Análisis y detección de errores conceptuales básicos en la comprensión del Primer Principio de la Termodinámica en Bachillerato

Abstract

A lo largo de la historia de la enseñanza de las ciencias, en concreto de la física y la química, y especialmente en los últimos 50 años, se ha percibido que los alumnos encuentran una serie de dificultades a la hora de entender algunos conceptos de estas disciplinas. Soslayado este escollo, preocupa su perpetuación tanto en el tiempo como su diseminación por la geografía mundial ya que implica un problema de fondo que necesita y requiere de extensas investigaciones educativas. En ese sentido son muchas las investigaciones educativas que se han ido realizando a lo largo de estas décadas intentando primero concretar las dificultades que hay que enfrentar y segundo intentando determinar cuáles son las mejores soluciones que se proponen para su abordaje. Este trabajo de fin de máster busca perfilar las dificultades asociadas al Primer Principio de la Termodinámica en alumnos de varios niveles, desde primero de bachillerato hasta alumnos de posgrado. Para ello primero se ha realizado un análisis bibliográfico y de contenidos en el currículo de Educación Secundaria y de Bachillerato en Castilla y León, y se ha diseñado un cuestionario de respuesta abierta en la que se podrá observar el razonamiento que los alumnos realizan de las preguntas planteadas, cada una de ellas con una finalidad concreta. Las respuestas que se han obtenido de 127 voluntarios se han clasificado gracias a las categorías establecidas mediante una metodología cualitativa conocida que es la fenomenografía. Estas categorizaciones que han sido realizadas de manera simultánea por dos observadoras se han sometido al índice de eficacia medido por la kappa de Cohen. El análisis de resultados ha permitido subrayar diferencias significativas mediante el test de Fisher y en última instancia obtener conclusiones relevantes acerca de los conocimientos sobre Termodinámica que muestran los alumnos.

Throughout the history of science education, specifically physics and chemistry, and especially in the last 50 years, it has been perceived that students encounter a series of difficulties when it comes to understanding some concepts of these disciplines. This obstacle appears as an important worry because of its perpetuation both in time and its dissemination throughout the world geography, since it implies a background problem that needs and requires extensive educational research. In this sense, there are many educational investigations that have been carried out over these decades, trying first to specify the difficulties that must be faced and in second place trying to determine what are the best solutions that are proposed for its approach. This work seeks to outline the difficulties associated with the First Principle of Thermodynamics in students of various levels, from first year of Bachillerato to postgraduate students. To this end, a bibliographic and content analysis has been carried out in the scholar curriculum of Castilla y León, and an open-ended questionnaire has been designed in order to document the reasoning that students follow for the questions posed, each of them with a specific purpose. The responses obtained from 127 volunteers have been classified thanks to the categories established using a known qualitative methodology that is phenomenography. These categorizations that have been carried out simultaneously by two observers have been subjected to the efficacy index measured by Cohen's kappa. The analysis of results has allowed to highlight significant differences through the Fisher test and ultimately to obtain relevant conclusions regarding the knowledge of students on Thermodynamics.