Una vez cubiertos los cinco objetivos marcados en la etapa inicial y a la luz de los resultados obtenidos en la misma y de la subsiguiente comprobación de las tres primeras hipótesis formuladas se procederá a estudiar si el propio principio de Le Chatelier y la metodología que subyace en su utilización pueden dificultar el aprendizaje de los conceptos relacionados con la predicción del posible desplazamiento de un equilibrio químico que ha podido ser perturbado. Este aspecto se pondrá de manifiesto por la persistencia de las dificultades de aprendizaje y de los errores conceptuales detectados en la primera etapa de este estudio. De esta forma, existirá un paralelismo entre las deficiencias que se observen tanto entre alumnos de un primer curso universitario de Química General como por los recién licenciados (alumnos de CAP) y por profesores de Física y Química en ejercicio. Todo ello implicará que un planteamiento didáctico cuantitativo, basado en la expresión de la constante de equilibrio, se vea eclipsado por la aparente sencillez que proporciona una regla cualitativa pretendidamente infalible (principio de Le Chatelier) que además se manifiesta “sencilla” de recordar y aplicar.
Para evitar los errores señalados en esta investigación no será suficiente con explicar (¡y formular!) correctamente la citada regla. Nuestra hipótesis parte de un presupuesto más radical. Sólo si el principio de Le Chatelier se elimina como regla cualitativa del currículo de Química básica, se logrará producir un mayor grado de ^■aprendizaje significativo.
Teniendo en cuenta este planteamiento previo, formulamos para esta segunda parte de la investigación los siguientes objetivos e hipótesis:
3.1. OBJETIVOS
6 - Estudiar la posible persistencia de errores y dificultades encontrados en la primera parte de esta investigación.
7.- Confirmar si el origen de los citados errores y dificultades se debe, en gran medida, a la metodología empleada, en la que el principio de Le Chatelier juega un papel determinante.
8.- Fundamentar, a partir del estudio termodinámicó realizado én el capítulo 2, una alternativa al estudio del principio de Le Chatelier.
9.- Considerar la alternativa conceptual propuesta mediante el empleo de una metodología que propicie un verdadero aprendizaje significativo.
3.2 HIPÓTESIS
H4.- La utilización del principio de Le Chatelier como procedimiento fundamental (y exclusivo) a la hora de predecir el posible desplazamiento de un equilibrio químico que ha podido ser perturbado, su consideración de regla ^ infalible y las dificultades inherentes a su formulación, interpretación de la misma y capacidad de aplicación correcta, provocarán errores conceptuales muy persistentes por lo que este principio puede convertirse en un auténtico obstáculo metodológico en el aprendizaje del equilibrio químico.
H5.- Un tratamiento riguroso basado en la expresión de la constante de equilibrio, unido a una metodología alternativa de corte constructivista, en la que se ponga énfasis en facilitar la organización del conocimiento a los estudiantes y el control de las variables implicadas, así como evitar el empleo de reglas de tipo memorístico y de un operativismo mecánico, puede evitar, en gran medida, la inducción de errores conceptuales y la superación de otros preexistentes.
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3.3 DISEÑO EXPERIM ENTAL: MATERIALES EMPLEADOS.
En primer lugar, en esta segunda etapa de la investigación se pretende estudiar la posible persistencia de errores conceptuales y dificultades relacionados con el empleo del principio de Le Chatelier. En segundo lugar, se estudiará si una alternativa al uso del citado principio, de mayor rigor conceptual y metodológico, puede superar, en alguna medida, las deficiencias observadas y producir, en definitiva, un mayor grado de aprendizaje significativo.
Se eligieron dos grupos de alumnos universitarios de un primer curso de Química General, un grupo de estudiantes de segundo año de la licenciatura en Ciencias Químicas, un grupo de licenciados que se encontraban realizando el curso de Aptitud Pedagógica y un grupo de profesores de Enseñanza Secundaria.
Por otro lado, se diseñó un cuestionario para que fuese resuelto por estos cinco grupos. El diseño experimental realizado y los resultados que se obtengan servirán para contrastar la cu arta hipótesis formulada.
Para la contrastación experimental de la quinta hipótesis se eligieron dos grupos de alumnos de Química de COU. Uno de ellos actuó como grupo experimental (GE) y el otro como grupo de control (GC). El GE trabajó una alternativa conceptual y metodológica al principio de Le Chatelier y el GC no recibió ningún tratamiento ^específico.
Se diseñó un cuestionario que se administró a cada uno de los grupos mencionados. El análisis que se realizará de los resultados obtenidos se centrará fundamentalmente en establecer si la alternativa conceptual y metodológica al principio de Le Chatelier permite evitar y/o superar algunas dificultades y errores conceptuales encontrados en la primera parte de esta investigación.
3.3.1. Muestra de profesores de Enseñanza Secundaria, licenciados (CAP) y estudiantes de Química universitarios. Cuestionario.
Dada la dificultad que supone la administración de cuestionarios al profesorado, se aprovechó la existencia de grupos de profesores de Física y Química que se encontraban participando en planes institucionales de formación del profesorado. Para ello, se eligieron sendos grupos pertenecientes a los CEPs de Valencia (N= 6), Castellón (N=10 ) y Alicante (N= 21). Otros dos grupos correspondían a seminarios de trabajo de Física y Química adscritos a los CEPs de Orihuela (N=12) y de Alicante (N = ll), respectivamente, y el resto lo componían profesores de la provincia de Valencia (N=9) (cuatro de ellos accedieron individualmente a participar en esta investigación y los otros cinco profesores se encontraban integrados en un curso de didáctica del equilibrio químico).
Los licenciados que se encontraban realizando el Curso de Aptitud Pedagógica correspondieron a dos grupos de la ciudad de Valencia. La distribución de licenciaturas cursadas por los 74 participantes en esta investigación fue la siguiente:
* Químicas (N=55) * Físicas (N=13) * Farmacia (N -6)
Los estudiantes universitarios que participaron en la investigación correspondieron a tres grupos de 35 alumnos cada uno, dos de ellos de la Universidad Literaria de Valencia y el otro de la Universidad Politécnica de Valencia correspondientes a los siguientes niveles y estudios:
* Io de Ciencias Físicas, asignatura de Química General. * 2o de Ciencias Químicas, asignatura de Termodinámica.
* Io de Ingeniería Superior de Agrónomos, asignatura de Química General.
El cuestionario fue cumplimentado por los alumnos participantes después de haber realizado un examen parcial de la asignatura correspondiente. Uno de los temas incluidos en esta prueba fue el equilibrio químico. Esta circunstancia propició que en dicho examen se evaluase de alguna manera (problema, cuestión, etc.) el principio de Le
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Chatelier. Entre 3 y 10 días transcurrieron desde la fecha en que los alumnos realizaron el examen y el día en que se les administró el cuestionario de esta investigación.
A todos los participantes en esta segunda fase de la investigación se les administró un cuestionario que contiene seis cuestiones. La primera de ellas es cerrada
{ítem. 1) y es idéntica a la cuestión cuatro del cuestionario para alumnos de COU. Como
se explica más adelante, esta cuestión consta de diferentes apartados que corresponden a sendas variaciones de temperatura, presión (volumen) y cantidad de uno de los reactivos participantes en una mezcla gaseosa inicialmente en equilibrio químico. En cada caso, el sentido de evolución del equilibrio puede ser predicho por una aplicación correcta del principio de Le Chatelier. Se debe hacer notar que esta cuestión cerrada está basada en otra semejante realizada por Baneijee (1991) en la que también participaron profesores y alumnos. Además, también debemos indicar que el ejemplo elegido para esta cuestión es el que se utiliza por el único libro de los relacionados en el anexo I (Stanks et al. 1967) que no utiliza el principio de Le Chatelier para predecir la evolución de un equilibrio químico que ha sido perturbado. Los posibles errores que se detecten en este ítem nos pueden dar idea de la dificultad de utilización o de interpretación del principio de Le Chatelier en situaciones en las que no está limitado.
Las otras cinco cuestiones son abiertas y se confeccionaron a partir del cuestionario inicial utilizado para alumnos universitarios (etapa primera de esta v investigación). En esencia, se plantean las mismas situaciones en las que el principio de Le Chatelier puede ser incorrectamente aplicado. Recordemos que los objetivos marcados trataban de detectar y/o confirmar errores conceptuales y posibles estrategias metodológicas que pueden estar en el origen de los mismos.
El ítem 2 está dividido en dos subapartados. El primero de ellos corresponde a la adición, a presión y temperatura constantes, de una de las sustancias gaseosas (producto de reacción) que participan en una mezcla de equilibrio12. Se proporcionan lo datos que permiten evaluar de forma sencilla que esta perturbación provoca un desplazamiento del equilibrio hacia la producción de una mayor cantidad de productos de reacción