Conceptos erróneos sobre el Sistema Internacional de Unidades: un estudio transnacional sobre la comprensión del concepto de mol por parte de estudiantes universitarios, es una investigación colaborativa que reunió a Panamá, México, Chile, España y Cuba
Por: Violeta Villar Liste
La Dra. Lourdes Arjona explica que el tema del mol “surge con la idea de investigar cuál es el nivel de conocimiento que cuenta un estudiante de química al recibir un año de formación de química general; si es capaz de comprender y usar correctamente esta unidad fundamental de medida”.
Si a un estudiante le preguntan por un kg de azúcar o 100 cm de una tira de papel, la correlación es inmediata: puede ver (y pesar) el azúcar y visualizar la dimensión de la tira de papel.
Ahora, cuando se le habla de cantidad de sustancia, “que se refiere al número de partículas presentes en una muestra (átomos, moléculas, iones o electrones) y cuya unidad es el mol”, comienza la dificultad por la imposibilidad de relacionar el mol y sus componentes con un objeto tangible.
La “culpa” no está solo del lado del estudiante: los métodos de enseñanza de este concepto suelen “limitarse a elementos teóricos, muchas veces erróneos, donde se considera incorrectamente la cantidad de sustancia como una cantidad de masa o simplemente como el número de unidades químicas (Furió-Mas et al., 2002)”.
La dificultad de compresión con respecto a mol es el origen de una amplia discusión que ha reunido a comunidad científica de Panamá, México, Chile, España y Cuba, bajo el liderazgo de la Universidad de Panamá, para producir la investigación Conceptos erróneos sobre el Sistema Internacional de Unidades: un estudio transnacional sobre la comprensión del concepto de mol por parte de estudiantes universitarios.
Estudiar la mayor o menor comprensión de los estudiantes en relación a mol conduce al grupo a proponer una nueva didáctica que ayude a entender este tipo de conceptos abstractos y mejorar así los procesos de enseñanza-aprendizaje.
La investigación se publica en el Journal of Infrastructure, Policy and Development y es su autor correspondiente el Dr. Eduardo Flores Castro, rector de la Universidad de Panamá, docente e investigador.
Participan los siguientes autores con sus afiliaciones:
- Lourdes Arjona (1,2)
- Evelyn García Vázquez (3)
- Luisa Morales-Maure (1,3,4)
- Abdiel Aponte (1,2)
- Samuel Rodríguez (1)
- Irene Castillero (1,2)
- Elisa Mendoza (1)
- Agustín Torres-Rodríguez (5,6)
- Loreley Morejón-Alonso (7)
- José María Quintero (8)
- Gerardo Cáceres (1,2)
- Eduardo Flores Castro (1)
(1)Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y de Tecnología, Universidad de Panamá
(2) Grupo de Investigación, Innovación y Desarrollo en Química Aplicada, Investigación y Postgrado, Universidad de Panamá
(3) Departamento de Matemáticas, Grupo de Investigación en Educación Matemática de Panamá
(4) Tecnología e Innovación, Miembro del Sistema Nacional de Investigación (SNI) de la Secretaría Nacional de Ciencias
(5) Instituto Tecnológico Nacional de México, Tezoquipa, México
(6) Instituto Tecnológico de Atitalaquia, Tezoquipa, México
(7) Departamento de Química General e Inorgánica, Facultad de Química, Universidad de La Habana, Cuba
(8) Universidad Marítima Internacional de Panamá
Un estudio con participación regional
La Dra. Lourdes Arjona explica que el tema del mol “surge con la idea de investigar cuál es el nivel de conocimiento que cuenta un estudiante de química al recibir un año de formación de química general; si es capaz de comprender y usar correctamente esta unidad fundamental de medida”.
Cuando ya el grupo tenía la idea de esta investigación surgió la idea de hacerlo junto con otras universidades “y así comparar si los conocimiento o errores de conceptos que tienen nuestros estudiantes son parecidos a las de otras universidades”.
Las universidades participantes en el estudio fueron las siguientes: Universidad de Panamá (59,1%); Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (México) (19,5%); Universidad de Cuba (10,2%); Universidad Marítima Internacional de Panamá (UMIP) (6,6%); Universidad Católica de Temuco (Chile) (2,3%) y Universidades de España (2,3%).
Según sexo, el 44,0% fueron hombres y el 55,0% mujeres.
Por grupos de edades, el 39,0% tenía entre 17 y 19 años, el 40,0% entre 20 y 22 años y el resto más de 22 años.
El 75,0% de los estudiantes provienen de escuelas públicas.
Se obtuvo una muestra de 303 estudiantes manteniendo la confidencialidad de los encuestados.
La muestra fue seleccionada mediante muestreo por conveniencia e intencional de varias universidades de cinco países, centrándose en los estudiantes matriculados en cursos introductorios de química
Mol: conocer su definición
Los autores contextualizan que “el término mol fue utilizado por primera vez en 1886 por el químico-físico alemán Wilhelm Ostwald, quien lo definió como la masa en gramos de una sustancia numéricamente igual a su peso normal o peso molecular”.
Ostwald, por su parte, introdujo el término “cantidad de sustancia”, “sin embargo, este término se utilizó para referirse a la masa o cantidades de masas (Furió-Mas et al., 2007, Hanson, 2019), describen.
Comprender qué es mol no es sencillo y se vincula con una realidad de la química que exponen los autores: esta materia se estudia en tres niveles (macroscópico, submicroscópico y simbólico), “de los cuales solo uno de los tres es directamente accesible a los sentidos (Gulacar et al., 2020)”.
Por otra parte, la tasa de retención de los contenidos en los procesos de aula es baja y es otro elemento que se incorpora a la discusión.
Publicidad
De hecho, “un estudio durante el proceso de admisión a la Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y Tecnología (FACINET) de la Universidad de Panamá entre 2021 y 2023, en el marco del Programa de Renovación de la Facultad, revelaron que la tasa de retención al finalizar el primer año de estudios varía entre un 20% y un 40% según la carrera, lo que indica una alta tasa de desgrane en el primer año (Fiad y Quiroga, 2010). Diferentes autores han señalado que los problemas asociados a la enseñanza y aprendizaje de las Ciencias Naturales, particularmente en Matemáticas, Física y Química, se reflejan en el bajo rendimiento académico tanto a nivel secundario como universitario, así como en la disminución de estudiantes que optan por carreras afines en la educación superior (Bär, 2010; Merino de la Fuente, 2002; Moss y Pabari, 2010; Ratto, 2012). Para Mazzitelli (2013)”.
Un indicador para el educador
Las dificultades de aprendizaje tienen en mol un indicador.
De hecho, distintos autores(Dierks, 1981; Vorsah y Adu-Gyamfi, 2021) de investigación en didáctica, han señalado “reiteradamente dificultades de aprendizaje en torno al concepto de mol”.
“Muchos estudiantes identifican erróneamente el mol con una masa, un volumen o un número de entidades, y desconocen el significado de la magnitud o cantidad de la sustancia, evitando su manipulación y no identificando el mol como unidad (Krishnan y Howe, 1994; Staver y Lumpe, 1995; Schmidt, 1994)”, citan los investigadores.
Ocurre que mol, así como otros conceptos, son fundamentales para los estudiantes en su primer año de Química, “pues su comprensión es necesaria para resolver problemas de estequiometría (Kolb, 1978)”.
Más del 88.0% de los encuestados para este estudio “reconoce la importancia del concepto mol como fundamental para comprender otros términos de química más complejos”.
Sin embargo, solo en el caso de los estudiantes de las carreras de Química de la Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y Tecnología (FACNET), “los registros de evaluaciones diagnósticas del examen de admisión entre 2022 y 2023 muestran que entre el 89% y el 92% de los estudiantes cometen errores conceptuales respecto al mol, y no saben diferenciarlo de la masa molar, el volumen molar y la constante de Avogadro”.
De igual modo, al aplicar el instrumento en la muestra seleccionada, se determinó que los estudiantes tienen confusión entre magnitud y unidad de medida.
“Una parte significativa de los estudiantes asocia erróneamente el mol con masa molar o gramo, en lugar de reconocerlo como una unidad para la cantidad de sustancia”.
“Además, los resultados revelan que la enseñanza del mol a menudo se centra en aplicaciones prácticas en lugar del contexto conceptual e histórico subyacente”.
La Dra. Arjona amplía que“el mol es una de las siete unidades fundamentales del Sistema Internacional (SI), así como el metro, el segundo, el kilogramo, entre otros. y en el área científica es muy importante que los estudiantes comprendan claramente estas definiciones, ya que forman la base de mediciones y análisis en diversas disciplinas”.
Realizar una investigación en Iberoamérica, precisa, nos permite a los docentes reconocer si nuestros estudiantes son capaces de identificar, comprender y aplicar correctamente el concepto del mol en contextos científicos y tecnológicos. “Este tipo de investigaciones no solo nos ayuda a evaluar el nivel de comprensión de los estudiantes, sino también a adaptar nuestras estrategias de enseñanza para mejorar el aprendizaje de conceptos fundamentales como el mol y otras unidades del Sistema Internacional de Medidas”.
¿Cómo mejorar la comprensión de los estudiantes sobre conceptos abstractos?
Los investigadores señalan que mejorar la comprensión de los estudiantes universitarios y así evitar “conceptos erróneos y una falta de conexión con el conocimiento previo”, parte de impulsar dos enfoques teóricos: la teoría del aprendizaje significativo de David Ausubel y el constructivismo social de Lev Vygotsky.
Ausubel (1968) sostiene, en general, “que el aprendizaje es más efectivo cuando los estudiantes pueden relacionar la nueva información con su conocimiento previo”.
En el caso de mol, “significa que los estudiantes deben tener una base sólida en unidades de medida y cantidades químicas antes de abordar esta idea compleja. Al establecer estas conexiones, el aprendizaje sobre el mol se vuelve más significativo, lo que permite a los estudiantes comprender no solo la definición del mol sino también su aplicación práctica en química”.
De hecho, el estudio señala que para mejorar la comprensión, “sería beneficioso integrar métodos de enseñanza más prácticos y contextualizados que conecten la representación simbólica del mol con sus aplicaciones en el mundo real”.
Vygotsky (1978) “enfatiza el papel del entorno social y cultural en el aprendizaje”.
“Sugiere que el conocimiento se construye a través de la colaboración y la comunicación”, por lo cual fomentar la discusión y la reflexión puede generar una comprensión más profunda.
Sobre este aspecto, la encuesta aplicada a los universitarios “reveló que, si bien el 32,2% de los estudiantes está de acuerdo en que sus profesores de química aclaran las dudas de manera efectiva, y el 28,6% está parcialmente de acuerdo, esto deja una proporción sustancial de estudiantes que pueden sentir que sus necesidades académicas no se están satisfaciendo por completo”.
“El 73,9% de los encuestados se mostró completamente de acuerdo y de acuerdo con el ítem que alude a las relaciones de apoyo que tienen con sus compañeros”.
La falta de motivación es otro elemento a considerar y se vincula con el tipo de educación que recibe el estudiante y cómo se le enseña.
De manera positiva, “el 50,0% de los estudiantes expresen satisfacción con el apoyo brindado por sus instituciones, lo que indica que existe una base sobre la cual construir estrategias de enseñanza más efectivas y un entorno de aprendizaje más propicio”.
“Sin embargo, estos resultados también subrayan la necesidad de una mejora continua tanto en los aspectos físicos como interpersonales de la experiencia educativa para garantizar que todos los estudiantes reciban el apoyo adecuado en su trayectoria académica”, describen los autores.
Discusión y conclusiones
“Los resultados de este estudio enfatizan la necesidad de una mayor claridad en la enseñanza del concepto de mol dentro de los planes de estudio universitarios de química”, como parte de una estrategia general por lograr la mejor comprensión de los contenidos académicos de estas áreas.
Son relevantes como hallazgos de la encuesta, la necesidad de buenos espacios físicos para mejorar la concentración y contar con el apoyo suficiente de los docentes.
Con base en las teorías y los resultados del estudio, se propone mejorar “los métodos de enseñanza que vinculan la comprensión conceptual con las aplicaciones prácticas”, conectar los nuevos conocimientos con los marcos de referencia existentes de los estudiantes, y fomentar entornos académicos positivos.
Los autores, con la visión de ampliar esta investigación, hacen una invitación “a aquellos profesores de media que les gustaría aportar a la investigación de Panamá” que los contacten en la UP “y así colocar este mismo cuestionario a estudiantes de niveles escolar medio”.
“Con los resultados de esas investigaciones los profesores que se encargan de introducir este concepto tendrán la oportunidad de reforzar o cambiar de estrategia de enseñanza”.
La Dra. Arjona anunció que el grupo de investigación está dispuesto a dar charlas y talleres sobre el Sistema Internacional de Unidades.
Este camino “contribuirá a una educación química más eficaz a nivel universitario” y reducir brechas.
Por: Violeta Villar Liste | [email protected]
