Los modelos atómicos en décimo grado bajo el enfoque de la enseñanza para la comprensión (2016)
La presente investigación propone una propuesta didáctica para la enseñanza de la estructura atómica desde los modelos de Thomson, Rutherford y Bohr para estudiantes de grado décimo de educación media. Todo está hecho de átomos, y la comprensión de su estructura, además de contribuir al desarrollo de la tecnología, ha cambiado nuestra visión del mundo y nuestra comprensión de muchos de sus fenómenos. Además, la evolución histórica de los modelos atómicos resulta ser un ejemplo excelente sobre cómo evoluciona una teoría científica. Sin embargo, actualmente la enseñanza de los modelos atómicos presenta dificultades, pues su comprensión implica representaciones simbólicas y modelos abstractos que no siempre son fáciles de visualizar; y estudios como los de (Galagovsky and Adúriz-Bravo, 2001, pág. 235) concluyen estos modelos se enseñan como verdades intrínsecas para explicar fenómenos específicos, como si no hubiese contradicción entre estos hechos experimentales y los modelos anteriores, privando al estudiante de observar cómo evolucionan las ideas de la ciencia. La propuesta se implementó en el Gimnasio Fontana, que cuenta con amplios recursos didácticos, con los estudiantes del énfasis de química de grado décimo. La secuencia didáctica se construyó desde el enfoque de la enseñanza para la comprensión. Como hilo conductor se escoge la pregunta: ¿qué permiten explicar los modelos sobre la estructura atómica?, y los tópicos generativos para cada modelo son: ¿cómo funcionaban los televisores de rayos catódicos? (para el modelo de Thomson), ¿por qué es posible saber la edad de los fósiles? (para el modelo de Rutherford) y ¿qué emplean los juegos pirotécnicos para obtener tantos colores? (para el modelo de Bohr). La secuencia didáctica consta de 16 sesiones de 50 minutos. Las actividades realizadas incluyen videos, explicaciones magistrales, experimentos cualitativos y, muy en especial, simuladores y videojuegos que permiten reproducir tanto los experimentos originales (como el tubo de rayos catódicos o el experimento de Rutherford) como aplicar estos modelos para la solución de situaciones específicas (como determinar la edad de un fósil o usar las líneas espectrales para identificar los elementos presentes en una sustancia). La estrategia didáctica se evaluó tanto de manera cuantitativa, en un diseño pre-experimental con pretest y postest, como cualitativa, observando el desempeño de los estudiantes en videos y juegos que sirvieron como actividades de evaluación continua y en el análisis de los escritos y dibujos realizados por ellos. En ellos se evidencia que, sorprendentemente, los estudiantes incluso llegan a construir por sí mismos modelos atómicos que coinciden bien con los postulados, y que pueden aplicar correctamente los conceptos subyacentes a los tres modelos atómicos vistos para solucionar situaciones concretas. El análisis estadístico de los test de entrada y de salida muestra un incremento notable en el desempeño de los estudiantes, que se desplaza hacia arriba entre 10 y 15 unidades, y varios de ellos logran el puntaje máximo. Tanto la prueba t de Student, como la prueba de Rangos de Wilcoxon otorgan niveles de significancia menores al 1% entre el pretest y el postest, indicando que la diferencia obtenida entre éstos no es fruto del azar, sino de un aumento significativo en el desempeño de los estudiantes. Finalmente, los estudiantes mostraron gran motivación e interés, y se logró que con la comprensión de los modelos atómicos llegaran a transformar su visión del universo y su cuerpo, e incluso a discutir sobre la relación entre ciencia y ética respecto a los usos de radioisótopos en bombas atómicas y medicina nuclear y sustentar adecuadamente estudios actuales en nanotecnología. Esta unidad didáctica es una contribución valiosa para la enseñanza de los modelos atómicos en secundaria, y constituye una invitación para que otros maestros se arriesguen a llevar al aula el pensamiento abstracto, romper la barrera entre el conocimiento escolar y el científico e, incluso, transformar la visión del mundo de sus estudiantes.