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Recurso Educativo Digital (RED) Para El 
Aprendizaje De Los Números Cuánticos 
y Configuración Electrónica 
 
 
 
Digital Educational Resource (DER) For Learning Quantum 
Numbers and Electron Configuration 
 
 
 
 
Santiago Giraldo Franco 
 
 
 
 
Universidad Nacional de Colombia 
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 
Maestría en Enseñanza de Ciencias Exactas Y Naturales 
Manizales, Colombia 
2022 
 
Recurso Educativo Digital (RED) Para El 
Aprendizaje De Los Números Cuánticos 
y Configuración Electrónica 
 
 
 
 
 
Ing. Químico 
Santiago Giraldo Franco 
 
 
 
 
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de: 
Magister en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales 
 
 
 
Director (a): 
MSc Jorge Eduardo Giraldo Arbeláez 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidad Nacional de Colombia 
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 
Maestría en Enseñanza de Ciencias Exactas Y Naturales 
Manizales, Colombia 
2022 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico este trabajo a mi familia y a mis 
estudiantes, por todas las vivencias compartidas y 
por la motivación constante para lograr los sueños 
sin importar las dimensiones de éstos. 
 
Al profesional en el que me he convertido. 
 
 
 
 
 
 
Nadie puede construir un mundo mejor 
sin mejorar a las personas. Cada uno debe 
trabajar para su propia mejora. 
Marie Curie 
 
 
 
Agradecimientos 
En este aparte quiero de forma general hacer mención y reconocimiento a 
algunos de los y las involucradas en el viaje que han sido los estudios realizados y en 
el desarrollo del presente trabajo. 
Quiero agradecer a los miembros de mi familia, 
A mi hermana Carolina Giraldo por su apoyo, palabras de aliento y 
comprensión durante el proceso, te admiro. 
A mis padres Gloria Inés Franco y Carloman Giraldo, así como a mi hermano 
Alejandro Giraldo por su compañía aún en la distancia, por recibirme siempre que fue 
necesario con la mejor actitud y por brindarme motivación en los momentos que más 
lo necesité. 
Al magister Jorge Eduardo Giraldo por su acompañamiento, guía y 
comprensión en el proceso desarrollado para el cumplimiento del presente trabajo. 
A tres mujeres que, no siendo mis familiares, lo parecen, Luisa F. Guarín, 
Mónica L. Rincón e Isabel C. Sarmiento por su compañía, por las palabras de 
motivación y los consejos para afrontar un trabajo de este tipo. 
A mis compañeros y compañeras de maestría, especialmente a Leidy B. Suaza, 
Luisa F. Giraldo y Paulina Del Pilar Sierra, junto a ellas conformamos un excelente 
equipo para la ejecución de las actividades académicas, así como compartir ideas sobre 
nuestros trabajos finales y brindarnos espacios para solucionar dudas durante todo el 
proceso, además de representar un apoyo en el ámbito personal en momentos de 
dificultad, todo esto hizo más amenos los semestres de estudio. 
Contenido IX 
 
A la institución educativa GI School de Armenia, al grupo de docentes, 
directivos y estudiantes de secundaria, especialmente a los integrantes de la promoción 
2024, con sus aportes, colaboración, palabras de ánimo, espacios de reflexión y 
compañerismo aportaron desde sus posibilidades al proceso realizado. 
Y por último quiero agradecer a Cobi y Archie por su vigilancia y compañía 
en las largas jornadas de investigación, análisis, diseño y revisión, no hubiera sido lo 
mismo sin ustedes. 
 
Resumen y Abstract XI 
 
Resumen 
 
Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número Cuánticos y 
Configuración Electrónica 
 
El presente trabajo expone el diseño de un recurso educativo digital (RED) en plataformas 
de código abierto, enfocado al aprendizaje de los números cuánticos y la configuración electrónica 
en estudiantes de secundaria; el diseño se apoyó en la información obtenida de la prueba de 
identificación de conocimientos previos, resuelta por los estudiantes de 9º grado de la institución 
educativa GI School, enfocada en las temáticas referentes a la estructura atómica, la disposición y 
organización de los electrones en los átomos. El desarrollo del presente trabajo permite resaltar la 
importancia de la identificación de conocimientos previos en el proceso de planeación de actividades 
de diferente índole, al igual que la necesidad de construir herramientas, simuladores y otros 
instrumentos virtuales que permitan la visualización de la materia a escala subatómica, facilitando 
la comprensión de estos conceptos en el área de química, así como la promoción de un ambiente de 
aprendizaje dinámico y motivador para los estudiantes. 
Palabras Clave: Recursos educativos digitales, RED, TIC, ideas previas, números 
cuánticos, configuración electrónica. 
 
Resumen y Abstract XII 
 
Abstract 
 
Digital Educational Resource (DER) For Learning Quantum Numbers and Electron 
Configuration 
 
This document presents the design of a digital educational resource (RED) in open-source 
platforms, focused on the learning of quantum numbers and electronic configuration in high school 
students; the design was based on the information obtained from the test of identification of prior 
knowledge, solved by 9th grade students of the educational institution GI School, focused on the 
topics related to atomic structure, arrangement and organization of electrons in atoms. The 
development of this work allows highlighting the importance of the identification of prior 
knowledge in the planning process of activities of different types, as well as the need to build tools, 
simulators and other virtual instruments that allow the visualization of matter at a subatomic scale, 
facilitating the understanding of these concepts in chemistry, as well as the promotion of a dynamic 
and motivating learning environment for students. 
Keywords: Digital educational resource, DER, ICT, prior knowledge, quantum numbers, 
electron configuration. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Contenido XIII 
 
Contenido 
Pág. 
Resumen ............................................................................................................................................. XI 
Abstract ............................................................................................................................................ XII 
Lista de figuras ............................................................................................................................... XVI 
Lista De Tablas ............................................................................................................................... XIX 
Introducción......................................................................................................................................... 1 
1. Planteamiento de la Propuesta ................................................................................................ 5 
1.1 Planteamiento del Problema ............................................................................................... 5 
1.2 Justificación ........................................................................................................................ 6 
1.3 Objetivos ............................................................................................................................ 8 
1.3.1 Objetivo General ............................................................................................................. 8 
1.3.2 Objetivos Específicos ...................................................................................................... 8 
2. Marco Teórico ........................................................................................................................... 9 
2.1 Ideas Previas y Cambio Conceptual, en el Aprendizaje de la Química ............................. 9 
2.2 Las TIC y Su Implementación en Educación. .................................................................. 13 
2.2.1 El Concepto de “LasTIC”............................................................................................. 13 
2.2.2 Aplicación y Relevancia de las TIC en la Educación.................................................... 16 
2.2.3 Las TIC en el Aprendizaje de las Ciencias .................................................................... 18 
2.2.4 Los Recursos Educativos Digitales (RED) ................................................................... 19 
2.2.5 Antecedentes, Implementación de RED en el Aprendizaje de Conceptos de Química . 22 
2.3 Referente Disciplinar ........................................................................................................ 24 
XIV Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número 
Cuánticos y Configuración Electrónica 
 
2.3.1 Evolución Histórico-Epistemológica del Concepto Electrón ........................................ 24 
2.3.1.1 El Átomo Deja de Ser Indivisible ......................................................................... 25 
2.3.1.2 Los Inicios de la Química Nuclear ........................................................................ 25 
2.3.1.3 El Primer Modelo Mecánico Cuántico .................................................................. 26 
2.3.1.4 El Modelo Mecánico Cuántico ............................................................................. 28 
2.3.1.5 El Modelo Atómico Actual ................................................................................... 29 
2.3.2 Los Números Cuánticos ................................................................................................ 29 
2.3.3 La Configuración Electrónica ....................................................................................... 33 
3. Metodología ............................................................................................................................. 37 
3.1 Enfoque y Alcance del Trabajo ........................................................................................ 37 
3.2 Contexto del Trabajo ........................................................................................................ 37 
3.3 Delimitación de la Muestra .............................................................................................. 38 
3.4 Fases del Trabajo ............................................................................................................. 39 
3.4.1 Fase I, Fase Inicial ........................................................................................................ 39 
3.4.2 Fase II, Diseño de la Prueba Diagnóstica ...................................................................... 40 
3.4.3 Fase III, Aplicación de la Prueba de Conocimientos Previos ....................................... 43 
3.4.4 Fase IV, Identificación de las Ideas Previas .................................................................. 43 
3.4.5 Fase V, Diseño del RED ............................................................................................... 45 
4. Análisis de los Resultados de las PCP ................................................................................... 49 
4.1 Análisis de resultados, Temática - El Átomo ................................................................... 49 
4.1.1 Criterio 01. Idea del Modelo Atómico .......................................................................... 49 
4.1.2 Criterio 02. Cantidad de Partículas y/o Estructuras Subatómicas Identificadas ........... 51 
4.1.3 Criterio 03. Ubicación de las partículas subatómicas conocidas en el átomo ............... 53 
4.1.4 Criterio 04. Relación entre el Número Atómico y el Número de Electrones en un Átomo 
Neutro 54 
4.2 Análisis de resultados, Temática – Los Números Cuánticos ........................................... 56 
4.2.1 Criterio 05. Relaciones Entre los Términos Referentes a los Números Cuánticos ....... 56 
4.2.2 Criterio 06. Tamaño de los Orbitales y Cantidad de Electrones Contenidos ................ 57 
4.3 Análisis de Resultados, Temática - Configuración Electrónica ....................................... 59 
4.3.1 Criterio 07. Distribución de los Electrones en el Átomo .............................................. 59 
4.3.2 Criterio 08. Concepto de Configuración Electrónica (CCE) ......................................... 61 
Contenido XV 
 
4.3.3 Criterio 09. Relación Entre Electrones y Propiedades Periódicas ................................. 62 
5. Presentación General del RED – Los Electrones en el Átomo ........................................... 65 
5.1 Los Electrones en el Átomo (RED) .................................................................................. 65 
5.1.1 Interfaz de Inicio ........................................................................................................... 65 
5.1.2 Unidad 01. El Átomo, La Ficha Clave .......................................................................... 66 
5.1.3 Unidad 02. Los Electrones A Nivel Cuántico ............................................................... 68 
5.1.4 Unidad 03. Construyendo La Periferia Del Átomo ....................................................... 71 
5.1.5 Bibliografía.................................................................................................................... 73 
6. Conclusiones y Recomendaciones ......................................................................................... 76 
6.1 Conclusiones .................................................................................................................... 76 
6.2 Recomendaciones ............................................................................................................. 77 
A. Anexo: Prueba de Conocimientos Previos (PCP) a la Unidad los Electrones en el Átomo79 
B. Anexo: Rúbrica Para la Clasificación de los Criterios ........................................................ 85 
Bibliografía ........................................................................................................................................ 89 
 
 
Contenido XVI 
 
Lista de figuras 
Pág. 
 
Figura 2-1: Modelo de niveles y orbitales de Sommerfeld.(Califano, 2012) ................................... 27 
Figura 2-2: Ejemplo gráfico de los orbitales 1s, 2s y 3s. a) probabilidad de electrón. b) contorno de 
probabilidad. c) probabilidad radial. (Halpern, 2021) ............................................................. 29 
Figura 2-3: Agrupación de orbitales según su tipo y presentación de su distribución en el espacio. 
(Tomado y adaptado de nagwa.com) ....................................................................................... 31 
Figura 2-4: Spin presentado por los electrones en un campo magnético. (Tomado de quora.com) 32 
Figura 2-5: Diagrama de moeller / aufbau / construcción. ............................................................... 33 
Figura 2-6: Diagrama de orbitales con electrones para el elemento helio, con sus respectivos 
espines. .................................................................................................................................... 34 
Figura 2-7: Ejemplificación de la Regla de Máxima Multiplicidad de Hund.(Singh, 2020) ........... 35 
Figura 2-8: Descripción de un término de la configuración electrónica. ......................................... 35 
Figura 2-9: Configuración electrónica y diagramas de orbitales para los elementos del segundo 
periodo de la tabla periódica. ................................................................................................... 36 
Figura 4-1: Clasificación porcentual de las respuestas obtenidas para los Modelos atómicos 
realizados por los estudiantes. ................................................................................................. 50 
Figura 4-2: Ejemplos de respuestas para el criterio 01y criterio 03. a) Representación modelo de 
Rutherford (estudiante 003).b) Representación modelo de Bohr (estudiante 006). ................ 50 
Figura 4-3: Clasificación porcentual de las respuestas obtenidas para la Cantidad de partículas y/o 
estructuras subatómicas identificadas por los estudiantes. ...................................................... 51 
Figura 4-4: Ejemplos de respuestas evaluadas para el criterio 02 y criterio 03. a) Respuesta 
estudiante 014. b) Respuesta estudiante 008. c) Respuesta estudiante 016. ............................ 52 
Figura 4-5: Clasificación porcentual de las respuestas obtenidas para la Ubicación de las partículas 
subatómicas por parte de los estudiantes. ................................................................................ 53 
Figura 4-6: Clasificación porcentual de las respuestas obtenidas para la relación entre número 
atómico y número de electrones. ............................................................................................. 54 
Contenido XVII 
 
Figura 4-7: Ejemplos de respuestas evaluadas para el criterio 04. a) Respuesta estudiante 003. b) 
Respuesta estudiante 019. c) Respuesta estudiante 014. .......................................................... 55 
Figura 4-8: Clasificación porcentual de las respuestas obtenidas para las Relaciones planteadas 
entre los conceptos referentes a los números cuánticos. .......................................................... 56 
Figura 4-9: Ejemplos de respuestas evaluadas para el criterio 05. a) Respuesta estudiante 008. b) 
Respuesta estudiante 006. c) Respuesta estudiante 003. d) Respuesta estudiante 016. ........... 57 
Figura 4-10: Clasificación porcentual de las respuestas obtenidas para la Concepción del Tamaño 
de los Orbitales y la Cantidad de Electrones Contenidos. ....................................................... 58 
Figura 4-11: Ejemplos de respuestas evaluadas para el criterio 06. a) Respuesta estudiante 011. b) 
Respuesta estudiante 019. d) Respuesta estudiante 016. ......................................................... 58 
Figura 4-12: Clasificación porcentual de las respuestas obtenidas para la Explicación del 
Ordenamiento de los Electrones en el Átomo. ......................................................................... 59 
Figura 4-13: Ejemplos de respuestas evaluadas para el criterio 07. a) Respuesta estudiante 016. b) 
Respuesta estudiante 033. c) Respuesta Estudiante 014 d) Respuesta estudiante 022. e) 
Respuesta estudiante 029. ........................................................................................................ 60 
Figura 4-14: Clasificación porcentual de las respuestas obtenidas para la Demostración de 
conocimiento y manejo del CCE. ............................................................................................ 61 
Figura 4-15: Ejemplos de respuestas evaluadas para el criterio 08. a) Respuesta estudiante 016. b) 
Respuesta estudiante 027. c) Respuesta Estudiante 041 d) Respuesta estudiante 006. ........... 62 
Figura 4-16: Clasificación porcentual de las respuestas obtenidas para la Identificación de la 
relación entre electrones y propiedades periódicas. ................................................................. 63 
Figura 4-17: Ejemplos de respuestas evaluadas para el criterio 09. a) Respuesta estudiante 035. b) 
Respuesta estudiante 028. c) Respuesta Estudiante 004 d) Respuesta estudiante 006. ........... 63 
Figura 5-1: Interfaz de inicio del RED – Los Electrones en el Átomo. ........................................... 66 
Figura 5-2: Interfaz, Lectura introductoria Unidad 01. El Átomo, La Ficha Clave. ........................ 66 
Figura 5-3: Interfaz, Objetivos de Aprendizaje de la Unidad 01. .................................................... 67 
Figura 5-4: Interfaz, La Historia de la Teoría Atómica a. Introducción. b. Línea del tiempo. Un 
Recorrido por los Modelos Atómicos ...................................................................................... 67 
Figura 5-5: Interfaz, Índice de Actividades - Unidad 1 .................................................................... 68 
Figura 5-6: Interfaz, Lectura introductoria Unidad 02. Los Electrones A Nivel Cuántico .............. 69 
Figura 5-7: Interfaz, Objetivos de Aprendizaje de la Unidad 02. .................................................... 69 
Figura 5-8: Interfaz, Los Números Cuánticos a) Lectura Introductoria. b) Números cuánticos. ..... 70 
Figura 5-9: Interfaz, Índice de Actividades - Unidad 2. ................................................................... 71 
Figura 5-10: Interfaz, Lectura introductoria Unidad 03. Construyendo la Periferia del Átomo. ..... 71 
XVIII Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número 
Cuánticos y Configuración Electrónica 
 
Figura 5-11: Interfaz, Objetivos de Aprendizaje de la Unidad 03. .................................................. 72 
Figura 5-12: Interfaz, Configuración Electrónica a) Lectura Introductoria. b) Lineamientos para 
Ordenar Los Electrones En El Átomo. .................................................................................... 72 
Figura 5-13: Interfaz, Índice de Actividades - Unidad 3. ................................................................ 73 
 
Contenido XIX 
 
Lista De Tablas 
Pág. 
 
Tabla 2-1: Número Cuántico Secundario y Tipo de Orbital Correspondiente. ................................ 30 
Tabla 2-2: Relación entre los valores del número cuántico secundario (l), el número cuántico 
magnético (ml) y la cantidad máxima de electrones en cada subnivel. ................................... 31 
Tabla 2-3: Representación de los orbitales y número cuántico ml. .................................................. 32 
Tabla 3-1: Criterios de evaluación de las PCP para la identificación de las ideas previas .............. 43 
Tabla 4-1: Clasificación porcentual de las Respuestas del Criterio 01, Idea del Modelo Atómico. 49 
Tabla 4-2: Clasificación porcentual de las Respuestas del Criterio 02, Cantidad de Partículas y/o 
Estructuras Subatómicas Identificadas. ................................................................................... 51 
Tabla 4-3: Clasificación porcentual de las Respuestas del Criterio 03, Ubicación de las partículas 
subatómicas conocidas. ............................................................................................................ 53 
Tabla 4-4: Clasificación porcentual de las Respuestas del Criterio 04, Relación entre el Número 
Atómico y el Número de Electrones en un Átomo Neutro. ..................................................... 54 
Tabla 4-5: Clasificación porcentual de las Respuestas del Criterio 05, Relaciones entre los términos 
referentes a los números cuánticos. ......................................................................................... 56 
Tabla 4-6: Clasificación porcentual de las Respuestas del Criterio 06, Tamaño de los Orbitales y 
Cantidad de Electrones Contenidos. ........................................................................................ 58 
Tabla 4-7: Clasificación porcentual de las Respuestas del Criterio 07, Distribución de los 
Electrones en el Átomo. ........................................................................................................... 59 
Tabla 4-8: Clasificación porcentual de las Respuestas del Criterio 08, Concepto de Configuración 
Electrónica (CCE). ................................................................................................................... 61 
Tabla 4-9: Clasificación porcentual de las Respuestas del Criterio 09, Relación Entre Electrones y 
Propiedades Periódicas. ........................................................................................................... 63 
Tabla 5-1: Bibliografía Unidad 01 ................................................................................................... 74 
Tabla 5-2: Bibliografía Unidad 02 ...................................................................................................74 
Tabla 5-3: Bibliografía Unidad 03 ................................................................................................... 74 
XX Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número 
Cuánticos y Configuración Electrónica 
 
 
 
 
Introducción 
 
 
Hace no más de dos años el mundo se encontraba enfrentando una crisis de salud 
pública a causa del virus Covid-19 en la que la mayor parte de la población se vio obligada a 
estar en aislamiento preventivo. Este suceso afectó entre muchos aspectos de la cotidianidad, 
los procesos educativos, los cuales se vieron interrumpidos como consecuencia del cierre de 
escuelas, colegios y universidades por un lapso aproximado de un año. 
El suceso mencionado obligó a los diferentes actores de la comunidad educativa a 
tener que afrontar la adaptación y búsqueda de alternativas, tratando de dar continuidad a los 
procesos de enseñanza y aprendizaje. 
De forma general, los docentes implementaron alternativas que fundamentan su 
funcionamiento y desarrollo en tecnologías de la información y la comunicación (TIC), por 
mencionar algunos ejemplos tenemos, guías virtuales, video tutoriales, audios/podcast, 
diagramas digitales, foros virtuales, video conferencias, entre otras alternativas, todas ellas 
alternativas dinámicas con capacidad de mermar el impacto negativo en los procesos de 
formación. 
De esta forma el resultado fue la potencialización del internet como canal de emisión 
y recepción de información, al tiempo que lo convirtió en el medio principal para la creación 
de escenarios educativos virtuales, con la capacidad de llegar a lugares remotos de forma 
sincrónica o asincrónica. A su vez se esperaba que los estudiantes tomaran una actitud de 
indagación y desarrollaran habilidades de búsqueda de información significativas. 
Las alternativas mencionadas no son nuevas en el campo de la educación, es más, en 
varias entidades educativas de diferente nivel, se ha potencializado su implementación desde 
hace ya varios años. 
Una de las consecuencias identificadas de lo expuesto, es la alta demanda de 
herramientas didácticas de origen virtual creadas con contenidos de diferentes campos de la 
ciencia; en el campo de la química se pudo ver la poca oferta de ellas, aun conociendo el 
2 Introducción 
 
potencial que puede representar su implementación en los procesos de enseñanza y de 
aprendizaje. 
A la problemática anterior se agrega las dificultades particulares identificadas en los 
estudiantes de grado 9° en la institución educativa GI School (departamento del Quindío), los 
cuales presentan un conjunto de ideas previas que dan como resultado una serie de dificultades 
en el proceso de aprendizaje, especialmente de los conceptos referentes a los átomos y la 
organización de los electrones en ellos. 
El estudio de la temática modelos atómicos, así como el conocimiento y manejo de 
los conceptos números cuánticos y configuración electrónica, son fundamentales en el 
currículo y formación en química, no solo por ser de los primeros temas que se estudian, sino 
porque permiten una comprensión amplia de temas macro como la tabla periódica, las 
propiedades periódicas, los enlaces químicos, entre otros. 
En busca de generar una propuesta que haga frente a relevancia actual de las 
herramientas digitales en los procesos académicos y a superar las dificultades conceptuales 
observadas en los estudiantes frente a las temáticas números cuánticos y configuración 
electrónica; se plantea, realizar un reconocimiento formal de las ideas previas de los 
estudiantes y posteriormente utilizando como insumo la información recolectada, realizar el 
diseño de un Recurso Educativo Digital (RED), que permita por medio de la integración de 
material teórico, esquemático e interactivo apoyar el proceso de aprendizaje de los conceptos 
mencionados. 
El presente trabajo se compone de seis capítulos, el primer capítulo se enfoca en el 
planteamiento de la propuesta exponiendo las razones por las cuales se hace necesario realizar 
el diseño de un RED que se pueda implementar en los procesos de enseñanza de la química, 
a la vez se aborda la justificación y los objetivos. 
El segundo capítulo dedicado al marco teórico se revisan los conceptos ideas previas, 
cambio conceptual, las TIC y los RED, la exposición de estos términos se realiza de forma 
general y específica en el campo de la química. Adicionalmente en este capítulo se presentan 
los antecedentes y la revisión de la evolución histórico-epistemológica del concepto electrón 
y los conceptos relacionados como son números cuánticos y configuración electrónica. 
El tercer capítulo reúne la metodología donde se presentan el enfoque y alcance del 
trabajo, el contexto, muestra y las cinco fases desarrolladas durante el proceso, las cuales 
incluyen el diseño y aplicación de la prueba diagnóstica, la identificación de las ideas previas 
de los estudiantes y las etapas desarrolladas para el diseño del RED. 
Introducción 3 
 
En el cuarto capítulo presenta el análisis mixto de los resultados obtenidos de la 
aplicación de la prueba de conocimientos previos, los cuales se clasificaron en nueve criterios 
y se calificaron implementando rúbricas que permiten la descripción e identificación de las 
ideas previas que demuestran los estudiantes en el grupo muestra. 
El quinto capítulo contiene la presentación del RED titulado Los Electrones en el 
Átomo, allí se realiza la descripción de las tres unidades que componen el recurso, así como 
la estructura de cada una de ellas, buscando que el docente que la desee implementar tenga 
una idea general del contenido, los objetivos y las actividades que incluye. 
El sexto y último capítulo expone las conclusiones y recomendaciones que surgen del 
proceso de revisión bibliográfica de los conceptos, la identificación de las ideas previas de los 
estudiantes, el diseño conceptual y estructural del RED Los Electrones en el Átomo como el 
resultado obtenido del presente trabajo. 
 
 
 
1. Planteamiento de la Propuesta 
1.1 Planteamiento del Problema 
En la institución educativa GI School los estudiantes que ingresan al grado 9° inician su 
formación en las áreas de química y biología como líneas específicas de las ciencias, representando 
un reto significativo para aquellos que hasta ese momento han tenido una relación y formación 
general en conceptos de esta índole en sus cursos previos de ciencias. 
Dicho proceso de cambio y adaptación a las nuevas clases da como resultado una serie de 
dificultades presentadas por parte de los estudiantes, quienes al iniciar los estudios en las nuevas 
asignaturas presentan de forma concurrida una actitud reacia, así como poco interés y/o se muestran 
abrumados, sobre todo al momento de verse en la necesidad de utilizar conceptos previos o al 
enfrentarse al reto de manejar y asimilar nuevos conceptos. 
En las clases de química se ha logrado identificar que esas sensaciones o actitudes 
presentadas por los estudiantes resultan del no poder recordar con claridad o facilidad los presaberes, 
y en el caso de los nuevos conceptos se identifica el no poderlos aplicar de forma activa, ni 
comprenderlos con facilidad, obligando a los estudiantes a recurrir de manera reiterada a memorizar 
definiciones, sin lograr el aprendizaje y asimilación de los temas de clase. 
Las dificultades expuestas pueden tener como origen técnicas de enseñanza tradicionales 
que resultan poco adecuadas, así mismo diversos factores sociales, comportamentales o psicológicos, 
causantes posibles de que el proceso de enseñanza y el proceso de aprendizaje requieran estrategias 
educativas que se adapten a las habilidades y necesidades de los aprendices en la actualidad. 
Al momento de abordar temas del área de la química como lo son el modelo mecánico 
cuántico de los átomos, la configuración electrónica y/o los números cuánticos, que son temasafines 
entre sí, se logra evidenciar que los estudiantes de grado noveno de la institución educativa GI School 
6 Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número 
Cuánticos y Configuración Electrónica 
Título de la tesis o trabajo de investigación 
 
poseen algunas ideas previas afines a la temática de las teorías atómicas (partículas subatómicas, 
historia y esquematización de los modelos atómicos), así como dificultades en su capacidad de 
abstracción de conceptos, dificultando el análisis de los mismos. 
Teniendo en cuenta además la idea de que el docente no debe ser el único actor activo en el 
proceso de enseñanza, sino que es un facilitador de información, métodos y estrategias para que los 
alumnos logren la asimilación, interacción y contextualización de la nueva información, se propone 
diseñar un Recurso Digital de Enseñanza (RED) como herramienta didáctica llamativa, que permita 
motivar y superar las barreras conceptuales de los aprendices frente a la temática mencionada. 
Por los motivos expuestos anteriormente y teniendo en cuenta el contexto en que se 
desarrolla este trabajo de profundización, se busca dar respuesta a la pregunta ¿Cómo generar por 
medio de la implementación de las TIC un recurso basado en las ideas previas de los aprendices 
que pueda apoyar el proceso de aprendizaje de los números cuánticos y la configuración 
electrónica? 
1.2 Justificación 
Entre los contenidos obligatorios demarcado en el currículo de química general en los grados 
de secundaria a nivel nacional y para el caso particular de la institución educativa GI School en grado 
9°, se encuentran los conceptos números cuánticos y configuración electrónica; siendo éstos 
fundamentales en la comprensión y el estudio de la química, debido a su relación con la organización 
de la tabla periódica actual, las propiedades periódicas, los enlaces químicos, y otros conceptos del 
área que se fundamentan en la organización de los electrones en los átomos. 
El aprendizaje de los conceptos mencionados previamente requiere de un grado considerable 
de abstracción, esto con el fin de poder generar la idea mental de los átomos en la actualidad, al 
tiempo que permite comprender la relación de diferentes conceptos a nivel subatómico y cuántico. 
La tarea del docente como uno de los actores activos en el aula, sea virtual o física, es la de 
generar puentes que conecten a los aprendices con nuevos conocimientos y que les permita refrescar, 
utilizar, contrastar y/o corregir las ideas previas; de esta forma la función del docente será 
Capítulo 1 7 
 
fundamental para guiar el proceso de aprendizaje, así como el desarrollo de las habilidades cognitivas 
que se transformarán en competencias que los estudiantes aprovecharán en su futuro académico. 
Con miras a lograr una solución adaptable y adecuada, se propone diseñar un RED basado 
en las ideas previas de los estudiantes mencionados frente a los conceptos de números cuánticos y 
configuración electrónica, que cumpla su objetivo como herramienta de apoyo educativo, al contar 
en su estructura con diferentes recursos, tanto de contenido como interactivos, enfocados en la 
consecución de objetivos académicos. El recurso podrá ser utilizado por docentes como material de 
apoyo en el proceso de enseñanza de la química y beneficiará a los estudiantes, mediando el cambio 
conceptual de la temática al permitirles interactuar con fenómenos y estructuras de la materia que no 
son observables en un aula de clase o un laboratorio. 
El diseño de un RED como alternativa educativa se elige de entre varias opciones debido a 
la facilidad de acceso a equipos computacionales, internet y otros recursos electrónicos por parte de 
la comunidad educativa; lo anterior se respalda en que uno de los requisitos actuales de la institución 
dicta que cada estudiante de la sección de secundaria asista a clases con su dispositivo portátil para 
el desarrollo de las actividades académicas. Al mismo tiempo se logra el apoyo de los directivos y 
padres de familia para la creación de este tipo de herramientas y actividades que sean recursos que 
permitan el fortalecimiento de las habilidades académicas, computacionales y de autogestión del 
conocimiento. 
Adicionalmente a lo mencionado, el RED propuesto se hace preciso para afrontar las 
necesidades particulares del grupo de estudio (y las de otros estudiantes de secundaria), así como 
para aportar a la escaza oferta de herramientas digitales que permitan mediar el proceso de enseñanza 
de las temáticas mencionadas, a la vez que aporten contenidos teórico y práctico, de forma accesible, 
adaptable y en idioma español. 
8 Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número 
Cuánticos y Configuración Electrónica 
Título de la tesis o trabajo de investigación 
 
1.3 Objetivos 
1.3.1 Objetivo General 
Diseñar un recurso educativo digital (RED) basado en las ideas previas de los estudiantes de 
grado noveno, que aporte elementos teóricos, esquemáticos y prácticos, orientados a apoyar la 
enseñanza y aprendizaje de los conceptos números cuánticos y configuración electrónica. 
1.3.2 Objetivos Específicos 
• Identificar por medio de una prueba diagnóstica las ideas previas de los estudiantes de grado 
noveno sobre los conceptos números cuánticos y configuración electrónica. 
• Elaborar un RED como estrategia de apoyo que favorezca la asimilación, análisis y 
comprensión, en el proceso de aprendizaje de los conceptos números cuánticos y 
configuración electrónica. 
 
 
 
 
2. Marco Teórico 
2.1 Ideas Previas y Cambio Conceptual, en el 
Aprendizaje de la Química 
Diferentes autores en en el campo de la enseñanza y el aprendizaje plantean que una de las 
condiciones a cumplir para que se logre el aprendizaje efectivo/significativo es que los aprendices 
puedan formar conexiones entre las ideas previas y la nueva información a la que son expuestos 
durante su proceso de formación académica.(Ausubel et al., 1983; Díaz & Hernández, 2002) 
Las ideas previas se definen según Bello (2004) , Castillo et al. (2013) y Miño et al. (2013) 
como las construcciones mentales que cada individuo estructura para intentar responder, 
comprender, describir, explicar y/o definir, en este caso los conceptos científicos y fenómenos 
naturales; por lo tanto estas construcciones son de carácter personal, y al mismo tiempo colectivas 
al ser influenciadas por el entorno social/cultural/religioso/familiar en el cual el individuo las 
desarrolla. 
Estos mismos autores señalan que los estudiantes al enfrentarse a información contraria a 
sus ideas previas generan de forma consciente o inconsciente una actitud negativa frente a la nueva 
información, ya que desde su perspectiva es incorrecta y terminan ignorándola, sintiendo 
desconfianza frente a ella, rechazándola, interpretándola a su acomodo o terminarán memorizándola 
sin lograr el aprendizaje significativo. Esto se debe a que en la naturaleza de las ideas previas aparece 
el oponerse al cambio, sobre todo, en aquellas ideas que se pueden adecuar y utilizar con facilidad 
para explicar fenómenos observados en la cotidianidad (Castillo et al., 2013), lo anterior es 
ampliamente evidenciado en todos los niveles del proceso de formación académica y más 
específicamente en el campo de las ciencias. 
10 Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número Cuánticos 
y Configuración Electrónica 
Cuánticos y Configuración Electrónica 
 
En los trabajos de Acosta (2019), Calderón (2011), Camaño et al. (1982), Chamizo et al. 
(2005), Miño et al. (2013), Molina (2016), Mulford & Robinson (2002) y Salame & Pauline (2021) 
se exponen los siguientes errores en las ideas previas identificados en estudiantes de secundaria y 
universitarios frente a diferentes conceptos del área de la química: 
- Ilustrar el átomo similar a un sistema solar en el que los electrones orbitan el núcleo, estaidea hace referencia al modelo de Ernest Rutherford. 
- Confunden o no pueden diferenciar con claridad las características distintivas entre cambios 
físicos y químicos, además califican de forma general a los cambios químicos como 
irreversibles. 
- Tienen la preconcepción de asimilar la radioactividad con contaminación o peligro. 
- Se les dificulta identificar reacciones químicas en procesos cotidianos, clasificando la 
respiración como un proceso donde no hay una reacción química, mientras que señalan que 
en el proceso de disolución de la sal en agua si se presenta. 
- Tienen una imagen del “científico” que cumple con el estereotipo de una persona con bata, 
gafas, cabello desordenado, rodeado de recipientes llenos de líquidos desconocidos, entre 
otras características. 
- Dificultades con la diferenciación entre mezclas y compuestos químicos. 
- El concebir los elementos como átomos solos y los compuestos como la unión de átomos, 
idea que se opone a la distribución de los gases que existen como moléculas diatómicas (H2, 
O2, N2, etc.). 
- El concepto de mol como unidad de medida y la dificultad de relacionarlo con el número 
de Avogadro y la masa atómica. 
- La idea de que todos los ácidos son nocivos para la salud. 
- Afirman que no se puede formar agua cuando hay fuego o que el hielo no es agua debido a 
que es sólido. 
- Asignar vida a los átomos basado en su movimiento. 
- La dificultad en el uso consciente y efectiva de los términos propios de la asignatura debido 
posiblemente al lenguaje coloquial al que se encuentran acostumbrado los aprendices. 
- La percepción de que los electrones no tienen movimiento, dado que están fijos en orbitas. 
- Señalan las estructuras subatómicas en ubicaciones inadecuadas y/o con percepciones 
incorrectas, llegando a señalar la presencia de protones fuera del núcleo y de electrones en 
él. 
Capítulo 2 – Marco Teórico 11 
 
- Concebir indiscriminadamente la distancia de los electrones con respecto al núcleo atómico. 
Algunas ideas precias representan obstáculos conceptuales que dificultan la comprensión de 
los nuevos conceptos por parte de los aprendices, especialmente en el campo de la ciencia, donde 
algunas teorías y postulados van en contra de las explicaciones coloquiales que se les asigna a 
aciertos fenómenos. Dejando como resultado adicional un interés reducido por parte de los 
estudiantes frente a asignaturas del área de la ciencia como lo son la química, la física y la biología. 
Castillo et al. (2013) y Guerrero (2015) señalan que los docentes deben planear los procesos 
de enseñanza basados en los conocimientos previos que acompañan a sus estudiantes sobre la 
temática. Para poder llevar a cabo esta etapa de forma efectiva, se recomienda implementar una de 
las alternativas que se presentarán a continuación, buscando identificar las ideas previas, para que el 
docente posteriormente pueda utilizar esa información recolectada en el proceso de desarrollar 
estrategias y herramientas que guíen o soporten el proceso enseñanza y aprendizaje, encaminado al 
cumplimiento de los objetivos educativos. 
Miño et al. (2013), Sánchez (2018) y Trimiño & Voltaire (2013) exponen en sus trabajos 
algunas ideas de actividades a desarrollar como herramientas para la identificación de las ideas 
previas en los estudiantes, para su posterior evaluación y clasificación como coherentes o erróneas 
respecto a la temática, algunas son: 
• Exámenes / Pruebas / Cuestionarios diagnósticos. 
• Foros de discusión guiados. 
• Lluvia de ideas. 
• Entrevistas individuales o en grupos de enfoque. 
• Creación de mapas conceptuales por parte de los estudiantes. 
• Vivencias con materiales manipulables. 
• Generación de dibujos, esquemas o ilustraciones. 
Trimiño & Voltaire (2013) señalan algunas de las ventajas que se derivan de la identificación 
y uso de las ideas previas como bases de construcción de nuevos conocimientos en los procesos de 
enseñanza y aprendizaje en el campo de las ciencias: 
• Los datos obtenidos permiten visualizar la distancia a recorrer entre el concepto a 
aprender y las ideas del estudiante. 
12 Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número Cuánticos 
y Configuración Electrónica 
Cuánticos y Configuración Electrónica 
 
• Las relaciones entre conceptos anteriormente abordados en la misma asignatura o 
temática. 
• Conocer el origen de los errores conceptuales que se deberán afrontar en las clases, que 
pueden tener como origen procesos previos superficiales y/o poco interés de los 
estudiantes. 
• Facilita la elección de actividades enfocadas en superar las falencias conceptuales de los 
aprendices. 
En el reconocimiento de las ideas previas se señala la necesidad de clasificarlas en dos 
categorías, como errores conceptuales o ideas consistentes con el proceso, siendo generalmente en 
la primera categoría donde se clasificarán la mayor parte de éstas; el paso a seguir por el docente 
será entonces plantear o modificar estrategias educativas de forma que permitan el proceso de 
transformación de las ideas, éste se conoce como cambio conceptual. 
Según algunos autores Bello (2004), Duit et al. (2008), Posner et al. (1982), Sánchez (2018) 
se requiere de las siguientes condiciones para ejecutar el cambio conceptual de forma efectiva: 
a) El aprendiz debe sentir insatisfacción con sus ideas previas, esto se puede lograr por 
medio del planteamiento de problemas, análisis de caso o análisis de fenómenos acordes 
a la temática. 
b) Las nuevas ideas deben ser inteligible, las ideas serán asimiladas por los aprendices en 
la medida que se presenten de la forma simple y puntual, sin descuidar el uso de la 
terminología, esto se logra cuando los alumnos pueden describir el concepto con sus 
palabras. 
c) Las nuevas ideas deberán ser plausibles, los alumnos deben confiar y asimilar que el 
mundo es como el concepto lo describe, además debe encajar con otras ideas o conceptos 
que los alumnos conocen. 
d) Las nuevas ideas deberán ser fructíferas (que representen un valor), mostrarles a los 
aprendices la forma en la que se puede utilizar las nuevas ideas para la comprensión y/o 
solución de soluciones y problemas. 
Las condiciones mencionadas son amplios lineamientos que se recomienda tener presentes 
en entornos de enseñanza y aprendizaje al momento de plantear y diseñar estrategias (virtuales o 
Capítulo 2 – Marco Teórico 13 
 
análogas) de diversos indoles, enfocadas en el afianzamiento cognitivo por parte de los estudiantes 
de los nuevos saberes y el desarrollo del pensamiento científico, logrando el aprendizaje significativo 
y duradero; lo anterior mediado por la identificación de las ideas previas y el cumplimiento del 
cambio conceptual. 
2.2 Las TIC y Su Implementación en Educación. 
2.2.1 El Concepto de “Las TIC” 
Desde hace cinco décadas la cotidianidad en la vida de los seres humanos se ha visto 
modificada por la aparición y uso frecuente de avances tecnológicos que han permeado ámbitos de 
la vida humana tan diversos como la medicina, la ingeniería, la ciencia, los deportes, la educación, 
entre otros. Estas tecnologías se concibieron en un inicio según Cabero (1994) como las “Nuevas 
tecnologías de la Comunicación” (NTC), las cuales con el paso de los años han alcanzado avances 
significativos, algunos ejemplos de esto son: 
- La creación de la televisión por cable, ahora televisión satelital. 
- El uso de los teléfonos “fijos” exclusivo para la realización de llamadas a cortas y largas 
distancias, ahora smartphones, dispositivos portables con conexión a internet, que cuenta 
con una gran cantidad de herramientas incorporadas (cámaras, parlantes, reloj, calendario, 
etc.) y funciones más allá de las llamadas o las video llamadas, gracias a una gran variedad 
de aplicaciones. 
- Los computadores antes diseñados como dispositivos que debido a sus dimensiones y su 
peso debían estar dispuestos en escritorioso mesas sin mayor posibilidad de desplazamiento, 
logran en la actualidad ser dispositivos livianos, de menores dimensiones, algunos portables, 
y todos con capacidad de almacenar y procesar moderados o grandes volúmenes de 
información. Éstos al igual que los smartphones gracias a su conexión a internet y la 
disposición de diversos programas, pueden ejecutar una amplia variedad de funciones. 
- En cuanto a los dispositivos de almacenamiento portable de la información se ha pasado de 
las cintas magnéticas y los diskettes con una capacidad de almacenamiento del orden de los 
14 Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número Cuánticos 
y Configuración Electrónica 
Cuánticos y Configuración Electrónica 
 
cientos de kilobytes (kB) y unos cuantos megabytes (MB), hasta lograr en la actualidad 
dispositivos como memoras USB, microSD, discos duros portables, entre otros que pueden 
llegar a almacenar información en el orden de los cientos de gigabytes (GB) a los terabytes 
(TB). 
- La internet al igual que los dispositivos/herramientas digitales mencionados anteriormente 
también ha sido modificada, logrando una cobertura y conexión en casi toda la superficie 
del planeta, siendo el medio que permite el flujo de datos, el acceso a la información, las 
comunicaciones e interacciones entre culturas, además de ser la base de la mayoría de las 
funciones ejecutadas por los smartphones y los computadores. 
Conociendo algunos de los avances que hemos presenciado en el transcurso de las últimas 
décadas y los beneficios derivados de estos, ahora se presentan algunas de los nombres y definiciones 
que se le han otorgado a este tipo de tecnología a largo de los años. 
En su publicación Cabero (1994) recoge una serie de definiciones dadas por diferentes 
autores y medios de publicación sobre las mencionadas NTC entre los años 80’s y 90’s; como idea 
general se define que las NTC son herramientas resultantes de los nuevos avances tecnológicos para 
la época, que permiten el tratamiento y acceso a la información. Posteriormente entre la década de 
los 90’s y los 2000’s el término se renombra como Tecnologías de la Información y la Comunicación 
(TIC). 
En la actualidad en Colombia contamos con el ministerio de tecnologías de la información 
y la comunicación (MINTIC), el cual se encarga del desarrollo, la promoción del acceso para la 
comunidad, regular el uso general de las TIC y la protección de los derechos del usuario; así este 
ente gubernamental delimita las TIC como “el conjunto de recursos, herramientas, equipos, 
programas informáticos, aplicaciones, redes y medios; que permiten la compilación, procesamiento, 
almacenamiento, transmisión de información como: voz, datos, texto, video e imágenes.(Leyes desde 
1992 - Vigencia expresa y control de constitucionalidad [LEY_1341_2009], n.d.). 
Los autores González et al. (1996) y Ferro et al. (2009) en sus respectivas publicaciones 
desarrolladas en torno al tema, definen las TIC como la agrupación de productos y procesos 
derivados de las nuevas tecnologías, que se enfocan de forma digital en almacenar, procesar y 
transmitir información. Este conjunto de herramientas permite el desarrollo de entornos innovadores 
que se enfocan en las experiencias formativas, expresivas y educativas del usuario. 
Capítulo 2 – Marco Teórico 15 
 
En su artículo Cabero (1994) además de definir las TIC, describe un conjunto de 
características que desde ese momento hasta la actualidad son compartidas por la mayoría de los 
productos que se encuentran dentro de esta clasificación y son presentadas a continuación (Las 
características descritas a continuación, tomadas del artículo mencionado, fueron adaptadas para su 
uso en el contexto del presente trabajo): 
a) La inmaterialidad, es la capacidad que se tiene al utilizar las TIC para digitalizar 
información, permite almacenarla, transportarla y transmitirla en diferentes cantidades, 
haciendo uso de dispositivos fácilmente portables (Memorias USB, discos duros, celulares, 
etc.); así mismo se permite al usuario por medio de la red el acceso la información 
almacenada en forma inmaterial en servidores ubicados alrededor del mundo. 
b) La interactividad, esta característica diferencia las nuevas tecnologías de las tradicionales, 
ya que estas últimas solo permiten la comunicación unidireccional, habiendo un transmisor 
(TV, radio) y un receptor (usuario); las nuevas tecnologías (teléfono, correo electrónico, 
video llamadas, foros, etc.) permiten a los usuarios recibir y emitir información, teniendo no 
solo la capacidad de ser emisores, sino el poder transformar la información por medio de la 
interacción mencionada. 
c) La Instantaneidad, además de permitir la interacción, modificación, reestructuración y 
reordenamiento de la información por parte de los usuarios, las TIC permiten una 
transferencia de la información de forma inmediata y hacia cualquier lugar del planeta, 
saltándose las barreras temporales y espaciales, esto es posible gracias a lo que conocemos 
como el ciber espacio y la comunicación satelital. 
d) La Innovación, el desarrollo de las TIC generalmente tiene como meta indirecta la mejora 
frente a aquellas que las precedieron, buscando al mismo tiempo complementar, potenciar 
y/o refrescar los diseños y objetivos; esta tendencia no siempre cumple su objetivo o no 
siempre representa un beneficio, ya que muchas de las TIC terminan desapareciendo debido 
al flujo masivo que se ha generado de estas herramientas. 
e) La Calidad, esta característica al igual que la anterior relacionada con la etapa de creación 
y diseño, pone de anticipo que las TIC generalmente utilizan información altamente fiable, 
sea en imagen o sonido. 
f) La Digitalización, consiste en trasladar información almacenada en medios analógicos a 
medios digitales ya sea en forma de datos, imágenes, videos o audios, facilitando la 
transferencia de la comunicación. 
16 Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número Cuánticos 
y Configuración Electrónica 
Cuánticos y Configuración Electrónica 
 
g) La Interconexión, las TIC generalmente forman redes de interconexión y soporte que les 
permite lograr objetivos conjuntos y un mayor impacto, lo hemos observado entre la 
televisión por satélite y por cable, las redes sociales y los celulares, al igual que entre el 
internet y todos los dispositivos que tienen conexión a este. 
h) La Diversidad, Las TIC como lo hemos visto en las características antes mencionadas, 
tienen un numeroso abanico de posibilidades para su creación, enfoque, desarrollo y 
aplicación, lo que le permite al mismo tiempo ejecutar una gran cantidad de funciones en 
diferentes aspectos de la cotidianidad. 
Las características mencionadas son una serie de aspectos generales que pueden presentarse 
total o parcialmente en los productos/herramientas TIC y no son una regla que cumplir por cada uno 
de ellos. 
2.2.2 Aplicación y Relevancia de las TIC en la Educación 
En la actualidad las TIC se han convertido en herramientas esenciales que con el paso de los 
años y la incorporación de las mismas a la cotidianidad, se han permeado de tal forma que en el 
presente es imposible no mencionarlas al hacer referencia a procesos de enseñanza y aprendizaje 
como lo indican Blanco & Amigo (2016) y Valarezo & Santos (2019) en sus publicaciones. 
La UNESCO reconoce la relevancia del uso de las TIC en las aulas, al ser implementadas 
como canales de acceso, almacenamiento, transmisión y manipulación de información verídica, 
actual y dinámica (Monarca, 2018; Unesco, 2013; Vaillant, 2013). Al mismo tiempo estas 
herramientas permiten la contextualización y en algunos casos la aplicación de las temáticas tratadas 
en clase, mediante la ejemplificación y el estudio de casos, los cuales pueden ser tomados de espacios 
y/o situaciones de la actualidad científico-social a nivel local, nacional, regional y/o mundial.Así 
pues queda en evidencia que las TIC aplicadas adecuada mente permiten mediar la ejecución de 
mejoras en los procesos de enseñanza y la construcción del aprendizaje significativo, como lo 
señalan Valencia et al. (2016) en su publicación. 
Valarezo & Santos (2019) afirman que las TIC en el aula deben ser empleadas como 
instrumentos de inclusión digital y medios didácticos, que estén al servicio de los procesos de 
formación escolar, el aprendizaje y la innovación educativa. Plantean la necesidad de no concebir 
Capítulo 2 – Marco Teórico 17 
 
las TIC como un fin sino como un medio, y bajo este enfoque los autores las renombran como 
Tecnologías del Aprendizaje y el Conocimiento (TAC), señalando adicionalmente que, para ejecutar 
la transición del discurso a la implementación efectiva, serán la formación del docente y el desarrollo 
de sus habilidades de innovación, reconstrucción de técnicas y adaptabilidad a nuevos entornos, los 
que permitan lograr el objetivo. 
Cabero (1994) en el marco del uso de las TIC en entornos educativos, señala que las escuelas 
en las que los alumnos cuenten con diferentes medios digitales diseñados o enmarcados en función 
de los contenidos curriculares y a través de los cuales puedan interactuar con la información, tendrán 
como resultado alumnos dispuestos al uso de herramientas, evaluadores frente a los conceptos 
recibidos e interesados en el conocimiento de nuevos conceptos y culturas. 
Castro et al. (2007) y Coll (2008) resaltan la eficacia, la comodidad y la motivación como 
cualidades que se derivan del uso de las TIC y los ambientes tecnológicos de aprendizaje en las 
escuelas, en consecuencia, se construyen entornos de aprendizaje “activos, responsables, 
constructivos, complejos, contextuales, participativos, interactivos y reflexivos”. 
Salinas (2004) y los autores mencionados en el párrafo anterior afirman que el uso de las 
TIC en las aulas lleva a los estudiantes de simples receptores de información a desempeñar un rol 
activo en el proceso, desarrollando habilidades como la autonomía, la autogestión del conocimiento, 
al tiempo que adquieren un aprendizaje con sentido y no uno que esté basado mayoritariamente en 
la memoria o la repetición. Del mismo modo plantean que el papel del docente sigue siendo 
indispensable para facilitar, delinear y/o guiar las actividades propuestas, además de continuar 
dirigiendo el proceso de retroalimentación y los diferentes tipos de evaluación que se pueden llevar 
al interior del aula. 
Ferro et al. (2009) en su artículo desglosa algunas de las propiedades que dan como resultado 
el uso de las TIC en las aulas educativas y se muestran a continuación: 
- Procesos de formación Abiertos y Flexibles, las TIC permiten elegir opciones de 
formación académica de centros educativos que no necesariamente sea cercanos, por lo que la 
educación empieza a ser dirigía a las necesidades del estudiante y aparece el término “educación 
bajo demanda”, de esta forma se cambia el modelo educativo, ahora enfocado en el estudiante y no 
el docente. 
18 Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número Cuánticos 
y Configuración Electrónica 
Cuánticos y Configuración Electrónica 
 
- Mejora la comunicación entre los agentes involucrados en los procesos de 
enseñanza y aprendizaje, las TIC forman canales de comunicación entre alumno-profesor 
fomentando la retroalimentación oportuna y la solución de dudas, la comunicación entre alumnos, 
reforzando el trabajo colaborativo y la comunicación entre profesores que puede dar como resultado 
actividades conjuntas. 
- Enseñanza personalizada, el uso de las TIC permite la adaptación de los recursos 
a los diferentes niveles y capacidades de los individuos en las aulas, al tiempo que el estudiante 
puede elegir donde, cuando y como estudiar. 
- Acceso rápido a la información, Las TIC facilitan el acceso eficaz y efectivo por 
parte del docente y los aprendices a la información (videos, audios, texto o datos numéricos), tanto 
en el aula como fuera de ellas; así cada actor del aula logra estar al día en avances sociales, 
deportivos, científicos u otros según el interés de la clase o el estudiante. 
- Posibilidad de interactuar con la información, como se ha mencionado la 
interacción del usuario con las TIC es una de las características más relevantes que presentan, esto 
se ve en acción cuando en la estructura de una herramienta digital los aprendices pueden encontrar 
información de soporte, información nueva, llevar a cabo autoevaluaciones y en muchas de ellas 
obtener feedback instantáneo, lo que resultaría en un proceso no interrumpido de la formación. 
- Eleva el interés y la motivación de los aprendices, estas dos propiedades aparecen 
como consecuencia de la interacción entre el usuario con el contenido, formando un canal de diálogo 
y como se ha mencionado antes el cambio del usuario de su rol de receptor pasivo a ejecutar un rol 
donde procesa de forma activa. 
- Actividades complementarias de apoyo al aprendizaje, el trabajar en ambientes 
virtuales a los que se puede acceder desde un ordenador sin importar la ubicación, permite la 
asignación y ejecución de actividades a realizar fuera del aula, buscando con esto evitar la 
desconexión entre estudiante y temas de clase. 
2.2.3 Las TIC en el Aprendizaje de las Ciencias 
Observamos que el uso de las TIC para la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias es un 
campo que se ha ido adaptando, desarrollando y empleando a lo largo de los últimos años, enfocado 
en superar las barreras para la comprensión de conceptos abstractos. 
Capítulo 2 – Marco Teórico 19 
 
En la actualidad se cuenta con un número limitado de simuladores, objetos de aprendizaje, 
recursos educativos digitales, entornos virtuales de aprendizaje o herramientas similares, que sean 
de calidad, gratuitos, de libre acceso y además en idioma español. 
Montoya (2010) en su ponencia enfocada al uso de las TIC en la enseñanza de las ciencias, 
al igual que Cabero (2007), mencionan que estas herramientas tecnológicas facilitan el aprendizaje 
significativo, la relación de los aprendices con el ámbito de ciencia, tecnología y sociedad, al tiempo 
que se forman como ciudadanos informados, críticos y consientes; lo anterior muestra la relevancia 
de la implementación de las TIC en la formación de los futuros bachilleres, universitarios y/o 
profesionales en cualquier área. Además, exponen que la integración de las TIC en las aulas de 
ciencia es necesaria, pero debe ser planificada conscientemente, buscando evitar desaprovechar su 
potencial por un uso o implementación inadecuada, esto último evitable en la medida que se conciba 
como una herramienta de enseñanza para el docente y de aprendizaje para el alumno. 
Toda herramienta digital que se derive de las TIC y se enfoque en la enseñanza y aprendizaje, 
debe ser evaluada y considerada como un medio potencial de apoyo sin importar el campo del 
conocimiento en el que se enfoque, debido a que representa mejoras, soporte y fortalecimiento de 
los procesos de enseñanza y aprendizaje, facilitando a los aprendices desarrollar, entrenar y 
potencializar las habilidades de indagación, abstracción y autonomía, dichos procesos 
recomendablemente guiados por un docente. 
2.2.4 Los Recursos Educativos Digitales (RED) 
Existe un amplio catálogo de herramientas TIC conocidas, las cuales se subclasifican en base 
a su enfoque o el tipo de contenido sea informativo y/o practico. En el contexto de cumplir el objetivo 
del presente trabajo, se enfocará la atención en describir desde algunos autores los Recursos 
Educativos Digitales (RED), los beneficios que aportan, algunos lineamientos para su construcción 
y las evidencias de la aplicación de estos en aulas de química. 
El Ministerio de Educación de Colombia determina que “todo tipo de material que tiene una 
intencionalidad y finalidad enmarcada en una acción Educativa,cuya información es Digital, y se 
dispone en una infraestructura como internet, bajo un licenciamiento de Acceso Abierto que permite 
y promueve su uso, adaptación, modificación y/o personalización”, se considera como RED. (MEN, 
2021) 
20 Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número Cuánticos 
y Configuración Electrónica 
Cuánticos y Configuración Electrónica 
 
Algunos autores a su vez definen los RED como la agrupación y organización de 
información de diferente índole en formato digital (página web, plataforma educativa, software 
educativo, guías digitales, entre otros), que tiene como meta mediar el logro efectivo de los objetivos 
de enseñanza-aprendizaje (Falcón et al., 2017; Pérez, 2017; Pineda, 2018; Rabajoli, 2012); lo 
anterior es posible si se utilizan estrategias didácticas (una o varias) que permitan por medio de su 
correcta adaptación un ambiente adecuado, dando como resultado entornos virtuales de aprendizaje, 
que al tiempo sean amenos, interesantes, interactivos y/o dinámicos, para que los aprendices con el 
acompañamiento de sus docentes puedan explorar, interactuar y analizar la información. 
Aunque se pueda llegar a pensar que los RED son correspondientes a la versión digital de 
los recursos tradicionales de enseñanza, los nuevos mecanismos poseen cualidades sobresalientes, 
como potenciar la motivación de los aprendices frente a los contenidos, captar con mayor facilidad 
la atención del usuario como resultado de la implementación de simuladores, audios, videos, 
imágenes u otras herramientas que pueden resultar medios atractivos para explorar y aprender, 
permite la gestión del autoaprendizaje al poder acceder desde un dispositivo portable a la 
información; todos estos beneficios y otros resultan del uso de los RED ya que al ser herramientas 
de clasificación TIC enfocadas en la educación presentan las características mencionadas. 
Por su parte Cabero (2007) buscando ilustrar qué recursos son del tipo RED menciona, 
programas de ejercitación y autoevaluación del conocimiento, laboratorios asistidos por ordenador, 
simuladores y laboratorios virtuales, tutores basados en inteligencia artificial, plataformas y sistemas 
adaptativos con posibilidad de espacios multimedia y sistemas de autor. El autor resalta además que 
estas herramientas permiten entre diferentes alternativas, la modelación de fenómenos que se llevan 
a cabo a escala micro, como cambios químicos y cambios físicos; el acercamiento y práctica de 
forma segura a los procedimientos a realizar en el laboratorio (permitiendo un entrenamiento previo); 
y el estudio de la formación e interacción de moléculas por medio de modeladores 3D. 
La creación de un RED debe realizarse teniendo como mínimo un objetivo enmarcado en 
los lineamientos curriculares, el diseño debe realizarse con el fin de ayudar a la obtención del 
conocimiento, habilidades, actitudes y valores, todo esto en función de las necesidades de los 
usuarios. (Rabajoli, 2012) 
En su publicación Rabajoli (2012) menciona que los RED pueden ser pequeños recortes de 
temática, que poseen una estructura compuesta de forma similar al orden jerárquico que se muestra 
a continuación: 
Capítulo 2 – Marco Teórico 21 
 
1. Objetos de Información; por ejemplo, imágenes, fotos, videos, clips, simulaciones, entre 
otros. 
2. Objetos de Aprendizaje; por ejemplo, Unidad práctica, unidad de desarrollo, guía 
instruccional. 
3. Redes de Objetos; situaciones o cuestionamientos que permitan conocer la aplicación y 
contextualicen la temática. 
4. Colecciones de Objetos; actividades o recursos que se clasifican por disciplina, dificultad 
o nivel académico. 
5. Cursos; recursos que permitan el contacto con la información de forma detallada como 
tutoriales, módulos para el desarrollo de habilidades personales, curriculares o 
extracurriculares. 
La construcción basada en esta jerarquía permite que los RED sean adaptables entre ellos y 
de esta forma lograr la explicación de temas más complejos. 
En el mismo artículo Rabajoli (2012) señala que los RED deben cumplir como mínimo con 
cuatro parámetros, 
a) Reusabilidad, debe ser posible el uso en diferentes contextos y/o ser aplicable en diferentes 
momentos. 
b) Accesibilidad, al ser almacenado de forma virtual (metadatos) permitirá su uso en diferentes 
lugares (así mismo puede ser portable). 
c) Interoperabilidad, puede ser adaptado y ejecutado desde diferentes plataformas, y no 
siempre con necesidad de conexión a internet. 
d) Durabilidad, conservar su vigencia, relevancia y aplicabilidad en el tiempo. 
Así pues, los RED son herramientas que con un diseño óptimo, basado en las necesidades 
de los aprendices (usuarios objetivo) e implementando metodologías acordes, permite superar las 
barreras epistemológicas de forma asequible, adaptable y dinámico según la temática (Yorka, 2017); 
pero es de señalar que los RED sin una buena planificación, estructuración, objetivos y contenidos 
claros o sin el acompañamiento de un docente que guíe, será un fracaso y repercutirá de forma 
negativa en el aprendizaje de los aprendices. 
22 Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número Cuánticos 
y Configuración Electrónica 
Cuánticos y Configuración Electrónica 
 
2.2.5 Antecedentes, Implementación de RED en el Aprendizaje de 
Conceptos de Química 
Debido a los múltiples beneficios que las herramientas y recursos digitales brindan al 
aplicarlos en los procesos de enseñanza, aprendizaje y evaluación en diferentes campos del 
conocimiento, se realizó una recolección de evidencias, las cuales se presentan a continuación, 
haciendo énfasis en los desarrollos logrados y conclusiones de los autores sobre los efectos del uso 
de diferentes tipos de RED u otras herramientas digitales como mediadores en la enseñanza de 
conceptos de química. 
Lanchero (2013) en su trabajo sobre el desarrollo de un OVA para la enseñanza de la 
hibridación de los átomos de carbono a estudiantes de grado undécimo, señala que la relación entre 
las TIC y los estándares educativos será efectiva, siempre que se entienda que éstos últimos son la 
meta que alcanzar y las TIC son herramientas o medios que lo hacen posible. La relación mencionada 
entonces proporcionará como resultado una mejora en la calidad de la educación al dinamizar los 
procesos y al permitir que los aprendices puedan cambiar su rol pasivo en clase y se transformen en 
actores activos, que desarrollen, estructuren y practiquen sus nuevos aprendizajes, al igual que sus 
habilidades críticas y de indagación. 
 Concluye que el uso de herramientas tipo OVA como estrategias didácticas para la 
enseñanza, permite generar espacios virtuales de educación que favorecen la asimilación y el interés 
de los estudiantes, en este caso frente al concepto de la hibridación de los átomos de carbono. 
Botero (2014) enmarca la generación y uso de un OVA como estrategia para la enseñanza 
de la cinética química, reconociendo su importancia como entornos virtuales de aprendizaje 
constituidos por paquetes multiformato (texto y video) que permiten el acceso y asimilación por 
parte de los estudiantes de contenidos en forma ordenada, dinámica y didáctica. Estas herramientas 
TIC según su diseño pueden ser ampliamente implementadas en el proceso de aprendizaje, 
permitiendo a los usuarios marcar su ritmo, siempre guiados e instruidos por los docentes. 
 Concluye que por medio del uso de los recursos TIC logró de forma efectiva llevar 
a cabo el proceso de enseñanza de la cinética química, señalando que generalmente no es un tema 
que se imparta en clases de secundaria debido a su nivel de complejidad. La herramienta diseñada 
por el autor permitió explicar por medio de esquemas, diagramas y algunas actividades interactivas 
Capítulo 2 – Marco Teórico 23 
 
los fenómenos que toman lugar durante las reacciones químicas a escala atómica/molecular y que 
son imposiblesde observar en el laboratorio. 
Acosta (2019) desarrolló una unidad didáctica para la enseñanza-aprendizaje del concepto 
configuración electrónica, inicia su proceso realizando la identificación de los conocimientos previos 
de los alumnos con el fin de identificar los obstáculos epistemológicos, posteriormente utiliza esa 
información para realizar la estructuración de la unidad didáctica. Dicha unidad consta de guías 
prácticas y el uso de material digital gratuito disponible en la web como son simuladores PhET y 
videos de contenido-explicación que se encuentran en YouTube. 
Concluye que la efectividad y pertinencia de la herramienta para identificación de ideas 
previa, permitiendo conocer los posibles obstáculos conceptuales que se debían afrontar en la 
formulación de su unidad didáctica, así mismo señala que el uso de recursos digitales como 
simuladores y videos (clasificados como RED) permiten la comprensión de la configuración 
electrónica y la corrección de los presaberes erróneos de los estudiantes. 
Castro (2014) en su trabajo enfocado en la enseñanza significativa de los modelos atómicos 
a estudiantes de decimo grado, propone emplear un conjunto de guías físicas y videos de la red como 
instructivos conceptuales para el acercamiento de los estudiantes a los conceptos, además de la 
implementación de actividades manuales de construcción y actividades lúdicas como herramientas 
de contextualización, aplicación y manipulación de los conceptos. 
Concluye haber logrado que sus estudiantes comprendieran, analizaran y consiguieran 
generar conexiones entre diferentes modelos atómicos y el espectro de emisión-absorción de los 
átomos. Al finalizar y evaluar su proyecto usando un método cualitativo para medir el progreso, 
concluyó que la estrategia utilizada fue adecuada, mejorando los niveles conceptuales del grupo 
objetivo. 
Bastidas (2013) en el proceso de enseñanza y aprendizaje de la configuración electrónica a 
estudiantes de décimo grado, diseñó una unidad de enseñanza potencialmente significativa (UEPS) 
incorporando tecnologías de la información y la comunicación (TIC) para superar las barreras 
presentadas por los estudiantes, posibilitando el desarrollo del pensamiento lógico y abstracto. El 
diseño de esta UEPS se realizó implementando la plataforma para cursos virtuales Moodle y el 
videojuego educativo Erudito. Éste último permitía al docente plantear diferentes pruebas a los 
24 Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número Cuánticos 
y Configuración Electrónica 
Cuánticos y Configuración Electrónica 
 
estudiantes según la temática, además de videos, lecturas y una serie de pruebas de conocimiento 
que mediaron la evaluación cuantitativa del progreso de los estudiantes. 
Concluye que la implementación es favorable no solo para la comprensión del concepto de 
configuración electrónica, sino además se desarrolla en los estudiantes habilidades técnicas en el 
campo del manejo la tecnología y su uso responsable. 
La información presentada en los antecedentes deja ver que las herramientas virtuales como 
lo son los recursos educativos digitales que cuenten con un diseño adecuado y adaptado a las 
necesidades conceptuales de sus usuarios, permite superar las barreras epistemológicas de forma 
asequible, adaptable y dinámica en el campo de la química. 
2.3 Referente Disciplinar 
2.3.1 Evolución Histórico-Epistemológica del Concepto Electrón 
En este aparte se presentan el surgimiento, desarrollo y transformación del concepto Electrón 
a través del tiempo, en el contexto de los modelos atómicos y la aparición de los conceptos números 
cuánticos y configuración electrónica como consecuencia de este proceso. 
El concepto del electrón como lo conocemos hoy en diferentes campos de las ciencias es 
resultado de una serie de investigaciones procedentes del interés de pensadores y científicos que a 
través de los años buscaban conocer los componentes fundamentales de la materia; pero que con el 
paso del tiempo y a causa de los avances logrados, el interés se transformó en identificar las 
propiedades de partículas de tamaños tan reducido que son invisibles para el ojo humano, pero no 
indetectables para algunos instrumentos. 
Las partículas a las que se hace referencia se estudiaron desde campos diferentes al de la 
química, llamó la atención de diferentes físicos ya que no describían un comportamiento acorde con 
las leyes de la física clásica, estos estudios dieron como resultado una transformación en los campos 
de la física, la química y la biología. 
Capítulo 2 – Marco Teórico 25 
 
2.3.1.1 El Átomo Deja de Ser Indivisible 
A principios del siglo XIX John Dalton (1766-1844) había postulado su teoría atómica, en 
la que un átomo era la partícula fundamental de la materia y se le consideraba indivisible. A mediados 
del mismo siglo, durante las investigaciones sobre la naturaleza de la electricidad, Richard Laming 
(1798-1879) especuló sobre la composición del átomo, señalando un núcleo de materia rodeada de 
carga eléctrica; en simultáneo Michael Faraday (1791-1867) usa el término ion para describir la 
materia con carga que fluía del cátodo al ánodo en una pila. En 1874 George Johnstone Stoney (1826-
1911) postula que el átomo al perder una de sus unidades eléctricas da paso a un ion, dichas unidades 
las denominó “electrón” (del griego ámbar).(Yanes, 2017) 
Joseph John Thomson (1856-1940) publica en 1897 su artículo “Cathode rays” (en 
Philosophical Magazine) y en 1907 su libro “The Corpuscular Theory of Matter”, para exponer sus 
conclusiones del trabajo con los tubos de rayos catódicos; señala que la relación masa volumen de 
las partículas desconocidas (llamadas entonces corpúsculos) era mil veces menor que la de un ion 
de hidrógeno, señala además que dichos corpúsculos no varían según el gas que se emplee en el tubo, 
definiendo a los corpúsculos como partículas universales (Chayut, 1991; Rodríguez & Niaz, 2004). 
Así postuló que los átomos son en su mayoría un cuerpo de carga positiva (éter) y adheridos a éste 
se encuentran los corpúsculos (electrones), estos últimos capaces de moverse de un átomo a otro en 
el proceso de conducción eléctrica. 
2.3.1.2 Los Inicios de la Química Nuclear 
A finales del siglo XIX los científicos Henri Becquerel (1852-1908), Marie Curie (1867-
1934) y Pierre Curie (1859-1906) identificaron que los átomos de uranio, radio y polonio al decaer 
emiten rayos que ionizan la materia en su entorno (radiación); gracias a esto se cambia la idea de 
que los átomos eran inmutables. 
Posteriormente Ernest Rutherford (1871-1937) y Frederick Soddy (1877-1956) descubren 
que la radiación se conforma de partículas 𝛼 y 𝛽, reconociendo que las partículas 𝛼 corresponden a 
núcleos de He (iones He2+) con gran potencial ionizante, mientras que las partículas 𝛽 con un bajo 
potencial ionizante que presentaban cargas negativas eran electrones; aunque para ese momento no 
se identificaba con claridad su proveniencia (Beltrán U. & Cuéllar, 2003; Solbes et al., 2013). 
26 Recurso Educativo Digital (RED) Para El Aprendizaje De Los Número Cuánticos 
y Configuración Electrónica 
Cuánticos y Configuración Electrónica 
 
En 1908 los físicos Hans Geiger (1882-1945) y Sir Ernest Marsden (1889-1970) bajo la guía 
de Rutherford llevaron a cabo el bombardeo de láminas de elementos metálicos como oro y plata 
con radiación tipo 𝛼.(Rodríguez & Niaz, 2004) Basado en los resultados obtenidos Rutherford 
publica en 1911 “The scattering of α and β particles by matter and the structure of the atom” (en 
Philosophical Magazine), en dicho artículo postula que los átomos poseen una región pequeña de 
carga positiva que denomina núcleo y que los electrones se encuentran en orbitas circulares a su 
alrededor, de esta forma se reconoce a los átomos como estructuras compuestas en su mayoría de 
vacío (Fusti & Gilbert, 2000; Muñoz, 2014; Páez & Rodríguez, 2004).