Corporación Universitaria Minuto de Dios - UNIMINUTO Presidente del Consejo de Fundadores P. Diego Jaramillo Cuartas, cjm Rector General P. Harold Castilla Devoz, cjm Vicerrectora General Académica Stéphanie Lavaux Director de Investigaciones - PCIS Tomás Durán Becerra Subdirectora Centro Editorial - PCIS Rocío del Pilar Montoya Chacón Rector Sur P. Jaime José Salcedo, cjm Directora Académica Rectoría Sur Aleidy Johanna Amorocho Gaona Subdirector de Investigación Rectoría Sur Julián David Castañeda Muñoz Química: experiencias y estrategias educativas en el aula / Jhon Fredy Castañeda Gómez, Aldemar Morales Loaiza, Sandra Milena Pinto González...[y otros 6.] ; editores y autores Jeison Herley Rosero-Toro, Ángela María Cerón Patío. Bogotá : Corporación Universitaria Minuto de Dios - UNIMINUTO, ©2024. 142 páginas, ilustraciones, tablas. ISBN: 978-958-763-718-2 1.Química -- Enseñanza 2.Reacciones Químicas -- Estudio de casos 3.Química orgánica -- Enseñanza 4.Química -- Historia 5. Propiedades de la materia -- Estudio de casos i.Morales Loaiza, Aldemar (autor) ii.Pinto González, Sandra Milena (autor) iii.Guarnizo Losada, María Alejandra (autor) iv.Puentes Luna, Oscar Leonardo (autor) x.Lugo Rico, Martha Yamile (autor) xi.Gómez Fierro, Wilmer Alberto (autor) xii.Mosquera, Jonathan Andrés (autor) xiii.Amórtegui Cedeño, Elías Francisco (autor) ix.Rosero Toro, Jeison Herley (editor y autor) x.Cerón Patío, Ángela María (editor y autor) CDD: 540 Q69 BRGH Registro Catálogo UNIMINUTO No. 107366 Archivo descargable en MARC a través del link: https://tinyurl.com/bib107366 Jeison Herley Rosero-Toro Ángela María Cerón Patío Corrección de estilo Nathalie de la Cuadra Diseño gráfico y Diagramación Sandra Milena Rodríguez Ríos DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2 ISBN digital: 978-958-763-718-2 Primera edición 2024 © Corporación Universitaria Minuto de Dios – UNIMINUTO Calle 90 No. 87 – 69 Bogotá D.C. - Colombia 2024 Jhon Fredy Castañeda Gómez, Aldemar Morales Loaiza, Sandra Milena Pinto González, María Alejandra Guarnizo Losada, Oscar Leonardo Puentes Luna, Jeison Herley Rosero Toro, Ángela María Cerón Patío, Martha Yamile Lugo Rico, Wilmer Alberto Gómez Fierro, Jonathan Andrés Mosquera, Elías Francisco Amórtegui Cedeño. Corporación Universitaria Minuto de Dios - UNIMINUTO. Todos los capítulos publicados en “Química: experiencias y estrategias educativas en el aula” fueron seleccionados por el Comité Científico de acuerdo con los criterios de calidad editorial establecidos por Institución. El libro está protegido por el Registro de propiedad intelectual. Los conceptos expresados en los artículos competen a los autores, son su responsabilidad y no comprometen la opinión de UNIMINUTO. Se autoriza su reproducción total o parcial en cualquier medio, incluido electrónico, con la condición de ser citada clara y completamente la fuente, siempre y cuando las copias no sean usadas para fines comerciales, tal como se precisa en la Licencia Creative Commons Atribución – No comercial – Compartir Igual que acoge UNIMINUTO. Autores Editores CONTENIDO Autores 5 Presentación 8 Introducción 12 Capítulo 1. Aprendizaje de la química a través de la investigación en productos naturales 17 Capítulo 2. Contribución del cine en el desarrollo de competencias de pensamiento científico sobre reacciones químicas 40 Capítulo 3. Laboratorios artesanales para favorecer la enseñanza de la química orgánica en estudiantes de grado once 54 Capítulo 4. La inserción profesional de maestros y maestras de ciencias naturales: experiencias y relatos en el sur de Colombia 75 Capítulo 5. Una química con-sentido(a): los olores de la discriminación 104 Capítulo 6. Química orgánica: experiencias de docentes en formación 123 AUTORES Capítulo 1. JHON FREDY CASTAÑEDA GÓMEZ Docente de tiempo completo de la Universidad Surcolombiana. Integrante del Grupo Químico de Investigación y Desarrollo Ambiental. Correo: jhon.castaneda@usco.edu.co ALDEMAR MORALES LOAIZA Licenciado en Ciencias Naturales y Educación Ambiental, y magíster en Educación. Integrante del Grupo Químico de Investigación y Desarrollo Ambiental de la Universidad Surcolombiana. Correo: moralesk12.aml@gmail.com Capítulo 2. SANDRA MILENA PINTO GONZÁLEZ Licenciada en Ciencias Naturales: Física, Química y Biología y Magister en Educación: Área de Profundización Docencia e Investigación Universitaria. Correo: samypinto1991@gmail.com 5 Capítulo 3. MARÍA ALEJANDRA GUARNIZO LOSADA Licenciada en Ciencias Naturales: Física Química y Biología, y magíster en Neuro- psicología y Educación. Líder del semillero de investigación sipeca. Docente de tiempo completo de la Corporación Universitaria Minuto de Dios - UNIMINUTO. Correo: maria.guarnizo.l@uniminuto.edu ÓSCAR LEONARDO PUENTES LUNA Licenciado en Ciencias Naturales y Educación Ambiental, y magíster en Métodos de Investigación en Educación. Líder del Semillero de Investigación en Educación y Aprendizaje (siea). Docente de tiempo completo de la Corporación Universitaria Minuto de Dios - UNIMINUTO. Correo: oscar.puentes.lu@uniminuto.edu Capítulo 4. JONATHAN ANDRÉS MOSQUERA Licenciado en Ciencias Naturales: Física, Química y Biología, magíster en Educación: Docencia e Investigación Universitaria de la Universidad Surcolombiana y doctor en Educación, línea Educación en Ciencias de la Universidad de Antioquia. Docente e investigador de la Universidad Surcolombiana e investigador asociado del grupo de investigación Conocimiento Profesional del Profesor de Ciencias (cppc). Correo: jonathan.mosquera@usco.edu.co ELÍAS FRANCISCO AMÓRTEGUI CEDEÑO Licenciado en Biología, magíster en Educación de la Universidad Pedagógica Nacional y doctor en Didáctica de las Ciencias Experimentales de la Universidad de Valencia. Docente de planta de tiempo completo de la Universidad Surcolombiana. Director del grupo de investigación Conocimiento Profesional del Profesor de Ciencias (cppc). Correo: elias.amortegui@usco.edu.co 6 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: Capítulo 5. WILMER ALBERTO GÓMEZ FIERRO Licenciado en Ciencias Naturales: Física, Química y Biología de la Universidad Surcolombiana, y maestrante en Educación de la misma universidad. Adscrito al Grupo de Investigación Física Teórica y al Semillero de Investigación en Física Teórica y Aplicada. Correo: wilmer992015@outlook.com Capítulo 6. JEISON HERLEY ROSERO TORO Docente de tiempo completo de la Corporación Universitaria Minuto de Dios - uniminuto. Líder de los semilleros Educiencia Innova y Crea - Ciencia del programa de Licenciatura de Ciencias Naturales y Educación Ambiental. Correo: jeison.rosero@uniminuto.edu.co ÁNGELA MARÍA CERÓN PATÍO Docente de tiempo completo de la Corporación Universitaria Minuto de Dios - uniminuto. Licenciada en Educación Básica con énfasis en Ciencias Naturales y Educación Ambiental. Integrante del Grupo de Investigación en Pedagogía y Desarrollo Humano. Correo: angela.ceron@uniminuto.edu.co MARTHA YAMILE LUGO RICO Docente de tiempo completo de la Corporación Universitaria Minuto de Dios - uniminuto. Correo: martha.lugo@uniminuto.edu 7 AUTORES PRESENTACIÓN Estudiar la materia, su composición, su comportamiento y sus reacciones es una actividad apasionante porque nos permite comprender y explicar de qué está hecho nuestro entorno y cómo funciona. Esto constituye uno de los motivos por los cuales la química ha sido una asignatura presente en la formación básica de los ciudadanos, y es una de las ciencias con mayor omnipresencia en la vida cotidiana; no obstante, y de acuerdo con las investigaciones sobre la didáctica de la química, es una de las asignaturas que reporta mayores dificultades tanto para su aprendizaje, como para su enseñanza. Dentro de los principales problemas identificados en los estudiantes está la dificultad que representa la modificación de sus ideas previas para la explicación de los fenómenos químicos; es decir, sus explicaciones o supuestos en torno a los conceptos y procesos químicos con frecuencia difieren de las explicaciones cien- tíficas y tienen la tendencia a mantenerse. Asimismo, y aunque la enseñanza a través de modelos y modelización científica ha permitido mejorar los procesos de aprendizaje, los estudiantes siguen presentando dificultades para la comprensión de la naturaleza y la función de esta, para la interpretación del lenguaje y los distin- tos modos como se representan dichos modelos, y en general para la comprensión del leguaje científico de la química. 8 Teniendo en cuenta como marco de referencia la propuesta de formación y profesionalización docente de Shulman (1987), integrada por siete ámbitos de conocimiento principales: conocimiento disciplinar, conocimiento pedagógico, conocimiento pedagógico disciplinar, conocimiento curricular, conocimiento de los estudiantes, conocimiento del contexto y conocimiento de los fines educativos, para el caso de los profesores de química podemos enlistar una serie de problemas: 1. Deficiencias en la formación inicial y permanente del profesorado que afectan el dominio disciplinar y el pedagógico del contenido; gran parte de ellos están asociados con los modelos epistemológicos con los que fueron formados. 2. Curricularmente se ha documentado falta de congruencia en la gradación de los contenidos curriculares, así como sobrecarga de estos. 3. Falta de conocimiento por parte de los profesores de las características de los estudiantes, sus intereses, emociones, conocimientos y necesidades formativas. 4. Temas descontextualizados de las necesidades sociales y de la vida cotidiana de los estudiantes; aún falta reconocer que la ciencia es una producción sociocultural y como tal debe ser abordada en el aula. 5. Sigue prevaleciendo una visión positivista de la ciencia y se enseña la química desde estos principios; además, sigue dominando una visión cognitiva del aprendizaje, en la cual los aspectos sociales y emocionales juegan un papel secundario. Estas problemáticas mencionadas son recurrentes y no exclusivas ni de países, ni de niveles educativos, ni de contextos socioeconómicos; sin embargo, la investi- gación desarrollada en torno a estas permite, además de reconocerlas, avanzar en la búsqueda de soluciones. 9 PRESENTACIÓN Como se mencionó al comienzo, la química tiene la ventaja de ser una de las ciencias de mayor presencia y aplicación en la vida cotidiana, pero entonces ¿por qué el poco interés de nuestros estudiantes?, ¿por qué les parece complicada?, ¿por qué en lugar de representar una oportunidad para desarrollar la creatividad humana es percibida como un obstáculo cognitivo? Respuestas a este tipo de pre- guntas podremos encontrarlas a lo largo de los capítulos que integran esta obra; además, se presentan textos que nos permiten contestar otras preguntas relaciona- das con la búsqueda de soluciones de mejora; por ejemplo: ¿cómo podemos atender los intereses de los estudiantes?, ¿cómo mejorar la formación de los profesores de química? y ¿qué estrategias didácticas podrían resultar más idóneas y para qué contexto? Estas y otras preguntas han sido formuladas por investigadores y docentes de distintas instituciones y niveles educativos, que están interesados en la didáctica de la química y que hoy, en este texto, comparten sus resultados. En esta obra, se han logrado generar información robusta no solo para diagnosticar y comprender, sino también para diseñar y evaluar estrategias de enseñanza que permitan superar algunas de las dificultades didácticas. De esta manera, los autores comparten con la comunidad académica, y con quien esté interesado, distintas formas de entender lo que acontece en el campo de la didáctica de la química. Algunas de ellas nos cuestionan elementos que van desde la epistemología hasta los elementos teóricos- metodológicos y sus aplicaciones en la práctica. Se busca que esta propuesta sirva como un elemento más para reconocer la nece- sidad de promover y reivindicar el papel de la química como asignatura básica en nuestra formación de una ciudadanía alfabetizada en ciencia, útil para el futuro de una nación. Asimismo, que sea una oportunidad para desarrollar a través del estudio de la química nuestra creatividad, ya que el avance de esta ciencia depende de nuestra habilidad para construir e inventar, y no solo para descubrir. Quienes estudian química están en una actividad de creación e innovación constante, 10 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: ponen a prueba su capacidad de observación, de argumentación y son capaces de tomar decisiones fundamentadas científicamente. Por lo tanto, si aprovechamos la oportunidad que nos brinda la escuela de aprender los principios básicos de la química, podremos tener una mejor calidad de vida e incluso seremos capaces de construir mejores opciones de futuro. Así, pues, lo que en esta obra se presenta, se plantea y se defiende es que aprender y enseñar química puede resultar una actividad intelectual y emocional apasionante, siempre y cuando su estudio sea abordado desde experiencias contextualizadas, actividades sociales y cognitivamente pertinentes. S. Lizette Ramos de Robles Doctora en Didáctica de las Ciencias Experimentales y las Matemáticas Coordinación de la Maestría en Ciencias de la Salud Ambiental Universidad de Guadalajara, México 11 PRESENTACIÓN INTRODUCCIÓN Jeison Herley Rosero Toro En los diversos ámbitos del sector educativo, se han generado debates en torno a aspectos fundamentales, como son la calidad, la accesibilidad, la diversidad, la interculturalidad, la multiculturalidad y la equidad (Barraza y Castaño, 2012). Estos diálogos son esenciales para fomentar procesos formativos innovadores y flexibles, capaces de ajustarse a las necesidades espe- cíficas y a las dinámicas cambiantes de los entornos escolares. En este sentido, se destaca la importancia de promover el desarrollo de competencias científicas en los estudiantes, y así permitirles comprender, adaptarse e interpretar su entorno inmediato (Corredor Gómez y Saker García, 2017). Sin embargo, en la enseñanza formal, en especial de la química, los estudiantes se enfrentan constantemente a nuevos lenguajes, concepciones abstractas y pro- cedimientos que podrían resultarles confusos (Ordaz González y Britt Mostue, 2018). Los estudiantes consideran la asignatura de química difícil y aburrida, in- cluso muestran poco interés para su estudio (Méndez Coca, 2015). Se tiene una mira de “terror” por aprenderla, dada esa desconexión con el entorno y las estra- tegias tradicionales utilizadas para su enseñanza. 12 Desde una apuesta transformadora, enseñar la asignatura de química resulta ser un reto para los docentes en formación y en ejercicio. Las experiencias que se generan dentro de los espacios de aula deben motivar a un aprendizaje signifi- cativo, desde la práctica, con uso de herramientas didácticas y pedagógicas que conecten las experiencias de los estudiantes con los contenidos propios (Cevallos Sánchez et al., 2018). Además, que sea reconocida como una ciencia creativa que estimula el interés por la indagación y la resolución de problemas, llevando al estudiante a un papel activo y reflexivo (García-Martínez et al., 2018). De esta forma, se vienen generando estrategias educativas para fomentar y mejorar los aprendizajes de la química desde los diferentes niveles formativos. Por lo tanto, el libro titulado Química: experiencias y estrategias educativas en el aula integra en sus seis capítulos las estrategias educativas y las experiencias significativas de docentes e investigadores de los diferentes niveles formativos. Cada capítulo tiene introducción, método, resultados y discusión, conclusiones y referencias. Se espera que los elementos descritos en cada capítulo puedan ser utilizados como una guía para fomentar nuevas experiencias exitosas en la enseñanza de la química. De esta manera, el primer capítulo, “Aprendizaje de la química a través de la in- vestigación en productos naturales”, buscó dar a conocer la importancia de la química desde la investigación basada en productos naturales. Fue una experiencia desarrollada con estudiantes universitarios, en la cual trabajaron desde el modelo de aprendizaje basado en investigación. Dentro de las conclusiones está el rol de investigador que debe tener el docente y la importancia de construir habilidades científicas en la formación docente en ciencias naturales. El segundo capítulo, “Contribución del cine en el desarrollo de competencias de pensamiento científico sobre reacciones químicas”, presenta una estrategia edu- cativa que parte del cine como elemento transversal para mejorar los procesos de enseñanza y aprendizaje de las reacciones químicas, y desarrollar el pensamiento 13 INTRODUCCIÓN científico en estudiantes de secundaria. La estrategia vincula una actividad recrea- tiva para los estudiantes, y desde ahí se generan procesos vinculantes para traer la química a un contexto fuera del tablero de clase. Los autores concluyen que al abordar conceptos metacientíficos desde el cine se logra motivar al estudiante a cuestionar y a ser crítico en escenarios fuera del salón de clase. El tercer capítulo, “Laboratorios artesanales para favorecer la enseñanza de la quí- mica orgánica en estudiantes de grado once”, plantea que la estrategia educativa se genera desde las prácticas de laboratorio artesanal para la enseñanza y el aprendi- zaje de la química orgánica, específicamente en temáticas como saponificación, fermentación alcohólica de frutas y extracción de componentes vegetales para la elaboración de productos medicinales. De esta manera, los laboratorios artesanales facilitan la comprensión de diversos conceptos disciplinares con prácticas con- textualizadas, lo cual despierta el interés de los estudiantes por la asignatura, el trabajo colaborativo y el uso de los instrumentos de laboratorio. El cuarto capítulo, “La inserción profesional de maestros y maestras de ciencias naturales: experiencias y relatos en el sur de Colombia”, muestra las experiencias y los relatos de la inserción profesional de los docentes recién graduados, y enfatiza en la reflexión en y sobre la acción de los procesos metacognitivos en el ejercicio profesional. Las experiencias recopiladas permiten comprender el panorama de los docentes en ciencias naturales y educación ambiental para el departamento del Huila, partiendo de las experiencias vividas en el ser docente, los retos, las apuestas y las preocupaciones generadas durante los primeros años laborales. El quinto capítulo, Una química con-sentido(a): los olores de la discriminación, permite ver la experiencia pedagógica de reconocer la discriminación en el discurso de los estudiantes durante una clase de química inorgánica, utilizando como temática las mezclas para la realización de perfumes. Así, se narró el sentir de los estudiantes de secundaria y la manera como se contemplan las acciones dentro 14 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: y fuera de un salón de clase. Finalmente, no debe existir una desconexión entre la teoría y la realidad (social) en la que viven los estudiantes. De esta manera, los aportes no deben quedar solo en un contenido teórico, sino además permitir, como se describe en el capítulo, que los olores que se generen lleven a una interacción social puesta en un salón de clases. El sexto capítulo, “Química orgánica: experiencias de docentes en formación, describe la experiencia educativa de docentes en formación en ciencias naturales y educación ambiental. Los hallazgos descritos permitieron resaltar la necesidad de cambios en la educación secundaria y universitaria frente a cómo abordamos la química, así como el rol de los docentes en formación, lo cual es, en conjunto, una apuesta para que el currículo sea deconstruido y alineado a las necesidades y realidades del territorio. Finalmente, se resalta la importancia de seguir generando esfuerzos para transformar los escenarios de clase en espacios de construcción de vivencias, que respondan a los fenómenos químicos que suceden durante el diario vivir de una persona. 15 INTRODUCCIÓN REFERENCIAS Barraza, L. y Castaño, C. (2012). ¿Puede la enseñanza de la ciencia ayudar a construir una sociedad sostenible? Profesorado. Revista de Currículum y Formación de Profesorado, 16(2), 45-58. Cevallos Sánchez, H. A., Marín Pérez, A. L. y Toledo Santana, N. (2018). Aprendizaje de la química: Aplicación de casos de la ciencia en la educación superior. Atenas, 4(44), 109-126. Corredor Gómez, O. M. y Saker García, J. (2017). Perspectiva de la formación científica de docentes en instituciones de educación básica y media – Barranquilla. Educación y Humanismo, 20(34), 156-172. https://doi. org/10.17081/eduhum.20.34.2862 García-Martínez, N., García-Martínez, S., Andreo-Martínez, P. y Almela Ruiz, L. (2018). Ciencia en la cocina. Una propuesta innovadora para enseñar Física y Química en educación secundaria. Enseñanza de las Ciencias. Revista de Investigación y Experiencias Didácticas, 36(3), 179-198. https://doi.org/10.5 565/rev/ensciencias.2473 Méndez Coca, D. (2015). Estudio de las motivaciones de los estudiantes de secun- daria de Física y Química y la influencia de las metodologías de enseñanza en su interés. Educación XX1, 18(2), 215-235. https://doi.org/10.5944/educxx1.14602 Ordaz González, G. J. y Britt Mostue, M. (2018). Los caminos hacia una enseñanza no tradicional de la química. Actualidades Investigativas en Educación, 18(2), 559-579. https://doi.org/10.15517/aie.v18i2.33164 Shulman, L. (1987). Knowledge and teaching: Foundations of the new reform. Harvard educational review, 57(1), 1-23. 16 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: https://doi.org/10.5944/educxx1.14602 https://doi.org/10.15517/aie.v18i2.33164 Jhon Fredy Castañeda Gómez Aldemar Morales Loaiza RESUMEN El presente capítulo muestra la importancia del aprendizaje de la química basado en la investigación de fuentes naturales como las plantas. Teniendo en cuenta que la química permite entender el mundo que nos rodea, es indispensable aplicar enfoques de enseñanza y aprendizaje que faciliten la resignificación de conceptos como cambios de estado, punto de ebullición, densidad, constante dieléctrica, po- laridad, interacciones moleculares, geometría molecular, soluciones y reacciones químicas, etcétera. Para tal fin, el enfoque de aprendizaje basado en la investiga- ción de plantas facilita que el estudiante-investigador adquiera conocimientos para la aplicación de estos conceptos en la selección de disolventes, reactivos, pruebas, CAPÍTULO 1. APRENDIZAJE DE LA QUÍMICA A TRAVÉS DE LA INVESTIGACIÓN EN PRODUCTOS NATURALES 17DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.1 ensayos, montajes, entre otros; también permite el desarrollo de habilidades científicas como la argumentación, el análisis, la extrapolación, la proposición, el planteamiento de hipótesis, etcétera. Palabras clave: aprendizaje basado en la investigación, química, fitoquímica, productos naturales, enseñanza y aprendizaje de la química. INTRODUCCIÓN La química es la ciencia que estudia los cambios químicos y físicos que experi- menta la materia; por lo tanto, es de vital importancia tener un conocimiento básico de esta disciplina para entender diversos fenómenos que ocurren en el mundo a nivel biológico, geológico, medicinal, agrícola, industrial, entre otros (Chang, 2002). La enseñanza de la química a través de modelos pedagógicos tradicionales ha sido implementada por muchos docentes de las ciencias naturales en las instituciones educativas (Pozo Municio, 2006); sin embargo, la evidente desmotivación de los estudiantes para comprender las temáticas que se abordan en los cursos hace que se deban aplicar otras estrategias pedagógicas y didácticas para fortalecer la motivación en el espacio académico. Por lo tanto, los maestros tenemos la tarea de preguntarnos qué y cómo enseñar para facilitar y apoyar el proceso de apren- dizaje (Castiblanco Rojas, 2014). El aprendizaje de la química a través del modelo “Aprendizaje basado en la investigación, ABI” es una alternativa para facilitar al estudiante-investigador el entendimiento de conceptos propios de la química a través de la experimentación. Bajo este contexto, los estudiantes tienen la oportunidad de indagar cuando se encuentran desarrollando cada uno de los pasos del método científico (Rivadeneira 18 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: y Silva, 2017). Independientemente del nivel del investigador, una investigación se realiza con el objetivo de dar solución a un problema científico, y es a través de la observación, el análisis y la interpretación de los resultados, que se permite entender el fenómeno en particular. Para un investigador que inicia su proceso de investigación, la asociación de los conceptos con situaciones reales y de contexto, facilitará la resignificación de teorías, leyes, reglas, conceptos etc. que rigen los fenómenos químicos. En este sentido, se hace importante centrar la atención en la manera como se va fortaleciendo el aprendizaje de la química a través de la investigación de los productos naturales. La investigación a partir de fuentes naturales, como los animales, las plantas, los hongos y las bacterias, ha llevado al descubrimiento de muchas sustancias, como principios activos, remedios herbolarios, fitomedicamentos, medicamentos y nutraceúticos, pesticidas, entre otros, que han sido de gran utilidad para la huma- nidad. La información que se obtiene sobre la estructura química de un compuesto de origen natural y su relación con algún potencial biológico permite predecir a futuro, nuevos candidatos moleculares para estudios a nivel in vivo y en ensayos clínicos y farmacológicos (Castañeda-Gómez et al., 2017). Generalmente, en un curso de productos naturales o fitoquímica es demasiada la información que se aborda, iniciándose con las familias de especies generalmente vegetales, hasta los métodos de extracción, purificación e identificación de sustan- cias naturales. Los animales y los vegetales obtienen la energía mediante procesos de oxidación y reducción, en las que se producen los metabolitos, que son útiles para el crecimiento o reproducción, para la defensa de otras especies o como atrayentes de insectos, para regular la transpiración, o para la polinización (Domínguez, 1985). Así que la fitoquímica se enseña para conocer el funcionamiento de las especies y la relación que tienen con otros organismos vivos. Las relaciones ecológicas de una especie con otra, permite obtener información de una planta con poten- cial insecticida, herbicida, tóxica, etc. Es de vital importancia, resaltar que hay CAPÍTULO 1. Aprendizaje de la química a través de la investigación en productos naturales 19DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.1 demasiada diversidad estructural de las sustancias de origen natural, por lo tanto, resultaría confuso memorizar la gran gama de compuestos que se han aislado hasta ahora, en su lugar, debería aplicarse el aprendizaje para la comprensión. Este capítulo de reflexión ha sido diseñado con el objetivo de mostrar al lector una visión de cómo el aprendizaje de la química se fortalece a medida que se realiza la investigación de productos naturales. Modelo de aprendizaje basado en la investigación (abi) Este enfoque didáctico permite hacer uso de estrategias de aprendizaje activo para desarrollar en el estudiante competencias para la investigación. Esto quiere decir que en el enfoque abi se aplican estrategias encaminadas a conectar la investi- gación con la enseñanza y el aprendizaje. En el abi se pueden incluir resultados de investigación, métodos de enseñanza y aprendizaje o herramientas de inves- tigación inclusiva, como se muestra en la tabla 1, con un par de ejemplos de investigación (Blackmore y Fraser, 2007) Tabla 1-1. Roles en el enfoque abi Investigación de productos naturales Rol del estudiante Rol del maestro La investigación científica como estrategia pedagógica en el aprendizaje de la fer- mentación de café en una comunidad rural del muni- cipio de Acevedo, Huila, Colombia. 1. Identifica y plantea problemas de investigación con base en los saberes cotidianos. 2. Plantea posibles soluciones con rutas de indagación sistemática. 3. Escoge metodologías adecuadas para investigar alternativas de solución. 4. Genera evidencias con base en la investigación científica. 1. Trabaja en cola- boración con sus grupos de trabajo. 2. Facilita los espacios para comunicar los resultados de traba- jos de investigación. 3. Reconoce la importancia de la formación de los estudiantes para el desarrollo de nuevos conocimientos. 20 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: Investigación de productos naturales Rol del estudiante Rol del maestro En una comunidad del departamento del Huila, se emplea el helecho de la especie vegetal Eupodium pittieri para el crecimiento del vello facial. Su investigación facilita el aprendizaje de los metabolitos secundarios. 5. Analiza los resultados de la investigación. 6. Piensa para inducir y deducir los conocimientos científicos en contraste con los saberes cotidianos. 7. Formula conclusiones con rigor metódico. 8. Socializa y difunde resultados de la investigación y genera así soportes científicos. 4. Involucra a los estudiantes en el descubrimiento a través de su propia investigación. 5. Motiva y guía a los estudiantes en el uso de servicios y recursos de consulta. Fuente: elaboración propia. En los niveles básicos de escolaridad, la investigación se centra en los alumnos que tienen un papel activo en el aprendizaje, en el cual se generan evidencias que permiten determinar el avance en el conocimiento científico a través de la indagación (Franco Mariscal, 2015). El estudiante tendrá que demostrar el desa- rrollo de habilidades o destrezas en el quehacer investigativo. Esto quiere decir que el estudiante junto con el maestro, desarrollarán habilidades de pensamiento científico como la indagación, la discusión, la reflexión, la comunicación, la bús- queda y la organización de la información relevante en el campo del saber desde la química y en otros campos del conocimiento, así como la búsqueda de colabo- raciones con otros investigadores y grupos de investigación que puedan aportar al desarrollo de los proyectos de investigación. El objetivo del modelo abi es mostrar al estudiante los procedimientos realizados por un científico, quien tiene un papel fundamental en la generación de nuevo conocimiento. Por lo tanto, la tarea del estudiante investigador es participar en las etapas de una investigación, las cuales son: formular el problema, la hipótesis y CAPÍTULO 1. Aprendizaje de la química a través de la investigación en productos naturales 21DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.1 los objetivos, justificar el planteamiento de la propuesta de investigación, buscar información para los antecedentes y el marco teórico, elaborar metodologías adecuadas para contrastar los resultados, interpretar y comunicar los resultados (Mora López et al., 2019). En el modelo abi es importante que, para el desarrollo de las competencias científicas de los estudiantes, se realicen prácticas de laboratorio, como estrategias didácticas que permiten el alcance de aquellas habilidades relacionadas con el saber- hacer en un laboratorio, como la manipulación de material de vidrio, reactivos químicos, instrumentos de medición, montajes, procedimientos, equipos, entre otros (Cardona Buitrago, 2013). Por lo anterior, los perfiles de los investigadores favorecen la construcción de los conocimientos científicos por parte de los estudiantes, debido a la acción paralela de orientación en el proceso educativo; la familiarización de las metodologías científicas en el desarrollo de habilidades, actitudes y capacidades positivas son necesarias para la formación científica (Alvear Guerrero, 2011). La investigación en productos naturales A nivel mundial, son muchos los grupos de investigación dedicados al estudio de los productos naturales. Generalmente, las plantas, los hongos, las bacterias y los animales se estudian para conocer las sustancias químicas que producen estos organismos a través de su biosíntesis, para entender las relaciones ecológicas entre especies planta-planta y planta-animal, y para determinar el potencial biológico de estas sustancias como antioxidantes, citotóxicas, moduladoras de actividad biológica, antiinflamatorias, entre otras propiedades de interés en el campo de la fitoquímica. A nivel educativo, este campo facilita la formación en ciencias naturales 22 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: de estudiantes de pregrado y posgrado a través de la indagación en la básica secundaria y media con el acercamiento al quehacer investigativo (Castañeda- Gómez, Morales et al., 2018). Colombia es considerada el segundo país más biodiverso de flora y de fauna en el mundo (aproximadamente 45000 especies), precedido por Brasil (aproximada- mente 55.000 especies), donde se aprovecha solo el 5 % para fines terapéuticos. Entre 1981 y 2014, el 67,4 % de los medicamentos aprobados por la Administra- ción de Alimentos y Medicamentos, (fda, por sus siglas en inglés) correspondió a sustancias de origen natural; el 9,1 %, a mezclas botánicas, y el 320,2 %, a deriva- dos de un producto natural (n=1562) (Newman y Cragg, 2016). El aprovechamiento de los recursos naturales ha permitido que el sector agrícola sea una de las fuentes para el desarrollo económico de un país (Domínguez, 1979). Existe una gran población que usa la medicina tradicional para el tratamiento de enfermedades; sin embargo, el conocimiento sobre la eficacia, la tolerancia y la toxicidad de las especies es escaso. Por esto, es necesario dar información sobre los productos naturales, su empleo y los efectos colaterales que conlleva el mal uso de las plantas medicinales. ¿Qué se estudia en un curso de productos naturales? En un curso de productos naturales, se abarcan diversos temas como: metabolismo primario y secundario, rutas metabólicas de alcaloides, ácidos grasos, policétidos y sus derivados, quinonas, cumarinas, fenilpropanoides, lignanos, azucares, poli- fenoles, taninos, flavonoides, terpenos, aceites esenciales, etcétera, métodos de aislamiento, purificación e identificación de sustancias y bioensayos para determi- nar el potencial biológico de extractos, fracciones y compuestos puros (Bruneton, 1991) (tabla 2). La comprensión de estas temáticas se dificulta cuando se emplean CAPÍTULO 1. Aprendizaje de la química a través de la investigación en productos naturales 23DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.1 metodologías de enseñanza para la memoria, ya que la gran gama de compuestos de origen natural que se conocen hasta ahora amplia la complejidad para el entendimiento de sus estructuras moleculares; sumado a esto, está la gran cantidad de procedimientos que se emplean para su aislamiento e identificación. El aprendizaje mediante el modelo abi fortalece la asimilación de las estructuras, los procedimientos y los fundamentos químicos relevantes que se tratan en la química de los productos naturales. Tabla 1-2. Tres componentes pedagógicos y didácticos en un curso de productos naturales Dimensión pedagógica Dimensión didáctica ¿Qué se enseña? En la enseñanza de productos naturales se es- tablece la enseñanza de la quimiotaxonomía y de sustancias de origen natural como aceites esenciales, extractos, compuestos originarios del metabolismo primario y secundario, bio- génesis de los compuestos químicos, así como su aislamiento, purificación e identificación de compuestos. ¿Cómo se enseña? Las estrategias didácticas abarcan principal- mente la investigación como centro de aten- ción; adicional a ello, se emplea el uso del con- texto, de las experiencias vividas, las lecturas especializadas en idioma extranjero o español, así como los trabajos de reflexión en clase, con el fin de propiciar la conceptualización nece- saria para las prácticas de laboratorio y demás procesos de indagación. ¿Para qué se enseña? La formación en habilidades y destrezas cien- tíficas es el pilar fundamental en las siguientes generaciones en la búsqueda de compuestos de interés en investigación de productos naturales con potencial biológico de las especies, resal- tando la aplicación a nivel agroindustrial, me- dicinal y ecológico. ¿Cuándo se enseña? El interés por la investigación surge con la curiosidad, la cual se despierta al conectar los currículos con el contexto, y prima el texto. Fortalece la relación de la disciplina con la apli- cabilidad de las ciencias, la visión y la misión de los cuerpos de conocimiento con los diferentes actores, estudiantes, investigadores y grupos de difusión y discusión. 24 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: Dimensión pedagógica Dimensión didáctica ¿Qué evalúa? En el aprendizaje de productos naturales, la evaluación es integral. Es un aprendizaje com- puesto por la fundamentación teórica y experi- mental; principalmente se basa en la compren- sión de los métodos a emplear en el aislamiento e identificación, la formación de las sustancias químicas y su metabolismo, así como la qui- miotaxonomía de las plantas y otros organis- mos que son de interés en la fitoquímica. ¿Cómo se evalúa? La evaluación es constante y el aprendizaje es medible a través del manejo instrumental, el desarrollo de habilidades y destrezas, la ge- neración y resignificación de competencias científicas. También se valora empleando eva- luaciones escritas que son situacionales, en las cuales el estudiante se sumerge en un problema particular y como producto de su aprendizaje propone soluciones que implican un estudio de indagación sistemática. Fuente: elaboración propia. ¿Qué se aprende de química cuando se realiza investigación en productos naturales? Para el aislamiento de compuestos que se encuentran presentes en los organismos vivos, se suelen utilizar diversas técnicas de tamizaje fitoquímico. Según Prashant et al. (2011), “El tamizaje fitoquímico consiste en la obtención de extractos de plantas con solventes apropiados, tales como agua, acetona, alcohol, cloroformo y éter. Otro solvente, el diclorometano, se usa específicamente para la extracción de terpenoides” (p.100). Para la obtención de extractos es importante que el investiga- dor reconozca las propiedades físicas de los solventes, así que es necesario aprender la constante dieléctrica de los disolventes como un indicativo de la polaridad de las moléculas, la viscosidad, el punto de ebullición, el tipo de enlace químico entre los átomos, las interacciones y la geometría molecular. Por ejemplo, muchas ma- ceraciones, percolaciones o extracciones líquido-líquido se realizan usando como primer disolvente el hexano, con el propósito de desengrasar el material vegetal pulverizado. El hexano se emplea por ser un disolvente poco polar que permite el CAPÍTULO 1. Aprendizaje de la química a través de la investigación en productos naturales 25DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.1 arrastre de grasas vegetales, pigmentos y otras sustancias de polaridad semejante a este disolvente. El investigador deberá entender que la frase “lo semejante disuelve lo semejante” que muchos químicos orgánicos usan en el laboratorio también tiene aplicación en la investigación de productos naturales (figura 1-1). Figura 1-1. Aprendiendo química durante las extracciones CH3H C3 POLARIDAD VISCOSIDAD PUNTO DE EBULLICIÓN DENSIDAD ENLACE QUÍMICO CONSTANTE DIELÉCTRICA GEOMETRÍA MOLECULAR DESENGRASA EL MATERIAL VEGETAL APOLAR (líquido incoloro) Punto de ebullición: 69 °C Viscosidad: 0,294 cP a 25 °C Constante dieléctrica: 2.0 Densidad: 0,655 g/ ml EXTRACTOS Fuente: elaboración propia. Los investigadores de productos naturales deben seleccionar muy bien el disol- vente que se va a emplear, porque de este depende el éxito en la extracción de los metabolitos de interés. Después de que se desengrasa el material vegetal, se emplea un segundo disolvente para la extracción de metabolitos de polaridad intermedia, como el cloroformo, el acetato de etilo, etcétera. Los disolventes como el metanol y etanol se usan para el arrastre de metabolitos de mayor polaridad como azucares (figura 1-2) (Castañeda-Gómez et al., 2019). 26 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: Figura 1-2. Aprender química mediante el uso de disolventes MEDIANAMENTE POLAR (Líquido incoloro) Punto de ebullición: 61,2 °C Viscosidad: 0.70 cP a 25 °C Constante dieléctrica: 4.8 Densidad: 1,49 g/mL Tetraédrica EXTRAE SUSTANCIAS CON POLARIDAD SEMEJANTEH C CI CI CI Fuente: elaboración propia. Los métodos para la obtención de aceites esenciales son diferentes a los que se emplean para la preparación de extractos. En este sentido, las fracciones volátiles, responsables del aroma de las plantas están formadas por diferentes tipos de compuestos orgánicos, como hidrocarburos alicíclicos y aromáticos, alcoholes, aldehídos, cetonas, ésteres, azufrados y nitrogenados, los cuales se obtienen por diferentes métodos, por ejemplo, hidrodestilación, destilación por arrastre con vapor de agua, destilación tipo claevenger, destilación asistida por ultrasonido y microondas, enfloraje, expresión, entre otros. En la hidrodestilación, el material vegetal fresco o seco y entero, cortado, molido, o la combinación de estos, se introduce en un balón y se adiciona agua hasta la mitad de la capacidad del recipiente. Luego se arma el montaje de destilación sencilla para someter el material a calentamiento durante el proceso de extracción. El agua al llegar al punto de ebullición genera vapor, lo que produce la presión suficiente para vencer la resistencia hidráulica del material vegetal. El vapor entra en contacto con la planta, y extrae así los componentes volátiles. A la salida del con- densador, se obtiene el hidrolato, una sustancia liquida blanquecina que se somete CAPÍTULO 1. Aprendizaje de la química a través de la investigación en productos naturales 27DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.1 a extracción líquido-líquido con un disolvente orgánico como diclorometano, éter o hexano. Finalmente, el disolvente se seca con un sulfato y se elimina me- diante rotaevaporación (figura 1-3). Una modificación a esta técnica ha sido el empleo de una trampa de dean-stark (hidrodestilación del tipo claevenger), en la cual se va acumulando el aceite esencial debido a su inmiscibilidad en el agua (Cerpa Chávez, 2007). Nuevas técnicas se han desarrollado recientemente a través del empleo de mi- croondas, como la extracción con solventes asistida por microondas (mase), hidrodestilación con microondas (mwhd), extracción libre de solventes con microondas (sfme), destilación por arrastre con vapor asistida por microondas (masd), el empleo del ultrasonido previo a las destilaciones, entre otras. En la hidrodestilación asistida por microondas se usa el montaje tipo clevenger, el cual usa un horno microondas en lugar de una manta de calentamiento. El material se calienta por fracciones de tres minutos, y así se logra un mejor rendimiento en la extracción y en menor tiempo, y se disminuyen los costos en la obtención del aceite (Sahraoui et al., 2008). En la destilación por arrastre con vapor de agua, el material vegetal, generalmente fresco y cortado, se coloca en un recipiente cerrado y se somete a corrientes de vapor de agua sobrecalentado, proveniente de otro recipiente que contiene agua. Los compuestos volátiles son arrastrados por el vapor de agua, que se condensa y se recolecta sobre un recipiente con agua. Los aceites esenciales son, en su mayoría, insolubles en agua y menos densos que esta, lo que facilita la separación (Martínez, 2003). En la técnica de extracción con fluidos supercríticos, las esencias son solubilizadas y arrastradas por un fluido, generalmente dióxido de carbono (CO2), que luego se elimina mediante descompresión progresiva hasta alcanzar la presión y la temperatura ambiente. Aunque por esta técnica se obtienen otros componentes 28 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: volátiles, además de ser costosa, presenta la ventaja de que se obtienen aceites con altos rendimientos, lo cual lo hace un método compatible con el medio ambiente (Yonei et al., 1995). Cada técnica de destilación le permite al investigador resignificar conceptos fundamentales como cambios de estado, propiedades de los gases y presión de vapor, que son importantes para explicar qué ocurre durante las extracciones. El agua es el disolvente que se emplea debido a que el vapor arrastra las esencias que luego son condensadas en forma de hidrolato. Luego se emplea un disolvente orgánico para arrastrar la esencia contenida en el agua a través del proceso de extracción líquido-líquido. En este proceso, se aplica el concepto de densidad, que es importante para entender la formación de las dos fases en el proceso extractivo, y evitar confusión a la hora de aislar la esencia. Por ejemplo, cuando se emplea el diclorometano, la esencia es arrastrada por este disolvente, que al ser más denso que el agua corresponderá a la fase inferior, en contraste con el éter, cuya esencia se encontraría en la fase superior. Por lo tanto, entender el valor de la densidad es fundamental para evitar errores en los procesos de extracción. Figura 1-3. Aprender química mediante la destilación de aceites esenciales Materia vegetal y agua (líquido) Estados de la materia Cambios de estado Presión de vapor Temperatura Hidrolato (líquido) Vapor de agua con la esencia Termómetro Balón Mechero Condensador Agua Soporte Universal Fuente: elaboración propia. CAPÍTULO 1. Aprendizaje de la química a través de la investigación en productos naturales 29DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.1 Aprendiendo sobre reacciones químicas y soluciones Durante el tamizaje fitoquímico es muy común realizar la identificación de meta- bolitos secundarios en los extractos y las fracciones a través de pruebas cualita- tivas; es decir, el empleo de reactivos específicos permite que se identifique un tipo de compuesto mediante un cambio de color o la formación de un precipitado, etcétera. Una prueba positiva se indica mediante la representación de signos positivos (+), cuanto más intenso el color, mayor será el número de signos que indican abundancia del metabolito en la muestra, en contraste con un signo negativo (-), que representa ausencia del metabolito. Para realizar este tipo de pruebas, el investigador deberá preparar reactivos en solución acuosa, y para esto deberá recordar la forma como se preparan las soluciones acuosas, a través de los cálculos estequiométricos y el empleo de las ecuaciones para determinar la cantidad necesaria del reactivo y el disolvente que se requiere para llegar a la concentración ideal. Por ejemplo, para la identificación de cumarinas en un extracto, se emplean dos pruebas de reacción: la prueba de Ehrlich y la prueba de hidróxido de sodio (NaOH); en ambos casos, los reactivos deben estar en solución. El reactivo de Ehrlich se prepara mezclando 0,1mL de p-dimetil-amino-benzaldehído al 5 % con 0,1 mL de Etanol y 3 gotas de HCl, mientras que el NaOH se usa al 10 %. En este sentido, el estudiante-investigador deberá consultar acerca de las soluciones y su preparación en términos de porcentaje. La identificación de cumarinas mediante la prueba de Erlich se realiza mezclando una pequeña cantidad del extracto con este reactivo especifico, si se forma una coloración naranja es indicativo de la presencia de este tipo de compuestos (figura 1-4) (Castañeda-Gómez, Giraldo, et al., 2018). Para la interpretación de la aparición del color naranja o amarillo en la prueba, es importante que el estudiante-investigador indague y busque información para que dé explicaciones de lo ocurrido. Sin duda, el color se debe a la formación de un producto a través de la reacción entre la cumarina presente en el extracto y el reactivo específico. El acoplamiento entre las dos moléculas forma un producto sólido con mayor conjugación de dobles enlaces, lo que ocasiona el cambio de color (figura 1-5). 30 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: Figura 1-4. Aprender química mediante el tamizaje fitoquímico Reacciones Químicas SolucionesPRUEBAS PARA CUMARINAS 1mg de extracto vegetal con 0.2 ml del reactivo de Ehrlic (0.1 ml P - dimetil - amino - benzaldehído 5% + 0.1 ml Etanol + 3 gotas HCI). Positiva: Color naranja. 1mg de extracto vegetal + 0.1 ml de hidróxido de sodio 10% Positiva: Coloración amarilla que desaparece al acidular. Prueba de Ehrlich Prueba de hidróxido de sodio Fuente: elaboración propia. Figura 1-5. Aprender reacciones químicas mediante la identificación de metabolitos por pruebas cualitativas o o + o H C CH3 3 oo N H C CH3 3 NCumarina Reactivo de Ehrlich Producto de color naranja Fuente: elaboración propia. Aprendiendo química con la separación cromatográfica A menudo, los extractos se separan y se purifican mediante diferentes técnicas cromatográficas. La cromatografía en columna y la cromatografía en capa fina permite el aislamiento de sustancias mediante la afinidad que tenga el metabolito CAPÍTULO 1. Aprendizaje de la química a través de la investigación en productos naturales 31DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.1 entre la fase estacionaria y la fase móvil, y la selección de estas fases es importante para llevar con éxito la separación. Por lo tanto, es inherente el aprendizaje sobre polaridad de las moléculas, la constante dieléctrica de los solventes, la polaridad de la fase estacionaria y la fase móvil, el concepto de adsorción, partición, fuerzas de interacción y tamaño molecular, etcétera. El gel de sílice es el material de mayor uso en la cromatografía de columna y en capa fina, que se emplea como fase estaciona- ria para permitir la separación. En este sentido, es primordial que el investigador conozca la estructura química del gel de sílice, para entender que los metabolitos secundarios de mayor polaridad serán retenidos con mayor fuerza por esta fase, en contraste con los metabolitos de menor polaridad (figura 1-6) (Chang, 2002). Figura 1-6. Aprender interacciones moleculares mediante la separación cromatográfica Fase Estacionaria Solvente Metabólito de mayor afinidad O O O O H H SiSi H O O O O H H SiSi H H O R R Fuente: elaboración propia. Mediante la cromatografía en capa fina se lleva a cabo la identificación de las fracciones que se van obteniendo de la cromatografía en columna. El uso de reveladores ofrece una alternativa sencilla a bajo costo para el reconocimiento de las manchas por el cambio de color en las cromatoplacas. En este sentido, el estudiante adquiere la habilidad de proponer posibles sustancias presentes en las fracciones observando la coloración; por ejemplo, un revelado de una placa 32 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: con vainillina-H2SO4 y la formación de un color morado en una de las manchas indica la presencia de un esteroide, terpeno o flavonoide. Este resultado permite orientar la investigación hacia la separación de sustancias puras o de interés para el investigador (figura 1-7). Figura 1-7. Proponiendo en química con la separación cromatográfica Cromatoplaca de la fracción 4 a la fracción 8 Fase móvil: hexano-cloroformo (1:1) Revelado con vainillina-H2SO4 Extracto de la Riñonera (Begonia erythrophylla) Posible compuesto de naturaleza esteroidal, terpenica o flavonoide Fuente: Osorio y Manchola (2019). Aprendiendo química con la identificación estructural Los compuestos puros obtenidos mediante diferentes técnicas, generalmente cromatográficas, son identificados a través de técnicas espectrométricas y espec- troscópicas. Para compuestos sólidos, es muy usual la determinación del punto de fusión y rotación óptica. Estas propiedades físicas son útiles para la determinación de compuestos nuevos, a través de la comparación con datos reportados en la literatura científica. En este sentido, la determinación de las propiedades físicas de un compuesto ayuda a entender el concepto de cambio de estado y la rotación del plano de la luz polarizada en un polarímetro. El uso de la espectroscopia CAPÍTULO 1. Aprendizaje de la química a través de la investigación en productos naturales 33DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.1 infrarroja y ultravioleta-visible fortalece el aprendizaje de los grupos funcionales para la identificación de moléculas en un espectro, así como el concepto de vibra- ción molecular, transiciones electrónicas, radiación electromagnética, longitud de onda y frecuencia, etcétera. La técnica de espectroscopia de resonancia magnética nuclear facilita la identi- ficación de estructuras y el aprendizaje de conceptos como spin nuclear, despla- zamiento químico, multiplicidad y constante de acoplamiento. La espectrometría de masas es una técnica que permite determinar la masa molar de un compuesto a través de la identificación del pico de ion molecular y los picos fragmentos en un espectro. Así que el empleo de la técnica y la interpretación de espectros facilita la resignificación del concepto de ion, relación masa/carga, grupos funcionales, rearreglo, pico base, entre otros. La caracterización de la composición química de un aceite esencial se realiza, en la mayoría de los casos, mediante la técnica de cromatografía de gases-espectrometría de masas (cg-em). El cromatograma de un aceite está constituido por muchos picos, lo cual indica que las esencias son mezclas complejas de sustancias volátiles. El investigador podrá asociar cada pico a un compuesto característico por el es- pectro de masas. En la figura 1-8, se muestra un cromatograma de un aceite esencial de las partes aéreas de la planta conocida comúnmente como cholupa (Passiflora maliformis). En el espectro se observan 27 picos de diferente intensidad que corresponden a 27 compuestos en el aceite. La complejidad en el cromatograma ayuda al investigador a aprender sobre los aceites esenciales como mezclas de sustancias que se encuentran en diferentes proporciones. La composición química de un aceite esencial es relevante para encontrar posibles usos a nivel biológico, en la cosmética y a nivel industrial. 34 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: Figura 1-8. Aprender química con la interpretación de cromatogramas Perfil cromatográfico (TIC: Corriente iónica total) de los AE de P maliformis L (material fresco: hojas, tallos, flores y semillas). Extracción realizada por HD. Fuente: Laboratorio de Análisis Instrumental, programa de Química, Universidad del Quindío. Los aceites esenciales son mezclas complejas de muchos componentes 10.0 20.0 23.0 min TIC 1,000,000 Fuente: Ríos Días y Rojas Castaño (2018). Los aceites esenciales tienen se usan para la perfumería, en la industria alimenticia o como fuentes de materias primas; un investigador podrá acceder a una gran cantidad de información relacionada con el potencial de los productos naturales. Con un poco de revisión en la literatura científica, una persona que realiza este tipo de investigaciones podría darse cuenta de que el citral del zacate limón se usa para sintetizar la vitamina A (Domínguez, 1985); en la cosmética, los aceites se usan para impartir fragancias a un producto, y en la industria textil y de plásticos, para enmascarar el mal olor en tratamientos con mordientes antes y después del teñido en el caso de algunos cauchos y plásticos (Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt, 2003). A nivel terapéutico, las esencias son empleadas para curar enfermedades físicas y emocionales, por el potencial que tienen los aceites como antibacteriales, antifúngicos, citotóxicos, antioxidantes, entre otros (Steflitsch y Steflitsch, 2008). Por ser los aceites esenciales un producto que se obtiene de manera fácil y econó- mica, además de las aplicaciones que tienen, son que puede tenerse en cuenta durante el aprendizaje basado en la investigación. CAPÍTULO 1. Aprendizaje de la química a través de la investigación en productos naturales 35DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.1 CONCLUSIONES Las ciencias naturales suelen enseñarse a partir de modelos pedagógicos tradicio- nales, lo que ha dificultado la intención de la enseñanza. Ese tipo de metodología hace que el maestro enseñe a través de un proceso de asimilación: memoria, repetición y copia (Kaufman y Fugamalli, 2000). Es claro que, en todo proceso de cambio en la enseñanza de la ciencia, los docentes son el componente importante, pues son ellos los que deben estar convencidos de que se necesita su innovación, su creación y su actitud hacia el cambio, para responder no solo a los planteamientos y propósitos que se fijan en las propuestas didácticas, sino también para satisfacer las exigencias de los contextos que envuelven a los educandos como sujetos sociales, históricos y culturales (Pozo, 1999). Por lo anterior, se plantea la metodología del abi para fortalecer el aprendizaje de la química a través de la obtención de extrac- tos, fracciones, sustancias puras, aceites esenciales, entre otros productos naturales. Es importante mencionar que el desarrollo y la evolución de propuestas como el abi en contextos particulares propician escenarios de reconexión con la ciencia y los saberes cotidianos, empleando metodologías y procesos metacognitivos en los cuales los estudiantes-investigadores relacionan los conocimientos que propor- ciona las ciencias, en este caso la química, y la utilizan para dar respuesta a interrogantes de investigación que tienen que ver con la fitoquímica. 36 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: REFERENCIAS Alvear Guerrero, V. (2011). Problemas tridimensionales de Química. Universidad Surcolombiana. Blackmore. y, P Fraser, M. (2007). Researching and teaching: Making the link. En P. Blackmore y R. Blackwell (Eds.), Towards strategic staff development in higher education (pp. 131-141). McGraw-Hill. Bruneton, J. (1991). Elementos de fitoquímica y farmacognosia. Editorial Acribia S. A. Cardona Buitrago, F. E. (2013). 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Se encontró que el cine para los estudiantes no hace parte de un medio de aprendizaje, y más para un área como la química; sin embargo, luego de las actividades desarrolladas, se encontró que el cine como instrumento de aprendizaje permite mejorar las competencias del CAPÍTULO 2. CONTRIBUCIÓN DEL CINE AL DESARROLLO DE COMPETENCIAS DE PENSAMIENTO CIENTÍFICO SOBRE REACCIONES QUÍMICAS 40 pensamiento científico y favorece el análisis crítico en los estudiantes. Finalmente, el cine puede emplearse como un recurso para construir con los estudiantes con- ceptos metacientíficos; además, este tipo de estrategias permite en diferentes contextos apropiar elementos conceptuales y el estudiante adquiere y construye un pensamiento científico, no solo en el aula, sino también en el diario vivir. Palabras clave: cine, desarrollo de competencias, herramienta didáctica, pen- samiento científico, reacciones químicas. INTRODUCCIÓN En el contexto escolar, los estudiantes durante la educación secundaria se enfrentan al estudio de la química y a las dificultades para su aprendizaje (Avendaño Castro et al., 2004). En la química, se ha logrado caracterizar y establecer una serie de temas que presentan más dificultad para la mayoría de los estudiantes que se enfrentan por primera vez a esta asignatura; incluso, muchos de los docentes han manifes- tado dificultades para su aprendizaje (Raviolo, 2019). Entre los conceptos con mayor dificultad están soluciones sobresaturadas, reacciones químicas, equilibrio químico, reacciones de oxidación reducción, velocidades de reacción, estequio- metria y la ecuación de estado (Caamaño, 2003). Con base en lo anterior, y para dar cumplimiento a los objetivos del área de quí- mica, es necesario identificar las dificultades (Caamaño, 2003) y transversalizarlas con otras áreas del conocimiento y metodologías (Ciriaco et al., 2020). Para ello, se requiere la implementación y generación de nuevas estrategias educativas que sean llamativas y motiven al estudiante a cuestionar y construir conocimientos significativos (Rosero-Toro et al., 2019) y, además, que se promueva la construcción del conocimiento acompañada de la imaginación y el descubrimiento (Motta Montaña et al., 2022). CAPÍTULO 2. Contribución del cine en el desarrollo de competencias de pensamiento científico sobre reacciones químicas 41DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.2 De esta manera, el objetivo de este capítulo es establecer la contribución del cine en el desarrollo de competencias de pensamiento científico sobre reacciones químicas. El estudio y la caracterización de las dificultades de aprendizaje a los que hace refiere este trabajo se circunscriben a los de origen interno que sean susceptibles de establecer y caracterizar, como la capacidad mental de los alumnos y sus relaciones con la demanda de una tarea, las derivadas de la preparación académica previa de los alumnos, y de la naturaleza propia de la química (Caamaño, 2003). En este sentido, es importante señalar el cine como una herramienta cultural que permite conocer algunos elementos de la condición humana a través de la imagen y del sonido, enriquecido con todas las bellas artes para tratar de impactar al inte- lecto y a la emoción (Svensson, 2013). Con la digitalización, el cine se ha abierto a un nuevo tipo de realismo más revelador de la condición humana (Ambròs Pallarès, 2020), el cual puede ser incorporado a la docencia como un instrumento pedagó- gico eficaz para la formación integral de los alumnos o como complemento para el desarrollo del programa de una asignatura (Larrosa, 2007). A su vez, el cine ha mostrado ser una herramienta didáctica que atrae a los estu- diantes por los ambientes reflejados en las películas: planetas exóticos, monstruos gigantes, mundos imaginarios, batallas galácticas, etcétera (Palacios, 2007). A través de las escenas se puede fomentar la crítica, la observación, la reflexión e incluso la investigación (Amilburu, 2002). A lo anterior se suma el progreso de la ciencia en términos de ruptura, subjetividad, contrastación de ideas, síntesis parciales e inte- gración progresiva, lo que puede ayudar a fundamentar una perspectiva reflexiva, conflictiva y creativa de la enseñanza y del aprendizaje (Beltrán Llavador, 2006). Por último, el cine como recurso permite el diálogo y las construcciones de argu- mentos para defender teorías y experiencias, que se ajustan a los intereses del docente y de los estudiantes (Oliveira Feliciano, 2023). 42 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: MÉTODO La presente investigación tuvo un enfoque de tipo cualitativo (Álvarez-Gayou, 2003), en el cual se resaltan las características que presentan los 22 estudiantes de noveno grado, compuesto por 18 mujeres y 4 hombres, con edades que oscilan entre 13 y 16 años, de una institución educativa privada de Neiva, Huila. El estudio se estructuró en tres fases: 1) cuestionario inicial; 2) guía didáctica, y 3) cuestio- nario final; el cuestionario inicial y final son el mismo. Se resalta que el cuestionario fue validado por expertos en la enseñanza de la química. A través del proceso de investigación cualitativa se tuvieron en cuenta las si- guientes fases: • Exploratoria: identificación del problema, revisión de marco teórico. • Planificación: selección del grupo de iinvestigación. • Entrada en el escenario: acceso al fruto de trabajo. • Recolección y análisis de información: estrategias de recolección de infor- mación, técnicas de análisis de la información. • Retirada del escenario: análisis de información. • Elaboración del informe: tipo de informe y elaboración. Etapas de la investigación: según Rodríguez et al. (2014), es importante permitir que los estudiantes puedan construir el conocimiento científico a partir del desarrollo de competencias científicas. En la unidad, se describen las actividades que permitirán cumplir los objetivos propuestos para los estudiantes, con el fin de establecer una relación con los modelos teóricos y la vida cotidiana de los estu- diantes. Así, pues, la unidad didáctica está organizada en tres fases:  • Fase 1. Aplicación de cuestionario inicial: esto permitirá evidenciar y reco- nocer los conceptos previos de los estudiantes con respecto a las reacciones químicas en la vida cotidiana. CAPÍTULO 2. Contribución del cine en el desarrollo de competencias de pensamiento científico sobre reacciones químicas 43DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.2 • Fase 2. Trabajo de campo: permiten enriquecer las concepciones que tienen los estudiantes a través del cine, sobre las reacciones químicas a nivel micros- cópico, macroscópico y simbólico. • Fase 3. Trabajo final: aplicación de cuestionario final para evidenciar el cambio en las concepciones de los estudiantes sobre las reacciones químicas después de haber implementado el cine. Los resultados del cuestionario al comienzo y al final después de implementar el cine permitirán mostrar los alcances de los conocimientos antes y después de aplicar la estrategia. Análisis de datos: para conseguir la información se tuvo en cuenta el análisis de contenido a partir de lo expuesto por Amórtegui (2001): • Determinar qué contenido se estudiará y por qué es importante. • Tener claridad de los elementos que se van a buscar. • Decidir cómo definir el campo de observación de contenido. • Dependiendo del propósito de la investigación, se debe indicarla forma de recabar información. • Criterios de observación Por último, se empleó la codificación de las respuestas obtenidas para poder comprender y esquematizar la información de una manera más clara (López y Tamayo, 2012). RESULTADOS Y DISCUSIÓN En este capítulo se expone la experiencia generada a través de la integración del cine como estrategia educativa en la enseñanza de la química. De esta manera, para la elaboración y estructuración se tuvieron en cuenta contenidos de aprendizaje, estrategias de enseñanza, finalidades y evaluación de los aprendizajes (Breu Pañella 44 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: y Ambrós Pallarès, 2011). En este sentido, se elaboró la tabla 1 de acuerdo con las subcategorías que surgieron a partir de los resultados con base en lo que explici- taban los estudiantes a lo largo de las fases del estudio. Tabla 2-1. Aspectos didácticos de la temática 1 Finalidades de aprendizaje Descripción Actividades Conceptuales Interpretar el comportamiento de las reacciones químicas por combinación e identificar los tipos de reacciones químicas de la vida cotidiana, así como las características que determinan su reacción. Vídeo de Lucy. Discusión del video. Sopa de letras. Crucigrama. Procedimentales Reconocer los diferentes tipos de materiales del laboratorio. Laboratorio sobre reacciones por combinación. Actitudinales Desarrollar la capacidad de interés para atender la clase y entender cómo funcionan las reacciones químicas. Compartir a los demás compañeros los tipos de reacciones químicas que se dan en el vídeo de Lucy. Fuente: elaboración propia. Con base en la información de la tabla 1, se describen algunos aspectos anali- zados; por ejemplo, el vídeo de Lucy, película francesa de acción y ciencia ficción de 2014, dirigida y escrita por Luc Besson y producida por EuropaCorp y Groupe TF1, se realizó en Taipei, París y Nueva York. El filme está protagonizado por Scarlett Johansson, cuyo personaje es obligado a ejercer de “mula” (tráfico de dro- gas ilícitas) para una mafia coreana que pretende introducir una potente droga de diseño en bolsas de kilo que, al reventar dentro de su organismo, provoca en ella habilidades físicas, químicas y psíquicas. Así, el estudiantado a partir de lo observado y de su conocimiento realizó un ejercicio en el cual se le pedía escribir las reacciones químicas por combinación que observara en el vídeo y explicar el motivo por el cual las consideraba una reacción química por combinación. CAPÍTULO 2. Contribución del cine en el desarrollo de competencias de pensamiento científico sobre reacciones químicas 45DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.2 https://es.wikipedia.org/wiki/Droga_de_diseño https://es.wikipedia.org/wiki/Droga_de_diseño Luego se socializaron con el estudiantado algunas ecuaciones con situación problema, en las cuales tenía que identificar el tipo de reacción que se generaba y dónde se podría encontrar (figura 2-1). Por ejemplo, el óxido de calcio es un ingre- diente esencial en la producción de cemento; cuando se convierte en hidróxido de calcio, el óxido de calcio puede utilizarse en la fabricación de productos como refrescos, fórmulas infantiles, productos para el cabello y artículos de cuero. La industria petrolera utiliza el CaO para producir una pasta que puede indicar la pre- sencia de agua en los tanques de almacenamiento de combustible y el sulfato de zinc se usa como suplemento de zinc en la alimentación animal, para preparar abonos y aersoles agrícolas. También se usa en fabricación de litopón blanco de zinc y rayón (seda artificial), como conservante de madera, electrolitos para plateado con zinc (zincado) o mordiente de coloración, para preservar pieles y cuero, y en el ámbito médico (Furió Más et al., 2000). Figura 2-1. Ecuaciones de reacciones por combinación generadas por los estudiantes de noveno grado Fuente: elaboración propia. 46 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: https://es.wikipedia.org/wiki/Litopón https://es.wikipedia.org/wiki/Rayón https://es.wikipedia.org/wiki/Electrolito https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Zincado&action=edit&redlink=1 Los estudiantes trabajaron algunas preguntas que plasmaron en un crucigrama y finalizaron con una práctica de laboratorio artesanal que tuvo como eje la combinación de dos sustancias: vinagre y bicarbonato. A través del proceso se generó una reacción química, lo que dio como resultado dióxido de carbono, agua y acetato de sodio. Al mismo tiempo, se abordaron y discutieron las siguientes preguntas: ¿esta guía te sirvió para aclarar tus conocimientos sobre las reacciones por combinación o síntesis? ¿Se aclararon tus dudas acerca de esta temática? ¿Te pareció que el cine te sirvió como medio para aprender de forma más significativa el tema de las reacciones? A continuación, se presentan los principales resultados obtenidos de la guía 1, “Se le mojosió la cicla al guambi”; estos datos fueron sistematizados y representados en diez categorías (figura 2-2): reacción de hidrácido, reacción de uso en su totalidad de funciones del cerebro, reacción por combinación, combinación química, óxido de magnesio, óxido de aluminio, dióxido de carbono, reacción de mayor inte- ligencia, reacción de nueva sustancia, y al aplicar sustancia azul su cuerpo reacciona. Sumado a lo anterior, se consideró una reacción química, un cambio químico o fenómeno químico a todo proceso termodinámico en el cual dos o más sustancias llamadas reactantes o reactivos, se transforman, y así cambia su estructura mo- lecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos (Petrucci et al., 1999). Los reactantes pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo de reacción quí- mica es la formación de óxido de hierro que se produce con la reacción del oxígeno del aire con el hierro de forma natural; asimismo, un ejemplo de reacción inducida se presenta al colocar en una llama una cinta de magnesio y esta se convierte en óxido de magnesio (Pozo et al., 1991). CAPÍTULO 2. Contribución del cine en el desarrollo de competencias de pensamiento científico sobre reacciones químicas 47DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.2 https://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_termodinámico https://es.wikipedia.org/wiki/Especie_química https://es.wikipedia.org/wiki/Reactivo https://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_molecular https://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_molecular https://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_químico https://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_químico https://es.wikipedia.org/wiki/Compuesto https://es.wikipedia.org/wiki/Óxido_de_hierro https://es.wikipedia.org/wiki/Oxígeno https://es.wikipedia.org/wiki/Hierro https://es.wikipedia.org/wiki/Magnesio https://es.wikipedia.org/wiki/Óxido_de_magnesio Figura 2-2. Categorías principales de la guía 1, “Se le mojosió la cicla al guambi” Al aplicar sustancia azul, su cuerpo reacciona {2-0} Reacción de nueva sustancia {1-0} Reacción de mayor inteligencia {1-0} Reacción por combinación {1-0} Dióxido de carbono {1-0} Combinación química {1-0} Óxido de aluminio {1-0} Óxido de magnesio {1-0} Reacción de hidrácido {1-0} Reacción de uso en su totalidad de las funciones del cerebro {1-0} Reacciones químicas por combinación observadas {0-10} Fuente: elaboración propia. Creación de videoclip Para complementar lo anterior, los estudiantes desarrollaron videoclips a cerca de las reacciones químicas; se buscó que desde las experiencias y los materiales presentes en sus casas pudieran contextualizar la teoría. De esta manera, se reporta lo siguiente: Grupo 1. En este grupo están los estudiantes E1, E4, E7 y E9, los cuales decidie- ron trabajar una reacción química por combinación. Estos estudiantes mostraron cómo construir una lámpara de lava fría utilizando solo materiales de la cocina; el videoclip tiene una duración de 02:57 minutos, y en este se explica detalladamente cómo funciona. En este ejercicio, los estudiantes expusieron cómo las pastillas efervescentes incluyen bicarbonato de sodio, el cual tiene gas de dióxido de carbono encerrado en su estructura, y un ácido deshidratado (como ácido cítrico o tartárico) que no se comporta como un ácido hasta que se mezcla con agua, en cuyo punto el ácido libera el dióxido de carbono que forma burbujas. 48 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: Comparación de las concepciones del estudiantado entre el pre y postest En esgta sección, se indican los análisis de la comparación entre el pre y postest, y el tratamiento estadístico con base en la aplicación de la t-student. Se analizaron los datos de pregunta (categoría), subcategoría, valor de media del pretest, valor de media del postest, diferencia de medias y p-valor; las categorías se presentan a partir de las respuestas de los estudiantes, y se resaltan aquellas en las que ha sido ≤ 0,05. Tipos de reacciones químicas A continuación, se muestran los resultados sobre las concepciones del estudiantado acerca de las reacciones químicas en el pre y postest. Reacción exotérmica En el pretest, cuatro estudiantes estuvieron en esta subcategoría, mientras que en el postest 18 estudiantes cambiaron su pensamiento sobre las reacciones exotérmicas, lo que dio un favorecimiento de un 100 % en esta pregunta. Este tipo de ideas favoreció a la categoría de reacciones químicas, ya que la concepción exotérmica representa una considerable modificación, pues se evidenció la movilidad de con- cepciones al comparar el pre y el postest, y se resalta que el estudiantado cuenta con un conocimiento científico y los 18 estudiantes entrevistados cambiaron su concepto favorable sobre reacciones exotérmicas. Reacción endotérmica Para el caso de las reacciones endotérmicas, en el pretest hubo 14 estudiantes, mientras que en el postest no hubo estudiantes. Esto evidencia un cambio favorable y satisfactorio en el pensamiento sobre las reacciones endotérmicas, lo cual da un favorecimiento del 100 % a esta pregunta. Este tipo de ideas favoreció la categoría de reacciones químicas, ya que la concepción endotérmica representa una CAPÍTULO 2. Contribución del cine en el desarrollo de competencias de pensamiento científico sobre reacciones químicas 49DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.2 considerable modificación, pues se pudo evidenciar la movilidad de concepcio- nes al comparar el pre y el postest; asimismo, se encontró que el estudiantado tiene conocimiento científico. Según Borrás (2008), esto está directamente relacionado con las finalidades de aprendizaje de las reacciones químicas, el cine y el pensamiento científicos, en las cuales, por medio de actividades didacticas, prácticas de laboratorio y videoclics, los estudiantes establecieron un aprendizaje significativo con respecto a las reacciones. CONCLUSIONES Gracias a este ttrabajo se encontró la necesidad de realizar investigaciones acerca de la enseñanza de la química que favorezcan el análisis y el pensamiento crítico en los estudiantes. Como se puede observar en la revisión de los antecedentes, son pocos los estudios en el departamento del Huila, por lo que es necesario mejorar los resultados de los estudiantes sobre el aprendizaje de la química. Así, esta estrategia didáctica aporta insumos para superar las falencias establecidas por docentes y estudiantes. Para a las dificultades del aprendizaje de las ciencias naturales en la formación de estudiantes de grado noveno, se diseñaron y aplicaron estrategias didácticas por medio del cine dirigidas a promover una mejor apropiación de los saberes, con el fin de generar capacidades y destrezas indispensables. Esta estrategia cumple con la intención de mejorar la formación técnica y científica del alumno, porque lleva al estudiante a investigar, indagar, comparar, deducir, especificar, consultar y trabajar en equipo para planear, comprender y analizar los resultados obtenidos; además, se facilita el desarrollo de la creatividad. Este trabajo se realiza con el propósito de que pueda servir como un trabajo continuo en el cual se involucren los padres de familia y la institución educativa. 50 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: Después del desarrollo de la intervención didáctica, se aplicó de nuevo el cuestiona- rio y con ello hemos comparado los hallazgos al comienzo y al final de este proceso formativo. En virtud de los resultados y de los análisis anteriores presentados en este capítulo, logramos establecer que la intervención didáctica diseñada y ejecu- tada contribuyó de manera significativa a la progresión de las concepciones del estudiantado, puesto que en el inicio observamos conceptos totalmente érroneos a cerca de las reacciones químicas. Al final se observó una progresión significativa, con la cual se genera un pensamiento científico, lo que permitío al estudiantado generar nuevas propuestas en su proceso de enseñanza-aprendizaje, proceso estadístico y significativo en las concepciones de los estudiantes y, por lo tanto, validar la estrategia planificada para esta propuesta de investigación. REFERENCIAS Álvarez-Gayou, J. L. (2003). Cómo hacer investigación cualitativa. Fundamentos y metodología. Paidós. Ambròs Pallarès, A. (2020). Cine, transmedia y educación: relatos en pantalla.  REIRE Revista d’Innovació i Recerca en Educació, 13(1), 1-18. Amórtegui, E. (2011). Concepciones sobre prácticas de campo y su relación con el conocimiento profesional del profesor, de futuros docentes de biología de la Universidad Pedagógica Nacional. Editorial Universidad Pedagógica Nacional. Avendaño Castro, W., Paz Montes, L. S. y Parada Trujillo, A. E. (2004). 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Relaciones entre cine, literatura y educación. Pilquen, 16(1). https://ccount.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=4691905 CAPÍTULO 2. Contribución del cine en el desarrollo de competencias de pensamiento científico sobre reacciones químicas 53DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.2 María Alejandra Guarnizo Losada Oscar Leonardo Puentes Luna RESUMEN La química es una asignatura experimental que se imparte en el sistema educativo, por lo general en los niveles superiores de los grados de escolaridad de las institu- ciones educativas del territorio colombiano. Sin embargo, su valor práctico, aunque invaluable en muchas ocasiones, se ve rezagado debido a la falta de infraestructura y la poca financiación de las entidades por invertir en insumos de laboratorio. Es por ello que la realización de prácticas de laboratorios artesanales ha cobrado una alta relevancia, debido a que es en una alternativa de oferta académica de calidad con materiales de uso común en los hogares de estudiantes, que en ocasiones son de escasos recurso. CAPÍTULO 3. LABORATORIOS ARTESANALES PARA FAVORECER LA ENSEÑANZA DE LA QUÍMICA ORGÁNICA EN ESTUDIANTES DE GRADO ONCE 54 En el presente capítulo, se hace una reflexión académica sobre la implementación de laboratorios artesanales para la enseñanza de la química orgánica en estudiantes de grado once de una institución educativa de carácter privado del municipio de Garzón, Huila, Colombia. Para esto, se usó una estratégica metodológica de investigación cualitativa, dividida en tres fases de trabajo (preliminar, laboratorio y socialización de resultados), lo que dio como resultado más relevante la mejora en el rendimiento académico de los estudiantes, en comparación con el periodo inmediatamente anterior. Así, los laboratorios artesanales facilitan la comprensión de diversos conceptos disciplinares, apoyados de prácticas contextualizadas, lo que genera interés por parte del estudiante hacia la asignatura. Palabras clave: aprendizaje, enseñanza, laboratorios, química orgánica. INTRODUCCIÓN La química orgánica es una asignatura orientada a los estudiantes de grado once de las instituciones de educación secundaria en Colombia; su desarrollo es de tipo teórico-práctico y proporciona a los educandos conceptos básicos para el estudio de la química del carbono, los compuestos constituidos por este elemento y sus reacciones, con el fin de que el estudiante se desenvuelva de forma exitosa en seminarios de educación superior que requieran de estas bases conceptuales (Cañas Urrutia et al., 2014). El desarrollo conceptual y actitudinal de los estudiantes, y el aprendizaje de la química orgánica, según Vygotsky (1988), son actividades de índole social que no pueden ser “enseñadas” por nadie, pero sí guiadas; por lo tanto, depende del educando construir su propio sistema de aprendizaje. Pese a esta primicia y a las múltiples herramientas que ofrecen las investigaciones actuales, en muchas CAPÍTULO 3. Laboratorios artesanales para favorecer la enseñanza de la química orgánica en estudiantes de grado once 55DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.3 instituciones el currículo oficial termina siendo genérico y basado en métodos tradicionales de enseñanza, lo cual convierte las prácticas de aula para la asignatura de química en exposiciones magistrales por parte del docente, y evidencian la ausencia de actividades que promuevan en los estudiantes el carácter investigativo y científico (Blanchar-Añez, 2020) De la misma manera, el diseño de actividades debe girar en torno a la promoción de procesos cognitivos complejos para los estudiantes y de esta forma reforzar competencias conceptuales, procedimentales y actitudinales (Blanchar-Añez, 2020). Así, se evidencia que la enseñanza de la química presenta grandes dificultades; un ejemplo de ello es que es vista como un compendio de información carente de sentido para la mayoría de la población estudiantil, lo que se evidencia en una innegable desmotivación hacia la asignatura (Moreno y Murillo, 2018). Por otro lado, con el afán de abarcar todos los contenidos del currículo, los do- centes terminan enfocándose más en los conceptos que en el contexto a partir del cual deben surgir, lo que genera un rechazo por parte de los estudiantes debido al aprendizaje de teorías que no logran conectarse con los intereses y las afinidades de cada uno de ellos. Lo anterior se evidencia, principalmente, en el bajo rendi- miento académico, el poco interés en la profundización de sus estudios y la actitud pasiva en el aula (Priyambodo y Wulaningrum, 2017). Investigaciones como la de Castillo et al. (2013) muestran la predominancia de modelos tradicionales en la enseñanza de esta asignatura, y propician un aprendizaje basado en la reproducción de los contenidos “dictados” por el docente, que aunque favorece la memoria en los educandos, no corresponde con lo planteado en la teoría del aprendizaje significativo de Ausubel propuesta en 1963, quien concibe al alumno como un procesador activo de la información, capaz de transformarla y estructurarla, apropiándose de los contenidos teóricos, sin ser memorísticos. Es por esto que nace un reto para el docente en cuanto a mostrar a sus estudiantes que 56 Experiencias y estrategias educativas en el aula QUÍMICA: la química tiene un gran campo de actuación, que se evidencia en la forma como actualmente comprendemos la realidad, pues su interrelación con otras ciencias ha permitido el desarrollo de nuevos materiales y tecnologías en aras de promover otros campos como la salud o la industria (Ordaz González y Britt Mostue, 2018). Como contribución a la optimización de los procesos de enseñanza-aprendizaje de la química orgánica, diversos autores han propuesto estrategias que ponen de manifiesto la importancia de acercar la ciencia a la sociedad, a través de la alfa- betización científica o por medio de actividades que relacionen la ciencia, la tecnología y la sociedad (Morales y Salgado, 2017), y así facilitar la incorporación de los intereses y afinidades de los estudiantes a los programas de enseñanza, en un contexto actual y real, esto, con el fin de promover en el educando las habili- dades y competencias necesarias para modificar la percepción que tienen sobre ciencia (Zaragoza Ramos et al., 2016). Para autores como Ledesma (2020) es necesario impulsar desde las aulas los saberes metacientíficos, que incluyan la construcción, validación y evolución de los conceptos químicos. Por esto, es necesario diseñar actividades contextuali- zadas para otorgar de significado y reflexión crítica los procesos de aprendizaje, tomando como base el reconocimiento de la importancia de procesos como la experimentación, la colectividad y los compromisos compartidos para el avance científico. A partir de lo anterior, las prácticas de laboratorio han constituido una herramienta esencial para promover el aprendizaje a través de la transformación conceptual y la representacional, optimizar la comprensión de los conocimientos científicos y de la naturaleza de la ciencia, y analizar los conflictos que surgen en los procesos de integración de los enfoques educativos (Calderón Canales et al., 2016). Las prácticas de laboratorio y su acercamiento a la labor investigativa fundamen- tan el sustento de los procesos didácticos para contribuir a la formación científica y al desarrollo de habilidades experimentales, a partir del abordaje de tareas CAPÍTULO 3. Laboratorios artesanales para favorecer la enseñanza de la química orgánica en estudiantes de grado once 57DOI: https://doi.org/10.26620/uniminuto/978-958-763-718-2.cap.3 abiertas, con diversas vías de solución e intercambio para facilitar la apropiación del contenido (Hernández-Junco et al., 2018). Sin embargo, en muchos casos las prácticas de laboratorio han sido planeadas y desarrolladas tipo “receta”, pues el estudiante se ve limitado a seguir una serie de instrucciones para llegar a una conclusión que ya está predeterminada en una guía, y así aflora una imagen distorsionada de práctica, cuyo único objetivo será comprobar teorías e hipótesis (López Rua y Tamayo Alzate, 2012). Lo anterior confirma que en la práctica docente es más relevante la enseñanza de conceptos que el desarrollo de habilidades procedimentales y actitudinales, por lo cual es necesario incluir en las planeaciones actividades de tipo experimental como estrategia de promoción de destrezas cognitivas, investigativas y científicas (Zaragoza Ramos et al., 2016). De esta problemática derivan otros obstáculos que interfieren en el desarrollo de trabajos prácticos; por ejemplo, la falta de materiales y espacios adecuados, las limitaciones de tiempo para el desarrollo del currículo, la falta de motivación de los estudiantes y la falta de preparación por parte del docente al no tener claros los objetivos o la intencionalidad de las experiencias prácticas que planea (López Rua y Tamayo Alzate, 2012). Una forma de suplir esta falencia es la implementación de laboratorios artesanales, cuyo fin es contribuir a la optimización de los saberes, a partir de la aproximación al conocimiento científico