Enseñanza de la Química

Incorporar la enseñanza de la Química para todos los estudiantes, desde niveles básicos de enseñanza, requiere reflexionar seriamente sobre cómo seleccionar el contenido más adecuado a llevar al aula y las estrategias docentes para hacerlo.

Reconocer la importancia de la transformación del objeto a enseñar en objeto de conocimiento a ser enseñado, implica un primer paso en el diseño de cualquier propuesta para el aula de ciencias que es la reelaboración del conocimiento científico para poder proponerlo a los alumnos en la correspondiente etapa del proceso de aprendizaje. Esta tarea singular implica traducir el conocimiento experto formal para hacerlo asequible a los estudiantes, en un delicado proceso de toma de decisiones. La elección del conocimiento objeto de aprendizaje, deseable desde la ciencia escolar, supone un proceso de diferenciación de lo que es interesante y relevante del conocimiento científico y lo que es interesante y relevante para el estudiante. Así, un objeto de saber científico llega a ser objeto de saber para enseñar.

En Química, la fuerte interdependencia de los conceptos y modelos de su contexto de uso, esto es, la indispensable vinculación entre la teoría química y su utilización para la interpretación de las propiedades de las sustancias y el comportamiento de los sistemas, hace de esta porción de la ciencia, un objeto de estudio que requiere especial cuidado en la selección del contenido a enseñar.

La estructura disciplinar de la Química, podríamos considerar que está dada por:

• El cuerpo de conocimiento actual de la disciplina.
• Los procesos históricos que condujeron a ese conocimiento actual.
• La naturaleza de esos conocimientos y su relación con las otras disciplinas.

La interconexión de los tres aspectos anteriores da como resultado la estructura sustancial de la disciplina, la cual ciertamente está en continua evolución y se debe conocer para tomarla como base para la selección de contenidos curriculares. En este punto es interesante discutir, entre otras características particulares, que el conocimiento químico incluye un importante número de conceptos centrales que, en diferentes contextos históricos, han ido cambiando su significado, como así también se han modificado las relaciones entre ellos.

Por ejemplo, el significado del concepto de mol está hoy relacionado con el de reacción química en un marco teórico atomista. En el contexto de principios de siglo XX, tenía un significado claramente diferente. En ese contexto, el problema era determinar la composición en peso de las sustancias compuestas y calcular las proporciones en que se combinan en las reacciones químicas. El concepto de mol es entonces, en ese paradigma, el peso de combinación expresado en gramos y el concepto de cantidad de sustancia se identifica con el de masa.

Actualmente, conceptos como los de elemento y compuesto sólo se pueden diferenciar si se hace uso de modelos moleculares que permitan su interpretación. A pesar de ello, aún persiste en la enseñanza la idea de diferenciarlos en términos macroscópicos, como puede apreciarse por la presencia en algunos textos de química de frases tales como: “los elementos son aquellas sustancias que no se pueden descomponer por procedimientos químicos sencillos”.

Así, el concepto de reacción química puede tener un significado fenomenológico, asociado sólo a ejemplos específicos de reacciones químicas que permiten ilustrar este tipo de fenómeno; pero un significado más adecuado al contexto de la Química de este siglo, estará necesariamente relacionado y condicionado por el concepto de sustancia y este a su vez, por el de propiedades de las sustancias en relación con su estructura.

Conseguir una adecuada interpretación de cada uno de los conceptos químicos requiere trabajarlos a nivel macroscópico, microscópico y simbólico. Este es otro de los ingredientes que contribuye a la complejidad de la Química. Los químicos trabajan a estos tres niveles de representación y explicación, de forma integrada y haciendo uso de los diferentes “herramientas” propias de cada uno de ellos. El experto puede utilizar complementariamente diferentes lenguajes y niveles de pensamiento y representación de manera integrada. Cuando los profesores usan diferentes “lenguajes” en clase, en realidad están manejando una cantidad de información implícita, a la vez que se mueven de uno a otro nivel de representación, muchas veces sin ser conscientes de ello.

Para un docente, la información que le brinda la representación que se ve en la figura, podría sintetizarse así:

Se trata de la molécula de agua, formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Posee dos enlaces iguales O-H que forman en el plano un ángulo de aproximadamente 100 grados.

Nos hemos preguntado, los docentes, ¿qué significado tiene, para un estudiante la representación mencionada? ¿Se nos ha ocurrido pensar que para los estudiantes, muchas de las explicaciones y representaciones que utilizamos habitualmente en clase de química no tienen anclaje directo en la percepción macroscópica de lo que están estudiando?

Enseñar Química implica trabajar a estos tres niveles sobre los mismos fenómenos, de manera que estén conectados unos con otros durante la enseñanza, para que el alumno pueda conseguir una adecuada comprensión conceptual.

Por ejemplo, el concepto de sustancia pura puede ser interpretado:

• a nivel macro: una sustancia pura tiene propiedades que la caracterizan
• a nivel micro: una sustancia pura está formada por partículas iguales (átomos, moléculas o iones)
• a nivel simbólico: una sustancia pura puede representarse por una fórmula o por un símbolo químico.

Se debería pensar el aprendizaje como ocurriendo de manera simultánea en tres niveles. El nivel macroscópico, que corresponde a lo adquirido a partir de la experiencia sensorial directa, se construye mediante la información proveniente de los sentidos, basada en propiedades organolépticas, visuales, auditivas  y táctiles. Este nivel puede asociarse a una forma de pensamiento descriptiva, según la cual los químicos manejan, observan y describen propiedades (en términos de color, dureza, etc.) de los materiales como así también las transformaciones de unos materiales en otros, reconocidas a través del cambio en las propiedades. Para explicar que las sustancias químicas se comportan de determinada manera recurren a átomos, moléculas, iones, esto es, al nivel microscópico, el cual, según Johnstone (1982), hace referencia a las representaciones abstractas que un individuo tiene en su mente, asociadas por ejemplo, a esquemas de átomos, moléculas, iones. El nivel de pensamiento asociado es el explicativo. En el tercer nivel, el simbólico, la forma de representar las sustancias y los cambios que ocurren, esto es, las fórmulas químicas y las ecuaciones, constituyen las principales herramientas.

Muchos de los problemas de aprendizaje que se han detectado en Química tendrían relación con dificultades de comprensión conceptual que podrían ser el resultado de un trabajo poco integrado en los tres niveles de pensamiento a que se hace referencia aquí. Algunas de dichas dificultades podrían asociarse a que en clase de Química se hace demasiado énfasis en el nivel simbólico, se trabaja en clase casi exclusivamente en base a símbolos químicos, fórmulas químicas, ecuaciones químicas, que no conllevan, necesariamente para el alumno, otro tipo de conocimiento; dejando de lado el trabajo de integración de conceptos y modelos que permitan interpretar lo que esos símbolos representan.

La dificultad para entender la Química no está tanto en el manejo a los tres niveles de representación, sino en que la mayor parte de la enseñanza se desarrolla  en los niveles microscópico y simbólico (Johnstone, 1999), sin la correspondiente vinculación con el nivel macroscópico, experiencial.

Una enseñanza que se dedica fundamentalmente a definir los fundamentos fisicoquímicos de la materia, a desarrollar acríticamente todos los modelos y conceptos que han ido desarrollándose en la Química, no llega a tiempo de trabajar con los materiales, poner en evidencia sus propiedades macroscópicas y utilizar los conceptos y modelos para su interpretación.

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