Periódico Tchê Química. Vol. 6 - N · fin de la Segunda Guerra Mundial, el campo de los materiales se ha visto revolucionado por los polímeros sintéticos que han ido sustituyendo

Órgão de divulgação científica e informativa

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Tchê Química Volume 11 - Número 22 - 2014 ISSN 2179-0302

ESTUDIO CUALITATIVO DE LOS CONOCIMIENTOS DE LOSESTUDIANTES ESPAÑOLES DE EDUCACIÓN SECUNDARIA SOBRE

POLÍMEROS

A QUALITATIVE STUDY OF HIGH SCHOOL SPANISH STUDENTS' KNOWLEDGE ABOUTPOLYMERS

SERRANO-AROCA, Ángel1*; SOLAZ-PORTOLÉS, Joan Josep2

1 Universidad Católica de Valencia "San Vicente Mártir" (UCV), Facultad de Veterinaria y CienciasExperimentales, Departamento de Ciencias Aplicadas y Tecnológicas, C/ Guillem de Castro 94, 46003 Valencia

(Spain)

2 Universitat de València, Facultat de Magisteri, Departament de Didàctica de les Ciències Experimentals iSocials, Avinguda dels Tarongers 4, 46022 Valencia (Spain)

* Autor correspondentee-mail: [email protected]

Received 22 June 2014; accepted 29 June 2014

RESUMEN

Dada la importancia de los materiales poliméricos en la actualidad y los escasos estudios de las ideasde los estudiantes de secundaria sobre ellos, se lleva a cabo un estudio que pretende aproximarse alconocimiento de los estudiantes españoles de educación secundaria sobre estos materiales. Se ha empleadouna metodología cualitativa, basada en entrevistas semi-estructuradas. Han participado 8 estudiantes deeducación secundaria obligatoria (10º grado, 16 años) y 4 estudiantes de bachillerato (12º grado, 18 años). Losresultados revelan que: a) el nivel de conocimientos sobre polímeros de los estudiantes de educaciónsecundaria obligatoria es bajo, esto es, no es el que corresponde a un ciudadano alfabetizado científicamente;y b) estos conocimientos no mejoran significativamente tras la formación del bachillerato científico.

Palabras clave: Enseñanza de las ciencias, ideas de los alumnos, educación media, sustanciasmacromoleculares, entrevistas clínicas

ABSTRACT

Polymeric materials are important at present and there are few studies of High School students' ideasabout them. Therefore, we carried out a study that aims to approach High School Spanish students' knowledgeabout these materials. A qualitative methodology, based on semi-structured interviews, has been used. TwelveHigh School students (eight of 10th grade and four of 12th grade) have participated in this research. Resultsindicate that: a) Tenth grade students' knowledge level about polymers is low, i.e. this level is inadequate for ascientifically literate citizen; and b) This knowledge level does not significantly improve after finishing 12 th grade.

Keywords: Science education, pupils' ideas, secondary education, macromolecular substances, clinicalinterview.

PERIÓDICO TCHÊ QUÍMICA • www.periodico.tchequimica.com • Vol. 11 N. 22.• ISSN 1806-0374 (impresso) • ISSN 1806-9827 (CD-ROM) • ISSN 2179-0302 (meio eletrônico)

© 2014. Porto Alegre, RS. Brasil 47

INTRODUCCIÓN

Los polímeros son un tipo de materialesextensamente utilizados hoy en día en nuestrasociedad debido a sus únicas propiedades y a sueconómico coste de producción. Estos materialesson esenciales para su uso como plásticos, fibraso elastómeros con multitud de aplicaciones entransporte, embalaje, envases, construcción,comunicación, vestidos, medicina, etc. Desde elfin de la Segunda Guerra Mundial, el campo delos materiales se ha visto revolucionado por lospolímeros sintéticos que han ido sustituyendo amateriales tradicionales como la madera y losmetales a lo largo de las últimas décadas. Losplásticos son actualmente en nuestra sociedad,sin lugar a dudas, uno de los materiales másutilizados en todo tipo de sector industrial,destacando por su baja densidad, consistentespropiedades mecánicas, resistencia a lacorrosión, gran aislante, posibilidad de fabricarpiezas a medida en serie, etc.

Las publicaciones de Seymour (1988) yGertz (1995) ponen en evidencia que lospolímeros están muy presentes en todos loslugares. Por otra parte, respecto al medioambiente, es necesario que las personas tenganun cierto nivel de conocimientos sobre polímerospara que nuestra sociedad pueda tomardecisiones responsables. De este modo, sepodría fomentar un consumo responsable ylograr así reducir la cantidad de residuos.También se conseguiría fomentar la reutilizaciónde objetos para ahorrar materia prima y ahorrarenergía de producción, haciendo así un uso másracional de la energía. Por lo tanto, es evidenteque todo ciudadano culto de nuestra sociedadtiene que tener unos conocimientos mínimossobre Química en general (Pereira et al., 2013),y sobre materiales poliméricos en particular, alterminar la Educación Obligatoria.

En lo que se refiere a la didáctica, unaspecto que ha suscitado, y suscita, muchointerés entre los investigadores es el de lasconcepciones de los estudiantes (Sanmartín etal., 2014; Trinidad-Velasco y Garritz, 2003). Sinembargo, no se han investigado en profundidadlas concepciones de los estudiantes desecundaria sobre polímeros, y solamenteaparece em la bibliografía algún resultadocolateral relacionado com ellos (Scheffel et al,

2009; Shwartz et al., 2006). Sin embargo,muchos proyectos de orientación ciencia-tecnología-sociedad (CTS) han tomado el estudiode los materiales como hilo conductor de loscontenidos de Química. Por ejemplo, en el ReinoUnido, el proyecto Salters Chemistry seestructuró en unidades tales como Minerales,Combustibles, Polímeros, etc. (Bennett y Lubben,2006). Esta filosofía fue posteriormenteincorporada en otros proyectos como el Sciencefor XXI Century (Burden, 2005).

En España, el estudio de los materialesse introduce por primera vez en el currículo delárea de las ciencias de la naturaleza de la ESO(Educación Secundaria Obligatoria, 12-16 años)en 1992. La experiencia de todos estos años esque ha sido difícil consolidar los materiales comoun contenido básico en el currículo de cienciasde naturaleza en la ESO debido a las dificultadesdel tiempo disponible (Caamaño, 2009). Noobstante, el estudio de los materiales en el áreade ciencias de la naturaleza tiene una escasapresencia en el currículo actual (De Pro, 2007).En concreto, en el currículo de Química deBachillerato se introducen algunos contenidosCTS relacionados con los materiales ysustancias químicas, tales como los polímeros(Camaño, 2006).

Actualmente se imparten en Españacontenidos sobre polímeros en dos asignaturasde la ESO (Tecnología, obligatoria a los 15 años;y Física y Química, optativa a los 16 años) y entres de Bachillerato (Ciencias para el Mundocontemporáneo, obligatoria a los 17 años;Tecnología Industrial, optativa a los 17 años; yQuímica, optativa a los 18 años). Precisamente,nuestro objetivo es indagar sobre las ideas de losestudiantes sobre polímeros al acabar la ESO (4ºde la ESO, 16 años), tanto en los estudiantesque escogen el área científica como el área dehumanidades y sociales; y al acabar elBachillerato científico (2º de Bachillerato, 18años). Esto es, nuestro problema a investigar es:¿tienen los estudiantes de secundaria un niveladecuado de conocimientos sobre polimeros?

METODOLOGÍAEl diseño de la investigación es cualitativo

y se utiliza la entrevista clínica como técnica derecogida de información. La entrevista clínica se



ha revelado como un instrumento de gran valoren la investigación educativa, particularmente enla investigación en la didáctica de las ciencias, yen especial en el área de las concepciones delos estudiantes (Moreira y Lang da Silveira,1993). Nosotros haremos uso de entrevistassemi-estructuradas (Mayan, 2001).

2.1. Sujetos participantes

Han participado 12 alumnos de un centrode educación secundaria público de la ciudad deValència (España). De ellos, 8 son del últimocurso de la ESO y tienen 16 años (la mitad sonde ciencias, cursaron la asignatura Física yQuímica en ese año y pertenecían al mismogrupo; la otra mitad son de humanidades ysociales y pertenecían a un grupo distinto). Los 4restantes son del último curso de Bachillerato ytienen 18 años (todos ellos cursaron laasignatura de Química y pertenecen al mismogrupo). Los 4 estudiantes de cada uno de los 3grupos fueron seleccionados atendiendo a susresultados académicos a lo largo del curso: 1 conbuenos resultados, 1 con malos resultados y 2con resultados intermedios.

2.2. Procedimiento

La realización de las entrevistas a losalumnos se ha llevado a cabo siguiendo un guiónde preguntas (que no se hacen necesariamenteen el orden que están escritas) expuestas en laTabla 1. Como puede verse en esta tabla laspreguntas están relacionadas con 10 cuestionesbásicas sobre polímeros: concepto de polímero,concepto de polimerización, propiedades de losplásticos, objetos que contienen polímeros,polímeros naturales, plásticos, ecología yplásticos, PET, plásticos biodegradables ypolímeros conductores. Las 10 cuestionesbásicas sobre polímeros fueron seleccionadaspor 2 profesores universitarios y 1 profesor deeducación secundaria, de acuerdo con suimportancia en la educación secundaria, a partirde una batería de 25 cuestiones.

Tabla 1. Preguntas que se formularon durante las entrevistas en cada una de las 10 cuestiones sobre polímeros. P-1.-Concepto de polímero: ¿Qué es unmonómero y qué es un polímero? ¿Qué tipos depolímeros conoces? Dime algunos ejemplos de

nombres de polímeros que conozcas. ¿Te hanenseñado alguna vez en clase diferentes tipos depolímeros?P-2.-Concepto de polimerización: ¿Qué es unareacción de polimerización? ¿Has realizado ovisto alguna reacción de polimerización. ¿Seríascapaz de formular la reacción de polimerizacióndel eteno (o etileno)? ¿Cómo se llama elpolímero que se obtiene?P-3.-Propiedades de los plásticos: ¿Cuálesson las propiedades únicas que poseen losplásticos que hace que se utilicen para multitudde aplicaciones? ¿Qué importancia social yeconómica tienen?P-4.-Objetos que contienen polímeros:¿Puedes enumerar 5 objetos que contenganalguna pieza de polímero que podrías encontraren tu casa?P-5.-Polímeros naturales: ¿Qué polímerosnaturales conoces?.P-6.- Plásticos: ¿En qué consiste la inyección yla extrusión de plásticos? ¿Para qué se utiliza?P-7.- Ecología y plásticos: ¿Eres consciente delo importante que son las tres erres (3R) deecología (reducir, reutilizar y reciclar) en el casode los plásticos? ¿Por qué?P-8.- PET: Algunos recipientes como las botellasde agua llevan el siguiente símbolo grabado:

¿Sabes lo que significa el triángulo con flechas,el número y la palabra PET? P-9.- Plásticos biodegradables: ¿Qué es unplástico biodegradable? ¿Qué ventaja presentanrespecto a los plásticos normales?P-10.- Polímeros conductores: En el año 2000dos científicos americanos y uno japonésdescubrieron los polímeros conductores. ¿Cuáles la importancia de dicho descubrimiento?¿Sabes si este descubrimiento recibió algúnpremio?

Las entrevistas fueron registradas conuna grabadora. Durante la entrevista se permitió



al entrevistado la realización de matices en susrespuestas que pudieran proporcionar un valorañadido a la información que dan. Acontinuación, fueron transcritas en un documentoy analizadas por los autores de este trabajo. Sepudieron encontrar hasta cuatro categoríasdiferentes de respuestas en cada una de las 10cuestiones básicas sobre polímeros: correcta,casi correcta, poco correcta, incorrecta.Finalmente un autor de este trabajo y un profesoruniversitario (es decir, dos jueces) evaluaron lasrespuestas de los estudiantes y las clasificarondentro de alguna de las cuatro categoríasanteriomente citadas. El cálculo del coeficientekappa de Cohen para evaluar el grado deacuerdo entre jueces arrojó un valor de 0.85, loque indica un muy buen grado de acuerdo. Lasdiscrepancias fueron resueltas de mutuoacuerdo.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se representan gráficamente en la Figura1 los resultados obtenidos en las entrevistasclínicas a los alumnos de 4º de la ESO deciencias.

Figura 1. Número de estudiantes de 4º de laESO (16 años) de ciencias en cada categoría de

respuesta en las diez preguntas de la Tabla 1(P-1, P-2, etc.).

Frente a la tan básica e importantepregunta de definir lo que es un monómero y unpolímero (P-1), la respuesta de todos losalumnos fue incorrecta. Una estudiante ofreció lamejor respuesta, aunque incorrecta, afirmandoque “un polímero es aquello que llamamoscomúnmente plástico”. No supo definirmonómero ni dar más información sobre lacuestión. Otros dos alumnos asociaron tambiénmonómero y polímero con la palabra plásticopero de forma más incorrecta. Por último, hubootro alumno que confundió monómero y polímerocon monomio y polinomio. Así pues parece quehay una tendencia en estos estudiantes, querecordemos tienen 16 años y acaban laeducación secundaria obligatoria, a pensarerróneamente que polímero es sinónimo deplástico, cuando los plásticos son únicamenteuno de los tipos de polímero que existen.

Nuevamente la estudiante del grupoconsiguió la mejor respuesta a la P-3 aunque sequedó en la categoría de respuesta casi correcta:“los plásticos no son conductores, son de fácilfabricación, se pueden moldear fácilmente(depende del tipo). Son duraderos y algoresistentes a las temperaturas. Abaratan elprecio del producto, evitan la electrocución, sonduraderos y cómodos”.

La mayoría de los alumnos supieronenumerar cinco objetos que contengan algunapieza de polímero que podrían encontrar en sucasa (P-4) pero sin saber distinguir claramenteentre los tipos de polímeros (plásticos,elastómeros, fibras, etc.). Sin embargo, lamayoría de los estudiantes no conocen ningúnpolímero natural (P-5).

Respecto a la pregunta sobre la inyeccióny extrusión de plásicos (P-6), tres de los cuatroalumnos no supieron contestarla y un estudiantedio una respuesta muy pobre con una visión algodeformada: “la inyección de plásticos es elbombear el plástico hasta que conseguimos unapieza grande con aire dentro”. En cuanto a la P-8, ningún estudiante supo dar la respuestacorrecta. La mejor respuesta fue: “el triángulocon flechas indica que el producto es reciclable.El número indica a que grupo pertenece. PETsignifica que este producto no deja residuos”.

En la P-10, relativa a los polímerosconductores, dos ejemplos de respuestas son: a)



P-1

P-2

P-3

P-4

P-5

P-6

P-7

P-8

P-9

P-10

0 1 2 3 4

Incorrecta

Poco Correcta

Casi Correcta

Correcta

“la importancia de este descubrimiento es elpoder utilizar los polímeros para conducir elcalor, la electricidad, etc.(no lo tengo claro)” ; y b)“no lo sé, pero los cables de loselectrodomésticos están cubiertos por plásticopara que no recibamos corriente, así que lo veoun poco peligroso si se usara para eso”. Ningunode los estudiantes sabía que se concedió unPremio Nobel de Química por estedescubrimiento.

La representación de los resultados delas entrevistas clínicas a los alumnos de 4º de laESO de humanidades y ciencias sociales seofrece en la Figura 2.

Figura 2. Número de estudiantes de 4º de laESO (16 años) de humanidades y ciencias

sociales en cada categoría de respuesta en lasdiez preguntas de la Tabla 1(P-1, P-2, etc.).

Estos resultados son bastante parecidosa los de los estudiantes del anterior grupo deciencias, aunque algo peores. Como puedeverse, P-7 y P-9 son las que mejor se respondentanto en este grupo con en el anterior. Sinembargo, en las respuestas a P-3 y P-4 hay másestudiantes de ciencias que se aproximan más alas correctas que de humanidades y cienciassociales.

La mejor respuesta a la P-1 fue: “son losmateriales que forman el plástico como lasbolsas. Son moléculas formadas por células que

se repiten”. Respecto a las propiedades únicasde los plásticos y su importancia social yeconómica (P-3), sólo un estudiante fue capaz dedar una respuesta de categoría poco correcta. Enla P-8, únicamente un alumno supo decir deforma correcta que el triángulo con flechassignifica que se puede reciclar el material, ytambién sólo uno que PET era el nombre delplástico.

Finalmente, se muestran los resultadosobtenidos en las entrevistas clínicas a losalumnos de 2º de Bachillerato en larepresentación gráfica siguiente (Figura 3).

Figura 3. Número de estudiantes de 2º deBachillerato científico (18 años) en cada

categoría de respuesta en las diez preguntas dela Tabla 1(P-1, P-2, etc.).

Puede apreciarse que mejoran un pocolas respuestas, en relación a los estudiantes dela ESO de ciencias, en P-1, P-2 y P-8; las demásson iguales o incluso un poco peores, como elcaso de P-5, P-6 y P-9.

En P-1, también los estudiantes de estenivel toman polímero como sinónimo de plástico.Una estudiante acertó a decir que: “los polímerosestán formados por componentes denominadosmonómeros”. La mejor respuesta fue: “unmonómero es una sustancia que se agrupa conotras de las mismas características para formarpolímeros. Un polímero es un conjunto de



P-1

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Poco Correcta

Casi Correcta

Correcta

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Incorrecta

Poco Correcta

Casi Correcta

Correcta

monómeros que se han modificado para obtenerunas características determinadas. Lo he visto enel programa de televisión el Hormiguero. Sonpolímeros el PVC, el PET y otros plásticos, porejemplo”.

La mitad de los alumnos no sabe explicarlo que es una reacción de polimerización (P-2).La mejor respuesta obtenida: “Es una reacciónmediante la cual se obtienen polímeros,conseguidos haciendo reaccionar monómeros atemperaturas y presiones determinadas paraobtener ciertas propiedades. No, no he realizadopolimerizaciones en el centro en el que estudioaunque sí sinteticé nylon en una visita a laUniversidad. No soy capaz de formularla”.

En la P-8 dos estudiantes consiguieronacercarse a la respuesta correcta. Uno de ellosdijo: “el número es el grado de dureza delplástico, las flechas es que es reciclable y lo dePET no lo sé. No sabía que estaban grabadosesos símbolos”. Los otros dos alumnos restantesdieron respuestas incorrectas.

CONCLUSIONESDe los resultados obtenidos en este

estudio cualitativo pueden extraerse comomínimo dos conclusiones, siempre teniendopresentes las limitaciones de nuestrainvestigación (pocos sujetos y del mismo centroeducativo) que imposibilitan efectuargeneralizaciones con márgenes de fiabilidadelevados. En nuestra opinión, la conclusión másimportante es que el nivel de conocimientossobre materiales poliméricos adquirido por losestudiantes entrevistados al acabar la educaciónsecundaria obligatoria (16 años) está muy lejosde ser el óptimo. Si uno de los objetivos en laeducación secundaria obligatoria es laalfabetización científica de la ciudadanía (DeOliveira et al., 2013), creemos que losconocimientos puestos de manifiesto pornuestros estudiantes sobre polímeros evidencianque no estamos proporcionando la formaciónadecuada a nuestros ciudadanos para conocermejor el mundo que les rodea, ni para serconsumidores críticos y responsables, ni para seractivistas en favor del medio ambiente.

Por otra parte, la segunda conclusiónhace referencia a la enseñanza que se lleva acabo en el Bachillerato científico (16-18 años).Hemos constatado que durante ese período de

formación los estudiantes no han mejoradosignificativamente sus conocimientos sobremateriales poliméricos, respecto de la faseacadémica anterior, a pesar de tratarse de uncontenido de especial relevancia para la cienciacontemporánea y estar incluido en el currículo.

Hemos de destacar que en un estudiorealizado en Israel con estudiantes entre el grado10 y el grado 12 (es decir, entre 16 y 18 años)sobre el nivel de alfabetización química (Shwartz,et al., 2006), aparece un ítem sobre el conceptode polímero en el que el 37% de estudiantes degrado 10 y el 27% en el grado 12 afirmadesconocer qué es un polímero. Enconsecuencia, parece que la conclusiones deeste trabajo están en línea com lo que ocurre enotros países.

Finalmente, señalaremos que, en nuestraopinión, las posibles causas de este bajo nivel deconocimientos sobre polímeros en la educaciónsecundaria han de buscarse fundamentalmenteen el diseño curricular y en la metodología deenseñanza. En el primer caso, pensamos quemás contenidos sobre sustancias poliméricashan de impregnar de manera transversal elcurrículum de la educación secundaria,destacándose sus propiedades. En el segundocaso, todo apunta a que una metodología activadonde el estudiante construye sus conocimientosde manera colaborativa puede mejorar losresultados académicos (Acar & Tarhan, 2006;Furió & Furió, 2009)

AGRADECIMENTOS Agradecemos a los profesores y

estudiantes del Instituto de EducaciónSecundaria Isabel de Villena de Valencia suamable participación en este estudio.

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