La utilización de los mapas conceptuales en la enseñanza de la química orgánica
- Resumen
- Metodología
empleada - Análisis de los
resultados - Conclusiones
- Bibliografía
- Mapa conceptual No1: Reacciones
de sustitución en heterociclos con 5 y 6 miembros en el
anillo - Mapa Conceptual No2: Reacciones
de sustitución en heterociclos monosustituídos de
5 y 6 miembros condensados con benceno
En los últimos años, la literatura pedagógica
tanto a nivel general como en el área de las Ciencias en
particular se señalan varios modelos
psicológicos que sirven de base para los diseños
curriculares. Uno de estos modelos es el propuesto por
Ausubel, D.P, el que considera que los alumnos
además de ser activos en sus
métodos de
trabajo, deben
de realizar actividades que no sean arbitrarias y carentes de
significación. Entre los investigadores que más
trabajo han realizado en llevar a vías de hecho los
principios
instructivos de Ausubel están Novak J.D. y
Gowik,D.B.
Ellos han utilizado la técnica de los mapas
conceptuales como un instrumento para expresar y coordinar
conceptos o comportamientos mediante la representación
gráfica. En el presente trabajo se muestra la forma
en la que se ha introducido ésta técnica en la
enseñanza de la Química Orgánica para la
Carrera de Licenciatura en Química, ilustrándola en
el Tema específico de Compuestos
Heterocíclicos.
La aplicación de ésta técnica a lo
largo de la enseñanza de dicha asignatura permitió
a los alumnos adquirir mayores habilidades durante el estudio al
leer los contenidos de los textos y bibliografías relacionados
con cada uno de lo s temas y extraer los conceptos que resultan
esenciales en relación con la tarea propuesta, así
como realizar generalizaciones de los contenidos objeto de
estudio, en corregir conceptos erróneos o relaciones
establecidas de forma incorrecta, así como elaborar
esquemas de contenidos que pueden ser utilizados en exposiciones
orales en los seminarios de la propia asignatura y en el examen
oral o en resúmenes escritos.
Palabras claves: mapas conceptuales,
enseñanza de la química, enseñanza
universitaria, química orgánica, compuestos
heterocíclicos.
En la literatura pedagógica han surgido varios
modelos psicológicos que sirven de base para los
diseños curriculares. Todos tienen una
característica común, el interés
por analizar y describir la forma en la que se estructura
el
conocimiento en el cerebro humano.
Uno de estos modelos es el propuesto por AusubelD.P( 1976,
1997), el que considera que los alumnos además de ser
activos en sus métodos de trabajo, deben de realizar
actividades que no sean arbitrarias y carentes de
significación. Ausubel diferencia entre el aprendizaje
memorístico y el significativo.
El aprendizaje
memorístico o por repetición, es el que adquiriere
el alumno desde algunos contenidos relacionados arbitrariamente
entre sí. O sea, no tiene significación para el
estudiante.
El aprendizaje
significativo es aquél en que las nuevas ideas se
incorporan de forma coherente a los conocimientos que ya posee el
alumno.
Para que pueda ocurrir el aprendizaje significativo, se
requiere disponer de un material correctamente estructurado y con
un significado lógico, es decir, adecuado a las estructuras
cognoscitivas del alumno, con contenidos organizados y no
simplemente yuxtapuestos, y además es necesario que el
alumno haya adquirido previamente ideas o conceptos con los que
pueda relacionar los nuevos.
Como consecuencia de la nueva información administrada al alumno,
existirá una interacción la que transcurre por un
mecanismo en el que intervienen los fenómenos denominados
asimilación y acomodación.
Por el primero se incorporan las nuevas ideas o se
sustituyen las que ya había, y por el segundo hay una
reorganización entre las ideas y conceptos ya existentes y
los nuevos adquiridos. La acomodación supone por tanto, no
solo una modificación de los esquemas anteriores a la
nueva información recibida, sino también una
reinterpretación de los conocimientos que ya se
tenían en función de
los nuevos o acomodación entre las ideas ya existentes y
las nuevas, dando lugar al aprendizaje significativo.
Independientemente de los aspectos positivos de este
modelo, que
tiene sus bases en el modelo constructivista de Piaget,J.(1981), el que desarrolla su teoría
buscando una respuesta no relacionada al problema del
aprendizaje, sino al del conocimiento,
el modelo de Ausubel no está exento de algunas
críticas, entre las que se puede citar el hecho de que
resulta en ocasiones difícil determinar los conocimientos
básicos introductorias necesarios en el alumno antes de
iniciar el proceso de
aprendizaje propuesto y en la consideración de diversos
autores de que éste modelo es abiertamente empirista ya
que el crecimiento del conocimiento
científico no se reduce solamente a una
acumulación de hechos.
La técnica del mapa conceptual
introducida por Novak J.D.(1982, 1988, 1991) y
Gowik,D.B.(1988), permite expresar y coordinar conceptos o
proposiciones mediante la representación gráfica.
Esta técnica resulta de ayuda tanto para el profesor como
para los estudiantes. La asimilación de los conocimientos
se realiza a través de un proceso continuo que se inicia
desde el aprendizaje memorístico hasta el aprendizaje
altamente significativo.
Para su utilización se deben de tener presentes
dos ideas esenciales: La diferenciación progresiva y la
reconciliación integradora.
La diferenciación progresiva consiste en la
unión arbitraria de nuevos conceptos a la estructura del
conocimiento personal. La
reconciliación integradora ocurre cuando se establecen
nuevas relaciones entre dos grupos de
conceptos, y el proceso implica la formación de una
estructura de orden superior en la que se integran otros
conceptos particulares o más específicos adquiridos
con anterioridad.
Para construir un mapa conceptual Barthelemy, C. y
col(1994) recomiendan extraer de cualquier fuente exterior
(texto,
video, etc.)
los conceptos necesarios, así como la relación
entre ellos, y representarlos gráficamente en un
esquema.
En el presente trabajo se muestra la forma en la que se
ha introducido ésta técnica en la enseñanza
de la Química Orgánica para la Carrera de
Licenciatura en Química, ilustrándola en el Tema
específico de "Compuestos
heterocíclicos".
La técnica de los mapas conceptuales requiere de
tres elementos fundamentales:
- Conceptos
- Palabra o frase de enlace
- Proposición
El concepto se refiere a comportamientos,
cualidades, compuestos, tipos de compuestos, tipos de reacciones,
etc.
La palabra o frase de enlace es la que relaciona
dos conceptos entre si
La proposición no es más que la
unidad gramatical que se forma a partir del significado de dos
conceptos unidos por una palabra o frase de enlace.
En este caso "Piridina" y "compuesto
heterocíclico" son conceptos, "es un " es la frase de
enlace y la proposición se expresa como: "la piridina es
un compuesto heterocíclico".
1) Jerárquico:
En este tipo de mapa los conceptos tienen
jerarquías, es decir, existen conceptos primarios y
conceptos secundarios asociados a los primeros.
En este tipo de mapa los conceptos primarios son los
más generales y figuran en la parte superior, y los
conceptos secundarios y más particulares figuran en los
niveles inferiores
2) Tipo araña o spider:
En estos mapas no existen los conceptos primarios y
secundarios.
Lo que se produce a partir da la representación
de los conceptos y sus relaciones es una especie de tela de
araña.
3) Mapas algorítmicos :
En estos mapas las relaciones entre los conceptos
presentan una idea de linealidad lógica.
Un mismo contenido puede ser representado de forma
diferente por medio de mapas conceptuales.
Para que la representación sea verdaderamente
eficaz, se hace necesario determinar correctamente los conceptos
que se consideren esenciales (que no deben de ser numerosos) para
entender la parte de la disciplina que
se esté considerando y seleccionar para expresar la frase
de enlace, palabras adecuadas al vocabulario de los estudiantes
pertenecientes al nivel de enseñanza en que se utilice
ésta técnica.
En el presente trabajo a modo de ejemplo se muestran dos
mapas conceptuales jerárquicos diferentes que se
utilizaron por el profesor para resumir los aspectos esenciales
relacionados con los compuestos heterocíclicos de anillos
de 5 y 6 miembros más comunes así como de los
heterociclos de anillos condensados más
estudiados.
Dichos mapas se utilizaron en las clases teóricas
a modo de Resumen durante las conclusiones de la actividad, y con
posterioridad fueron retomados en la Introducción de las clases de
ejercicios.
En el presente trabajo se utilizaron fundamentalmente
los mapas conceptuales de tipo jerárquicos por lo que los
conceptos más generales se encuentran en la parte superior
y los más específicos en la inferior.
Se ilustran a modo de ejemplo, dos de los mapas
utilizados en el tema de Compuestos Heterocíclicos
referidos a las reacciones de sustitución que pueden
experimentar algunos de los compuestos heterocíclicos
más representativos.
En el primer mapa (Ver mapa No1) se
representan los diferentes comportamientos que muestran los
heterociclos de 5 y 6 miembros en el anillo con un solo
heteroátomo. En ellos existe un comportamiento
estructural diferente.
Para que un anillo heterocíclico de 5 miembros
sea aromático, el heteroátomo debe de aportar al
menos dos electrones al sexteto aromático. Este es el caso
de heterociclos tales como el pirrol(X=NH), el furano(X=O) y
tiofeno (X=S). Estos compuestos cumplen además con otros
requisitos que deben de poseer los compuestos aromáticos,
entre ellos:
– Los átomos de carbono del
ciclo tienen hibridación SP2 y aportan 1
electrón de su orbital p al sexteto
aromático.
– Poseen un sistema de dobles
enlaces conjugados,
– Tienen características típicas de
compuestos aromáticos tales como: distancias de enlaces
intermedias entre simples y dobles enlaces, corrientes de anillos
en RMN similares a las del benceno, bandas IR de
anillos aromáticos, bandas UV en250nm
típicas de compuestos aromáticos.
– El tipo de reacción que los caracteriza es la
Sustitución
Debido a que los heteroátomos en los anillos de
cinco miembros aportan dos electrones al sexteto
aromático, éstos quedan deficientes de electrones,
pero los anillos tienen mayor densidad electrónica que por ej. el benceno,
compuesto típico aromático. Estos
anillos son por tanto π excedentes, es decir poseen un anillo
rico en electrones (nucleofνlico).
Debido a la nucleofilidad del anillo
heterocíclico de 5 miembros, éste resulta activado
frente a electrófilos de tipo Y+ en Reacciones
de Sustitución Electrofílicas, ocurriendo dichas
sustituciones en las posiciones más favorecidas,
posiciones 2 y 5 del anillo heterocíclico.
Por el contrario el comportamiento del anillo de 6
miembros, con un heteroátomo, como por ej. la piridina
(X=N), resulta opuesto al de los heterociclos de 5 miembros, y
aunque ésta es muy parecida estructuralmente al benceno,
posee algunas características que las diferencian del
mismo. Así, el benceno posee en su anillo seis
átomos de carbono con hibridación
SP2 y cada uno de ellos aporta un
electrón al sexteto aromático resultando una nube
electrónica simétrica y el compuesto no es
polar.
La piridina posee cinco carbonos y un nitrógeno
SP2 aportando cada uno de ellos uno de sus
electrones al sexteto aromático, pero al estar presente en
el ciclo el nitrógeno electronegativo, hace que la nube
electrónica se distorsione y la hace no simétrica y
al compuesto polar. El anillo de electrones π de
la piridina estα desplazado hacia el
nitrógeno, dejando al anillo deficiente de
electrones.
El nitrógeno del anillo piridínico
posee además dos de sus electrones sin compartir,
resultando que dicho átomo es
nucleofílico y el resto del anillo carbonado es
electrofílico (π deficiente).
Por ello, el anillo piridínico reacciona con
facilidad frente a nucleófilos del tipo Z- en
Reacciones de Sustitución Nucleofílicas y con
dificultad frente a electrófilos del tipo Y+ en
Reacciones de Sustitución
Electrofílicas.
El segundo mapa conceptual (Ver mapa No2)
muestra el comportamiento de los heterociclos condensados de
cinco y seis miembros con el anillo bencénico en
reacciones de sustitución.
Los heterociclos de anillos condensados poseen dos
átomos de carbono comunes en sus correspondientes
ciclos.
Los heterociclos de anillos de 5 miembros
condensados con el anillo bencénico: indol (X=N),
benzofurano(X=O) y benzotiofeno (X=S), poseen un anillo
nucleofílico (π excedente), el anillo de 5 miembros y
por tanto experimentan reacciones de sustitución
electrofílica en el anillo más nucleofílico
de los dos, en las posiciones 2 y/o 3.
Los heterociclos de 6 miembros condensados con el
anillo bencénico: quinolina(X=N) e isoquinolina), poseen
un anillo piridínico (electrofílico, π
deficiente) condensado con el anillo
bencénico.
Ellos experimentan reacciones de sustitución
electrofílica en el anillo más nucleofílico
(el anillo bencénico) en posiciones 5 y 8, en tanto que
las sustituciones nucleofílicas ocurrirán en el
anillo más electrofílico (el anillo
piridínico) en las posiciones 2 y 4 en la quinolina y 1 en
la isoquinolina.
Como se ha mostrado, los mapas conceptuales permiten la
conceptualización de aspectos estructurales y del
comportamiento esencial de los sistemas
heterocíclicos y sientan las bases en los estudiantes para
proceder con más facilidad a realizar los ejercicios en
las clases de ejercicios correspondientes.
Dado que cada estudiante puede representar mapas
conceptuales de diferente forma, esto le permite personalizar los
conceptos y les ayuda a su mejor asimilación.
La aplicación de la técnica de los mapas
conceptuales a lo largo de la enseñanza de la
Química Orgánica permitió a los
alumnos:
– Adquirir mayores habilidades durante el estudio al
leer los contenidos de los textos y bibliografías
relacionados con cada uno de los temas tratados y
extraer los conceptos que resultan esenciales en relación
con la tarea propuesta.
– Realizar generalizaciones de los contenidos objeto de
estudio y corregir conceptos erróneos o relaciones
establecidas de forma incorrecta.
– Elaborar esquemas de contenidos que pudieron ser
utilizados con posterioridad en exposiciones orales en los
seminarios de la propia asignatura y en el examen oral
correspondiente.
- Ausubel, D.P. Psicología
"Psicología educativa: un punto de vista
cognoscitivo". Trillas. México (1976) - Ausubel, D.P, Novak,
J.D.,Hanesian,H.(1997)"Psicología educativa. Un punto de
vista cognoscitivo"1ra reimpresión. Ed Trilles.
México - Barthelemy, C. y col. (1994). "Didáctica de la Química": Programación y recursos.
Universidad
Nacional de Educación
a Distancia. Impresos y Revistas, S.A. Madrid.1ra
reimpresión - Novak, J.D. (1982)"Teoría y práctica de
la
educación" Alianza. Madrid . - Novak, J.D.,Gowin, D.B. (1988) "Aprendiendo a
aprender". Martínez Roca. Barcelona - Novak,J.D.(1991) "Ayudar a los alumnos a aprender
como aprender. La opinión de un investigador "Revista
Enseñanza de las Ciencias 9,3,215-277 - Piaget, J. (1981) "Infancia y
aprendizaje, (La teoría de Piaget)".Monografía No2.
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Autora:
Margarita Morales Larramendi
Facultad de Química. Universidad de la
Habana
Fecha de realización del trabajo: Mayo
2005
Categoría:
Química
Se graduó como Licenciada en Química en la
Universidad de Oriente, Cuba en 1969.
Fue fundadora del Centro de Investigaciones
Químicas (CIQ) en la propia Universidad. Se
incorporó a trabajar como profesora en la Escuela de
Química de la Universidad de Oriente en 1969, y
posteriormente se trasladó a la Universidad de la Habana
donde se mantiene como profesora de Química
Orgánica y Jefe del laboratorio de
Síntesis Orgánica. Es Profesora
Titular (1985) y Master en Química Orgánica (1994).
Ha participado con un total de 90 trabajos en Eventos
Científicos Nacionales e Internacionales. Posee más
de 40 publicaciones en Revistas Científicas
Especializadas.