Icfes quimica 2006

INSTITUTO COLOMBIANO PARA EL FOMENTO DE LA EDUCACIÓN SUPERIOR

ICFES

SUBDIRECCIÓN ACADÉMICAGRUPO DE EVALUACIÓN DE

LA EDUCACIÓN BÁSICA Y MEDIA

QUÍMICA

ANÁLISIS DE RESULTADOS 2006

EXAMEN DE ESTADO PARA INGRESO A LA EDUCACIÓN SUPERIOR

Yanneth castelbanco (ICFES)Fidel Antonio Cádenas

(Universidad Pedagógica Nacional)

Bogotá, Mayo 2007

ANÁLISIS DE RESULTADOS 2006

Grupo de Evaluación de la Educación Superior - ICFESClaudia Lucia Sáenz Blanco

Grupo de Evaluación de la Educación Básica y Media - ICFESFlor Patricia Pedraza Daza ICFES

ISSN: 1909-3993

Diseño y diagramación: Secretaría General, Grupo de Procesos Editoriales - ICFES

INSTITUTO COLOMBIANO PARA EL FOMENTO DE LA EDUCACIÓN SUPERIOR

DIRECTORA GENERALMARGARITA PEÑA BORRERO

SECRETARIO GENERALGENISBERTO LÓPEZ CONDE

SUBDIRECTOR DE LOGíSTICAFRANCISCO ERNESTO REYES JIMÉNEZ

SUBDIRECTOR ACADéMICOJULIÁN PATRICIO MARIÑO VON HILDEBRAND

OFICINA ASESORA DE PLANEACIÓNCLAUDIA NATALIA MUJICA CUELLAR

OFICINA ASESORA JURíDICAMARTHA ISABEL DUARTE DE BUCHHEIM

OFICINA DE CONTROL INTERNOLUIS ALBERTO CAMELO CRISTANCHO

ALVARO URIBE VÉLEZPresidente de la República

FRANCISCO SANTOS CALDERÓNVicepresidente de la República

CECILIA MARÍA VÉLEZ WHITEMinistra de Educación Nacional

�

ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE ESTADO

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN 5

1. LA FORMACIÓN ESPERADA EN QUÍMICA 6

2. ESTRUCTURA DE LA PRUEBA 6

2.1 Las Competencias 72.2 Los Componentes 7

3. RESULTADOS NACIONALES DEL EXAMEN DE ESTADO 9

3.1. Resultados históricos 93.2 Resultados del año 2006 113.2.1 Desempeño global del año 2006 113.2.2 Desempeño por competencia 123.2.2.1 Competencia Identificar 123.2.2.1 Competencia Indagar 133.2.2.1 Competencia Explicar 14

4. ANÁLISIS DE PREGUNTAS 17

4.1 Ejemplos de preguntas 17

5. PARA EL TRABAJO EN EL AULA 43

6. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA 44

�


INTRODUCCIÓN

Además de servir como criterio para el ingreso a la educación superior, los resultados del Examen de Estado, son un insumo en los procesos de autoevaluación y retroalimentación de las instituciones educativas. Constituyen una fuente de información que permite identificar las fortalezas y debilidades de los estudiantes en una determinada asignatura.

Este documento pretende brindarle al docente una herramienta para fortalecer el trabajo en el aula. En él encontrará, además de la fundamentación conceptual para la prueba de química, la descripción de las categorías de análisis que constituyen la estructura de la evaluación de esta ciencia, los resultados nacionales para la prueba de química de núcleo común, y el análisis de algunos ejemplos de preguntas de las pruebas correspondientes a las aplicaciones de marzo y septiembre de año 2006.

Con este material, el docente puede discutir con sus alumnos aquello que explícita e implícitamente se evalúa en cada pregunta: qué competencia o competencias específicas se examinan, cuáles competencias generales se requieren para responderla, qué formas de razonar o qué ideas pueden llevar a los estudiantes a responder cada opción de respuesta; cuáles son los conceptos de la química y las acciones pertinentes que se requieren para contestar correctamente una pregunta. Con esto queremos mostrar como la prueba puede ser así un valioso insumo de análisis y discusión a partir del cual, tanto los docentes como los estudiantes pueden usar como instrumento de aprendizaje.

La prueba de química de núcleo común tiene 24 preguntas de selección múltiple con única respuesta, su estructura da cuenta de cuatro componentes, aspectos analíticos de sustancias, aspectos fisicoquímicos de sustancias, aspectos analíticos de mezclas y aspectos fisicoquímicos de mezclas, y de tres competencias específicas, identificar, indagar y explicar.

�


1. LA FORMACIÓN ESPERADA EN QUÍMICA

De acuerdo con lo propuesto en los Lineamientos Curriculares para el área de Ciencias Naturales y Educación Ambiental y en los Estándares Básicos de Competencias para las Ciencias Naturales, los estudiantes al finalizar su proceso educativo, correspondiente a los ciclos de la educación básica y al ciclo de educación media, deben alcanzar en (el nivelo mas alto) en los procesos de “pensamiento y acción” (MEN, 1999)

En los últimos grados de la educación media, el tratamiento académico de los fenómenos naturales y los conceptos aso-ciados a ellos se debe profundizar, esto implica su estudio desde las teorías científicas y desde la fundamentación en las leyes y principios más generales de la química como ciencia. Así mismo, el estudiante debe ser capaz de reflexionar sobre el saber hacer con lo aprendido, es decir, ser conciente de que todo el conocimiento propio de las ciencias es necesario para la comprensión del mundo físico y natural y que éste es útil para participar de manera constructiva en la transformación del entorno.

Se espera que los estudiantes que culminan el ciclo de educación básico y medio comprendan las características principales de su mundo natural. Bajo este contexto, la química cumple un papel vital en la comprensión del mundo, ya que su mayor aporte es aproximar a los jóvenes a los distintos materiales que hacen parte del entorno físico, establecer sus posibles usos de acuerdo con sus características y comprender algunas transformaciones que ocurren en dichos materiales cuando cambian las condiciones del medio.

La química debe proporcionar a los estudiantes conocimientos, procedimientos y valores que les permitan tomar decisiones y percibir las utilidades de los materiales y sus aplicaciones en la mejora de la calidad de su vida como ciudadanos. Se con-sidera que una persona tiene una formación básica en química si puede solucionar desde aquellas situaciones que le exigen diferenciaciones de los materiales y sus propiedades de manera perceptual, hasta aquellas que requieren de la identificación y relación de variables fisicoquímicas para diferenciar, analizar y manipular propiedades de las sustancias y las mezclas, así como también para interpretar, explicar, predecir y generar transformaciones de estos materiales (ICFES, 2001)

2. ESTRUCTURA DE LA PRUEBA

A lo largo de su educación básica y media el estudiante debe desarrollar competencias1 que le permitan conocer su entorno, actuar sobre él e integrarse culturalmente y como ciudadano responsable a su medio social. Las diferencias culturales que existen en el país exigen un balance delicado en la educación entre lo que es necesario saber para integrarse como actor en los entornos locales y los conocimientos universales de los cuales no puede prescindirse en el mundo de hoy.

La comprensión de las ciencias naturales, y de la química en particular, en el contexto de la vida cotidiana, se va adquiriendo gradualmente a través de las experiencias que responden a la curiosidad propia de los estudiantes y en la medida en que ellos conocen y aprende el lenguaje y los principios de la ciencia a lo largo de la escolaridad. La estructura de la prueba de química propone, entonces, preguntas alrededor de situaciones del contexto cotidiano para vincular los conceptos de esta ciencia y aplicarlos en la solución de problemas desde una perspectiva científica. Así, la presentación de preguntas o problemas, desde el entorno del estudiante, promueve un acercamiento hacia las ciencias naturales y una mayor com-prensión de su importancia para adquirir competencias para la vida.

La prueba de química de núcleo común del Examen de Estado está conformada por 24 preguntas formuladas a partir de distintos contextos, en los cuales se pueden aplicar de manera significativa los conceptos químicos que se pretenden evaluar. Cada una de las preguntas evalúa una de las tres competencias específicas ya mencionadas y uno de los tres componentes. De las 24 preguntas de la prueba, 4 se formulan a partir de un contexto común desde el cual las tres disci-plinas de las ciencias naturales, biología, física y química, complementan la estructura de su evaluación.

1 En términos muy generales, la capacidad de actuar, interactuar e interpretar en un contexto dado se llama “competencia”. Conviene recordar que la noción de competencia que se utiliza en la conceptualización de las pruebas SABER y de Examen de Estado incluye la apropiación de conocimientos.

�


2.1 Las Competencias

Las competencias básicas generales, Interpretar, Argumentar y Proponer�, se desarrollan y diferencian a lo largo de la experiencia escolar. Aprendemos en la escuela una manera de relacionarnos con el acumulado simbólico heredado en las ciencias y en las artes, con lo escrito y con la argumentación. Aprendemos a hacer uso del lenguaje hablado y escrito para planear nuestras acciones y hacer juicios o balances sobre ellas. Pensar en las competencias generales es básico en la formación escolar. Cada área del conocimiento desarrolla formas particulares de comprender los fenómenos que le son propios y de indagar acerca de ellos. Para dar cuenta de esta especificidad en la enseñanza de las ciencias naturales conviene definir ciertas competencias específicas que dan cuenta de manera más precisa de la comprensión de los fenómenos y del quehacer en este campo. Para el área de ciencias naturales y por extensión para la química, se han definido siete competencias específicas que corresponden a capacidades de acción que se han considerado relevantes, pero sólo tres de ellas, Identificar, Indagar y Explicar, son evaluadas en la prueba del Examen de Estado. Las otras cuatro competencias: Comunicar, Trabajar en equipo, Disposición para reconocer la dimensión social del conocimiento y Disposición para aceptar la naturaleza cambiante del mismo, deben desarrollarse en el aula como parte de la formación en ciencias, aunque de momento, por limitaciones en las posibilidades de construir escenarios adecuados para su evaluación en una prueba de selección múltiple, no se puedan rastrear desde una evaluación externa.

Las competencias específicas que serán evaluadas en la prueba de química del Examen de Estado son:

1. Identificar. Capacidad para reconocer y diferenciar fenómenos y representaciones (entendemos por representa-ciones las nociones, los conceptos, las teorías, los modelos y, en general, las imágenes que nos formamos de los fenómenos) a partir del conocimiento adquirido (ICFES, 2006).

2. Indagar.Capacidad para seleccionar, organizar e interpretar información relevante y para diseñar y elegir proce-dimientos adecuados con el fin de dar respuesta a una pregunta.

3. Explicar. Capacidad para seleccionar, comprender y construir argumentos y representaciones adecuados para dar razón de fenómenos.

1.2 Los Componentes

Un componente en la prueba es un elemento integrador de un sistema de representaciones que surge de la necesidad de abordar el estudio de las ciencias naturales a partir de categorías. Las ciencias naturales son entendidas como una construcción humana de conceptos, principios, leyes y teorías, a partir de los cuales el ser humano investiga, interpreta y da explicación acerca de los fenómenos que ocurren en el mundo natural y social. De acuerdo con lo anterior, y teniendo en cuenta los estándares básicos de competencias, se proponen cuatro componentes para evaluar la dimensión química en los bachilleres, aspectos analíticos de sustancias, aspectos fisicoquímicos de sustancias, aspectos analíticos de mezclas y aspectos fisicoquímicos de mezclas, en los términos que se sintetizan a continuación.

2 Para una ampliación del significado de estas competencias se puede consultar el documento “Nuevo Examen de Estado para el ingreso a la educación superior. Cambios para el siglo XXI”. ICFES, 1999.

�


Componente Descripción

Aspectos Analíticos de Sustancias

Este componente incluye aspectos relacionados con el análisis cualitativo y cuantitativo de las sustan-cias. Dentro del análisis cualitativo se evalúan situaciones que tienen que ver con la determinación de los componentes de una sustancia y de las características que permiten diferenciarla de otras. En lo relacionado con el análisis cuantitativo, se evalúan situaciones en las que se determina la cantidad en la que se encuentran los componentes que conforman una sustancia.

Aspectos Fisicoquími-cos de Sustancias

En este componente se analiza la composición, estructura y características de las sustancias desde la teoría atómico-molecular y desde la termodinámica. El primer referente permite dar cuenta de cómo son los átomos, iones o moléculas y la forma como se relacionan con sus estructuras químicas. El segundo, permite comprender las condiciones termodinámicas en las que hay mayor probabilidad que el material cambie al nivel físico o fisicoquímico.

Aspectos Analíticos de Mezclas

En este componente se describen al nivel cualitativo, las características que permiten diferenciar una mezcla de otra y cuáles son sus componentes. Al nivel cuantitativo, se determina la proporción en que se encuentran los componentes de la mezcla y se realizan mediciones de sus características discrimi-nativas. Por ello, aborda no solamente las técnicas para el reconocimiento o separación de mezclas y las mediciones en general, sino también las consideraciones teóricas en que se fundamentan.

Aspectos Fisicoquími-cos de Mezclas

En este componente se realizan interpretaciones desde la teoría atómica y molecular, cuyos enun-ciados caracterizan la visión discontinua de materia (materia conformada por partículas) y desde la termodinámica que interpreta a los materiales en su interacción energética con el medio. Desde el primer referente, se realizan interpretaciones sobre cómo es la constitución de las entidades químicas (átomos, iones o moléculas) que conforman el material y de cómo interaccionan de acuerdo con su constitución. Complementariamente, desde el segundo referente, (la termodinámica,) se contemplan las condiciones en las que el material puede conformar la mezcla (relaciones de presión, volumen, temperatura y número de partículas).

�


3. RESULTADOS NACIONALES DEL EXAMEN DE ESTADO

3.1. Resultados históricos

3.1.1 Puntaje promedio y desviación estándar

El puntaje refleja el desempeño promedio general del grupo de estudiantes evaluados con una prueba y se obtiene al valorar la interacción que hay entre la competencia de los estudiantes y la dificultad de las preguntas. La prueba de quí-mica ha demostrado un comportamiento semejante en términos del puntaje promedio alcanzado por la población. Como se muestra en la gráfica 1, el promedio de los puntajes en química de los años 2004, 2005 y 2006 fluctúa entre 44 y 46 puntos, presentándose el mayor promedio de puntaje en la aplicación de septiembre de 2006, 45,29 puntos; este promedio supera en casi dos puntos al promedio obtenido en el año 2005.

Grafica 1: Variación del puntaje promedio en las dos aplicaciones de los años 2004 a 2006.

A partir de los resultados relacionados con el puntaje promedio obtenido por los evaluados en el año 2006, es válido afirmar, en general, que el desempeño de los estudiantes ha mejorado con relación a los años anteriores. Las prácticas pedagógi-cas que desarrollan los docentes en el aula, sin duda, han contribuido con este logro. Son cada vez más los alumnos que alcanzan un desarrollo de las competencias básicas que desde los propósitos de la enseñanza de la química, se espera que ellos desarrollen para poder comprender su mundo natural y llegar a participar de manera más adecuada y eficiente en el ambiente social donde se encuentran insertos.

Una posible hipótesis acerca este mejor desempeño de los bachilleres en el último año, es el uso de los resultados de la evaluación con propósitos de retroalimentación y de mejora continua en el aula. Esta práctica, acogida y practicada ya por varias instituciones educativas, permite identificar las principales debilidades con el propósito de fortalecer aquellos espacios académicos de la disciplina que con frecuencia son de mayor dificultad para los estudiantes. Los docentes usan, entonces, las pruebas liberadas, pruebas realizadas por el ICFES disponibles para la consulta pública, como herramienta que complementa el trabajo en el aula y junto con sus estudiantes generan discusiones en torno a los procedimientos,

10


conceptos y acciones que éstas evalúan.

La desviación estándar es una medida de la dispersión de los datos descritos por el promedio. Una desviación estándar alta indica una alta dispersión, es decir, heterogeneidad en los resultados alcanzados por los estudiantes; una baja desviación estándar indica baja dispersión, esto es, resultados más homogéneos entre los estudiantes. Idealmente, se espera que el promedio alcanzado por los estudiantes sea cada vez más alto y que la desviación estándar tenga valores cada vez más bajos.

Grafica 2: Variación de las desviación estándar en las dos aplicaciones de los años 2004 a 2006.

De acuerdo con la gráfica 2, se observa un descenso en los valores de la desviación estándar, tendencia que se acentúa desde la segunda aplicación del 2005. Los valores encontrados para la desviación estándar reflejan cómo en este último año un mayor número de estudiantes logró obtener puntajes más homogéneos y más altos con respecto a la media. Esto significa que la distancia entre los estudiantes que muestran un mayor desempeño y aquellos que muestran un menor desempeño es cada vez más pequeña.

Sin embargo, aunque se aprecia un mejoramiento en el desempeño de los bachilleres, dada la tendencia de descenso de los valores de desviación y de aumento en el promedio, es necesario que se sigan promoviendo acciones desde todos los niveles del sector educativo con el fin de lograr que todos los estudiantes aprendan lo que deben saber para comprender su entorno y para desempeñarse de manera satisfactoria en la sociedad actual.

11


3.2 Resultados del año 2006

3.2.1 Desempeño global en el año 2006

El resultado global, expresado en una escala de 0 a 100 puntos, permite agrupar a la población de estudiantes en tres rangos o intervalos de puntaje: bajo, medio y alto. En el primero se ubican aquellos estudiantes que obtuvieron entre 0 y 30 puntos; en el segundo, los que alcanzaron entre 31 y 70 puntos y en el último, los que obtuvieron 71 o más puntos.

En la gráfica 3 se presentan los resultados en porcentaje de estudiantes para cada uno de los intervalos puntaje mencio-nados anteriormente, para las dos aplicaciones del año, marzo, 2006-I y septiembre, 2006-II.

Grafica 3: Porcentaje de estudiantes en cada intervalo de puntaje para la prueba de química, aplicaciones 2006-I y 2006-II.

De acuerdo con la gráfica 3, el comportamiento de la población fue similar en las dos aplicaciones y no se aprecian diferen-cias significativas entre los porcentajes de estudiantes ubicados en cada uno de los intervalos de puntaje. Es importante destacar la presencia de un porcentaje mayoritario de alumnos en el rango medio, entre 31 y 70 puntos; así mismo, se puede percibir la ubicación de un pequeño porcentaje de estudiantes en los otros dos intervalos, el bajo y el alto. Al comparar el porcentaje de estudiantes por cada intervalo de puntaje, se observa que menos del 1% de los evaluados, en la aplicación de Marzo, se encuentran en rango bajo, mientras que en la aplicación de Octubre este porcentaje es ligeramente mayor, en concreto, el 2,23% de quienes presentaron la evaluación se ubicaron en este intervalo.

De la misma manera se puede observar que, en el intervalo más alto de puntaje, por encima de 70 puntos, en ambas aplicaciones el porcentaje de estudiantes que se ubica allí es menos del 1%.

Los estudiantes que se ubican en el rango bajo, en la prueba de química, son aquellos que interpretan y emplean la información explícita en la formulación de la pregunta de manera directa, pueden realizar interpretaciones textuales de gráficas y/o tablas para la diferenciación de los materiales y de sus estados físicos. En otros términos, el proceso que debe realizar el alumno es reconocer ciertos conceptos a partir de una lectura directa de la información que se encuentra de manera explícita en el enunciado de la situación problema. Por ejemplo, para estos estudiantes es tarea fácil interpretar la información proporcionada en una tabla de datos y representarla gráficamente.En el rango medio de puntaje, es decir, entre 31 y 70, se ubica el mayor porcentaje de los estudiantes evaluados en las

12


dos aplicaciones; En este mismo rango se ubican los porcentajes más altos de estudiantes que presentaron la pruebas, más concretamente, entre 46 y 50 puntos. En efecto, para la aplicación de Marzo este porcentaje corresponde al 33.78% y para la aplicación de septiembre al 35% aproximadamente.

Los estudiantes ubicados en intervalo medio pueden identificar y reconocer con cierta propiedad conceptos básicos de la química, relacionarlos y articularlos con información de gráficas y esquemas, las cuales son acciones de pensamiento básicas para el establecer condiciones o para plantear hipótesis y regularidades en el campo de la química. Sin embargo, el porcentaje de estudiantes ubicado en este rango, decrece a medida que las preguntas incrementan su rigurosidad en cuanto al tipo y número de conceptos abordados, el nivel de abstracción y la información suministrada en la situación o contexto de las mismas.

Los estudiantes ubicados en el rango más alto, menos del 1 % de la población evaluada en ambas aplicaciones, como ya se dijo, son aquellos que tienen nociones y conocimientos claros sobre conceptos, principios y teorías de la química. Estos alumnos pueden seleccionar el compuesto de mayor carácter iónico a partir de los valores de electronegatividad de los elementos que lo conforman, pueden abordar situaciones relacionadas con el concepto de ión, determinar el número de masa de los elementos, establecen fácilmente relaciones molares y realizan cálculos estequiométricos a partir de ecuaciones balanceadas.

3.2.2 Desempeño por competencia

3.2.2.1 Competencia Identificar

Las preguntas de la prueba de química de núcleo común para el Examen de Estado relacionadas con esta competencia buscan que el estudiante relacione conceptos y conocimientos adquiridos, con fenómenos que se observan con frecuencia, de manera que pase de la simple repetición de los conceptos a un uso comprensivo de ellos. Involucran el reconocimiento, la diferenciación, la comparación a partir del establecimiento de relaciones entre nociones, conceptos y elementos propios de la química. Tienen que ver con la capacidad, por ejemplo, para clasificar, reconocer y diferenciar materiales de acuerdo con sus propiedades físicas y químicas y asociar comportamientos semejantes a un grupo de elementos comunes.

Como se puede observar en la gráfica 4, que muestra el porcentaje de estudiantes para cada nivel de la competencia identificar, el mayor porcentaje de estudiantes se concentró en el nivel medio; allí se encuentra el 66,01% de quienes se presentaron a la prueba en marzo y el 80,26% de los evaluados en septiembre. En orden decreciente de porcentajes, se encuentran aquellos estudiantes que se ubicaron en el nivel bajo, el 31,51% para la aplicación de marzo y 17.2% para la de octubre. Estos porcentajes a su vez, están seguidos por los correspondientes a los estudiantes que se ubicaron en el nivel alto, el 2.47% para marzo y el 1.46% para octubre.

13


Grafica 4: Porcentaje de estudiantes en cada nivel para la competencia IDENTIFICAR aplicaciones 2006-I y 2006-II.

Si bien es cierto, que el mayor porcentaje de la población de las dos aplicaciones está en el nivel medio, también es cierto que, en comparación con lo que sería de esperar, el porcentaje de estudiantes que alcanzó el nivel más alto en esta com-petencia es mínimo. Se requieren ingentes esfuerzos escolares para que el porcentaje que está en el nivel más bajo sea cada vez menor y el porcentaje de quienes alcanzan el nivel más alto sea cada vez mayor, por su puesto que esto implica también que aquellos que se encuentran en el nivel medio se promuevan hacia el nivel superior.

3.2.2.1 Competencia Indagar

Para la evaluación de la competencia Indagar en la prueba se han incluido ítems relacionados con la capacidad para el planteamiento de hipótesis, la búsqueda y establecimiento de relaciones de causa–efecto, la consulta en los libros u otras fuentes de información, la capacidad para hacer predicciones, identificar variables, seleccionar experimentos adecuados y organizar y analizar datos y resultados. La prueba presenta gráficas y tablas de datos como escenarios para evaluar la ca-pacidad de los estudiantes para interpretar representaciones y para reconocer correlaciones, regularidades y patrones.

La gráfica 5 muestra el porcentaje de estudiantes ubicado en cada uno de los tres niveles para la competencia indagar. En los resultados obtenidos para esta competencia se observa una tendencia semejante a la que se presentó en la com-petencia identificar, un mayor porcentaje de estudiantes concentrados en el nivel medio, pero con porcentajes ligeramente mayores en los niveles bajo y alto, en relación con la distribución de los porcentajes correspondientes a la competencia de indagación.

Para esta distribución de datos también es válida la apreciación hecha para la competencia anterior en el sentido de que es necesario realizar acciones intencionadas para que los porcentajes se orienten más hacia los niveles medio y alto; por-centajes como los del 38,04% y del 45,35% de los estudiantes ubicados en el menor de los niveles de esta competencia son preocupantemente altos; esta preocupación crece aún mas, si se tiene en cuenta que, de una parte, la indagación es una de las competencias más requeridas en el camino a la obtención de un buen dominio conceptual de la química y de otra, es un gran apoyo para el ejercicio de una ciudadanía socialmente responsable en un contexto que se orienta, cada vez más, hacia una dinámica cambiante influenciada por la ciencia y la tecnología.

1�


Grafica 5: Porcentaje de estudiantes en cada nivel para la competencia INDAGAR aplicaciones 2006-I y 2006-II.

Nótese además, que en el nivel más alto de esta competencia se ubica un mínimo porcentaje de estudiantes, el 1,63% en una de las pruebas, la de marzo y el 1.3% en la otra, la de septiembre. Estos datos indican que son pocos los estudiantes que logran responder correctamente las preguntas que exigen una mayor articulación de conceptos, un mayor grado de establecimiento de relaciones entre las variables que describen un sistema, o la diferenciación entre las condiciones que permanecen constantes y aquellas que cambian, y su efecto sobre el comportamiento de un sistema. Obsérvese que los porcentajes más altos de estudiantes, en ambas pruebas, se ubicaron en el nivel medio.

3.2.2.1 Competencia Explicar

Para evaluar esta competencia en la prueba se han incluido preguntas en las cuales el estudiante debe seleccionar la explicación más adecuada para dar razón de un problema o de una situación particular, para deducir la validez de un ar-gumento a partir de los referentes conceptuales que posee o que se presentan en el enunciado, o a partir de la búsqueda de relaciones y conexiones entre fenómenos y conceptos.

De manera semejante a como se ha venido haciendo el análisis de los datos relativos a las dos competencias anteriores, una lectura de la distribución de los porcentajes correspondientes, en los niveles propuestos, para la competencia, explicar, deja ver una distribución semejante a los datos ya comentados, altos valores en el centro y bajos en los lados. En este caso, sin embargo existe el agravante de que el porcentaje de estudiantes que se ubicó en el tercer nivel es aún más bajo en comparación con los correspondientes en las dos competencias ya analizadas, menos del 1% para la aplicación de marzo y el 1,06% para la aplicación de septiembre. Por lo demás, los resultados correspondientes al desempeño de los jóvenes en esta competencia siguen una distribución semejante a los correspondientes a la competencia de relacionada con la indagación.

1�


Grafica 6: Porcentaje de estudiantes en cada nivel para la competencia EXPLICAR aplicaciones 2006-I y 2006-II.

Una mirada a los porcentajes por niveles de competencia, desde la identificación hasta la explicación permite establecer que, con excepción de los correspondientes al tercer nivel que presentan una tendencia a la disminución, desde 2,47% para la identificación hasta 0.97% para la explicación pasando por el 1.63 en la indagación en la prueba de marzo y desde 1,46 hasta 1,06 pasando por 1.3 en la de octubre, en los dos niveles restantes estos porcentajes tienden a estabilizarse y a ser muy semejantes.

En busca de explicaciones para estos resultados y sus tendencias es preciso, quizá, tener en cuenta entre otros los siguientes dos aspectos: la preparación propiamente dicha de los estudiantes y los temas junto con la estructura y organización de la prueba. En relación con el primero podría pensarse que, dentro de los límites de validez de la evaluación, los participantes en la misma apenas si tienen una preparación aceptable en química y, en relación con el segundo, es preciso tener en cuenta que tanto el nivel de dificultad de los temas, en la dimensión conceptual y procedimental de la química, como la estructura y construcción de la prueba, en sus tres niveles, crece a medida que se va de la capacidad para identificar a la capacidad para explicar. Posiblemente este aumento del grado de complejidad tenga influencia en los resultados no muy altos que se han obtenido.

En el cuadro 1, se presenta una descripción más detallada de lo que, teóricamente, pueden hacer los estudiantes que se han ubicado en cada uno de los niveles propuestos para las tres competencias. Allí mismo, se muestra el porcentaje de estudiantes en cada nivel para las dos aplicaciones, marzo y septiembre.

1�


Cuadro 1. Síntesis de lo que pueden hacer los estudiantes ubicados en cada uno de los niveles y competencias propuestas para la prueba de química.

Nivel IDENTIFICAR INDAGAR EXPLICARMayo Septiembre Mayo Septiembre Mayo Septiembre

Bajo

31,51% 17,20% 45,35% 38,04% 44,45% 37,24%

En este nivel el estudiante reconoce y diferencia, es decir, discrimina fenó-menos y eventos tangibles y cercanos, de carácter analítico y fisicoquímico, para diferenciar sistemas materiales, empleando nociones construidas des-de la vida cotidiana y escolar.

En este nivel el estudiante tiene nocio-nes de elementos del diseño experi-mental, comprende el objetivo de un experimento y hace interpretaciones directas de la información presentada en gráficas y tablas.

En este nivel el estudiante da razo-nes de fenómenos y eventos tangi-bles y cercanos, a partir del dominio de nociones y relaciones lógicas sencillas desde los aspectos analí-ticos y fisicoquímicos de las sustan-cias y las mezclas.

Medio

66,01% 80,26% 53,02% 59,58% 54,58% 60,61%

En este nivel el estudiante reconoce, comprende y emplea características y propiedades para diferenciar materia-les; variables y relaciones cualitativas y cuantitativas empleando nociones y conceptos relacionados con los as-pectos analíticos y fisicoquímicos de las mezclas y sustancias.

En este nivel el estudiante hace deduc-ciones a partir de información cuantita-tiva y cualitativa presentada en tablas, gráficas y modelos haciendo un uso comprensivo de la información cuali-tativa y cuantitativa que se suministra en el problema con base en nociones y conceptos de la química

En este nivel el estudiante da explica-ciones de fenómenos, eventos y pro-cesos tangibles y abstractos desde referentes analíticos y fisicoquímicos que describen el comportamiento de los sistemas materiales, empleando para ello, la comprensión y aplica-ción de conceptos pertinentes.

Alto

2,47% 1,46% 1,63% 1,30% 0,97% 1,06%

En este nivel el estudiante reconoce, comprende y analiza fenómenos y eventos tangibles y abstractos, para realizar estimaciones cualitativas y cuantitativas al nivel analítico y fisico-químico, empleando para ello, con-ceptos pertinentes y aproximaciones teóricas de la química.

En este nivel el estudiante abstrae e interpreta la información contenida en gráficas, tablas ó modelos, relaciona dicha información con conceptos y aproximaciones teóricas de la quími-ca y emplea lo anterior para resolver un problema o para establecer rela-ciones de causa-efecto.

En este nivel el estudiante da expli-caciones a fenómenos, eventos y procesos tangibles y abstractos, desde referentes analíticos y fisico-químicos que describen el compor-tamiento de los sistemas materiales, basándose en la aplicación de con-ceptos y aproximaciones teóricas de la química.

1�


4. ANÁLISIS DE PREGUNTAS

A continuación se presenta el análisis de 17 preguntas de la prueba de química aplicada en marzo y octubre de 2006. En general, cada pregunta analizada viene acompañada de un cuadro que se encuentra en el parte inferior de la pregunta, en el cual se indica la acción de pensamiento que se relaciona con ella; debajo de este cuadro se presenta la caracterización de la misma, es decir, el entorno al cual hace referencia, la competencia, el nivel y la respuesta correcta o clave. Al lado derecho aparece una tabla que muestra el porcentaje por opción de respuesta. Finalmente, se presenta un análisis de la pregunta, que involucra un comentario sobre la intención evaluativa del ítem, la competencia, el nivel y componente evaluado. En el análisis se incluyen también posibles interpretaciones hechas por los estudiantes para seleccionar las opciones de respuesta y una justificación teórica de la opción correcta.

4.1 Ejemplos de preguntas

Ejemplo 1

A condiciones normales de presión y temperatura, en un proceso de producción de amoniaco se obtienen 20 litros del gas. Si esta cantidad de amoniaco se lleva a una temperatura de 50ºC y 0,5 atm de presión, es probable que el volumen del gas

A. aumente, porque disminuye la presión y aumenta la temperatura.B. permanezca constante, porque aumenta la temperatura y aumenta la presión.C. disminuya, porque disminuye la temperatura y la presión.D. novaríe,porquenoessignificativoelcambiodepresiónytemperatura.

Acción de pensamiento: Verifico el efecto de la presión y de la temperatura en los cambios químicos. Esta-blezco relaciones entre las variables de estado de un sistema termodinámico para predecir cambios físicos y químicos y las expreso matemáticamente.

Componente: Aspectos fisicoquímicos de sustanciasCompetencia: ExplicarClave: A

Porcentaje por opción de respuestaA B C D

43% 26% 16% 16%

En esta pregunta, ubicada en el componente de aspectos fisicoquímicos de sustancias, se coloca a los estudiantes frente a una situación que indaga por una explicación sobre el estado gaseoso. La solución puede encontrarse a partir de un análisis cualitativo de las variables que definen el comportamiento de las sustancias en fase gaseosa. Se busca que el estudiante, al analizar la situación, pueda establecer que el volumen de un gas que se produce a condiciones normales aumenta al llevarlo a condiciones de mayor temperatura y menor presión.

La solución de esta pregunta requiere tener claro los valores de la temperatura y la presión a condiciones normales, 273ºK y 1 atmósfera de presión, y las respectivas equivalencias en las escalas de temperatura Kelvin y Centígrada. A partir de estos datos, es posible inferir que en la situación planteada en el enunciado, bajo la cual se obtiene amoniaco, la temperatura aumenta y la presión disminuye. Así mismo, el estudiante debe demostrar claramente que comprende que el volumen de un gas que se encuentra a ciertas condiciones de presión y temperatura, varía de acuerdo con los cambios de éstas.

De acuerdo con los porcentajes de respuesta, se tiene que el 43% de los estudiantes, lograron establecer las relaciones entre la presión, la temperatura y el volumen de un gas de manera correcta, al seleccionar la opción A. Los estudiantes que seleccionaron las demás opciones de respuesta, parecen no tener claridad sobre lo que son las condiciones normales,

1�


y proponen otras relaciones de aumento y disminución de temperatura y de presión, ninguna de las cuales conduce a un aumento del volumen del gas.

El 26% de la población considera que al aumentar la temperatura y aumentar la presión el volumen del gas no cambia. Si bien estas dos variables tienen efectos contarios en la variación del volumen, solamente saber que estas variables au-mentan no es suficiente para decir que el volumen del gas no varía. Una situación semejante se presenta con el 16% que seleccionó la opción C y la opción D. Para el caso de la opción C, no es suficiente saber que ambas variables disminuyan para afirmar que el volumen se hace menor, dado que al disminuir la presión, el volumen aumenta.

En relación con quienes seleccionaron la opción D, quizá consideran que una variación de media atmósfera no afecta el volumen del gas. Tal vez esta población en realidad desconoce que el volumen es inversamente proporcional a la presión, esto es, una disminución de 0,5 atmósferas para un gas que se encuentra a una atmósfera de presión duplica su volumen. Igual sucede con un aumento de la temperatura, subir la temperatura de un gas en 50ºC de ninguna manera produce un efecto despreciable en el volumen del gas que se calienta.

Ejemplo 2

Un alumno escribió la siguiente representación para la geometría molecular del agua:

La representación está errada porque

A. los átomos de hidrógeno carecen de electrones libres.B. la molécula de agua es polar y por tanto no puede ser lineal.C. los átomos de hidrógeno están ubicados en sentido opuesto,D. la distribución electrónica del oxígeno no cumple con la regla del octeto.

Acción de pensamiento: Explico la relación entre la estructura de los átomos y los enlaces que forma.

Componente: Aspectos fisicoquímicos de sustanciasCompetencia: ExplicarClave: B


16% 22% 15% 47%

La pregunta indaga por la competencia que tienen los estudiantes para dar una explicación acerca de la estructura geomé-trica de la molécula de agua, una de las moléculas más comunes y sobre la cual se trabaja continuamente en las clases de química y desde muy temprano en la educación básica secundaria. Con este propósito, se presenta una situación en la que los estudiantes tienen que seleccionar la explicación que de cuenta de la forma geométrica de la molécula a partir de algunas propiedades del oxígeno y del hidrógeno, como su ubicación en la tabla periódica y la electronegatividad. Para poder responder correctamente esta pregunta, los estudiantes tienen que hacer uso de los conocimientos adquiridos relacionados con la estructura de los átomos, las características y propiedades físicas y químicas del hidrógeno y del oxí-geno y la comprensión y uso adecuado del lenguaje propio de las ciencias. Sobre este último aspecto, el estudiante debe mostrar comprensión de las formas de representación gráfica de los procesos y situaciones característicos de la química a partir del sistema simbólico y del lenguaje técnico y formalizado de la disciplina. Por ejemplo, para el caso de ésta pre-gunta, comprender que los guiones usados en la estructura representan enlaces químicos y que los puntos representan electrones libres que no participan en enlaces.

1�


La opción de respuesta A, los átomos de hidrógeno carecen de electrones libres, seleccionada por el 16% de los estudiantes se descarta como respuesta correcta. A esta conclusión se llega si se tiene en cuenta que, si bien es cierto, en la molécula de agua, como en casi todas las situaciones donde el hidrógeno forma enlaces, su único electrón de valencia se compromete en ellos y no quedan electrones libres, la estructura de la molécula de agua representada en forma lineal no depende de este factor, bien pudiera escribirse en forma angular y tampoco quedarían electrones libres en los átomos de hidrógeno.

La opción de repuesta B, que es la correcta, fue seleccionada por el 22% de los estudiantes, un porcentaje relativamente bajo, con respecto a lo esperado, si se tiene en cuenta que los niños aprenden que el agua es una molécula polar, desde muy temprano en la escuela, cuando hacen actividades como la de acercar una peinilla de pelo frotada contra el cabello a un delgado chorro de agua en la llave y observar que este es atraído por la peinilla. Un poco más adelante, en sus cursos de química, aprenden que la molécula de agua tiene una estructura tridimensional con un ángulo de 105° grados, determinando por la influencia de la repulsión entre los pares de electrones libres del oxígeno entre sí y de éstos sobre los electrones comprometidos en los enlaces formados entre el hidrógeno y el oxígeno. Por lo tanto, la estructura representada en forma lineal es incorrecta, no permite la existencia de un momento bipolar resultante.

El 15% de los estudiantes seleccionó la opción C, los átomos de hidrógeno están ubicados en dirección opuesta, si bien esto se deriva directamente de la representación dada, de ser así, la molécula no sería polar dado que los dos átomos son iguales en electronegatividad y las fuerzas resultantes de la atracción sobre los electrones del enlace serian iguales; por otra parte, es preciso tener en cuenta que el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y que por lo tanto es este elemento es el que atrae los electrones de los enlaces.

Finalmente, la opción de respuesta D, la distribución electrónica del oxígeno no cumple con la regla del octeto, también es incorrecta y presentó el mayor porcentaje de selección, el 47% de los estudiantes. Un análisis cuidadoso del número de electrones que rodean el átomo de oxígeno muestra justamente lo contrario, es decir, que sí cumple con la regla del octeto. Si bien, en la estructura que se presenta solo se muestran dos pares de electrones, los otros dos están formando los enlaces oxígeno-hidrógeno.

Quizá desde el punto de vista didáctico, preguntas como esta brindan al docente la oportunidad para extender el estudio de moléculas polares a otras muy cercanas en estructura al agua, el metano y el amoníaco, cuya diferencia fundamental solo se marca en los ángulos de enlace que son ligeramente mayores, pero que en el fondo presentan la misma estructura tetraédrica con diferentes matices.

20


Ejemplo 3

El enlace que se forma entre un elemento de la región I de la tabla periódica con otro de la región III, presenta alta polaridad e incluso carácter iónico. Lo anterior es debido a

A. la diferencia en el valor de sus radios atómicos.B. la semejanza en el valor de sus radios iónicos.C. la misma naturaleza metálica de los dos elementos.D. la diferencia de electronegatividad entre los dos elementos.

Acción de pensamiento: Explico y utilizo la tabla periódica como herramienta para predecir procesos quími-cos. Explico la relación entre la estructura de los átomos y los enlaces que forma.

Componente: Aspectos fisicoquímicos de sustanciasCompetencia: ExplicarClave: D


10% 12% 10% 69%

21


El enunciado de la pregunta hace referencia al concepto de unión química entre dos elementos, el enlace químico y se basa principalmente en el hecho de que los átomos pueden compartir o transferir electrones entre si. La naturaleza de los átomos que conforman este enlace, un elemento de la región I y un elemento de la región III, hace que la molécula presente características físicas como una alta polaridad y un carácter iónico predominante.

Una vez el estudiante ha comprendido el enunciado, se debe seleccionar una razón por la cual el enlace, de que se habla en el enunciado, presenta alta polaridad y carácter iónico. Para realizar su selección debe emplear y relacionar de manera adecuada la información mostrada en las dos figuras que se presentan en el contexto. El estudiante debe reconocer que los elementos del grupo 1A y 2A se encuentran en la región I, y que los elementos de los grupos 4A al 7A se ubican en la región III de la tabla periódica. Luego, con la información de la gráfica debe establecer el comportamiento de una propiedad periódica, la variación de la electronegatividad con respecto a los elementos presentes en cada uno de los grupos rela-cionados y reconocer cómo a medida que se avanza de izquierda a derecha en la gráfica el valor de la electronegatividad va aumentando.

Con lo anterior, y con el conocimiento que la electronegatividad esta relacionada con la mayor o menor tendencia de un átomo presente en una molécula a atraer electrones sobre sí, se debe establecer por ejemplo, cómo en la unión entre el sodio, ubicado en la región I y el cloro, ubicado en la región III, el halógeno al tener la mayor electronegatividad hace que el electrón del átomo de sodio se desplace hasta él formando las especies iónicas respectivas, Na+ y Cl-. Esta diferencia de electronegatividad permite la formación del enlace iónico, razón que se expresa en la opción D, respuesta correcta seleccionada por el 69% de la población que presentó la prueba.

Los estudiantes que respondieron la opción A, el 10%, recurrieron a la característica de radio atómico, el cual no es adecuado para explicar el concepto de enlace químico entre un elemento metálico (región I) y otro elemento no metálico (región III).

Con este análisis también se descarta la opción C, seleccionada por un 10% de los estudiantes, ya que los dos elementos no presentan la misma naturaleza metálica, unos son metálicos, otros metaloides y otros no metales.

Finalmente, la opción B, escogida como respuesta por el 12%, emplea el radio iónico como explicación de la polaridad y el carácter iónico. El radio iónico está relacionado con el concepto de carga nuclear efectiva, fuerza de enlace, propiedades físicas como la solubilidad y el punto de fusión entre otras, pero de forma más concreta y empleando la carga del ión, se define el concepto de densidad de carga, pero al final se debe recurrir al concepto de electronegatividad para comprender la naturaleza del enlace químico. Por lo anterior, es incorrecto sólo tener en cuenta el radio iónico para explicar el fenómeno de alta polaridad y carácter iónico de la molécula en estudio.

Ejemplo �

De acuerdo con la información de la tabla, un catión del elemento M se puede representar como M+1ysuconfiguraciónelectrónicaes1s2.Laconfiguraciónelectrónicamásprobablepara el anión J1- del elemento J con Z=17 es

A. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

B. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

C. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

D. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

Acciones de pensamiento: Explico la estructura de los átomos a partir de diferentes teorías. Identifico y uso adecuadamente el lenguaje propio de las ciencias.

22


Componente: Aspectos fisicoquímicos de sustanciasCompetencia: IndagarClave: A


12% 72% 10% 6%

Para resolver la pregunta, el estudiante debe comprender las características electrónicas que diferencian un átomo neu-tro, un catión y un anión, y su relación con la configuración electrónica que adopta cada una de estas especies químicas. Además, con la información y la tabla base dada en la pregunta, el estudiante desarrolla su capacidad de indagar, para buscar, seleccionar y emplear la información relevante para la resolución de un problema.

La competencia evaluada en esta pregunta es indagación, no es suficiente que el estudiante llegue a establecer la confi-guración electrónica de un elemento dado, si previamente no reconoce que un anión tiene un número mayor de electrones que un átomo en estado neutro y cuyo valor se indica con la carga del respectivo ión, y de forma contraria para el caso de un catión, el cual presenta menos electrones en su configuración electrónica con respecto a este mismo átomo en estado neutro. Para lograr lo anterior es necesario tener un alto nivel de selección, interpretación y uso de información, así como sólidos conocimientos en la disciplina.

En el enunciado de la pregunta, a manera de ejemplo, se da información a cerca de cómo se puede representar la configu-ración electrónica del catión M+1 del elemento M, para que luego el estudiante pueda establecer la configuración electrónica de la especie química J1-, un anión del elemento J que tiene como número atómico Z=17. Para responder la pregunta, el estudiante debe remitirse a la información suministrada en la tabla que se muestra en el ejemplo 4. Allí se muestra que la configuración electrónica para M es 1s� �s1. Así, un átomo neutro del elemento M al perder un electrón, removido del orbital más externo y de mayor energía, �s, forma el catión M+1 cuya configuración electrónica se representa como 1s�.

Para establecer la configuración electrónica del anión del elemento J, el estudiante debe partir del número atómico. Com-prender el concepto de número atómico implica tener claro que este número representa la cantidad de protones que se encuentran un el núcleo de un átomo y que al referirnos a un átomo neutro, el número de protones es exactamente igual al número de electrones. De ésta manera, un átomo neutro del elemento J tiene 17 electrones y su configuración electrónica se representa como 1s��s��p63s�3p5. Sin embargo, aunque para solucionar la pregunta es necesario llegar a esta configu-ración, la solución completa requiere tener en cuenta un electrón adicional que ha ganado el átomo del elemento J para transformarse en el anión J1-. La representación J1- hace referencia a una especie química que tiene un electrón más, es decir 18, y su configuración electrónica es 1s��s��p63s�3p6.

De acuerdo con el análisis anterior, la opción A constituye la respuesta correcta y sólo fue seleccionada por el 12% de la población. Esta pregunta resultó ser de un alto nivel de dificultad debido, probablemente, a que exige el conocimiento y el uso adecuado de conceptos relacionados con la estructura atómica, y con las representaciones simbólicas asociadas a ésta. El 72% de los estudiantes sólo alcanzaron a establecer la configuración electrónica para el elemento J en estado neutro, tal como lo muestra la opción B. Estos estudiantes demuestran una comprensión del concepto de número atómico y de la manera como se representa la configuración electrónica de un átomo neutro, sin embargo, no lograron establece la configuración para el anión, probablemente porque este concepto no es claro para ellos.

La opción de respuesta C, que fue seleccionada por un 10% de los estudiantes, es una opción que está relacionada con el hecho de que el catión M+1, mostrado como ejemplo, presenta en su configuración electrónica el orbital s�, y si lo relacionó erróneamente con un anión J1-, indica que el estudiante además de fallar en su capacidad de indagar, probablemente no tiene completamente claras las bases conceptuales necesarias acerca de los átomos, los iones y los cambios que se producen en sus respectivas notaciones electrónicas, cuando se ganan o se pierden electrones, para formar especies químicas cargadas positiva o negativamente, es decir para formar aniones o cationes.

La opción de respuesta D, que fue seleccionada por el 6% de los estudiantes, presenta una notación espectral que termina en s1. Esto pudo hacer que los estudiantes erróneamente hayan relacionado el hecho de tener dicho electrón más con

23


J1-, un anión con un electrón más, con la valencia de J, es decir, con el número de electrones en su orbital más externo, y a partir de allí propusieron en su opción de respuesta la configuración electrónica s1. De nuevo, y como sucedió con la opción de respuesta C, este grupo de estudiantes no logra relacionar la información ni aplicar adecuadamente conceptos requeridos para la solución de la pregunta, es decir, no logra asignar para J el número de electrones dado, 17 y no 18 como se expresa en la notación electrónica de la opción D para un átomo neutro.

Ejemplo �

Enlasiguientetabla,semuestralaconfiguraciónelectrónica,elgrupoenlatablaperiódicay algunas propiedades de tres elementos, que se han simbolizado como M, G y T. El número del grupo indica el número de electrones de valencia.

LaformamáscorrectadeclasificarloselementosM,GyTes

A. todos son no metales.B. M y G son metales y T no metal.C. todos son metales.D. G y T son no metales, y M metal.

Acción de pensamiento: Uso la tabla periódica para determinar propiedades físicas y químicas de los ele-mentos.

Componente: Aspectos analíticos de sustanciasCompetencia: IndagarClave: D


11% 18% 13% 58%

Como puntos de referencia para responder la pregunta el estudiante tiene, además de la información dada en el encabezado de la misma, la información derivada de las dos gráficas presentadas en el contexto de la prueba “La tabla periódica”. La combinación de esta información le permite ubicar en el esquema de la tabla periódica la posición de los elementos en los grupos y regiones de la misma. Con las propiedades que se muestran en la tabla, así como el grupo al cual pertenecen los elementos y la configuración electrónica se puede caracterizar cada uno de los elementos M, G y T.

La respuesta correcta para esta pregunta es la opción D, seleccionada por el 58% de los estudiantes. Esta población logró caracterizar cada uno de los elementos M, G y T de acuerdo con los datos suministrados. Los estudiantes concentrados en

2�


esta opción de respuesta demuestran tener una comprensión global de la información que proporciona la tabla periódica y que la aplican correctamente para caracterizar los elementos químicos de acuerdo ciertas propiedades y datos de su ubicación en ella.

La opción A afirma que los tres elementos son no metales, postulado que la hace incorrecta puesto que no está de acuerdo con las propiedades que se describen para el elemento M: presentar brillo, ser sólido, conducir la corriente eléctrica y formar cationes, propiedades típicas de un elemento metálico. Sin embargo, con toda la información disponible un 11% de los estudiantes no logró integrarla y relacionarla de manera adecuada para establecer que el elemento M es un metal.

Al analizar la opción B, seleccionada por el 18% de los estudiantes, se puede afirmar que, si bien, el elemento M es un metal, como se dijo antes, el elemento G no lo es. A esta conclusión se puede llegar por dos vías, primero por la ubicación del grupo al cual pertenece G en la tabla periódica, esto es hacia la derecha de la misma, donde se encuentran los elemen-tos típicamente no metálicos y segundo, por las propiedades que describen al elemento G: estar en estado gaseoso, una fase en la cual no se encuentra ninguno de los elementos metálicos a temperatura ambiente ser y muy electronegativo. En particular, esta última característica es importante en el proceso de diferenciación entre metales y no metales ya que estos últimos son los elementos más electronegativos.

Por una combinación de lo analizado en los párrafos anteriores, es posible descartar la opción C dado que afirma que todos los tres elementos en cuestión son metálicos. En términos de porcentaje de estudiantes que no lograron esta diferenciación, los datos muestran un 13%, el segundo porcentaje más alto después del correspondiente a la respuesta correcta.

Ejemplo �

De los compuestos representados a continuación, aquellos, que se pueden emplear como materia prima para la fabricación de desinfectantes son

A. 1, 2 y 4B. 2 y 3C. 1, 3 y 4D. 1 y 3

2�


Acción de pensamiento: Identifico y uso adecuadamente el lenguaje propio de la química. Relaciono grupos funcionales con las propiedades físicas y químicas de las sustancias.

Componente: Aspectos fisicoquímicos de sustanciasCompetencia: IdentificarClave: A


55% 15% 18% 11%

La pregunta está orientada a evaluar la competencia que tienen los estudiantes para interpretar in-formación de un contexto particular y transformarla en otra forma de representación, en este caso, expresarla en el lenguaje propio de la química. La pregunta exige que el estudiante reconozca grupos funcionales como alcoholes, aldehídos y fenoles, e identifique sus estructuras químicas.

De acuerdo con los porcentajes por opción de respuesta, a los estudiantes se les facilita el reconoci-miento de los grupos funcionales, alcohol, aldehído y fenol, pues el 55% de la población seleccionó la respuesta correcta, opción A. Que, más del 50% de los estudiantes eligiera esta opción, puede ser debido, probablemente, a que las estructuras que se presentan pertenecen a compuestos que se trabajan comúnmente en el aula.

Preguntas como esta pueden ser utilizadas por los docentes para establecer con sus estudiantes en el aula relaciones de semejanza y de diferencia entre las funciones y sus formas de representación alrededor de las cuales trata esta pregunta, específicamente para orientar a los alumnos en los procesos de distinción necesarios para diferenciar los compuestos derivados del benceno incluso en las formas orto, meta y para.

Ejemplo �

En la obtención de un producto para remover el esmalte de las uñas se emplea el etanoato de etilo, conocido comúnmente como acetato de etilo. De las siguientes etiquetas que se encuentran en distintos reactivos de un laboratorio, la que corresponde a la materia prima empleada para obtener el removedor es

Acciones de pensamiento: Identifico y uso adecuadamente el lenguaje propio de las ciencias. Relaciono gru-pos funcionales con las propiedades físicas y químicas de las sustancias.

2�


Componente: Aspectos fisicoquímicos de sustanciasCompetencia: IdentificarClave: B


17% 39% 28% 16%

Una de las características de la vida moderna es la abundancia de signos y símbolos que a diario es necesario aprender a reconocer, leer e interpretar. Si se quiere tener éxito en un viaje en autobús para cumplir una cita, por ejemplo, es preciso leer y entender las convenciones e instrucciones que hay en los paraderos; para no dañar un equipo o electrodoméstico que se compra en un supermercado, y que requiere ciertos cuidados de transporte, es necesario entender que la dirección de una flecha o la orientación de un paraguas dibujado en la parte exterior de la caja indican que debe mantenerse la caja siempre en esa dirección, por el bien del equipo o del electrodoméstico y de paso, por el bien de la economía del comprador.La pregunta está orientada a explorar la competencia de los estudiantes para reconocer y diferenciar entre varias fórmulas de compuestos orgánicos, aquella que representa la estructura de un compuesto empleado como materia prima en la pre-paración de un removedor de esmalte de uñas. Con este propósito, en la situación se presenta el nombre del compuesto y el estudiante debe identificar la estructura de dicha sustancia.

El 17% de los estudiantes seleccionó la opción A. Es probable que este grupo de estudiantes no relacionara correctamente el nombre del compuesto con la estructura mostrada en la opción A. El nombre del compuesto es etanoato de etilo, el uso del prefijo -et- hace referencia a dos átomos de carbono presentes en el ácido de donde se deriva el éster. En la estruc-tura seleccionada, se observa que el éster indicado se deriva del ácido fórmico o metanoico, con un solo carbono. El 39% de la población seleccionó la opción B como respuesta correcta, este grupo demuestra la competencia para relacionar correctamente el nombre del compuesto con su respectiva fórmula.

En caso de quienes seleccionaron la opción C, el 28%, pudieron haber hecho bien la relación entre el prefijo que se en-cuentra en el nombre del compuesto, pero confundieron la función cetona presente en la opción C con la función éster a la cual hace directa referencia la pregunta. Es de anotar aquí que con mucha frecuencia este es un error que cometen los estudiantes cuando comienzan a familiarizarse con las funciones orgánicas, en particular en este caso cuando en ambas situaciones está de por medio el grupo carbonilo.

Desde el punto de vista pedagógico, preguntas como estas son una oportunidad para que el docente con sus estudiantes en el aula lleve a cabo acciones intencionadas para que ellos lleguen a distinguir y a reconocer, de manera adecuada y clara, las funciones orgánicas y sus formas de nombrarlas a pesar de que, como en este caso se deriven de una raíz común. No sobra recalcar una vez más la necesidad de que en el aula se abogue por el desarrollo de la competencia para identificar y reconocer símbolos y signos dados que cada vez más la vida social y cotidiana se apoya sobre esta forma de comunicación.

Finalmente, la opción D fue acogida por el 16% de los estudiantes, en este caso, todo parece indicar que, si bien, se relacionó correctamente la derivación del compuesto del ácido etanóico o acético, se perdió el proceso de relación con el radical etilo, equívocamente se hizo la relación con el radical metilo.

2�


Ejemplo �

El ácido cítrico se emplea en pequeñas cantidades como parte de los fertilizantes agrícolas. Deacuerdoconlaestructura,escorrectoafirmarquelosgruposfuncionalespresentesenunamolécula de ácido cítrico son

A. alcohol y carboxílico.B. aldehído y carboxílico.C. cetona y aldehído.D. alcohol y éster.

Acción de pensamiento: Identifico y uso adecuadamente el lenguaje propio de la química. Relaciono grupos funcionales con las propiedades físicas y químicas de las sustancias.



31% 18% 26% 24%

Esta es una pregunta típica de reconocimiento que se ubica en un contexto relativo a los aspectos fisicoquímicos de sustancias. En la pregunta se pretende analizar aspectos estructurales relacionados con el ácido cítrico, cuya fórmula estructural se presenta como escenario para que los estudiantes reconozcan en ella los grupos funcionales que la inte-gran. Para responderla, el estudiante debe identificar y diferenciar en la formula la presencia de varios grupos carboxilo, característico de los ácidos orgánicos y los grupos hidroxilo propios, en la química orgánica, de una serie de compuestos conocidos como alcoholes. Bajo estas condiciones, el estudiante debe seleccionar como repuesta correcta la opción A, escogida por el 31% de los estudiantes que presentaron la evaluación. Este porcentaje es realmente bajo, si se tiene en cuenta que la pregunta exige únicamente el reconocimiento de dos grupos funcionales de los más comunes y estudiados en la química orgánica.

El desconocimiento de las diferencias entre un grupo carboxilo y un hidroxilo, posiblemente, llevó al 18% de la población a selec-cionar la opción B. Este grupo de estudiantes, probablemente, confunde la presencia del grupo OH-, sobre un carbono secundario, con el grupo funcional aldehído, lo cual es más usual en fórmulas semi-estructurales que en fórmulas estructurales.

Nótese que el 50% de los estudiantes no logran diferenciar los grupos funcionales alcohol y carboxílico evaluados en la pregunta. Quienes seleccionaron la opción C, el 26% de ellos, por ejemplo, no distinguen la función cetona, que solo pue-de estar presente en carbonos secundarios, de la función aldehído que se encuentra en carbonos primarios. Así mismo, quienes escogieron la opción D, el 24% de la población, probablemente, no diferencian la función alcohol, caracterizada por el grupo hidroxilo, de la función éster que se deriva del grupo carboxilo mediante la sustitución del hidrógeno del ácido

2�


por un carbono o una cadena de estos átomos. A diferencia de la pregunta analizada en el ejemplo 6, la dificultad de la pregunta del ejemplo 7 y del ejemplo 8, puede deberse a que, en primer lugar, el compuesto que se presenta como parte del enunciado, el ácido cítrico, no es un com-puesto trabajado comúnmente en las clases de química y, en segundo lugar, a que los estudiantes sólo logran reconocer e identificar compuestos, más no los grupos funcionales que se presentan en un mismo compuesto.

Desde el punto de vista pedagógico, estos resultados muestran la necesidad de que en el estudio de la química, en el aula de clase, el docente haga un mayor énfasis en el reconocimiento y la diferenciación de los grupos funcionales, que carac-terizan las funciones orgánicas y que en este caso no parecen estar claros en casi el 70% de los estudiantes que dejan la escuela secundaria. Es pertinente que al trabajar el tema de nomenclatura en la química orgánica, los docentes incluyan ejercicios sobre reconocimiento y diferenciación de grupos funcionales y se profundice en el estudio de sus propiedades, de su obtención, de sus usos y aplicaciones.

Ejemplo �

El removedor es una mezcla líquida de varios compuestos solubles entre sí. Si se desea separar tres de estos compuestos X, Y, Z, se debe tener en cuenta el punto de ebullición de cada uno, a 1 atmósfera de presión, de acuerdo con la siguiente tabla.De acuerdo con esto el montaje más adecuado para la separación es

Acciones de pensamiento: Selecciono el método de separación de mezclas de acuerdo con las características y propiedades de sus componentes.

Componente: Aspectos analíticos de mezclasCompetencia: IndagarClave: C


9% 17% 65% 10%

La indagación es una competencia necesaria para el ejercicio de una vida moderna y la base para el desarrollo de una actividad autónoma que nos permitan participar en la sociedad. Quien indaga está en el camino de encontrar respuestas, de resolver problemas de tomar dediciones inteligentes en forma independiente y libre. Por eso en la escuela es preciso hacer todos los esfuerzos posibles para que los niños y los jóvenes la desarrollen al máximo.

En esta pregunta se presenta una situación en la cual, a partir de la información dada, el estudiante debe seleccionar el montaje experimental más adecuado para separar una mezcla homogénea, en fase líquida, conformada por cuatro sus-

2�


tancias con distinto punto de ebullición. Para responder correctamente la pregunta, es necesario reconocer que el punto de ebullición es una propiedad que permite separar una mezcla conformada por líquidos miscibles entre sí, a partir de una técnica de separación conocida como destilación. La intención de la pregunta es evaluar la habilidad del estudiante para aplicar su conocimiento y su experiencia en los procedimientos básicos de la ciencia para seleccionar la destilación como el método más adecuado para separar este tipo de mezcla.

De acuerdo con las ilustraciones, en la opción A se presenta el montaje correspondiente a una filtración. El mínimo porcentaje que seleccionó esta opción, el 9% de los estudiantes, no tuvieron en cuenta que en el enunciado se habla de una mezcla homogénea conformada por líquidos miscibles y que además se muestra una característica de cada uno de sus componen-tes, el punto de ebullición. Esta población demuestra poca claridad en el uso de conceptos de mezcla homogénea, punto de ebullición y fases. El procedimiento ilustrado en la opción no permite separar la mezcla, en ésta no existe sólido alguno que pueda ser retenido por el papel de filtro. De la misma manera, la población que eligió la opción D como correcta, el 10%, no tiene claro que se trata de separar una mezcla líquida homogénea y que, como tal, no existe en ella ni un sólido ni un líquido no miscible que pueda separarse por el proceso ilustrado, que corresponde a una decantación.

El 17% de los estudiantes, seleccionó la opción B que ilustra un proceso de evaporación, e cual es inadecuado para realizar la sepa-ración que requiere la pregunta. Si bien, es probable que cada líquido alcance el punto de ebullición y se evapore, por la naturaleza abierta del proceso, no es posible recoger cada uno de los componentes de la mezcla a medida que se separa de los demás.

El proceso ilustrado en la opción de respuesta C, corresponde al más adecuado y fue elegido por el 65% de los estudiantes, si bien, se trata de un proceso de ebullición, en este caso es controlado y cerrado, es decir, con los datos de temperatura del termómetro y los demás dispositivos del montaje es posible recoger de manera separada cada una de las fracciones, cada componente, en la medida que se vaya destilando. De quienes realizaron esta selección es posible decir que tienen la competencia para indagar alrededor de cada uno de los montajes sus alcances y sus limitaciones y relacionarlas con la tarea propuesta para decidir acertadamente por cual de los montajes optar.

30


Ejemplo 10

Lapresióndevapordeunasustanciasedefinecomolapresiónqueejerceelgasdeesasus-tanciacuandoseencuentraenequilibrioconlafaselíquidaosólida.Lasiguientegráficailustra la presión de vapor de 4 líquidos a diferentes temperaturas, los cuales son utilizados comosolventesparalaobtencióny/opurificacióndealgunoscompuestosorgánicosemplea-dos en la preparación de desinfectantes.

Delgráficopuedeafirmarsequeellíquidoconmayortendenciaaevaporarseesel

A. éter dietílico.B. cloroformo.C. tetracloruro de carbono.D. agua.

Acción de pensamiento: Identifico sustancias según sus propiedades.



35% 12% 9% 44%

Esta pregunta se ubica en el componente aspectos fisicoquímicos de sustancias y en ella se indaga por la competencia para reconocer, a partir de una gráfica de presión de vapor en función de la temperatura, la sustancia que presenta una mayor tendencia a la evaporación.

Básicamente, el estudiante debe reconocer que el líquido con mayor tendencia a evaporarse es aquel que presenta ma-yor presión de vapor y por tanto se evapora con mayor facilidad. Esta pregunta involucra el manejo de los conceptos de presión de vapor, presión atmosférica, punto de ebullición y evaporación, así como la lectura e interpretación de gráficas que relacionan dos variables.

Para responder la pregunta es necesario que el estudiante, identifique, entre cuatro líquidos: éter etílico, cloroformo, tetraclo-ruro de carbono y agua, aquella sustancia cuya presión de vapor alcanza el valor de una atmósfera a la menor temperatura, que según la gráfica es el éter etílico. De acuerdo con lo anterior, la respuesta correcta es la opción A y únicamente fue seleccionada por el 35% de la población.

31


Nótese que el mayor porcentaje, el 44% de los estudiantes, seleccionó como respuesta la opción D, que corresponde al agua. Es probable que estos estudiantes no hayan realizado una correcta lectura de la grafica, tal vez, no comprendan la relación entre las dos variables que muestra la gráfica, o que sencillamente no logran establecer la relación entre la presión de vapor de una sustancia y su punto de ebullición. Sin embargo, es posible que casi el 50% de la población haya seleccionado el agua por ser ésta una sustancia tan común, estudiada y fácil de reconocer en cualquier contexto desde el conocimiento común.

En relación con los porcentajes de estudiantes que seleccionaron las opciones B y C, el 12 % y 9% respectivamente, posiblemente reconocieron que el cloroformo y el tetracloruro de carbono, como solventes orgánicos que son, presentan altas presiones de vapor, por lo tanto se evaporan con mayor facilidad. Sin embargo, no lograron identificar el éter etílico como el solvente que presenta la mayor presión de vapor de los que se muestran en la gráfica.

De acuerdo con estos resultados, quizá sea pertinente recomendar a los docentes que en el aula se haga énfasis en la importancia que tiene el estudio de las propiedades de los materiales. Es preciso que los estudiantes comprendan que los materiales que nos rodean son útiles gracias a las características y propiedades que presentan, además, éstas nos pueden servir para identificar o reconocer las sustancias diferenciando unas de otras.

Además, dentro del estudio de este tema es necesario clarificar que el punto de ebullición, el punto de fusión y la densidad, entre otras, son propiedades específicas de la materia diferenciada, las cuales toman valores determinados dependiendo de la sustancia o del material de que se trate y del estado en que se encuentren, razón por la cual permiten identificar y diferenciar los materiales unos de otros. Las propiedades específicas son diferentes a las propiedades generales de la materia, como la masa y el volumen, éstas son comunes a todos los cuerpos independientemente del estado en que se encuentren y no permiten diferenciar materiales.

32


Ejemplo 11

Lasiguientegráficamuestraelporcentajedenitrógenoen100gdesuelodecadaunadelascuatro zonas de cultivo y el porcentaje de nitrógeno requerido por plantas leguminosas.

Deacuerdoconelgráficoanteriorsepuedededucirqueenlafinca

A. se requiere adicionar un fertilizante nitrogenado en todas las zonas del cultivo.B.enlaszonasAyBdelsueloexistenitrógenosuficienteparaelcultivo.C. en la zona D del suelo no se requiere adicionar un fertilizante nitrogenado.D. en la zona C del suelo hay un exceso de nitrógeno en el cultivo.

Acción de pensamiento: Saco conclusiones de experimentos, datos e información presentada en tablas y gráficas.

Componente: Aspectos analíticos de mezclasCompetencia: IndagarClave: C


24% 23% 39% 14%

33


Esta pregunta pertenece al componente aspectos analíticos de mezclas y busca evaluar la competencia que tienen los jóvenes para hacer lecturas e interpretaciones de la información presentada de manera gráfica. El contexto presenta una gráfica que indica, la cantidad de nitrógeno en porcentaje, presente en cuatro regiones de un suelo usado para el cultivo y el porcentaje de nitrógeno requerido por plantas leguminosas.

De acuerdo con el porcentaje por opción de respuesta, la opción C, que corresponde a la respuesta correcta, fue seleccionada por el 39% de los estudiantes. Esta población realizó una correcta lectura e interpretación de la gráfica y logró establecer que en la región D, el porcentaje de nitrógeno presente en el suelo es justamente igual al que requiere el cultivo y que por lo tanto no es necesario adicionar más de este elemento. Quienes seleccionaron la opción A, el 24%, probablemente no lograron interpretar correctamente la información de la gráfica y por lo tanto no relacionaron las cantidades de nitrógeno presente en el suelo y el requerido por las plantas en cada una de las regiones.

De igual forma, quienes marcaron la opción de respuesta B, el 23%, tampoco lograron interpretar la información suminis-trada en la gráfica. Esta opción hace referencia a que en las regiones A y B existe nitrógeno suficiente para el cultivo, sin embargo en la gráfica se puede apreciar, como lo indica la barra oscura, que el nitrógeno presente en el suelo es menor que el porcentaje de éste elemento requerido por la planta, según lo muestra la barra blanca. Una situación semejante sucede con quienes marcaron como respuesta la opción D. El 14% de los estudiantes parece haber confundido la cantidad de nitrógeno presente en el cultivo, no representada en la gráfica, con la cantidad de nitrógeno requerido para el cultivo y presente en el suelo que sí se representan en ella.

Ejemplo 12

Si un alcohol primario se calienta a una temperatura mayor de 140ºC en presencia de H2SO4 concentrado, que es el catalizador, se obtiene el alqueno correspondiente más agua. Si se hace la anterior reacción con el alcohol 1-butílico, la ecuación que representa el proceso es

Acción de pensamiento: Identifico y uso adecuadamente el lenguaje propio de las ciencias.

Componente: Aspectos analíticos de sustanciasCompetencia: IdentificarClave: C


20% 23% 38% 19%

Las ecuaciones químicas son formas de representar las reacciones químicas y es preciso que los estudiantes aprendan a escribirlas, a reconocerlas y a leerlas e interpretarlas. En este contexto y con el objetivo de evaluar la competencia para

3�


identificar y reconocer, la pregunta exige que los estudiantes reconozcan la ecuación que representa la deshidratación de un alcohol primario cuando se calienta en presencia de ácido sulfúrico, específicamente el proceso anterior se aplica para el alcohol 1- butílico o butanol.

Para responder adecuadamente la pregunta y seleccionar la opción de respuesta correcta, el estudiante debe reconocer en donde se representa el alcohol butílico, aquel con el grupo OH sobre un carbono primario en los reactivos, como punto de partida; luego establecer donde debe ubicarse el doble enlace después de la pérdida de la molécula de agua. Este doble enlace debe formarse en el mismo carbono de donde se desprende el grupo alcohol.

Con los planteamientos anteriores bien claros, ahora él puede entrar a analizar cada una de las opciones de respuesta. En la opción A, dado que si bien el grupo OH está sobre uno de los carbonos primario y en los reactivos se representa correctamente el alcohol 1-butílico, en los productos no aparece el 1-buteno, producto que se debe obtener, sino el 2 buteno, que no corresponde al producto de la deshidratación del butanol, un alcohol primario. El 20% de los estudiantes no logró hacer este reconocimiento.

En el caso de la opción B, es preciso notar que en los reactivos se representa un compuesto con dos grupos OH, uno en cada extremo, lo cual lo aleja definitivamente de ser el butanol y por tanto su deshidratación no conduce a la formación de un solo doble enlace como se espera de la pérdida de agua en un alcohol primario. De manera similar a la opción A, un 23% de la población no logró hacer esta discriminación.

Una lectura cuidadosa de la ecuación asociada a la opción C, que es la correcta y que fue elegida por el 38% de los estudiantes, muestra que evidentemente, en los reactivos se encuentra bien escrita la fórmula del 1-butanol y que en los productos está escrita en forma correcta la fórmula correspondiente al 1-buteno, que como es de esperar, corresponde al producto de la deshidratación del alcohol primario correspondiente.

Finalmente, en los reactivos de la ecuación que se asocia a la opción D, se observa que el grupo OH está unido a un car-bono secundario, esto de plano permite eliminar esta opción como correcta dado que la información dentro de la cual se formula la pregunta no deja ambigüedades en el sentido de que se trata de la deshidratación de un alcohol primario. Con todo y esto hubo un 19% de los alumnos que optaron equívocamente por esta opción de repuesta.

Desde el punto de vista pedagógico, preguntas como esta pueden servir de base para que el docente adelante con sus estudiantes, una amplia discusión de las propiedades químicas de los alcoholes frente a diferentes reactivos incluyendo la deshidratación en presencia de ácidos, a fin de lograr que ellos adquieran competencia para diferenciarlos entre sí y para reconocer los diferentes productos que se derivan de las distintas reacciones que pueden presentar en determinadas condiciones.

3�


Ejemplo 13

Laafirmación“lacomposicióndemezclasetanol-gasolinadebeencontrarseentreun5–10%envolumendeetanolparaclimasfríosotemplados”significaqueenlamezcla

A. elmáximoporcentajedeetanolesdel10%envolumen.B. lagasolinadebeencontrarseentreel5–10%delvolumendeetanol.C. el contenido máximo de etanol no depende de la temperatura del medio.D. esrecomendableadicionarunvalorsuperioral10%deetanol.

Acción de pensamiento: Establezco relaciones cuantitativas entre los componentes de una solución. Identi-fico y uso adecuadamente el lenguaje propio de las ciencias.

Componente: Aspectos analíticos de mezclasCompetencia: ExplicarClave: A


32% 50% 11% 7%

La construcción de explicaciones es una actividad intelectual que requiere y practica el ser humano en cada momento y que desafortunadamente no está muy desarrollada en nuestros estudiantes. Esta pregunta pretende evaluar la capacidad de los es-tudiantes para seleccionar la explicación correcta para el significado de la representación de una unidad física de concentración, el % volumen a volumen, en una situación particular. La pregunta gira alrededor de la interpretación que se da a las proporciones de los componentes de una mezcla de combustibles, etanol y gasolina, para automotores en climas fríos y templados.

Es de anotar que en especial los porcentajes son proporciones comunes y muy útiles en la vida cotidiana y que su significado, no siempre, es de alto dominio en los jóvenes, según lo demuestra la distribución porcentual de respuesta. Por lo tanto, en el aula es preciso hacer todos los esfuerzos para que ellos alcancen el mayor dominio posible de estos temas.

3�


En el contexto de la pregunta, la opción A, que es la correcta fue seleccionada por el 32% de quienes presentaron la prueba. En ella se afirma que el máximo porcentaje de etanol que se puede adicionar a la gasolina en las condiciones planteadas es de 10% en volumen. Expresar la concentración de una mezcla en términos de porcentaje, implica el reconocimiento de la relación entre el soluto y el solvente y el significado de esta relación en términos de porcentaje.

La opción B seleccionada por el 50% los estudiantes, sostiene que la gasolina debe encontrarse entre el 5–10% del volumen de etanol, en esta opción se da completamente el vuelco a la composición de la mezcla, la gasolina que está en mayor proporción equivocadamente pasa a ser ahora una parte del volumen del alcohol. En realidad quienes contestaron esta opción no tuvieron en cuenta que se trata de una mezcla en la cual el alcohol se adiciona en menor cantidad a la gasolina, no logran diferenciar y menos explicar cual es el componente que está en mayor proporción en la mezcla y que quiere decir en la práctica un porcentaje. En otros términos se trata de la no diferenciación entre lo que es el soluto y el solvente en una mezcla de dos componentes.

En la opción C, elegida por el 11% de los estudiantes, contrario a la información dada en el contexto de la pregunta, se afirma que el contenido máximo de etanol no depende de la temperatura del medio. Un análisis cuidadoso de la información permite establecer que el volumen de etanol a ser adicionado a la gasolina sí depende del medio, tanto es así, que esa proporción, entre 5–10%, es válida solamente para climas fríos o templados. Esto significa que para los climas cálidos, por ejemplo, la cantidad de etanol que se debe adicionar a la gasolina es diferente. Quienes hicieron esta selección no tuvieron en cuenta la información dada en el enunciado.

Finalmente, en la opción D, seleccionada por el 7% de los estudiantes, se establece como recomendación la adición de una proporción mayor al 10% de etanol a la gasolina, en plena contradicción a la información dada en la pregunta. Según la información dada, lo máximo en alcohol que se debe adicionar a la gasolina, en esos climas, debe restringirse a los límites allí establecidos.

3�


Ejemplo 1�

Para fertilizar un determinado suelo, un jardinero debepreparar soluciones 0,5 M de sulfato de amonio (NH4)2SO4.La masa en gramos de (NH4)2SO4 necesaria para preparar2 litros de la solución requerida es

A. 63 gB. 114 gC. 132 gD. 264 g


Componente: Aspectos analíticos de mezclasCompetencia: IdentificarClave: C


30% 21% 34% 15%

Esta pregunta se ubica en el componente aspectos analíticos de mezclas y pretende evaluar la competencia que tienen los estudiantes para reconocer y diferenciar fenómenos y representaciones propias del lenguaje de la química. Para resolver correctamente la pregunta el estudiante debe identificar, luego de haber realizado los respectivos cálculos, la cantidad necesaria de soluto, en este caso de sulfato de amonio, expresada en gramos para preparar dos litros de una solución 0,5 M de la sal. Para ello, el estudiante debe tener una completa comprensión del concepto de solución y aplicarlo correcta-mente en un contexto.

Como se puede observar en los porcentajes de respuesta, la clave, opción C, fue seleccionada por el 34% de los estudiantes. Esta población comprende y emplea los conocimientos asociados con las soluciones y realiza, de manera adecuada, los cálculos respectivos a partir de la relación entre el soluto y el solvente. Si bien este porcentaje corresponde al de mayor

3�


respuesta, para esta pregunta, se esperaba una mayor concentración de estudiantes en la opción correcta. El tema rela-cionado con las soluciones y su concentración, en los que se involucran los cálculos alrededor de la cantidad de soluto y solvente en una determinada mezcla, forman parte de las temáticas de la química que por lo general, los docentes dedican mucho tiempo de trabajo en el aula.

Nótese que un alto porcentaje de estudiantes se apartó de la respuesta correcta. Cerca del 66% de la población no logró calcular la masa de (NH4)2SO4 necesaria para preparar la solución requerida. Es probable que los estudiantes hayan tenido dificultad para calcular la masa molar del sulfato de amonio, para reconocer y emplear adecuadamente el significado de la representación 0,5 M como unidad química de concentración de la solución o para establecer la relación entre la masa, el número de moles de la sal y el volumen de la solución.

Probablemente, el 30% de la población, que seleccionó la opción A, interpretó el 0,5 M como si en el volumen total de la solución estuviera disuelta la mitad de la masa de un mol de sal, es decir, si una mol de sulfato de amonio, tiene una masa de 132 g, el 0,5 implica utilizar la mitad de esta masa, 66 g de la sal en 2 litros. Esta interpretación se puede presentar comúnmente cuando los estudiantes no han logrado comprender la relación entre el soluto, el solvente, el volumen y la concentración molar de una solución. Para los estudiantes, es difícil traducir el significado de molaridad como unidad quí-mica de concentración, en este caso, no es claro para los estudiantes que para la solución en mención debe encontrarse 0,5 moles de soluto por cada litro de solución.

Las soluciones son un tema del programa de química que por lo general se trabaja en el aula únicamente desde el punto de vista de unidades de concentración, en donde prevalece el uso y, tal vez, el aprendizaje memorístico de las formulas que permiten determinar la concentración de una solución, lo que generalmente conlleva a que los estudiantes no tengan una adecuada comprensión de los conceptos involucrados en este tema3. Sin embargo, es importante cerciorarse que el estudiante comprenda significativamente el concepto de solución y que emplee de manera adecuada el significado de las expresiones utilizadas para representar la relación soluto-solvente, en términos de unidades físicas y químicas de concen-tración. Lo anterior, constituye un aspecto relevante en la enseñanza química, el estudio de las disoluciones es un tema central y básico, dado que muchas reacciones químicas se realizan poniendo en contacto reactivos que se encuentran disueltos.

Por ello, el conocimiento acerca de las soluciones representa un prerrequisito para avanzar en el desarrollo habitual del currículo de química, por ejemplo, en temas como: equilibrio ácido-base, termoquímica y electroquímica (Raviolo, A.; Sira-cusa, P.; Gennari, F. y Corso, H, 2004) Además, este tema permite, de manera muy fácil, la vinculación de la química con el contexto cotidiano. Fuera del contexto escolar, encontramos soluciones en cada momento, gaseosas, jugos, limpiadores y medicamentos, entre otros, que permiten realizar cálculos con datos reales.

De acuerdo con los resultados y el análisis anterior de esta pregunta, es pertinente recomendar a los docentes que den-tro del trabajo de aula, se profundice en el estudio de las soluciones y en particular, asegurarse de que los estudiantes comprendan las relaciones cuantitativas que se dan entre el soluto y el solvente y no solamente se memoricen ciertas expresiones matemáticas.

3 Gabel y Bunce, (1994) han mostrado que estudiantes de secundaria no tienen una adecuada comprensión sobre las soluciones y que éstas mismas dificultades se presentan también con estudiantes del primer año de la universidad.

3�


Ejemplo 1�

Deacuerdoconlaecuaciónanterior,unavezBALANCEADA,esválidoafirmarque

A. cuatro moles de reactivos producen dos moles de producto.B. dos moles de reactivo producen tres moles de producto.C. un mol de reactivos produce un mol de producto.D. dos moles de reactivos producen dos moles de producto.

Acción de pensamiento: Caracterizo cambios químicos en condiciones de equilibrio.

Componente: Aspectos fisicoquímicos de mezclasCompetencia: IdentificarClave: A


24% 38% 18% 20%

En esta pregunta, que evalúa el componente aspectos fisicoquímicos de mezclas, se presenta al estudiante una ecuación química que representa la síntesis directa del amoníaco gaseoso a partir de hidrógeno y nitrógeno. De conformidad con el enunciado es necesario que el estudiante balancee la ecuación, como requisito indispensable, para responder la pregunta correctamente.

Una vez balanceada la ecuación, lo cual puede lograrse por simple inspección dado que se trata de una ecuación sencilla entre pocos reactivos y productos, se procede a analizar una a una las opciones de respuesta para seleccionar la correcta, en este caso, la opción A. Para hacerlo el estudiante debe establecer, a partir de la ecuación balanceada, que los moles de reactivos son 4, mientras que los moles del producto son 2. Es decir, que a partir de cuatro moles de reactivos se obtienen dos moles del producto. La clave solamente fue seleccionada por el 24% de los estudiantes. Esta población constituye un bajo porcentaje de estudiantes, en particular si se tiene en cuenta que se trata de una situación sencilla y de que este tema en particular se trabaja desde los grados anteriores a los dos grados de la educación media.

El 38% de los estudiantes seleccionó la opción B, dos moles de reactivo producen tres moles de producto. Se puede afirmar que estos estudiantes leyeron la ecuación sin balancearla y desde este punto de partida hicieron su selección de respuesta, incluso, interpretando que el subíndice tres del hidrógeno, en el producto, es aplicable a toda la molécula de amoniaco. Es probable que a ellos, aún les falte dominio conceptual sobre las reacciones químicas, sus formas de representación a partir de las ecuaciones y su posterior lectura e interpretación.

Un 38% de los estudiantes se inclinó por las opciones de respuesta C y D, en las cuales, se plantean dos formas de interpretación de la ecuación alejadas de su estado de balance. En el caso de la opción C, se propone una interpretación uno a uno, lo cual no es correcto ya que así no se logra el balance en la ecuación. La opción D, corresponde a la misma proporción de reactivos y productos pero duplicada, con lo cual tampoco se cumple la ley de la conservación de la masa, que es el criterio fundamental para el balance de una ecuación química.

40


Cuando se trabajan cuantitativamente las transformaciones de la materia, como en el contexto en el que se presenta la pregunta, es necesario que los estudiantes tengan un manejo adecuado y amplio de las relaciones estequiométri-cas que se dan en las reacciones químicas, porque a ellas se integran, entre otros conceptos, los relacionados con los modelos que explican la estructura de la materia y el manejo matemático que permite cuantificar el proceso químico (Cáceres, D. y Muñoz, J. A., 2001) De conformidad con los porcentajes por opción de respuesta para esta pregunta, parece pertinente recomendar a los docentes que en sus clases enfaticen más el estudio de los cambios químicos de las sustancias y sus formas de representación mediante ecuaciones químicas. Así mismo, se debe estimular y orientar a los jóvenes en los procesos de balance e interpretación de ecuaciones, dado que, son la base de todos los cálculos estequiométricos en química.

Se pueden proponer ejercicios en el aula que le permitan al estudiante comprender las bases teóricas necesarias para realizar cálculos estequiométricos a partir de situaciones que describan procesos de transformación química. Dependiendo la situación problema propuesta al estudiante, se puede ampliar significativamente el número y complejidad de los conceptos que se deben relacionar para resolver determinados problemas, que en apariencia se simplifican mediante la aplicación de algo-ritmos. Lo importante es que los estudiantes logren comprender las razones del procedimiento que es necesario seguir para llegar a las respuestas.

Ejemplo 1�

Unmétodoexitosoparalacuantificacióndelnitrógenopresenteenelsuelo,eshacerreac-cionar el ion amonio con una base fuerte para formar amoniaco gaseoso, tal como se mues-tra en la siguiente ecuación.

Para llevar a cabo esta reacción, la base fuerte empleada debe encontrarse en altas concentra-ciones porque

A. se mantiene la dirección de la reacción hacia la izquierda de la ecuación.B. se asegura que el amonio presente reaccione completamente.C. el hidroxilo proveniente de la base se disocia completamente.D. se forma agua como producto para tener el amoniaco en solución acuosa.

Acción de pensamiento: Caracterizo cambios químicos en condiciones de equilibrio.

Componente: Aspectos fisicoquímicos de mezclasCompetencia: ExplicarClave: B


13% 32% 20% 34%

Con esta pregunta, ubicada en el componente de aspectos fisicoquímicos de mezclas, se busca evaluar la competencia de los jóvenes para explicar un sistema en equilibrio a partir de la lectura e interpretación de una ecuación química. En el fondo, la pregunta exige que el estudiante demuestre su habilidad para establecer relaciones y determinar los efectos de

�1


un reactivo en exceso sobre un sistema químico en equilibrio. Así, en el contexto de la ecuación química, el exceso de la base hace que el equilibrio se desplace a la derecha y por tanto, que todo el nitrógeno presente en la muestra de suelo reaccione completamente y se libere como amoniaco gaseoso.

El 32% de los estudiantes seleccionó la respuesta correcta, opción B. Se puede afirmar que esta población interpreta adecuadamente el significado de la ecuación química y tiene claro el concepto de equilibrio químico en un sistema. Para el 20% de la población, aquellos estudiantes que escogieron la opción C, es probable que el concepto de base fuerte no esté lo suficientemente claro, dado que el ión hidroxilo OH-, especie química que proviene de la disociación de la base, no puede disociarse más.

Finalmente, un 34% de los estudiantes eligió la opción D, según la cual, se afirma que uno de los productos de la reacción es el agua y que se produce para tener el gas en solución acuosa. Evidentemente, este grupo de estudiantes identifica que se produce agua durante la reacción, pero no es claro que la cantidad del líquido producido sea suficiente para recoger el gas que se desprende y partir de allí establecer su cuantificación por procesos posteriores. Por lo general, lo que se hace es desalojar el gas de donde se encuentra, en este caso en el suelo y se recoge en un recipiente que contenga una solución acuosa de un ácido de concentración conocida, como punto de partida para su determinación cuantitativa.

Ejemplo 1�

A una temperatura de 40°C se prepara en un recipiente un fertilizante mezclando, en su orden, 30 g de KNO3, 30 g de K2CO3 y 30 g de K2SO4 en 100 g de agua. Después de agitar vigorosamenteelrecipiente,escorrectoafirmarque

A. el KNO3 y el K2CO3 se disuelven completamente y parte del K2SO4 permanece sin disol-verse.

B. se obtiene una solución, porque las tres sales se disuelven completamente.C. se obtiene una mezcla heterogénea, porque sólo una de las sales se disuelve completa-

mente.D. el KNO3 se disuelve completamente y parte del K2CO3 y del K2SO4 permanecen sin disol-

verse.

�2



Componente: Aspectos analíticos de mezclasCompetencia: ExplicarClave: C


17% 32% 32% 19%

Esta pregunta pertenece al componente aspectos analíticos de mezclas y busca evaluar la competencia que tienen los estudiantes para explicar o para dar razón de un problema o de una situación particular, deducir la validez de un argumen-to a partir de los referentes conceptuales que se tienen, que se presentan en el enunciado, o a partir de la búsqueda de relaciones y conexiones entre representaciones, fenómenos y conceptos.

A partir de una gráfica donde se representa la solubilidad de cuatro sales del mismo metal en función de la temperatura, y que forman la base para la preparación de un fertilizante, se busca establecer el grado de competencia que tienen los estudiantes para comprender modelos de representaciones que dan razón de un fenómeno, en este caso, una gráfica que permite dar cuenta del comportamiento de estas sales en solución frente a la variación de la temperatura.

Llama la atención que el 64% de los estudiantes seleccionó las opciones de respuesta B y C. La opción B, supone que las tres sales se comportan de la misma manera en solución, es decir, que los 30 gramos de cada una se disuelven totalmente en el agua a 40°C, argumento que no es posible afirmar por el comportamiento descrito en la gráfica. Los estudiantes que eligen la opción C, asumen que a una temperatura de 40°C solamente una de las sales se disuelve totalmente.

Con los resultados observados en esta pregunta, se puede afirmar que su dificultad se debe a que, probablemente, los estudiantes no tienen claridad suficiente del concepto de solubilidad y del efecto de la temperatura sobre ésta. Otro factor que influye es, tal vez, es la baja habilidad de los estudiantes para interpretar gráficas que relacionan dos variables, cuya complejidad de lectura aumenta cuando ésta muestra el comportamiento de más de una sustancia. Es pertinente reforzar las actividades en el aula orientadas al análisis, interpretación y manejo de gráficas que muestran el comportamiento de un sistema. Así mismo, es necesario trabajar con mayor énfasis el concepto de solubilidad y de los factores que afectan su comportamiento como la temperatura, la presión y la naturaleza del soluto.

�3


5. PARA EL TRABAJO EN EL AULA

En esta parte del documento se presentan algunos planteamientos, acerca de la vinculación de la química con el contexto cotidiano, que pueden ser útiles para el docente en el trabajo de aula orientado al desarrollo de las competencias objeto de la prueba de estado.

La idea de aproximar la enseñanza de la química a los contextos del entorno representa en la actualidad no solamente uno de los pilares de soporte para la construcción de las pruebas de estado, sino una expresión más general del pensamiento de muchos autores que se ocupan de lograr una enseñanza de la química mayor utilidad individual y colectiva, como lo muestran algunos de los trabajos que se comentan en seguida

La química se puede convertir en un instrumento básico para contribuir a la alfabetización científica, cuya tendencia se orienta a que la gran mayoría de la población del mundo disponga de los conocimientos científicos y tecnológicos necesa-rios para desenvolverse en la vida diaria, para ayudar a resolver los problemas y necesidades de salud y de supervivencia básicos, para tomar conciencia de las complejas relaciones entre ciencia y sociedad y, en definitiva, para considerar la ciencia como parte de la cultura de nuestro tiempo (Furió, C. y Vilches, A., 1997).

Como se ha dicho en algunos apartados del documento, es necesario vincular los conceptos químicos y tratar muchos de los temas de esta disciplina desde el contexto cotidiano. La química puede ser utilizada como núcleo central para aprender contenidos científicos que permiten estudiar los materiales, sus características y en general, estudiar los fenómenos del mundo físico. Además, los eventos cotidianos motivan a los estudiantes, pues ellos ven allí, una aplicación directa de los conocimientos que adquieren durante su proceso de aprendizaje y los docentes pueden hacer un uso didáctico de los mismos para dinamizar sus clases.

Desde el punto de vista didáctico y formativo, algunos autores destacan la importancia de la interacción entre el alumno y el entorno, por ejemplo Mato y Solsona se plantean como objetivo central en la educación en ciencias, capacitar a los alumnos para comprender mejor el mundo donde viven y producir en ellos una motivación suficiente para que intenten buscar la razón o justificación de algunos de los fenómenos que les rodean (Mato 1994, y Solsona, 2001). Así mismo, Cortizo se propone lograr una conexión efectiva y real de la escuela con las vivencias, sentimientos y necesidades del alumnado y conseguir un equilibrio armónico entre lo que éste aprende en el aula y aquello que debe experimentar en la vida cotidiana (Cortizo, 1996).

Otros trabajos de investigación han llegado a la conclusión de que el tratamiento didáctico de tópicos de la química, des-de el contexto diario, no sólo sirve para introducir al tema o motivar al estudiante, sino que además permite aplicar sus fundamentos a la vida diaria y plantear situaciones problemáticas de donde pueden surgir las teorías explicatorios de las mismas (Jiménez, Sánchez y De Manuel, 2001, Sánchez y otros, 2001).

Las situaciones cotidianas pueden contribuir a que los estudiantes desarrollen la competencia comunicativa empleando el lenguaje propio de las ciencias. El lenguaje científico constituye el vehículo de comunicación para exponer, discutir y debatir las ideas científicas, con una precisión mayor que la que ofrece el lenguaje cotidiano. El aprendizaje de las ciencias no solo implica la apropiación de las formas lingüísticas científicas, lenguaje propio de las ciencias construido y transmitido a lo largo del tiempo, sino también su uso en el establecimiento de relaciones entre datos, entre informaciones aparentemente desligadas, en la comunicación de las ideas propias y en la interpretación de las expresadas por los demás (Caamaño, 2001).

El docente debe asegurarse que el estudiante aprenda a hacer uso del lenguaje propio de la química como instrumento para expresar ideas, interpretar situaciones, establecer relaciones entre conceptos y eventos naturales, para expresar su comprensión de los modelos empleados por esta ciencia para explicar algunos hachos y situaciones propias del mundo y su devenir.

��


Los planteamientos anteriores, de una parte, muestran que la enseñanza de la química, fundamentada en contextos de la vida diaria, es una de las preocupaciones actuales en la cual muchos investigadores están interesados como alternativa para hacerla menos abstracta y mas funcional y de otra, representan un posible camino a seguir por parte de aquellos docentes interesados en mejorar su enseñanza. En este sentido, los autores mencionados y sus trabajos son puntos de partida para profundizar y ampliar lo que se está haciendo en relación con la educación en química y del desarrollo de competencias.

6. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

CAAMAÑO, R. A. (2001). La enseñanza de la química en el inicio del nuevo siglo: una perspectiva desde España. En Educación Química 12 [1].

CÁCERES, D. y Muñoz, J. A. (2001). Comentarios sobre el discurso químico en la escuela. RED. Programa de Fortaleci-miento de la Capacidad Científica en la Educación Básica y Media. Universidad Nacional de Colombia.

FURIÓ, C. y VILCHES, A. (1997). Las actitudes del alumnado hacia las Ciencias y las relaciones Ciencia, Tecnología y Sociedad. En L. del CARMEN (coord.), La enseñanza y el aprendizaje de las Ciencias en la Educación Secundaria. Barcelona: ICE/HORSORI., 47-71.

GABEL y BUNCE. (1994). En “Research on problem solving: Chemistry, en Gabel, D. Handbook of Research on Science Teaching and Learning. Nueva York: MacMillan”

ICFES. (2001) Serie Análisis y divulgación de resultados: Lo que dicen las pruebas acerca de la educación, química. Subdirección Académica. Bogotá.

ICFES. (2006). Marco Teórico Ciencias Naturales. Prueba Saber y Examen de Estado.

JIMÉNEZ, M.R.; SÁNCHEZ, M.A. Y DE MANUEL, E. (2001). Daily life in chemistry textbooks: examples, anecdotes and other small stories. En Cachapuz, A.F. (ed.). 2001, A Chemistry Odyssey. Programme and Abstract of 6th ECRICE and 2nd ECICE. Universidade de Aveiro (Ed.), pp. 323-325.

JIMÉNEZ, M. R., SÁNCHEZ, M. Á. y DE MANUEL TORRES, Esteban. (2002). Química cotidiana para la alfabetización científica: ¿realidad o utopía? En Educación Química 13 [4].

MEN. (1999). Ministerio de Educación Nacional (1999) Ciencias Naturales y Educación Ambiental. Lineamientos Curricu-lares. MEN, Bogotá, pág. 83.

RAVIOLO, A.; SIRACUSA, P.; GENNARI, F. y CORSO, H. (2004). Utilización de un modelo analógico para facilitar la com-prensión del proceso de preparación de disoluciones. Primeros resultados. En Revista Enseñanza de las Ciencias, 2004, 22(3) pág. 379–388.

Education

Icfes quimica 2006