Innovación educativa en la enseñanza de la química
Innovación educativa en la enseñanza de la química
Creación de gráficasMª del Mar de la FuenteICE – 31 de enero 2008
Gran utilidad para el aprendizaje en Ciencias
experimentales
Una gráfica bien hecha Herramienta
Gran cantidad de informaciónforma rápida y eficaz
¿ Innovación educativa ?Destrezas transversales
Comunicación oral Comunicación escrita
Sentido crítico
Trabajo en equipo
Capacidad de liderazgo
Resolución de problemas
Toma de decisiones
Gestión del tiempo
•Destrezas en la evaluación, interpretación y síntesis de información y datos químicos
•Destrezas en la presentación oral y escrita de material científico a un público experto
•Habilidades computacionales y de procesamiento de datos, en relación con información y datos químicos
Título Europeo de grado en Química
Habilidades y destrezas cognoscitivas
•Destrezas en la monitorización, mediante observación y medida de propiedades químicas, sucesos o cambios y su registro sistemático y fiable
Destrezas prácticas
•Evaluación, interpretación y síntesis de datos e información química
•Interpretación de datos procedentes de observaciones y medidas de laboratorio en términos de su significación y de las teorías que la sustentas
Título de grado en Química
Competencias profesionales (saber hacer)
•Capacidad de crítica y autocrítica
Otras competencias específicas
Filosofía ECTS
Trabajo centrado en el alumno
Tutorización del alumno
Metodologías activas
Actividades dirigidas
Proceso enseñanza aprendizaje
Evaluación
Uso de las TIC
1. Fomenta las habilidades transversales2. Permite realizar una evaluación previa rápida 3. Permite la detección rápida de errores4. Favorece el proceso enseñanza aprendizaje5. Permite el uso de herramientas informáticas6. Estimula a los alumnos
Creación de gráficas en el proceso de aprendizaje de asignaturas de Química
Una gráfica bien hecha
1. Ejes: magnitudes y unidades2. Escala de los ejes: los datos deben ocupar
toda la gráfica3. Datos o puntos experimentales: verse
claramente, no unir por líneas4. Ajuste: incluir ecuación de la curva y la
correlación5. Gráficas de calidad: software adecuado,
permite hacer cálculos
¿Qué gráficas se usan?
Gráfica de dispersión
• Sencilla• Versátil• Clara• Tendencia Licencia Campus
Excel
• Cinética química: determinación de parámetros• Disoluciones: volúmenes de mezcla• Equilibrio: determinación de constantes• Estudio de los equilibrios químicos en disolución• Análisis cuantitativo
• Valoraciones• Colorimetría
Ejemplos de gráficas
Determinación del orden cinético y de las constantes de velocidad1. Método integral
a) Método matemáticob) Método grafico
2. Método del tiempo fraccionario3. Método de la velocidad inicial
Comparar los datos experimentales con las leyes integrales
Br2 (ac) + HCOOH (ac) 2Br- (ac) + 2H+ (ac) + CO2 (g)
LA CARA Y CRUZ DE LA CINÉTICASimulación cinética de una reacción elemental
QI – T1 - Trabajo 2 -Curso 2007/08 - Comunidades
Moléculas-Tiempo
0
20
40
60
80
100
120
Tiempo (tiradas)
Mol
écul
as (N
)
Serie1
Serie2
Serie3
Serie1 100 46 29 16 8 5
Serie2 99 53 27 19 12 6
Serie3 102 50 25 14 10 4
1 2 3 4 5 6
Orden cinético 0
Moléculas-tiempo
00,5
1
1,52
2,53
3,5
44,5
5
tiempo (tiradas)
Serie1 4,605170186 3,828641396 3,36729583 2,772588722 2,079441542 1,609437912
Serie2 4,59511985 3,970291914 3,295836866 2,944438979 2,48490665 1,791759469
Serie3 4,624972813 3,912023005 3,218875825 2,63905733 2,302585093 1,386294361
1 2 3 4 5 6
Lineal – Orden cinético 1
Ningún alumno escribe la recta y la correlación
1 / Moléculas - tiempo
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
t i e mpo
Serie1
Serie2
Serie3
Serie1 0,01 0,02173913 0,034482759 0,0625 0,125 0,2
Serie2 0,01010101 0,018867925 0,037037037 0,052631579 0,083333333 0,166666667
Serie3 0,009803922 0,02 0,04 0,071428571 0,1 0,25
1 2 3 4 5 6
Orden cinético 2
La cara y cruz de la cinética
200
112
63
4025
112
63
4025
11
88
49
2315 14
0
50
100
150
200
250
nº de etapas (=t)
nº d
e m
oned
as
Nº totalNº carasNº cruces
Nº total 200 112 63 40 25
Nº caras 112 63 40 25 11
Nº cruces 88 49 23 15 14
Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 Etapa 4 Etapa 5
gráfica inapropiada
Determinación del volumen de mezcla y de los volúmenes molares parciales de los componentes
de una disolución binaria no reactiva
Cálculo de los volúmenes molares parciales de los componentes A y B a partir del volumen de mezcla
∆MV
Cálculo de los volúmenes molares parciales de los componentes A y B a partir del volumen molar real
Vreal
Determinación de la variación de volúmenes molares de mezcla
y = 7,0174x4 - 16,091x3 + 16,264x2 - 7,2299x + 0,0216
R2 = 0,9744
-1,4000
-1,2000
-1,0000
-0,8000
-0,6000
-0,4000
-0,2000
0,0000
0,2000
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00
x(B)
Vmr-
Vmi
Determinación de lavariación de volúmenesmolares de mezcla
Polinómica(Determinación de lavariación de volúmenesmolares de mezcla)
Cifras significativas y datos discrepantes
Gráfica muy aceptable
y = -2,7451x3 - 2,7238x2 + 25,583x + 18,036R2 = 1
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00
fracción molar etanol, x2
Vrea
l
Determinación de volúmenes molares parciales
y = -2,0502x3 + 7,4845x2 + 34,888x + 17,998R2 = 1
0,0000
10,0000
20,0000
30,0000
40,0000
50,0000
60,0000
70,0000
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00
x(B)
Vmr Determinación de volumenes
molares parcialesPolinómica (Determinación devolumenes molares parciales)
Gráficas muy aceptables
∆V- X
y = 5,9444x 2 - 5,2913x - 0,47R 2 = 0,8263
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
X etanol
∆V
Hay que fijar los puntos (x=0, y=0) y (x=1, y=0)
Gráfica buena tendencia
y = 4124,2x6 - 8497,9x5 + 6469,2x4 - 2219,9x3 + 326,75x2 - 14,109x - 0,74R2 = 0,6717
-2-1,8-1,6-1,4-1,2
-1-0,8-0,6-0,4-0,2
00 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Fraccion Molar Etanol
∆M
V
¿Dónde está el sentido crítico de este alumno?
incremento de volumen molar
y = 191,31x6 - 351,6x5 + 140,16x4 + 67,878x3 - 61,19x2 + 13,868x - 0,4306
R2 = 0,6477
-2,500-2,000-1,500-1,000-0,5000,0000,5001,0001,500
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000
fracción molar etanol
AVm Serie1
Polinómica (Serie1)
representación gráficay = 36,61x3 - 120,69x2 + 83,943x + 0,2645
R2 = 0,9994
02468
1012141618
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
fracción molar de metanol
dife
renc
ia d
e vo
lúm
enes
y = 21,404e2,1232x
R2 = 0,9747
0
10
20
30
40
50
60
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5Volumen molar
y = 84,042x2 + 57,871x + 30,774R2 = 0,9985
30313233343536373839
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12
Moles acetona
Volu
men
idea
l mez
cla
Error conceptualEl volumen molar de las sustancias puras es una constante
Error aceptableSin leyenda de ejes
<< A cualquier temperatura dada, el valor de la expresión de acción de masas, para cualquier reacción en equilibrio es una constante que se
conoce como K constante de equilibrio >>
Espectro Disoluciones a 50ºC
-0,2
0
0,20,4
0,6
0,8
1
350 390 430 470 510 550 590 630 670 710 750
λ (nm)
A
Ácida Básica T1 T2 T3 T4
Espectros del naranja de metilo
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 200 400 600 800
longitud de onda
abso
rban
cias
pH=1,12
pH=5,91
pH=6,39
pH=6,8
pH=6,93
pH=7,07
Espectros del azul de bromotimol
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 200 400 600 800
longitud de onda
abso
rban
cias
pH=1,12
pH=5,91
pH=6,39
pH=6,8
pH=6,93
pH=7,07
pH=7,41
pH=12,74
Muy buen trabajo
-0,4000
-0,2000
0,0000
0,2000
0,4000
0,6000
0,8000
1,0000
0,0000 100,0000 200,0000 300,0000 400,0000 500,0000 600,0000 700,0000 800,0000
Longitud de onda
Abso
rban
cia
pH 6,04pH 6,31pH 6,58pH 6,78pH 6,94BásicaÁcida
Datos discrepantes
-0,1000
0,0000
0,1000
0,2000
0,3000
0,4000
0,5000
0,6000
0,7000
0,8000
0,9000
1,0000
0,0000 100,0000 200,0000 300,0000 400,0000 500,0000 600,0000 700,0000 800,0000
Longitud de onda
Abs
orba
ncia
Cifras significativas
-0,1000
0,0000
0,1000
0,2000
0,3000
0,4000
0,5000
0,6000
0,0000 100,0000 200,0000 300,0000 400,0000 500,0000 600,0000 700,0000 800,0000
Longitud de Onda
Abs
orba
ncia
pH 6,11pH 6,42pH 6,72pH 6,98pH 7,14ÁcidaBásica
¿Dónde está el punto isosbéstico?
Errores, evaluación, tutorización
1er Método de cálculo
2º Método de cálculo
[ ][ ] ⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−
−+=+=
−
min
maxloglogAA
AApK
HInInpKpH aa
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
8 8,75 9,5 10,25 11 11,75 12,5
pH
Abs
orba
ncia
Forma ácidaForma Básica
Buen análisis de datos discrepantes
Fenolftaleína
Obtención del pKy = 0,5483x + 9,0989R2 = 0,9959
8,28,48,68,8
99,29,49,6
-1,500 -1,000 -0,500 0,000 0,500 1,000
log(A/A)
pH
y = -0,0082x + 7,6784R2 = 0,0441
6,9
7
7,1
7,2
7,3
7,4
7,5
7,6
7,7
7,8
0 10 20 30 40 50
Serie1Lineal (Serie1)
¿Dónde está el sentido crítico de este alumno?
R2 = 0,0441
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0,685 0,69 0,695 0,7 0,705 0,71 0,715 0,72 0,725
Serie1Lineal (Serie1)Lineal (Serie1)
• Expresiones obtenidas del estudio sistemático• El alumno no tiene que realizar cálculos tediosos• Ni representaciones tediosas• Es posible centrar la atención en la comprensión
de los equilibrios• Motivación adicional para el alumno• Disminuye la posibilidad de error
• Seminarios en aulas informáticas• Evaluación de ejercicios en formato electrónico
A favor desde un punto de vista didáctico
Conclusiones
• Herramienta más• Sencilla y eficaz• Facilita entornos activos• Permite tutorización• Permite evaluación• Versátil• Atractiva para el alumno
Proyecto Tuning: Educational Structures in Europe. Disponible en la dirección de Internet http://tuning.unideusto.org/tuningeu/Libro blanco del título de grado. Disponible en la dirección de Internet http://www.aneca.es/activin/activin_conver_LLBB.aspJ. Martínez. Cinética química: análisis de una experiencia práctica en el aula. Didáctica de la Química y Vida Cotidiana. Editor: Gabriel Pinto. Madrid, 2003A. Narros, M.M. de la Fuente, M.I. del Peso Empleo de Excel para el estudio de los equilibrios químicos en disolución y sus aplicaciones. Didáctica de la Física y la Química en los distintos niveles educativos. Editor: Gabriel Pinto, Madrid 20051. D.C. Harris, Análisis Químico Cuantitativo, 2ª Ed, Reverté, Barcelona, 20012. D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler y S.R. Crouch, Química Analítica,7 ª Ed., Mc Graw-Hill, Mexico, 20013. R.de Levie, How to use Excel in Analytical Chemistry, Cambridge University Press, 20014. S.R. Crouch y F.J. Holler, Applications of Microsoft Excel in Analytical Chemistry, Thomson Brooks-Cole, 2004
Obras citadas
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