9847037 2020

Vista previa del material en texto

ENSEÑANZA-APRENDIZAJE EN EL CONCEPTO DE LA 
REACCIÓN QUÍMICA EN ESTUDIANTES DE BÁSICA 
SECUNDARIA 
TEACHING-LEARNING IN THE CONCEPT OF CHEMICAL 
REACTION IN STUDENTS OF SECUNDARY LEVEL 
 
 
 
 
 
 
 
JOHN ALEXANDER VALENCIA ÁLVAREZ 
 
 
 
Universidad Nacional de Colombia, Sede Manizales 
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 
Maestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales 
Manizales, Colombia 
2020 
 
 
Enseñanza-Aprendizaje en el Concepto de la Reacción Química en 
Estudiantes de Básica Secundaria 
 
 
 
 
 
 
John Alexander Valencia Álvarez 
 
 
 
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de: 
Magister en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales 
 
 
Directora: 
 
PhD. Gloria Inés Giraldo 
 
 
 
 
 
Universidad Nacional de Colombia, Sede Manizales 
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 
Maestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales 
Manizales, Colombia 
2020 
iii 
 
 
 
 
Dedicatoria 
 
 
Dedico este trabajo a los niños y niñas de Colombia, y 
en especial a los estudiantes de la Institución Educativa 
Juan Crisóstomo Osorio, que reconocen y aprovechan 
la química, las reacciones químicas y todas las aristas 
de las ciencias naturales. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iv 
 
 
 
 
 
Agradecimientos 
 
 
A Dios por brindarme en cada día una nueva oportunidad de mejorar y permitirme aplicar los 
conocimientos y valores adquiridos en beneficio de la comunidad. 
 A mi familia por todo el apoyo brindado durante este proceso, en especial a mis padres y tío, los 
cuales han apoyado mis sueños y los han hecho suyos. 
A la PhD. Gloria Inés Giraldo Gómez quien con su entrega, dedicación y paciencia me ha 
enseñado a ser mejor docente, pues aprendí con su ejemplo que lo mejor que le podemos brindar 
a nuestros estudiantes es la entrega absoluta. 
Y a todas aquellas personas que de algún modo hicieron parte de este propósito y contribuyeron 
para que se hiciera realidad 
 
 Gracias a todos ellos por hacer posible este sueño. Que Dios los bendiga 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
v 
 
Resumen 
 
El objetivo de este trabajo fue mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje del concepto de 
reacción química en estudiantes de básica secundaria a través del diseño de guías de 
interaprendizaje con los momentos de la metodología Escuela Nueva haciendo énfasis en el 
momento A “vivencia” en el cual se exploran las ideas previas y preconceptos del estudiante y en 
el momento D “aplicación” en el cual se aplica el conocimiento adquirido en contexto. 
 La población está conformada por 16 alumnos de la Institución Educativa Juan Crisóstomo 
Osorio del Municipio de Aranzazu, Caldas, vereda las Camelias, 9 de octavo grado (6 hombres y 
3 mujeres) y 7 de noveno grado (2 hombres y 5 mujeres), con edades en entre 14 y 16 años. 
Se diseñaron instrumentos que permitieron recolectar información sobre las ideas previas y 
preconceptos de los estudiantes al que se le denomino pretest, con esta información se elaboraron 
guías de interaprendizaje diseñadas de acuerdo con el contexto y las necesidades de los 
estudiantes con el fin de hacer una nivelación del grupo y la guía sobre el concepto de reacción 
química, posteriormente se aplicó un instrumento que permitiera ver esta nivelación al cual se le 
denomino postest de nivelación y después de desarrollar la guía sobre el concepto de reacción 
química se aplicó un instrumento que permitió recolectar información sobre la evolución de este 
concepto al que se le denomino postest. 
 El trabajo realizado tubo un enfoque mixto porque se estudió, recolectó, analizó y combinó 
datos cuantitativos y cualitativos en un solo programa de investigación multifase lo que implicó 
un alcance descriptivo a partir de los resultados obtenidos. 
Los resultados más significativos que se obtuvieron fueron que en la exploración de las ideas 
previas el modelo mental de los estudiantes no asociaba el concepto de reacción química cuando 
se saca este concepto del aula y se relaciona con los fenómenos naturales del entorno, se 
vi 
 
encontraron obstáculos verbales a la hora de referirse a una reacción química tales como 
reactivos y productos. Al implementar la guía de interaprendizaje se pudo evidenciar que los 
estudiantes crearon un modelo conceptual al asociar el concepto de reacción química con 
fenómenos del entorno y al apropiarse del concepto logran identificar reactivos y productos. 
 
Palabras clave: reacción química, Escuela Nueva, guías de interaprendizaje, modelo mental y 
conceptual 
 
Abstract 
The main objective of this work was to improve the teaching-learning process of the concept 
of chemical reaction in elementary school students through the design of interlearning with the 
moments of the methodology Escuela Nueva emphasizing the moment A "experience" in which 
the student's previous ideas and preconceptions are explored and in moment D "application" in 
which the knowledge acquired in context is applied.The population is made up of 16 students 
from the Juan Crisóstomo Educational Institution Osorio from the Municipality of Aranzazu, 
Caldas, Las Camelias village, 9 eighth grade (6 men and 3 women) and 7 ninth grade (2 men and 
5 women), with ages between 14 and 16 years.Instruments were designed that allowed to collect 
information on previous ideas and 
Preconceptions of the students who were called pretest, with this information, Inter-learning 
guides designed according to the context and the needs of the students in order to do a group 
leveling and guide on the concept of reaction chemistry, later an instrument was applied that 
allowed to see this leveling to which denominated posttest of leveling and after developing the 
guide on the concept of reaction chemistry an instrument was applied that allowed collecting 
information on the evolution of this concept that was called posttest.The work carried out had a 
vii 
 
mixed approach because it was studied, collected, analyzed and combined quantitative and 
qualitative data in a single multiphase research program which involved a descriptive scope based 
on the results obtained. 
The most significant results obtained were that in the exploration of the previous ideas the 
students' mental model did not associate the concept of chemistry reaction when this concept is 
taken out of the classroom and related to natural phenomena from the environment, verbal 
obstacles were found when referring to a reaction chemistry such as reagents and products. By 
implementing the interlearning guide, was able to show that the students created a conceptual 
model by associating the concept of chemical reaction with environmental phenomena and by 
appropriating the concept they manage to identify reagents and products. 
 
Keywords: chemical reaction, New School, inter-learning guides, mental and conceptual model
8 
 
Contenido 
Página 
Resumen ........................................................................................................................................................ v 
Lista de tablas .............................................................................................................................................. 10 
Lista de gráficas .......................................................................................................................................... 11 
Lista de figuras ............................................................................................................................................ 12 
Lista de anexos ............................................................................................................................................ 13 
INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................................14 
1. PLANTEAMIENTO DE LA PROPUESTA ........................................................................................... 16 
1.1 Planteamiento del problema .............................................................................................................. 16 
1.1.1 Pregunta problema ...................................................................................................................... 20 
1.2 Objetivos ........................................................................................................................................... 20 
1.2.1 Objetivo general ......................................................................................................................... 20 
1.2.2 Objetivos específicos .................................................................................................................. 20 
1.3 Justificación ....................................................................................................................................... 21 
2. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................................ 25 
2.1 Educación .......................................................................................................................................... 25 
2.2 La enseñanza ..................................................................................................................................... 27 
2.3 Aprendizaje ....................................................................................................................................... 27 
2.4 La pedagogía constructivista ............................................................................................................. 28 
2.5 La Escuela Nueva .............................................................................................................................. 30 
2.6 Guías de interaprendizaje .................................................................................................................. 31 
2.7 Ideas previas ...................................................................................................................................... 37 
2.8 Modelo mental ................................................................................................................................... 38 
2.9 Modelos conceptuales ....................................................................................................................... 40 
2.10 Obstáculos epistemológicos ............................................................................................................ 42 
2.11 Fundamentos Conceptuales ............................................................................................................. 44 
2.11.1 Fórmula química ....................................................................................................................... 44 
2.11.2 Reacción química ..................................................................................................................... 44 
2.11.3 Epistemología de la reacción química ...................................................................................... 46 
2.12 Antecedentes ................................................................................................................................... 47 
2.12.1 Modelos mentales ..................................................................................................................... 47 
2.12.2 Evolución conceptual ............................................................................................................... 50 
2.12.3 Ideas previas ............................................................................................................................. 50 
9 
 
2.12.4 Guías de interaprendizaje para la enseñanza de la química ...................................................... 51 
3.METODOLOGÍA .................................................................................................................................. 53 
3.1 Enfoque ............................................................................................................................................. 53 
3.2 Contexto del trabajo .......................................................................................................................... 53 
3.3 Diseño metodológico ......................................................................................................................... 54 
3.4 Descripción de las fases de trabajo .................................................................................................... 57 
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ............................................................................ 65 
4.1 Resultados y análisis resultados del pretest ....................................................................................... 65 
4.1.1 Análisis general de los resultados del pretest ............................................................................. 77 
4.2. Análisis resultados del postest de nivelación ................................................................................... 80 
4.2.2 Análisis comparativo entre los resultados del pretest y postest de nivelación ........................... 82 
4.3. Resultados y análisis del postest final .............................................................................................. 83 
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................................. 97 
5.1 Conclusiones ..................................................................................................................................... 97 
5.2 Recomendaciones .............................................................................................................................. 98 
Referencias ............................................................................................................................................... 100 
Anexos ...................................................................................................................................................... 107 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
Lista de tablas 
 
Tabla 1. Descripción del pretest ................................................................................................................. 58 
Tabla 2. Descripción postest nivelación ..................................................................................................... 61 
Tabla 3. Descripción postest ...................................................................................................................... 64 
Tabla 4. Respuestas a las preguntas abiertas .............................................................................................. 66 
Tabla 5. Resultados del pretest para las preguntas cerradas ....................................................................... 67 
Tabla 6. Justificación de las respuestas a las preguntas cerradas .............................................................. 68 
Tabla 7. Porcentajes categorías ................................................................................................................. 77 
Tabla 8. Resultados pretest por pregunta y por estudiante ......................................................................... 78 
Tabla 9. Respuestas preguntas abiertas ..................................................................................................... 81 
Tabla 10. Resultados preguntas cerradas .................................................................................................... 81 
Tabla 11. Respuestas preguntas abiertas del postest .................................................................................. 84 
Tabla 12. Justificación delas respuestas a las preguntas cerradas del postest final .................................. 84 
Tabla 13. Resumen de modelos por categorías para reacción química ..................................................... 90 
Tabla 14. Resultados pretest por pregunta y por estudiante postest final ................................................... 94 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
Lista de gráficas 
 
Gráfico 1. Comparativo pretest -test nivelación ............................................................................ 82 
Gráfico 2. Comparativo modelos pretest-postest final y preguntas nuevas .................................. 91 
Gráfico 3. Comparativo por pregunta pretest - postest ................................................................ 94 
Gráfico 4. Comparativo por estudiante prestest – postest ............................................................. 95 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
Lista de figuras 
 
Figura 1. Metas de la educación ................................................................................................................. 26 
Figura 2. Fórmula química ......................................................................................................................... 44 
Figura 3. Reacción química ........................................................................................................................ 45 
Figura 4. Esquema diseño metodológico ................................................................................................... 56 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
Lista de anexos 
 
Anexo 1. Pretest ........................................................................................................................... 107 
Anexo 2. Postest de nivelación .................................................................................................... 114 
Anexo 3. Guía 1 (fórmula química) ............................................................................................. 117 
Anexo 4. Guía 2 (ecuación química) ........................................................................................... 123 
Anexo 5. Guía 3 (reacciones químicas) ....................................................................................... 127 
Anexo 6. Postest final .................................................................................................................. 138 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
El siguiente trabajo final de maestría es uno más de los esfuerzos académicos y pedagógicos 
que se suman a la lucha por una enseñanza rural de calidad, con miras a disminuir la brecha 
educativa entre la ciudad y el campo. Parte de que en la Institución Educativa Juan Crisóstomo 
Osorio del Municipio de Aranzazu, Caldas, vereda las Camelias, los estudiantes tienen problemas 
para el aprendizaje de la química y en específico en el concepto de reacción química. Esto trae 
como consecuencia un desempeño bajo en las Pruebas Saber en los grados octavo y noveno, y 
dificultades en la interpretación y caracterización de las reacciones químicas. Asimismo, los 
estudiantes desconocen cómo la química puede resolver problemas prácticos (fabricación de 
pesticidas, medicinas o alimentos). 
Aunque los docentes han utilizado la didáctica articulando procesos pedagógicos, las Tics y la 
psicopedagogía para solucionar el problema, las estrategias han sido insuficientes. En este 
trabajo, se propone mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje del concepto de reacción 
química a través del diseño y aplicación de guías de interaprendizaje en los momentos de la 
metodología Escuela Nueva. 
Metodología que ya se viene aplicando en el departamento de Caldas hasta el grado 11 
haciendo uso de las guías de interaprendizaje que entrega la alianza de la secretaria de educación 
con el comité de cafeteros. En el presente trabajo le dio una importancia más significativa a las 
guías de interaprendizaje al crear una guía que hace énfasis en las ideas previas de los estudiantes 
y tomarlas como el modelo mental que ellos tienen para explicar los procesos químicos que 
rodean el mundo y mediante la experimentación desarrollaron el concepto de reacción química y 
haciendo una observación del contexto se diseñó el momento de aprendizaje D “aplicación” con 
las necesidades particulares y especificas del medio con el fin de llevar este concepto a una 
15 
 
aplicación practica mediante la elaboración de un fungicida e insecticida que les permitió 
solucionar una necesidad real desde el concepto abordado lo que permitió el aprender haciendo 
del concepto en situaciones reales que se pudieron solucionar llegando así a un modelo 
conceptual. 
El documento está organizado en 5 capítulos. En el primer capítulo planteamiento de la 
propuesta, se presenta un planteamiento del problema que precisa la situación en la Institución 
Educativa Juan Crisóstomo Osorio del Municipio de Aranzazu, Caldas, vereda las Camelias, con 
la enseñanza-aprendizaje de la química y las reacciones químicas, los objetivos generales, 
específicos y la justificación. 
El segundo capítulo marco teórico, contiene el marco de teórico, conceptual y algunos 
antecedentes relacionados con el tema de trabajo y estudios nacionales e internacionales en el 
área. 
 El tercer capítulo metodología, se describe la metodología para el desarrollo del estudio. En él 
se presenta el enfoque, el contexto, el diseño metodológico y descripción de las fases de trabajo. 
El cuarto capítulo análisis de resultados, muestra los resultados después de aplicar el pretest, 
test de nivelación y postest, el material de apoyo diseñado y la interpretación de los hallazgos. 
Finalmente están las conclusiones y recomendaciones. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16 
 
1. PLANTEAMIENTO DE LA PROPUESTA 
 
1.1 Planteamiento del problema 
 
 
Las reacciones químicas explican los procesos termodinámicos de la materia para formar 
nuevos enlaces y alterar su estructura molecular en otras sustancias llamadas productos. Estas 
reacciones se explican o representan mediante fórmulas o ecuaciones químicas que relacionan las 
cantidades y los elementos presentes en un cambio químico (Cruz, Osuna, Ávila y Cabrer, 2017). 
En la educación básica y secundaria, la enseñanza de las reacciones químicas tiene un papel 
importante ya que muchos de los fenómenos que pasan a su alrededor se explican desde el 
concepto de reacción química y este concepto puede ser aprovechado para mejorar procesos de la 
cadena productiva del entorno. De acuerdo con la Organización de las Naciones Unidas para la 
Educación, la Ciencia y la Cultura (2018), más conocida como la Unesco, con el aprendizaje de 
las reacciones químicas los estudiantes logran comprender qué es la materia, qué es un fenómeno 
químico, qué factores afectan la velocidad de reacción, qué es un rendimiento químico y cuál es 
el grado de avance de la reacción. También aprenden química inorgánica, orgánica, bioquímica, 
química –física, química analítica e ingeniería química. 
De aquí que un buen proceso enseñanza-aprendizaje del concepto de reacción química en 
términos prácticos le permiten al estudiante entender cómo los científicos producen 
medicamentos, aleaciones, combustibles, alimentos y biotecnología. Por qué los pasteleros 
mezclan ingredientes con otros para producir saborizantes; por qué los arquitectos fusionan 
materiales para construir edificios y viviendas no convencionales; por qué y cómo las fuerzas 
militares diseñan armas biológicas; cuál es el proceso de fabricación de un detergente en la 
industria del aseo y la asepsia; cómo el sector agropecuario desarrolla pesticidas y fertilizantes; 
https://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_molecular17 
 
cómo funciona- el cuerpo humano y por qué los nutricionistas recomiendan ciertos nutrientes, 
etc. 
En Colombia, la enseñanza de las reacciones químicas está supervisada y dirigida por el 
Ministerio de Educación Nacional, (MEN), y se dicta dentro del área de las Ciencias Naturales, 
en los grados sexto, séptimo, octavo y noveno de la educación básica secundaria y décimo y once 
en la educación media. Las mallas curriculares son el principal eje e instrumento del docente en 
la enseñanza de la química y las reacciones. A través de ellas el MEN busca que los jóvenes 
colombianos entiendan cómo ha evolucionado el ser humano y por qué hoy domina la Tierra. 
Además, explica la forma de evaluación: exámenes escritos, práctica en laboratorios, 
exposiciones, talleres en clase y algunos trabajos para realizar en la casa. 
Con el fin de mejorar el aprendizaje de las reacciones químicas y alcanzar mejores 
desempeños en pruebas nacionales e internacionales, el sistema educativo colombiano viene 
impulsando diversos proyectos. Uno de ellos es Ciencia para transformar. La principal intención 
de esta estrategia es capacitar a docentes y actualizar aulas de clase para que los niños y niñas 
aprendan aún más de química y fortalezcan sus saberes, expliquen las reacciones químicas y 
despejen dudas en torno a las trasformaciones de la materia (MEN 2018). 
Las Pruebas Saber, se comenzaron a aplicar en Colombia desde 1991, los resultados de las 
evaluaciones de los últimos años no han sido buenos, pues los educandos están lejos de 
identificar y describir procesos, fenómenos y otros acontecimientos científicos en forma 
cualitativa y cuantitativa, de detallar qué son productos y, en especial, qué es una reacción 
química (MEN, 2018). Quizás los problemas se deben a que la construcción de las fórmulas es 
abstracta, lo cual implica que el estudiante tenga que recuperar saberes. También se debe 
dificultades cognitivas, ambientes familiares disfuncionales o a prácticas pedagógicas sin ningún 
impacto escolar. 
18 
 
En Caldas, el bajo rendimiento de la química se presenta en diversas instituciones. Una de 
ellas es la Institución Educativa Juan Crisóstomo Osorio del Municipio de Aranzazu, Caldas, 
vereda las Camelias. Allí, se ha podido apreciar un bajo desempeño en las Pruebas Saber en los 
grados octavo y noveno, especialmente en la interpretación y caracterización de las reacciones 
químicas. Asimismo, el desconocimiento de los estudiantes respecto a cómo la química puede 
ayudar a cambiar sus vidas mediante la aplicación de leyes y principios en problemas prácticos, 
cuáles son las oportunidades que brinda la química y cuáles son sus conexiones con otras áreas, 
física y biología. Ello se debe a que los escolares perciben el aprendizaje de la química como un 
proceso complejo debido a la presencia de números y teorías, que no es sencillo de asimilar por la 
extensión de los temas y que muchas veces no tiene conexión directa con las situaciones que 
enfrentan a diario dentro y fuera de la institución: la preparación de alimentos, el efecto de 
medicamentos en el cuerpo, etc. 
Los docentes han enfrentado el asunto desde distintos escenarios. Aquellos que sostienen que 
los obstáculos en el aprendizaje de la química, y en especial de las reacciones químicas, radican 
en la falta de didáctica, por lo que han enfatizado en aspectos claves de la información, han 
fomentado la autonomía del alumno, realizado evaluaciones periódicas y establecidos objetivos 
específicos. 
Están quienes modificaron su pedagogía, dando paso a la metodología romántica, a la 
normativa, psicológica o social (Camacho, 2013). O quienes decidieron aprovechar las 
Tecnologías de la Información y Comunicación, las Tics, para potenciar la enseñanza y el 
aprendizaje de las reacciones químicas. No obstante, los resultados no son los más satisfactorios, 
de modo tal que el rendimiento en los estudiantes de los grados octavo y noveno permanece 
igual. De continuar la problemática las calificaciones en la institución no aumentarán, el 
desempeño en las Pruebas Saber no será el mejor y, peor aún, serán pocas las probabilidades de 
19 
 
que los educandos obtengan un aprendizaje significativo y contesten muchas de las preguntas que 
a diario formulan. 
Una manera de elevar el rendimiento en el área, y por ende en las reacciones químicas, está en 
diseñar e implementar guías de interaprendizaje diseñadas a partir del contexto para el 
fortalecimiento de estos tópicos. Con ellas, es posible llevar al educando, paso por paso, hacia la 
noción de reacción química, a su aplicación en escenarios teóricos y prácticos y a un aprendizaje 
significativo, no memorístico y repetitivo, sino, más bien, comprensivo. Pero también, con las 
guías de interaprendizaje la población de la Institución Educativa Juan Crisóstomo Osorio del 
Municipio de Aranzazu, Caldas, vereda las Camelias, podrá aplicar estos saberes en sus parcelas 
y casas para aumentar la productividad de sus tierras y predios, pues los estudiantes son del 
campo, hijos de caficultores y recolectores. 
Lo que se propone, entonces, es la construcción de unas guías de interaprendizaje utilizando 
los momentos de aprendizaje de la metodología escuela nueva (vivencia, fundamentación, 
ejercitación y aplicación) pero haciendo un reiterado énfasis en la vivencia con la noción de ideas 
previas y en el momento de aplicación diseñado a partir del contexto y la Escuela con el fin de 
generar una evolución conceptual en la población objeto de estudio los menores de octavo y 
noveno grado. En otros términos, con las guías de interaprendizaje se busca mejorar el proceso de 
enseñanza-aprendizaje del concepto de reacción química, despertar el interés de los estudiantes 
por las Ciencias Naturales y conectar la teoría con la realidad por medio de los conocimientos 
adquiridos y que estos permitan darle solución a una necesidad en particular. 
Teniendo en cuenta lo expuesto y el contexto en el cual se desarrollara este trabajo de 
profundización, surge la siguiente pregunta 
 
20 
 
 1.1.1 Pregunta problema 
 
 ¿Cómo lograr la evolución conceptual en la enseñanza-aprendizaje del concepto reacción 
química mediante la aplicación de una estrategia basada en la guía de interaprendizaje 
haciendo énfasis en las ideas previas y la aplicación diseñada desde el contexto? 
 
1.2 Objetivos 
 
 1.2.1 Objetivo general 
 
 Mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje del concepto de reacción química en 
estudiantes de básica secundaria a través del diseño de guías de interaprendizaje en los 
momentos de la metodología Escuela Nueva. 
 
 1.2.2 Objetivos específicos 
 
1. Reconocer los saberes previos de los estudiantes acerca del concepto de reacción química. 
2. Diseñar e implementar guías de interaprendizaje basadas en los momentos de Escuela 
Nueva, haciendo énfasis en las ideas previas y la aplicación en contexto. 
3. Identificar la evolución conceptual mediante la apropiación del conocimiento científico y 
su aplicación en contexto. 
 
 
 
21 
 
1.3 Justificación 
 
El docente de hoy está en la necesidad de identificar los medios adecuados para que sus 
estudiantes superen problemas académicos, alcancen el desempeño esperado y den un uso 
práctico a los saberes adquiridos en clase, más si es un docente del sector rural que está al tanto 
de las dificultades económicas, familiares o psicológicos de los niños y niñas que asisten 
diariamente al plantel educativo. En este sentido, esta investigación es importante porque 
pretende, a través de guías de interaprendizaje según la metodología Escuela Nueva, mejorar el 
aprendizaje de las reacciones químicas en los grados octavo y noveno de la Institución Juan 
Crisóstomo Osorio del Municipio de Aranzazu Caldas, vereda las Camelias, y, de paso, conducir 
a los estudiantes de un modelo mental a un modelo conceptual que facilite el lenguajecientífico. 
También se tiene en cuenta que el departamento de Caldas en su plan de desarrollo 2016-2019 
para lograr una movilidad social tiene como un pilar la educación transformadora y por eso este 
proyecto busca esa transformación del educando hacia una persona de bien que le permita 
articularse con el sector productivo, siendo innovador en sus prácticas mediante la aplicación del 
aprendizaje de las ciencias naturales química con el fin de ser coherentes con el objetivo que se 
trazó el departamento: 
 
Lograr un departamento con alta acumulación de capital humano requiere garantizar el 
acceso de la población a los diversos procesos de formación. Una educación que permita a 
todos lograr un aprendizaje continúo a lo largo de la vida, desde la primera infancia hasta 
su incursión y permanencia en el sector productivo, permitiendo el desarrollo y 
actualización de las competencias necesarias para la vida laboral y para relacionarse 
socialmente. Asimismo, asegurar el aprendizaje a lo largo de la vida, implica dar acceso a 
22 
 
las personas a los diferentes niveles educativos en cada rango de edad y etapa de 
formación (inicial, básica, secundaria, media, superior y formación para el trabajo y el 
desarrollo humano- FTDH), facilitando el tránsito de una a otra. (Plan de desarrollo de 
Caldas 2016-2019 p.22) 
 
Como la institución educativa donde se va a desarrollar el proyecto es rural y el entorno de los 
estudiantes se caracteriza por tener el cultivo de café como fuente principal de ingresos para el 
sustento de sus familias y que además el PEI tiene como misión 
 
La Institución Educativa Juan Crisóstomo Osorio, forma integralmente a niños y jóvenes 
del área rural, en los niveles de preescolar, básica y media, ofreciéndoles una educación 
de calidad, apoyada en las pedagogías activas, estimulando en ellos el desarrollo de las 
competencias: intelectuales, científicas y ciudadanas, para contribuir al mejoramiento de 
su entorno. (Proyecto Educativo Institucional (PEI) I.E Juan Crisóstomo Osorio, 2017, 
p.4) 
 
 Y como visión: 
 
Al año 2020 la Institución Educativa Juan Crisóstomo Osorio a través de un énfasis en 
ciencias naturales formará hombres y mujeres competentes, innovadoras, con alto sentido 
de pertenencia por su región, capaces de transformar y construir en su entorno el bienestar 
personal y colectivo. (PEI I.E Juan Crisóstomo Osorio, 2015, p.4) 
 
23 
 
Lo que se busca con esta estrategia de las guías de interaprendizaje es despertar el interés de 
los estudiantes por los temas de las ciencias naturales químicas (reacciones químicas) con el fin 
de hacer dirigir su atención hacia un contenido específico de esta área y al final lograr conectar al 
estudiante con posibles puntos de interés personal. Al lograr captar la atención del estudiante, el 
proceso enseñanza-aprendizaje logrará convertirse en un “aprendizaje significativo”. 
Para el docente es importante despertar el interés en sus educandos ya que si genera una 
motivación intrínseca en el estudiante será para este más fácil generar procesos de anclaje de 
conocimientos en sus estudiantes. Este anclaje de conocimientos generará un aprendizaje 
significativo, el cual debe verse reflejado en la mejoría de las pruebas externas, en el índice 
sintético de calidad y en la aplicación del conocimiento en su contexto. 
Otro punto importante es la utilidad que encontrarán los estudiantes en el trabajo desarrollado 
que les permite aplicar el conocimiento científico sobre reacciones químicas y transformaciones 
de la materia en el proceso de elaboración de un fungicida y un insecticida logrando con esto 
verle funcionalidad a lo aprendido en clase. 
Este punto también es importante para la comunidad donde se desenvuelve el educando 
porque permite devolverle a la sociedad mediante la institución educativa la oportunidad de 
involucrar a sus hijos como entes de gran importancia en el desarrollo económico y productivo de 
la vereda, al aplicar los conocimientos adquiridos para mejorar procesos de producción de café. 
Como novedad y además pertinente para la vereda y la comunidad educativa en general, este 
proyecto logra hacer una transversalización de la ciencia al proceso productivo de la vereda 
apoyada en el entorno vivo, físico, ciencia y tecnología, los cuales son pilares desde los 
lineamientos del ministerio de educación para la enseñanza-aprendizaje de las ciencias naturales 
(MEN, lineamientos curriculares, 1994). 
24 
 
Además, con este trabajo se busca que los alumnos superen los obstáculos epistemológicos 
que encuentran en el aprendizaje de la química y de diversos temas: las reacciones químicas y la 
notación química, ya que en el transcurso de los años escolares ha sido posible identificar las 
barreras que tienen los estudiantes para acceder a teorías o prototipos que expliquen la 
trasformación de la materia y sus estados, entre otros aspectos. Finalmente es pertinente porque la 
Institución Juan Crisóstomo Osorio del Municipio de Aranzazu Caldas, vereda las Camelias, 
necesita elevar el rendimiento en química de los estudiantes de la básica secundaria para estar 
acorde a los estándares del MEN, la media internacional y las escuelas urbanas y privadas que 
hoy por hoy han tomado distancia de las rurales. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 
 
2. MARCO TEÓRICO 
 
En este capítulo se presenta una revisión bibliográfica de los aspectos fundamentales 
relacionados con el trabajo. El marco teórico incluye los conceptos de enseñanza-aprendizaje, 
pedagogía constructivista, Escuela Nueva, guías de interaprendizaje, ideas previas, modelos 
mentales, modelos conceptuales, evolución conceptual y obstáculos epistemológicos. El marco 
conceptual comprende fórmula química, reacción química y epistemología de la reacción 
química. En cambio, el marco de referencia describe los estudios previos con el objetivo del 
proyecto. 
 
2.1 Educación 
 
La palabra educación proviene del latín ēducātiō (crianza) y ēdūcō (educo, entreno) (RAE, 
2019). Su significado, de acuerdo con los etimos, es crianza y entrenamiento. Según La Unesco 
(2018), la educación es una actividad en la cual las personas adquieren conocimientos, 
habilidades, valores, hábitos y creencias. Entre sus tipos está el formal, no formal e informal. El 
primero, es la instrucción impartida en escuelas, colegios y universidades. Sus características son 
la presencialidad, los currículos, las aulas, los uniformes, los horarios de clase y las 
certificaciones. En el segundo no están los certificados, pero si están las aulas y los currículos; y 
el tercero es cualquier oportunidad para aprender sin la presencia de currículos, aulas de clase o la 
certificación. Los espacios son la familia, los amigos, el lugar de trabajo, la naturaleza y la misma 
sociedad (Coombs, 2009). 
Para León (2012) los fines de la educación son fundamentalmente cuatro: 
 Conciencia: identidad y límites a los talentos y dificultades. 
26 
 
 
 Estructuración del pensamiento: crear condiciones necesarias para construir esquemas 
mentales. El enfoque estaría en fortalecer el pensamiento creativo, crítico y lógico. 
 
 Hábitos de integración social: aprehender un código de conducta que ayude a las 
relaciones interpersonales y al éxito de la vida en sociedad. 
 
 Sistemas de conocimiento: entender teorías, hipótesis y estructuras de las ciencias sociales 
y naturales. 
 
La figura 1 muestra el esquema descrito. 
 
 
Figura 1. Metas de la educación 
Fuente: tomado de la Unesco (2018) 
27 
 
 2.2 La enseñanza 
 
Instrucción de una persona capacitada, por lo general llamada maestro, tutor o profesor, a un 
grupo o individuo; los recursos son libros, computadoras, guías y tableros (Ospina, 2012). Dentro 
de la enseñanza es posible distinguir tres enfoques: ejecutor, terapéutico y liberador. El ejecutor 
es la trasmisión de saberesde un docente a sus alumnos de acuerdo con el currículum, tiempos, 
evaluaciones y programas establecidos con antelación. En este modelo los educandos aceptan y 
retienen los temas discutidos sobre biología, química, matemática, castellano, historia, etc. 
(Freire, 2007). 
En el terapéutico el maestro conduce a cada alumno en la adquisición del conocimiento. Y en 
el liberador el docente despierta la curiosidad del estudiante recurriendo a la didáctica y las 
Tecnologías de la Información y Comunicación, entre otras herramientas. Estas orientaciones se 
resumen en tres paradigmas: el transmitivo, el de condicionamiento y el constructivista (Astolfi, 
2004). 
 
2.3 Aprendizaje 
 
La palabra proviene de latín apprehendĕre y su significado es la adquisición de información, 
bien sea por medio del estudio o la práctica constante (RAE, 2019). Según Gómez (2005) las 
clases de aprendizaje son: 
 
 Receptivo: el estudiante presta atención a un maestro y después comprende información. 
 Por descubrimiento: el estudiante recibe unas instrucciones donde ordena información. 
 Repetitivo: el estudiante memoriza información para luego encontrar significados. 
28 
 
 Observacional: el estudiante observa procedimientos y después comprende causas, efectos 
y cambios. 
 Ensayo y error: el estudiante experimenta situaciones en las que falla y acierta. Luego 
clasifica e infiere hipótesis o teorías. 
 Dialógico: el estudiante discute preguntas, formula argumentos y confronta tesis con un 
maestro. 
 
 
A su vez el aprendizaje se puede explicar bajo las teorías conductista y la cognitivista. A su 
manera, definen qué es el aprendizaje, cómo el ser humano aprende y cuáles son los procesos 
mentales inmersos. Por ejemplo, la conductista considera que el aprendizaje se basa en estímulos-
respuestas. En cambio, la cognitivista ve el aprendizaje desde el descubrimiento y la praxis 
(Feldman, 2005). 
 
2.4 La pedagogía constructivista 
 
La expresión pedagogía proviene del griego παιδίον (paidíon), palabra que traduce niño, y de 
ἀγωγός agōgós, guía, conductor (RAE, 2019). Uniendo los dos étimos, la pedagogía estudia las 
técnicas aplicadas a la enseñanza y educación. Actualmente existen distintos enfoques tales como 
el descriptivo, el romántico, el infantil, el psicológico, entre otros. Para esta práctica educativa se 
elige el constructivista. En líneas generales, busca que el estudiante construya el conocimiento a 
partir de sus talentos y capacidades. Tünnermann (2012) explica que sus aspectos principales son: 
 
 
29 
 
1. El estudiante es quien construye el conocimiento. 
 
2. El medio social y afectivo también actúa. Si el alumno es quien construye su 
conocimiento, esta construcción parte de contenidos ya preexistentes y de las 
relaciones con el entorno. 
 
 
3. El maestro es guía. Cuando la pedagogía constructivista entrega casi por completo el 
proceso de alfabetización al estudiante, el maestro adquiere un papel diametralmente 
opuesto al acostumbrado porque en vez de condicionar orienta en cómo, por qué y 
para qué. O sea, trasfiere poder para aprender según un ritmo. 
 
Las teorías sobre el aprendizaje constructivista discuten el desarrollo próximo, los estímulos 
del maestro y las condiciones ambientales del aprendizaje. También hablan de andamiajes, 
enseñanza orientada a la acción, proactividad, construcción del conocimiento y la actividad, el 
proceso que media la relación entre el ser humano (el sujeto) y la parte de la realidad (el objeto) 
que será transformada por él (construcción del conocimiento) (Vygotski, 2006). Cuando un 
docente recurre a la pedagogía constructivista los contenidos de enseñanza están mediados por: 
 
 Los métodos y estrategias 
 La sucesión de los contenidos 
 La organización social 
 
 
 
 
 
30 
 
2.5 La Escuela Nueva 
 
La Escuela Nueva es una pedagogía que nace en Estados Unidos y Europa iniciando el siglo 
XIX. Fue denominada Escuela Progresista en oposición a las tendencias memorísticas y 
formalistas de la educación. Su objetivo es una enseñanza-aprendizaje libre, activa y centrada en 
los intereses y ritmos de aprendizaje de los estudiantes. Se cree que los precursores de la Escuela 
Nueva son el filósofo francés Jean Jacques Rousseau y el novelista ruso León Tolstoi (Narváez, 
2006). Para Filho (1964) sus tesis son cuatro: 
 
1. Respeto al estudiante y al reconocimiento de su libertad. 
2. La educación tiene por función el progreso individual y social. 
3. El aprendizaje es para la vida en sociedad. 
4. Cada individuo lleva consigo una carga cultural, familiar y religiosa que determina la 
forma en que aprende. 
 
En Colombia, data de 1975 y a nivel nacional es conocida como Servicio de Educación Rural 
(SER) o Proyectos Pedagógicos Productivos (PPP). En esencia favorece la población del campo, 
la asiste y capacita para sus tareas agrarias, agropecuarias, pesqueras y forestales. El trabajo en 
equipo, el diálogo y la capacidad de liderar procesos son elementos claves, pues, la Escuela 
Nueva fomenta una educación crítica y creativa y un reconocimiento y respeto por el otro. 
Igualmente propicia el compromiso y participación porque elimina el tablero y la clase 
magistral, así que da espacio a una educación activa, a una mayor asistencia y a mayor interés de 
la comunidad. De igual modo es ante todo un constructor de paz y de unidad, de conciliación y 
31 
 
tolerancia, ya que a través de las relaciones humanas se va dando el aprendizaje de forma natural, 
equitativa y solidaria (Villar, 2015). 
En Caldas, la Escuela Nueva es un programa educativo que desde hace cuatro décadas o más 
viene apoyando la Federación Nacional de Cafeteros. Además, el Comité Departamental de 
Cafeteros de Caldas , interesado por mejorar la educación rural, también por acercar a los 
estudiantes del campo a la tecnología y a la cultura, desarrolló un conjunto de políticas educativas 
de calidad a las cuales pueden acceder lo jóvenes que aspiran a convertirse en gestores de 
cambio. 
 Hoy la Escuela Nueva sigue implementándose con bastante éxito en las escuelas y colegios 
rurales del Departamento de Caldas, con los principios de promoción flexible, relación escuela-
comunidad y aprendizaje activo significativo utilizando herramientas como el cogobierno, el 
maestro como mediador, utilización pedagógica de todo tipo de recursos del medio, el 
aprovechamiento de las potencialidades de los pares, el desarrollo de competencias y la 
utilización de guías de interaprendizaje (De Jesús y Cortes 2008). 
 
2.6 Guías de interaprendizaje 
 
 
Las guías de interaprendizaje son recursos que el docente emplea en sus clases para que el 
estudiante aprenda y desarrolle con autonomía las actividades académicas (ejercicios, 
evaluaciones, talleres, etc.) (Rojo y Cuesta, 2018). Este material promueve la investigación 
autodidacta, el diálogo, la interacción escolar y la adquisición de conocimientos. Las guías son 
nacionales, o bien, propias de cada docente e institución. 
En el modelo Escuela Nueva, de acuerdo al MEN (2017), la guía es un instrumento a modo de 
brújula, por eso guía, que ayuda al discente a desplazarse por el océano del conocimiento, a 
32 
 
superar problemas, a identificar un tema específico y a practicar los contenidos educativos que el 
maestro expone y socializa en el aula de clase. Para ser más exactos, es una ruta y estrategia que 
favorece el aprendizaje y entrega herramientas para el éxito de la formación: ciudadanos libres, 
con autonomía y en plano uso de sus facultades. 
García y De la Cruz (2014) consideran los siguientes pasos en el diseño de las guías: 
 
 Descripción: sección donde se da a conocer tema o el nombre, así como los conceptos 
previos, las actividades de motivación, etc. Además, estipula el número de sesiones y el 
espacio. 
 Objetivos: propósitos educativos y didácticos. 
 Contenidos: relativoa conceptos, procedimientos y actitudes; es una descripción de los 
tópicos a tratar. 
 Secuencia de actividades: son los pasos a seguir para alcanzar los objetivos trazados. 
 Recursos materiales: descripción de los instrumentos que usará el docente para la 
ejecución. 
 Organización de espacio y tiempo: relatoría de la duración y el área de trabajo. 
 Evaluación: criterios e indicadores para valorar el aprendizaje de los estudiantes 
 
 
De igual manera, su construcción puede verse a partir de los aspectos formales: 
 
 Identificación: casillas para el nombre del estudiante y el docente, el grado y la 
institución; básicamente son los datos del participante. 
 Digitación: tipografía Arial o familia Romana, tamaño 11 o 12 y márgenes 2 cm todos los 
lados. 
33 
 
 Redacción: clara y con una sintaxis acorde a la edad de los estudiantes; el estilo llano 
debe primar. 
 Estética: uniformidad en todo el material, o sea, los espacios entre líneas y párrafos, las 
sangrías, las tablas y las figuras deben ser iguales. Es recomendable emplear imágenes 
llamativas y acordes al contexto. 
 Estructura: tiempo planeado, recursos, indicadores de desempeño (logros), inducción, 
información, trabajo individual, trabajo de grupo y evaluación. 
 Atributos de la guía: fuentes de información, algo así como teoría, para el aprendizaje de 
la población. 
 Recursos cognitivos: saberes previos que comparan y miden conocimientos en 
matemáticas, biología, química, sociales, informática, etc. 
 
Para el desarrollo de una guía de interaprendizaje, la metodología contiene una secuencia 
lógica de actividades que en su orden se denominan: 
 
A- Vivencias. 
B- Fundamentación científica. 
C- Actividades de ejercitación. 
D- Actividades aplicación. 
E- Actividades de complementación o ampliación. 
 
 
 Jesús y Cortés (2008) presentan la secuencia de la siguiente manera: 
 
Primer momento: vivencias 
Parte de una etapa de exploración en la que se identifican los conocimientos previos, las 
actitudes y expectativas, sea cual fuese su grado de procedencia y nivel de formación. Esta 
34 
 
experiencia de valoración de aprendizaje acumulado o inventario de logros de vida personal, lo 
denominamos VIVENCIAS, la cual replantea y dimensiona la actividad básica, la que hace parte 
del proceso propuesto para los grados de primaria. 
 
Competencias que se privilegian: Nocional, Interpretativa. 
Nivel de desempeño: Reconocimiento. 
 
Segundo momento: fundamentación científica 
 
Logrado el primer momento de reconocimiento de aprendizajes adquiridos (VIVENCIAS), 
el proceso continua el acercamiento a nivel de la conceptualización a través de una etapa de 
fundamentación y documentación CIENTÍFICA, bien sea por medio de lecturas, documentos u 
otros, en la cual se ofrece al estudiante información teórica sobre principios, leyes, normas, 
conceptos que explican, dan razón o fundamentan el tema central, mediante formas didácticas y 
pedagógicas propias de su edad y del grado de abstracción ideológica. La fase de fundamentación 
científica, amplía, fundamenta, explica, clasifica, da respuestas científicas a los conocimientos 
acumulados; retoma y profundiza las vivencias del estudiante. En el sexto grado de educación 
Básica Secundaria, (de los 12 años en adelante) el niño está concluyendo la etapa de las 
operaciones concretas y se está adentrando en la etapa de las operaciones formales, hecho que 
lo habilita para procesar conocimientos a un nivel formal (etapa de operaciones de abstracción). 
En síntesis, la lectura o la información documentada, aporta al estudiante nuevos conocimientos, 
científicamente válidos para que al asimilarlos los reutilice, compruebe y aplique. Como ayuda 
para la asimilación de los conceptos abordados en la fase de fundamentación científica, el módulo 
incluye un GLOSARIO de términos técnicos y científicos. 
35 
 
 
Competencias que privilegia: Interpretativa, cognitiva, conceptual, inferencial. 
Nivel de desempeño: Reconocimiento. 
 
Tercer momento: ejercitación 
 
La actividad de ejercitación permite el uso de los conocimientos adquiridos en las fases 
anteriores. Este nivel de reutilización del conocimiento, supera las operaciones concretas 
enunciadas por Jean Piaget, sin que necesariamente tengan que descartarse o eliminarse, se 
habilita al estudiante para el manejo de operaciones formales que transcienden notablemente los 
procesos mentales de asimilación, concreción, adaptación y aplicación de lo aprendido. El 
análisis, la reflexión, la síntesis, la argumentación, la conceptualización son actividades propias 
de la ejercitación, ya que se busca a través de ella que el estudiante desarrolle destrezas para la 
identificación y concreción de situaciones problemáticas, abarque contextos, perciba causas, 
efectos y hechos. 
En éste momento se hace énfasis en la reconstrucción de situaciones, en la organización de la 
información escrita y en el buen manejo del análisis y de la síntesis, así como en la descripción de 
eventos y en la representación de sucesos cotidianos que conforman la vida social, cultural y 
familiar del estudiante. En este ejercicio de orden práctico, juega un papel definitivo la capacidad 
creativa del estudiante, su habilidad para el manejo de la lectura comprensiva y para la 
investigación. Esta actividad de ejercitación pretende además, despertar en el alumno cualidades 
que le garanticen un buen nivel de socialización y de integración, una actitud solidaria que le 
desarrolle habilidades de liderazgo, de altruismo, y una capacidad de tolerancia y de respeto por 
las ideas e iniciativas de sus compañeros. 
36 
 
La ejercitación del conocimiento debe conducir al estudiante al hallazgo de una posición de 
equilibrio que armonice dentro de una relación de desajuste –ajuste para la asimilación por 
motivación e incentivación, de nuevas experiencias de aprendizaje. Igualmente se rescata en esta 
fase, la técnica de la pedagogía del error (error - ensayo) al permitir que el estudiante confronte, 
construya y reconstruya alternativas para abordar situaciones nuevas. De igual manera surge 
como otra de las posibilidades creativas de esta actividad, la inducción del estudiante en forma 
progresiva y consciente en la tarea investigativa, haciendo uso de estrategias que le garanticen su 
participación dinámica en los procesos de interaprendizaje y en la conformación de su propio 
estilo, en el manejo de su propio ritmo y metodología de trabajo. 
 
Competencias que se privilegian: Interpretativa, argumentativa, conceptual. 
Nivel de desempeño: Uso del conocimiento. 
 
Cuarto momento: actividades de aplicación 
 
En este momento se fortalece la actividad investigativa, puesto que lleva al estudiante a 
comprometerse e incidir sobre situaciones problemáticas vividas dentro y fuera del aula y que 
transcienden a su realidad social. Estas acciones son ejecutadas por el estudiante a través de 
proyectos que siguen los pasos de la investigación científica. El estudiante diseña 
individualmente o en la mesa de trabajo, estrategias que le permiten caracterizar y definir el 
“problema “, y los procedimientos y las técnicas de manejo, con el fin de lograr en la práctica su 
tratamiento adecuado. Este proceso de búsqueda, facilita la construcción de alternativas de 
solución que se van reforzando progresivamente con el alcance de los logros previstos en cada 
unidad”. 
37 
 
2.7 Ideas previas 
 
Las ideas previas son aquellos esquemas mentales que poseen los estudiantes antes de recibir 
cualquier tipo de educación (formal, no formal, informal). Algunas veces suelen asociarse con los 
presaberes, errores conceptuales, modelos alternativos o preconceptos. Sin embargo, no son lo 
mismo (Villa, 1984) es decir son construcciones personales, pero a la vez son universales y muy 
resistentes al cambio; muchas veces persisten a pesar de largos años de instrucciónescolarizada 
(Bello, S. 2004) o una elaboración activa de la realidad. (Driver 1981, citado por Solís 1984). 
Como características tienen: 
 
 Es una construcción subjetiva 
 Son implícitas 
 Son puntuales 
 Científicamente son equivocadas 
 Dificultan el aprendizaje 
 
Los orígenes de estas ideas son tres. El primero es el sensorial. De acuerdo a Hernández, 
Guerrero y Guerrero (2016), los sentidos (la visión, el olfato, el tacto, el gusto y la audición) 
proporcionan información a los estudiantes. Con esta información los alumnos construyen una 
serie de relaciones y de hipótesis sobre el mundo y la realidad que luego en las aulas de clase son 
discutidas y analizadas de forma científica; suelen ser de continuidad, causalidad y covariación. 
El segundo es el social o cultural y corresponde con concepciones adoptadas luego de socializar; 
son ideas grupales, erróneas y comúnmente aceptadas. Y el tercero es el escolar, aquellas ideas 
38 
 
referidas a libros y material académico que son inexactas y reflejan un problema didáctico (Pozo, 
1996). 
En la actualidad, existen diversas técnicas para detectar las ideas previas. Por ejemplo, está el 
cuestionario de preguntas, un documento organizado y coherente que sirve al docente o psicólogo 
para reconocer las construcciones mentales que los escolares realizan cuando intentan explicar 
fenómenos, describir y predecir. Está la entrevista, diálogo dirigido en el que se entabla una 
conversación sobre un tema. Y está la observación, participante o no participante (Hernández et. 
al 2016). 
 
2.8 Modelo mental 
 
El modelo mental es una representación estructural, análoga a la realidad, que explica 
fenómenos, estados, situaciones y experiencias, o que sirve para comprender e interiorizar esos 
mismos fenómenos, estados, situaciones y experiencias. Otra manera de ver los modelos 
mentales es esta: 
 
Representación de un estado de cosas, y consecuentemente su estructura no es arbitraria, tal 
y como lo es la de una representación proposicional (por ejemplo, la frase anterior, “el libro 
está sobre la mesa”, puede referirse a cualquier libro, abierto, cerrado, nuevo, viejo, sobre 
cualquier mesa, en la medida en que es abstracta y puede representarse de maneras 
diversas); el modelo mental desempeña un papel representacional analógico estructural y 
directo. Su estructura refleja aspectos relevantes del estado de cosas correspondiente en el 
mundo real o imaginario. (Krapas, Queiróz, Colinvaux,Franco, 1997, p.34) 
 
39 
 
Los primeros teóricos en hablar de modelos mentales fueron Philip Johnson-Laird y D. 
Gentner y A.L. Stevens en los años 80. Para estos investigadores, los modelos mentales, o la 
teoría de los modelos mentales, explican procesos cognitivos, capacidad de memoria, velocidad 
de procesamiento y los conocimientos acumulados después del estudio, el aprendizaje o la 
experiencia. Aunque estos autores comparten rasgos en común en el momento de precisar qué 
son los modelos mentales, las diferencias son varias. Algunas son: Philip Johnson-Laird 
considera que los modelos mentales son un tipo de representación, al igual que las presentaciones 
proposicionales y las imágenes. D. Gentner toma distancia porque según él los modelos mentales 
son unidades de pensamiento independiente de las imágenes. 
 Por su parte, para Gentner los modelos mentales no implican, necesariamente, ninguna teoría 
o relación entre elementos. Philip Johnson-Laird no está de acuerdo con este punto de vista 
porque los modelos mentales apelan a relaciones entre elementos para su constitución. Philip 
Johnson-Laird explica que la cognición debe ser analizada a partir de modelos mentales, mientras 
que D. Gentner dice que el punto de partida para entender la forma en que el hombre aprende son 
las preposiciones (Krapas, Queiróz, Colinvaux,Franco, 1997). 
La composición de los modelos mentales está determinada por relaciones y elementos. Lo 
primero, vendría a ser cada una de las partes que forman el modelo. Por ejemplo, en el modelo 
mental de un libro sus elementos serían la tapa, las hojas que forman el mismo libro, que bien 
puede ser una novela, un ensayo sobre física cuántica o una relatoría etnográfica, el material del 
que está hecho el objeto, papel, madera o plástico, el color de la tinta, azul, verde, negro, y su 
tamaño, grande, pequeño o mediano. Por el contrario, las relaciones serían las asociaciones de 
esos elementos para representar, analógicamente, el mismo libro, sus características particulares y 
las experiencias que suscita. 
40 
 
En los centros educativos (escuelas, colegios, institutos técnicos, academias y universidades), 
los modelos mentales revelan el nivel cognitivo del estudiante y cuáles son sus representaciones 
sobre la realidad de las cosas y las propiedades de los fenómenos. También, a través de los 
modelos mentales el docente identifica las dificultades de los alumnos, su capacidad de síntesis, 
el grado de abstracción y la estructura de su pensamiento. Con los hallazgos, reconoce los ritmos 
de aprendizaje de la comunidad, sus fortalezas y debilidades con el fin de mejorar los indicadores 
institucionales y los sistemas de evaluación (Krapas, Queiróz, Colinvaux,Franco, 1997). 
 
2.9 Modelos conceptuales 
 
Los modelos conceptuales son representaciones estrictamente científicas que sirven para 
explicar el estado de las cosas, los fenómenos (cambio de la materia y su trasformación, 
propiedades de la materia, movimiento de los planetas, fuerzas gravitacionales, reproducción de 
los seres vivos, etc.) y la realidad desde una perspectiva objetiva y no subjetiva. Su definición es: 
 
 
[…] estructuras inventadas y diseñadas por investigadores, ingenieros, arquitectos, 
profesores para facilitar la comprensión o enseñanza de sistemas físicos, o estados de cosas 
físicos, objetos o fenómenos físicos. Son proyectados como herramientas para el 
entendimiento y/o para la enseñanza de determinados contenidos. (Rodríguez, Marrero y 
Moreira, 2001, p.34) 
 
Gea, Gutiérrez, Garrido, Cañas (2017) ven en estos términos los modelos conceptuales: 
 
 
41 
 
Los modelos presentan un marco conceptual donde reflejar las teorías, plasmar propiedades 
y establecer los principios de los sistemas. Su importancia radica en que permiten 
identificar, organizar y realizar razonamientos sobre los componentes y comportamiento 
del sistema, son la guía para el proceso de diseño... Por su naturaleza debe ser expresivos, 
fáciles de usar y completos. (p.6) 
 
La manera de concebir modelos conceptuales, desarrollados a partir de un acuerdo y 
observación colectiva de los individuos expertos en campo, es variada. En ocasiones es por 
medio de teorías, como ocurre en la física cuando los científicos o las comunidades científicas 
establecen un paradigma que explica determinado fenómeno (el caso más famoso es el del 
filósofo y alquimista ingles Isaac Newton, quien estableció en el siglo XIX que la gravedad es 
una fuerza que entre otras cosas une a los cuerpos y evita que circulen sin control por el espacio). 
Otra es a través de fórmulas, analogías, axiomas y preposiciones. En cualquier situación, la 
función es la misma: simular sistemas técnicamente precisos, abstractos e inteligibles. 
En la educación, los modelos conceptuales son usados por los docentes para enseñar las 
Ciencias Naturales y alcanzar el aprendizaje significativo, esto es una educación afectiva, 
psíquica y de gobierno en el aula y no meramente una actividad memorística y pasiva, pues, 
resulta de la interacción con el campo de pensamiento, de sentimientos y de valores políticos. 
Con el tiempo, este aprendizaje lleva al estudiante a estados de conciencia más elevados donde 
las explicaciones son complejas y acordes al lenguaje científico. La modelización es el nombre 
que recibe el proceso por el cual los educandos, igual las personas, describen el estado de lascosas, los fenómenos y la realidad desde una perspectiva objetiva y cientificista. Cuando el 
estudiante pasa de un modelo mental a uno conceptual se dice que experimenta una evolución 
conceptual. 
42 
 
2.10 Obstáculos epistemológicos 
 
Dificultades psicológicas que encuentran las personas para la adquisición del conocimiento 
científico, la realidad y los fenómenos del mundo. En otras palabras, son barreras para acceder a 
teorías o prototipos que detallan sucesos, responden interrogantes o solucionan problemas. Como 
afirma Villamil (2012): 
 
[…] Los obstáculos epistemológicos no se refieren a los elementos externos que 
intervienen en el proceso del conocimiento científico, como podría ser la complejidad o la 
dificultad para captar el nuevo fenómeno al modo cartesiano, en el que la causa 
fundamental para no poder acceder al conocimiento radica en la mínima capacidad que 
tienen los sentidos para captar la realidad, sino a las condiciones psicológicas que impiden 
evolucionar al espíritu científico en formación. (p.5) 
 
Los obstáculos epistemológicos estarían asociados a las características mentales y a las tareas 
relacionas con el comprender y entender un tema, categoría o noción. Para Zapata (2010), 
algunas de estos rasgos son: concentración, motivación, organización, actitud y repetición. 
Unidas, los impedimentos o baches que retrasan la apropiación del conocimiento objetivo 
desaparecerán, dando lugar a la inteligibilidad de conceptos, a las sucesivas relaciones de causa y 
efecto, a comparaciones, a análisis, a inducciones, deducciones o aducciones y a la construcción 
de un modelo conceptual configurado a partir de evidencias y no de suposiciones. 
Zapata (2010) sostiene que existen diez obstáculos epistemológicos: 
 
 Experiencia primera: información o datos adquiridos en los primeros años de vida. 
Están vinculados con la sabiduría popular y las opiniones. 
43 
 
 Obstáculo realista: hipótesis sobre las sustancias y sus vínculos con la realidad. Los 
supuestos sobre estos aspectos no se someten a crítica o discusión. 
 Obstáculo verbal: conceptos utilizados diariamente que después terminan siendo 
axiomas para clarificar situaciones. 
 El conocimiento unitario y pragmático: unidades precientíficas que sirven para 
describir la realidad y simplificar el estudio de los fenómenos. 
 El sustancialista: unión entre la sustancia y sus cualidades. 
 El realista: aceptación de la realidad tal como llega a los sentidos. 
 El animista: valoración exagerada de la vida. 
 El mito de la digestión: juicio explicativo a través de la metáfora de la cocción. Fue 
muy popular en el siglo XVI entre los alquimistas y los espiritistas antes de Alan 
Kardec. 
 La libido: interpretación desde el punto de vista del investigador y su subjetividad. No 
es objetiva y tampoco está libre de juicios de valor. 
 Conocimiento cuantitativo: prejuicio según el cual todo aquello que puede ser 
cuantificado es válido y verdadero. 
 
Gaston Bachelard, filósofo y escritor francés famoso por sus aportes a la historia de la ciencia, 
a la poesía y a la crítica literaria, es quien acuña la expresión obstáculos epistemológicos 
(Villamil 2012). 
 
 
 
44 
 
2.11 Fundamentos Conceptuales 
 
 2.11.1 Fórmula química 
 
 
Representación de los elementos que constituyen un compuesto y la proporción en que se 
encuentran. Es decir, el número de átomos que dan vida a una molécula. Su forma gráfica es esta: 
 
Figura 2. Fórmula química 
Fuente: Módulo conceptos básicos de química. Universidad de Valencia España (2018) 
 
 
2.11.2 Reacción química 
 
Una reacción química es una transformación en la que cambia la composición de la materia. 
Esto necesariamente implica la ruptura de algunos enlaces entre los átomos y la generación de 
otros, por lo que las reacciones químicas están directamente vinculadas al enlace químico. Las 
reacciones químicas se representan gráficamente por medio de ecuaciones químicas. Estas 
representaciones relacionan las cantidades relativas de reactantes con los productos que se 
generan. Para que se dé una reacción, es necesario un conjunto de situaciones Una de ellas es el 
choque entre moléculas, la otra es la energía suficiente y la tercera la orientación adecuada para 
45 
 
que los enlaces formen un producto, o sea la sustancia que resulta luego de una reacción química. 
A su vez, participan unas leyes. La primera, también conocida como Ley de acción, dice que 
existe una relación de reactivos y productos químicos de acuerdo con una temperatura y 
equilibrio determinado. La ley data de 1864 y es una de las leyes principales de la química. La 
segunda, la Ley de conservación de la material, afirma que durante una reacción química la masa 
total permanece igual, o sea, la masa consumida de los reactivos es la misma a la de la masa de 
los productos resultantes. Los reactivos son los compuestos que generan una reacción química 
(Cruz et. al, 2017). 
 
 
 
Figura 3. Reacción química 
Fuente: Cruz, Osuna, Ávila, G. y Cabrera (2017) 
 
 
 
 
 
46 
 
 2.11.3 Epistemología de la reacción química 
 
La epistemología de la reacción química está relacionada con la epistemología de la química. 
En términos históricos, la química más o menos data de 3.500 antes de A.C cuando las primeras 
civilizaciones asentadas en el Oriente Próximo, los Sumerios, los Ititas, los Asirios y los 
Babilonios, experimentaban con los minerales de la zona, roca, hierro, cobre, diorita, etc. Los 
productos de esta experimentación fueron aleaciones, espejos y diversos objetos de uso 
doméstico, comercial, industrial y religioso. Vale la pena mencionar que la química de ese 
entonces si bien estaba fundamentada en la experiencia y la observación de los hechos, aún 
conservaba atisbos de misticismos, magia y hechicería; era una protoquímica. Con los hallazgos 
en otras ciencias, física, astrología, y geología, la formación de los primeros químicos fue más 
completa, holística y acaparadora (Hing, 2008). 
En Grecia, 350 A.C, la química deja de ser una seudociencia que combinaba la observación y 
la superstición para transformarse en una ciencia en sentido estricto. Aristóteles es uno de los 
filósofos clásicos en hablar de la materia, sus propiedades y cambios. Después están Leucipo y 
Demócrito, los atomistas, quienes con sus hipótesis en torno a los átomos y el reino nanoscopico 
postularon un universo constituido por partículas y reacciones químicas. Al mismo tiempo en 
Egipto y China los científicos analizaban las propiedades de los minerales, intentaban alterar la 
madera o fusionar el hierro con la roca (Hing, 2008 ). 
En el Medioevo la química entró en periodo de estancamiento, así que los desarrollos y 
descubrimientos, junto con las teorías o leyes, fueron pocos. Sin embargo, aún continuó una leve 
especulación sobre cómo la ciencia de la materia estaba en condiciones de ayudar a los padres de 
la iglesia, a la construcción de templos, vitrales y las tintas para los libros sagrados, los tratados 
47 
 
de San Anselmo y las disertaciones de San Agustín y Santo Tomas son algunos (Lockemann, 
1968). 
En la Modernidad la química, gracias al Renacimiento, la Revolución Copernicana y la 
inducción de Brancis Bacon, empieza a ser considerada una ciencia dura, junto a la física, y 
nacen las leyes, se ramifican sus áreas, química orgánica, química inorgánica, fisicoquímica, etc., 
muchos de los científicos más prominentes, por ejemplo el inglés Isaac Newton, realizan trabajos 
y tratados exploratorios entorno a la alquimia y aparece la tabla periódico de los elementos, el 
responsable es el científico ruso Dmitri Mendeléyev (Lockemann, 1968). 
En el presente, la química tiene diversas aplicaciones y escuelas. También, es una disciplina 
que aporta a la calidad de vida, a la producción de alimentos, a la fabricación de vehículos y al 
diseño de tecnología, entre otrascosas. Y mientras tanto, las reacciones químicas siguen 
facilitando la comprensión de la realidad y el funcionamiento de los seres vivos; hoy por hoy sus 
influencias son la racionalidad moderna, el evolucionismo y la visión multidisciplinar del 
conocimiento. 
 
2.12 Antecedentes 
 
 2.12.1 Modelos mentales 
 
Nappa, Insausti y Sigüenza (2006) desarrollaron un trabajo con el fin de determinar modelos 
mentales sobre disoluciones en estudiantes de grado quinto de educación secundaria. La 
recolección de la información se llevó a cabo a través de entrevistas basadas en los conocimientos 
que debían tener los estudiantes tanto en teoría como en clases prácticas de aula y laboratorios. 
Los resultados afirman que se logra clasificar los modelos mentales y cognitivos de los 
estudiantes, agrupados bajo cinco ejes: grados de abstracción, construcciones a partir de ideas 
48 
 
previas, número de elementos del modelo, modificaciones en el modelo de trabajo y abandono de 
tareas. Esto permite detectar los elementos más precisos y específicos representados por los 
estudiantes, de forma tal que utilizan modelos de anclaje. Del mismo modo, se detecta que es 
importante la utilización de modelos mentales para la comprensión de las perspectivas cinético-
molecular y físicoquímica. 
Portolés, Solaz, J. J. y Sanjosé, V. (2008) prueban la teoría de modelos mentales para la 
enseñanza y debaten su funcionamiento para evaluar cómo trabajaron los conocimientos previos 
en la formación educativa. En los resultados de la investigación, se observa que la variable 
independiente de conceptos y relaciones fue la que arrojó una mayor desviación estándar (3.4), 
así que existe un rango amplio de diferenciación entre los 84 estudiantes que fueron la muestra 
elegida para el estudio. Vale resaltar que el proyecto da muestra de que el conocimiento adecuado 
depende de los factores conceptuales o declarativos, situacionales, procedimentales y 
estratégicos, por lo que una falencia en alguno de estos aspectos significa la comprensión 
inadecuada de los contenidos. 
García y Rentería (2013) muestran cómo la modelización cognitiva y mental permite 
reconocer los problemas en la educación química, al mismo tiempo que aporta soluciones en la 
aplicación de conceptos que no se han comprendido adecuadamente o se han olvidado debido a 
diversos factores. Después de aplicar instrumentos, los autores concluyen que la capacidad de 
modelización y el análisis de los resultados mostrados en los aspectos cualitativos y relacionales 
son fundamentales para el desarrollo de las dos capacidades, tanto de la resolución de problemas 
como de la modelización. Así mismo, en el campo de la didáctica de las ciencias y 
específicamente en la química y de las reacciones, se logra identificar que la implementación de 
propuestas de modelización permite resolver problemas al aportar en el análisis de las relaciones 
halladas y en la comprensión de los fenómenos. 
49 
 
Borbón (2014) identifica la función de las representaciones mentales en el aprendizaje de la 
química, específicamente para el tema de reacciones químicas. Plantea que mientras la mayoría 
de investigaciones cercanas enfocan en el análisis del lenguaje utilizado por los docentes, no 
existen trabajos dedicados al análisis de los modelos cognitivos y conceptuales para la enseñanza 
de las reacciones químicas, así como no hay una construcción desde la enseñanza con medios 
virtuales ni guías de estudio. En los hallazgos, se llega a observar que la utilización de modelos 
mentales orientados en la producción de materiales didácticos y en la labor tutorial representan 
un cambio en el aprendizaje significativo de los estudiantes, pero queda por fuera un margen que 
permita afirmar con certeza que el uso de modelos cognitivos y conceptuales impacta el proceso 
total de aprendizaje. Igualmente, se percibe que uno de los baches que enfrentan los estudiantes 
es la comprensión adecuada de los fenómenos, por lo que aprehender los fenómenos químicos 
requiere una relación de correspondencia cercana entre el mundo macroscópico y el nanoscópico. 
Flórez (2017) pretende comprender las transformaciones presentadas en los modelos mentales 
de estudiantes, para lo cual se clarifican los componentes y vínculos entre ellos, así que se 
identifica el modelo sobre el cual se pone más énfasis en el proceso de formación. Como 
conclusión principal se plantea que es necesario el develamiento de propuestas enfocadas en las 
Ciencias Naturales, debido a que fue el área en donde se reconocieron mayores falencias de los 
estudiantes. Se afirma que el uso de un estudio de modelos cognitivos y mentales aporta en la 
comprensión, en las metodologías didácticas y en los resultados de la apropiación de conceptos 
que se dificultan en el aula de clase, por lo que es una estrategia que permite comprender cómo 
los estudiantes relacionan y cuáles dificúltales presentan la comunidad acerca de la apropiación 
de conceptos y la utilización práctica de ellos. 
 
50 
 
 2.12.2 Evolución conceptual 
 
Nelly, Beleño, Márquez y Agudelo (2019) desarrollan un trabajo de grado donde revisan la 
evolución conceptual en estudiantes de ingeniería después de aplicar un conjunto de guías. En los 
resultados, los autores concuerdan en que la evolución conceptual fue posible ya que la población 
modelizó procesos, entendió las teorías descritas en el material e interpretó debidamente los 
problemas planteados. Sin embargo, Nelly et al. (2019) hallaron diferencias entre el grupo 
control y el experimental. 
Pérez (2019) indaga de qué forma la cocina puede ser una estrategia para mejorar la enseñanza 
y aprendizaje de los conceptos de bioquímica, en otras palabras la evolución conceptual a través 
del arte culinario. El trabajo se realizó en Chinchiná, Caldas, en la Vereda el Trébol y en sus 
resultados Pérez (2019) muestra que en efecto cuando el maestro implementa guías puede 
conducir a los estudiantes a una evolución conceptual, pues, enseña a modelar una situación 
específica. Su conclusión general es: para la modelización los jóvenes necesitan una serie de 
instrumentos, en este caso material didáctico y el acompañamiento del docente, quien solucionará 
sus dudas y corregirá fallas. 
 
 2.12.3 Ideas previas 
 
 Gallego (2016) planea conocer cómo evolucionan las ideas previas sobre las reacciones 
químicas de alumnos de sexto grado de primaria después de un programa didáctico. Cuando 
aplica el material, encuentra que la población logró una evolución en sus ideas previas porque 
asumió una posición diferente en las clases y una actitud diferente hacia el conocimiento, pues, se 
detectaron concepciones alternativas. 
51 
 
Dávida, Cañada, Sánchez y Belén (2017) están preocupados por establecer cuáles son las ideas 
previas sobre los cambios físicos y químicos de grupo de alumnos de Educación Secundaria 
Obligatoria, al mismo las emociones del colectivo hacia el aprendizaje de las reacciones 
químicas. En la sección de hallazgos, Dávida et. al (2017) corroboran la presencia de 
concepciones alternativas cuando se habla de cambios físicos y químicos de la materia. Esto, 
porque los estudiantes revelan problemas en la distinción de los cambios físicos de los cambios 
químicos. En el caso de las emociones, los autores perciben emociones positivas y negativas 
sobre el estudio de la química, lo que refleja un aprendizaje de la química en unos alumnos y en 
otros no. 
 
 2.12.4 Guías de interaprendizaje para la enseñanza de la química 
 
 
Morales (2013) diseña, aplica y evalúa un programa, según la metodología Escuela Nueva, 
que sirva para la enseñanza-aprendizaje de la química en estudiantes del grado noveno de la 
institución Educativa El Placer del municipio de Marquetalia (Caldas). En las conclusiones se 
rescata el valor de los ambientes virtuales, el “crocodile chemistry”, y la metodología