 4a, eniendo en cuen a que la disolución de la sal en el agua ha sido iden i icada po la g an mayo ía como un enómeno químico y que los alumnos es án menos amilia izados con es a clase de enómenos. Obse ando los po cen ajes de espues as co ec as a las p egun as 2a,4a y ga, emos que en e los co es- pondien es a las p egun as 2a y 6a no hay una di e en- cia g ande, lo que no ocu e en e cualquie a de es os y el co espondien e a la p egun a 4a. Una explicación de es os esul ados pod ía se la siguien e: pa a los alumnos la ci cuns ancia de que, an o en la solidi i- cación del agua como en la disolución de la sal en di- cho líquido, los cue pos que su en un enómeno, sea és e ísico o químico, pe manezcan en el mismo eci- pien e es condición necesa ia y su icien e pa a que se conse e la masa. O bien, de acue do con Fu ió Mas, (1983), el esul ado de la p egun a 4a se debe a que en es a e apa del desa ollo del conocimien o de los alum- nos és os conside an, quizás debido a que pa a ellos el é mino gas o apo implica lige eza, pesa poco, que el paso de líquido a gas lle a consigo el que el cue po se con ie e en más lige o y, po an o, pesa menos, eniendo en cuen a la iden i icación que hacen de ma- sa con peso y de Cs e con sus ancia condensada. En la Tabla IV se ecoge el Olo de alumnos que han con- es ado con la misma opción a las p egun as 2a y 4a. Vemos que el po cen aje de alumnos que ha con es a- do co ec amen e a las dos p egun as ha descendido ap eciablemen e en elación con los esul ados aisla- dos pa a cada una de las p egun as ci adas. Lo mismo ocu e con el Olo de los que han con es ado con la op- ción (d). Sin emba go, los po cen ajes de espues as co ec as y de espues as «No lo sé» aún descienden mucho más si a e iguamos el Olo de alumnos que han con es ado con la misma opción a las p egun as 2a,4a y ga. Tabla V. Es os esul ados indican que, sal o una e ce a pa e que ienen las ideas cla as sob e la conse ación de la masa en los enómenos p opues os, la mayo ía de los encues ados ienen ideas muy con usas sob e la con- se ación de la masa, an o en los enómenos ísicos como en los químicos. En el caso conc e o de la diso- lución de la sal en agua, los esul ados ob enidos po noso os son bas an e dis in os de los ob enidos po Piage sob e la disolución de azúca en agua (Piage , J. e Inhelde , B. 1985); di e encia que esul a más no- able si enemos en cuen a las dis in as edades de los encues ados en uno y o o caso. Tabla IV Tabla V P egun as ---- Respues as 32.4 d 3.4 P egun as 2~4 9% Respues as 4.4. Iden i icación de mezcla homogénea con cue po compues o A En la Tabla 1 se obse a que el Olo de espues as co- ec as a la p egun a 7a no se apa a mucho de los co espondien es a la mayo pa e del es o de las p e- gun as. Sin emba go, los da os de la abla 111 indican que pa a la mayo ía de los alumnos la o mación de una mezcla homogénea es un enómeno químico. 42.4 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1988, 6 (1) ab 2.1 c ---- 2.9 1 INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS 1 Tabla VI P egun a $ Reepuee ae 1497 63.9 o el po cen aje de espues as a es a p egun a con la También es digno de leal a que en la p egun a7' don- (a), que los concep os cue po pu o y de se ob iene el meno de espues as ((N0 10 sé)), 10 cue po compues o se excluyen mu uamen e, si un cue - que demues a que la mayo ía de los encues ados ie- po es compues o no puede se pu o. Los muchachos ne o mada una idea que se les p esen a. encues ados, como dice Gio dan (1982), ((no admi en En la Tabla VI se indica el % de alumnos que con es a la con adicción)). a la p egun a 7a con las di e en es opciones. En la ú1- ima columna (b y c) se ecoge el po cen aje de los en- cues ados que han espondido a es a p egun a escogien- do an o la opción (b) como la (c). o an o en las co- 5. CONCLUSIONES , , lumnas 2" Y 3 a de esa ~abla igu an 10s po cen ajes De odo lo an e io men e expues o pa ece deduci se que de alumnos que esponden a es a p egun a sólo con la la mayo ía de los es udian es encues ados: opción (b) o con la (c), espec i amen e. Teniendo en cuen a los da os de las Tablas 111 y IV se cons a a que, a pesa de que la mayo ía de los alum- nos conside a la disolución de un sólido en un líquido como un enómeno químico, sólo el 14,7070 admi e que en ese p oceso se ha p oducido un cue po compues o y los que opinan que se ha p oducido un cue po pu o es un pocen aje ín imo. Po an o, pa a la mayo ía de los encues ados cuando iene luga un enómeno químico se o igina una mez- cla, que pa a ellos no es sinónimo de cue po compues- o como se deduce del po cen aje ecogido en la úl i- ma columna de la Tabla VI. Es os esul ados pa ece que no concue dan con los ob enidos po Caamaño y o os (1 983). 4.5. Iden i icación de cue pos compues os como cue - pos pu os Los da os de la Tabla VI indican cla amen e que en el momen o de ealiza la encues a, pa a p ác icamen- e odos los alumnos, no exis ía ninguna elación en- e cue pos pu os y cue pos compues os. Es más, is- - Poseen ideas p econcebidas sob e las cues iones plan eadas pues o que son bajos los po cen ajes de es- pues as «No lo sé» a las dis in as p egun as. - No han hecho uso, o los han ol idado, de los c i e- ios que se habían expues o en clase pa a la iden i ica- ción y di e enciación de los enómenos ísicos y químicos. - Poseen una no able con usión sob e la na u aleza de los cambios de es ado de ag egación de los cue pos. - Tienen ideas bas an e con usas ace ca de la conse - ación de la masa en los enómenos ísicos y/o químicos. - Conside an la disolución de un sólido en un líqui- do como un enómeno químico. - Asocian la o mación de mezclas con los cambios químicos. - No sólo no ap ecian ninguna implicación en e cue - po compues o y cue po pu o, sino que ambos a ibu- os no pueden co esponde al mismo cue po. 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A ención: Si c ees que en alguna p egun a hay más de una espues a co ec a, po a o , indícalo sub ayando odas esas espues as. 1 Si en ías 20 g s de agua liquida has a con e i la en hielo: a) se ha p oducido un enómeno ísico; b) se ha p o- ducido un enómeno químico; c) se ha p oducido un enó- meno me eo ológico; d) no sé qué se ha p oducido. 2a.- Con aquellos 20 g s de agua liquida has ob enido: a) 20 g s de hielo; b) más de 20 g s de hielo; c) menos de 20 g s de hielo; d) no sé cuán os g amos de hielo he ob enido. 3a.- Si aquellos 20 g s de agua líquida los calien as ob ie- nes apo , eniendo luga un enómeno: a) isico; b) quími- co; c) me eo ológico; d) no lo sé. 5a.- Si a un aso que con iene 50 g s de agua líquida le aña- des 2 g s de sal de cocina y agi as has a que la sal desapa ez- ca de u is a, se ha p oducido: a) un enómeno isico; b) un enómeno químico; c) un enómeno mágico; d) no lo sé. 6 a .- Cuando añadis e a los 50 g s de agua líquida los 2 g s de sal de cocina y agi as e has a que la sal desapa ecie a de u is a, lo que esul a iene una masa de: a) 52 g s; b) más de 52 g s; c) menos de 52 g s; d) no lo sé. 7a.- Cuando añadis e a los 50 g s de agua líquida los 2 g s de sal de cocina y agi as e has a que desapa ecie a de u is- a la sal, se ha p oducido: a) un cue po pu o; b) un cue po compues o; c) una mezcla; d) no lo sé.