Una revisión bibliográfica sobre el papel de los juegos didácticos en el estudio de los elementos químicos. Primera parte: los juegos al servicio del conocimiento de la Tabla Periódica

A literature review on the role of educational games in the study of the chemical elements. Part I: Games for knowledge of the Periodic Table

Antonio Joaquín Franco-Mariscal,¹ José María Oliva-Martínez² y Serafín Bernal-Márquez³

¹ IES Juan Ramón Jiménez. Málaga, España. Correo electrónico: antoniojoaquin.franco@uca.es

³ Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica y Química Inorgánica. Universidad de Cádiz. Cádiz, España.

Fecha recepción: 27 enero 2012
Fecha aceptación: 28 abril 2012

Resumen

En los últimos años ha surgido en la bibliografía una gran efervescencia de propuestas educativas, principalmente de tipo lúdico, en torno al tema de los elementos químicos y su clasificación periódica. El presente artículo constituye el primero de una serie de dos trabajos en los que se realiza una revisión de la literatura en torno a las principales fuentes bibliográficas sobre el uso de juegos en la enseñanza y aprendizaje de este tema. En ellos se categorizan las distintas propuestas didácticas en dos grandes grupos, en función de los contenidos que se abordan. En esta primera parte se revisan aquellos antecedentes que giran en torno a la familiarización de los alumnos con los nombres y los símbolos de los elementos químicos, así como el lugar que ocupan en la Tabla Periódica. Se deja para la segunda parte la revisión de propuestas más elaboradas que ayuden a a profundizar sobre aspectos más complejos relacionados con la naturaleza, los fundamentos y las aplicaciones de la clasificación periódica.

Palabras clave: revisión de la literatura, juego educativo, elementos químicos, clasificación periódica.

A great effervescence of educational proposals, recreational type mainly, about the topic of the chemical elements and their periodic classification has arisen in the literature in recent years. This article is the first in a series of two in which we make a review of the main bibliographical sources in the literature about the use of games in teaching and learning this subject. The different proposals are categorized into two groups, depending on the tackled content. In this first part we review the background around to the students familiarization with the names and symbols of chemical elements and their place in the periodic table. The review of elaborated proposals that help to understand more complex aspects related to the nature, the foundations and the applications of the periodic table have been left for the second part.

Key words: literature review, educational game, chemical elements, periodic table.

Introducción

En la actualidad, la innovación en la enseñanza de las ciencias tienen un carácter prioritario en el ámbito de todos los niveles de la educación (Orlik et al., 2004), involucrando a menudo estrategias ante las que el estudiante juega un papel activo. De este modo, la participación del alumno constituye uno de los ingredientes didácticos de mayor valor, situándose el reto en cómo conseguir e incentivar dicha implicación.

Particularmente, en los últimos años ha surgido en las diferentes revistas sobre educación científica una gran efervescencia de propuestas educativas en torno a los elementos químicos y a la Tabla Periódica. Según Linares (2004) se percibe el deseo permanente entre los docentes por buscar nuevas y motivadoras formas de enseñar estos temas. En bastantes de las propuestas se emplean juegos didácticos muy variados y otros recursos recreativos, encontrando crucigramas de muy diverso tipo, juegos de mesa, juegos de cartas, bingos, etc. A estas actividades basadas en juegos podemos sumar otras que, sin recurrir propiamente a ellos, se plantean en contextos de tipo lúdico.

En este marco, este trabajo, junto a otro que tenemos en preparación, pretende caracterizar las distintas propuestas didácticas existentes en este ámbito, las cuales parecen orbitar en torno a dos grandes grupos de propuestas. De un lado, aquellas referentes a los nombres y símbolos de los elementos químicos, que pretenden facilitar la familiarización y retención por parte de los alumnos de la estructura actual de la Tabla Periódica; de otro, propuestas más elaboradas para ayudar a los alumnos a ahondar en aspectos más complejos relacionados con la naturaleza, fundamentos y aplicaciones del sistema de clasificación de elementos. En este artículo, concretamente, abordamos las propuestas didácticas planteadas a través de juegos del primer tipo, dejando para su continuación el análisis de las restantes. En este sentido, aunque desde la forma en la que entendemos la enseñanza, el profesor debería priorizar el aprendizaje racional y comprensivo de sus alumnos, consideramos que aprendizaje memorístico y aprendizaje significativo no deben considerarse incompatibles, sino complementarios.

Sobre los juegos y su papel en el aprendizaje de la ciencia

Por su parte, Yager (1991) señala que "tomar parte en juegos focalizados" sitúa al alumno en un escenario que facilita su motivación y le permite trabajar destrezas de muy diverso tipo. Asimismo, los juegos didácticos, desarrollados de forma individual o en grupo, ofrecen al estudiante la oportunidad de ser protagonistas de su aprendizaje.

Conviene tener presente, no obstante, que aun cuando los juegos se plantean para proporcionar a las actividades académicas una función lúdica y recreativa, el placer o el esparcimiento han de tener sobre todo una función didáctica. En este sentido, Mondeja et al. (2001) precisan un conjunto de cualidades y requisitos que reúnen los juegos y los hacen útiles en el desarrollo del proceso de enseñanza y aprendizaje:

1. Por una parte, los juegos contribuyen a dinamizar la actividad de los alumnos en muchas de las formas de organización de la enseñanza, donde una vez motivados desarrollan su actividad cognoscitiva.

2. Por otra, mejoran indirectamente la eficiencia de los procesos educativos, dado que demandan una mayor actividad reflexiva por parte del profesor.

3. Asimismo, los juegos didácticos se han de emplear de forma planificada en correspondencia con las intenciones educativas y sus implicaciones en el aula.

Por último, encierran dos elementos esenciales dentro del desarrollo del proceso de enseñanza y aprendizaje. Por un lado, constituyen un medio de enseñanza en sí mismos y conforman a la vez una estrategia de enseñanza, por cuanto implica una determinada forma de trabajar en torno a los contenidos manejados.

Según Torres (2002) los juegos didácticos favorecen y estimulan además algunas cualidades morales en los estudiantes, como el dominio de sí mismo, la honradez, la seguridad, la atención y concentración hacia la tarea, la reflexión, la búsqueda de alternativas para ganar, el respeto por las reglas del juego, la iniciativa, el sentido común y la solidaridad con los compañeros y, sobre todo, el juego limpio. Al mismo tiempo, los juegos introducen la competitividad en la búsqueda de aprendizaje, no para incentivar la adversidad ante el contrincante, sino como estímulo para aprender.

En definitiva, los argumentos esbozados desde diferentes marcos teóricos parecen apuntar a que el juego constituye un elemento relevante en el desarrollo cognitivo y afectivo de niños y adolescentes (Garaigordobil, 1990). En otras palabras, la aproximación al conocimiento a través del juego posibilita oportunidades para crear y desarrollar una serie de estructuras mentales (Piaget, 1979), que abren una vía al desarrollo del pensamiento abstracto (Vygotsky, 1982; Piaget e Inhelder, 1984), así como una estimulación en aspectos relacionados con la atención y el recuerdo, la creatividad y la imaginación del alumno (Vygotsky, 1982; Bruner, 1986).

La gran variedad de juegos existentes para la enseñanza de la química exigen un proceso de clarificación atendiendo a diferentes criterios. Orlik (2002a), por ejemplo, distingue tres grandes tipos de juegos aplicables al aula, a los que denomina juegos-ejercicios, juegos ocupacionales y juegos tipo concurso de conocimientos.

Los juegos-ejercicios se pueden definir como pequeñas tareas lúdicas de fácil resolución, normalmente de lápiz y papel, con una naturaleza similar a las de los pasatiempos y juegos de palabras. Generalmente, este tipo de juegos son adecuados para el trabajo individual o en pequeño grupo. Son ejemplos característicos de ellos las sopas de letras, o los crucigramas similares que publican en sus diferentes idiomas algunas revistas de la enseñanza de la química como Journal of Chemical Education, Educación Química, Química Escuela (Moscú) y otras (Rannikmiae et al., 1982; Mandelin, 1990, 1991; Anaya, 2004; Hernández, 2006a,b). También es factible la tarea inversa, esto es, que el propio alumno sea el que diseña nuevos crucigramas con términos y conceptos de química o de ciencias.

Dentro de este grupo existen otras variantes de estos juegos, por ejemplo, los juegos de naipes (Granath y Russel, 1999; Franco, 2006a; García Borrás, 2009; Franco, Oliva y Bernal, 2012), los juegos de mesa (Linares, 2004; Martínez, 2009), el bingo (Tejada y Palacios, 1995; Franco, 2006b, Franco et al., 2010), el jeopardy (Scarpetti, 1991; Deavor, 1996), el billar químico (Ruíz del Campo, 2008), las damas químicas (Bulavin, 1993) o su versión digital (Orlik et al., 1993), o los contadores redox (Sikosek, 1995).

El segundo tipo importante de juegos en la enseñanza de la Química son los juegos ocupacionales, que consisten en asignar a cada alumno un rol —"una ocupación" —, que debe defender y explicar con éxito ante el resto de compañeros en el aula. Por ejemplo, se han diseñado juegos ocupacionales basados en las profesiones de la industria química en torno a la producción de ácido sulfúrico (Skatova y Roman, 1991), de amoníaco (Kleiankina et al., 1992), de compuestos orgánicos (Vtorina y Klepikova, 1991), etc. Una variante es la clase-consulta (Zueva e Ivanova, 1989), donde sólo se asignan a los alumnos tres roles —profesor, auxiliar e inspector—, los cuales deben contestar a las preguntas formuladas por el resto de la clase sobre un tema concreto. Esta variante permite preparar mejor al grupo antes de un examen. Una tercera opción consiste en organizar el juego ocupacional en forma de teatro, lo cual aumenta la motivación de los estudiantes (Lerman, 1995; Naji y Lapajne, 2000; Hogue y Sarquis; 2000). Una última variante consiste en resolver los cuentos o fragmentos de naturaleza química propuestos por algunos autores, y en los cuales a cada estudiante se le asigna el papel de uno de los personajes. Así, en el cuento Cómo ser la estrella (Gorshkova, 1991) actúan papá como el óxido de nitrógeno (IV), mamá es el agua, el niño es el ácido nítrico y sus amigos son Hg, Ag, Au y Pt. Algunos de estos cuentos son originales (Gorshkova, 1991), mientras que otros se basan en la literatura (Williams y Myers, 1999), siendo muy conocidos en este último tipo las 15 aventuras de Sherlock Holmes de Waddell y Rybolt (1991, 2004) publicadas hasta la actualidad y continuadas recientemente por otros autores (Grove y Bretz, 2005; Shaw, 2009). En definitiva, dadas las características de los juegos ocupacionales, resultan más positivos para el aprendizaje si se desarrollan en las últimas sesiones del tema al permitir relacionar un mayor número de contenidos, interconectando de esta forma todas las partes de la unidad y posibilitando el establecimiento de las ideas más importantes de la misma.

El tercer y último tipo de juegos son los concursos de preguntas que se pueden organizar tanto en las clases de Química como en un contexto extraescolar. Generalmente, este tipo de juego es similar a algunos programas de televisión de muchos países y pueden participar dos o más equipos de alumnos. Previamente al juego, se realiza una etapa preparatoria en la que el docente formula la tarea de investigar la literatura tanto de química como de ciencia popular sobre el tema. Dependiendo del nivel —la etapa de Secundaria o la Universidad— la dificultad de las preguntas debe ser diferente. Un ejemplo de este tipo de juegos fue propuesto por Deavor (2001) y está basado en el conocido concurso "¿Quién quiere ser millonario?".

Aparte de estos tres tipos de juegos citados no se deben olvidar los juegos por ordenador (Orlik, 2002b; Navas y Orlik, 2003) o mediante simulaciones (Gredler, 2004; Rieber, 2005; Vaquero, 2007), útiles para hacer evolucionar los conocimientos de los estudiantes (Sarquis et al., 1995; Chimeno, 2000), y cuyo uso ha aumentado en los últimos años gracias al avance y al desarrollo de las nuevas tecnologías.

En definitiva, cada vez es mayor la atención despertada por la aplicación en el aula de este tipo de recursos, constituyendo hoy una herramienta a tener en cuenta en la enseñanza de la química (Sikosek, 1995). La tabla 1, por ejemplo, presenta algunas propuestas recientes que permiten trabajar con este recurso los contenidos principales de química del currículo de Educación Secundaria.

"Por lo pronto empezó a escribir el símbolo de cada elemento en grandes tarjetas. Al lado del símbolo, colocó el valor del peso atómico del elemento y algunas de sus propiedades. Por las noches se desvelaba haciendo sus tarjetas, dándoles vuelta entre las manos, observándolas. Y una noche empezó a jugar con ellas un extraordinario juego de solitario" (García, 1990).

El resultado que obtuvo de ese juego es de sobra conocido. En este sentido, el hecho de que los propios científicos hayan recurrido a juegos como parte de su proceso de creatividad y construcción de conocimientos, justifica además epistemológicamente el papel del juego en la construcción del conocimiento, a la vez que refuerza el interés de este recurso en la enseñanza.

A continuación entramos de lleno en el cometido de este artículo, en el cual, como antes señalamos, se revisa el papel de los juegos en el aprendizaje de los nombres y símbolos de los elementos químicos, así como su localización dentro de la Tabla Periódica actual.

Propuestas que recurren a juegos y otros recursos lúdicos para aprender los nombres y símbolos de los elementos

La aparición de un elevado número de recursos educativos centrados únicamente en los nombres y los símbolos de los elementos químicos quizá pueda deberse al hecho de que muchos autores (Repetto, 1985; Granath y Russell, 1999) piensan que para poder avanzar en química es fundamental el conocimiento del Sistema Periódico de los elementos. De este modo, y de acuerdo con Repetto (1985), resulta "rentable" empezar a enseñar a los estudiantes desde el primer contacto con la química el nombre y el símbolo de los principales elementos químicos y cómo aparecen agrupados en la Tabla Periódica. Con ello se intenta facilitar el aprendizaje al mismo tiempo que el alumno se va mentalizando de la existencia de familias químicas con propiedades afines. Aunque estamos de acuerdo en que dicho aprendizaje es conveniente, no por ello limitamos nuestra visión del aprendizaje a la memorización de conocimientos, sino que, por el contrario, estamos convencidos de que todo ello no cobra sentido sino dentro de un marco en el que prime el desarrollo de la competencia de modelización de los alumnos.

De acuerdo con esta idea básica muchos autores (p. ej. Eichstadt, 1993; Mattern, 1995; Granath y Russel, 1999; Vorndam, 1999; Helser, 2003; Dkeidek, 2003; Peña, 2007; Hara et al. , 2007; Franco, 2008; Franco y Cano, 2010) han propuesto numerosos recursos didácticos diseñados con tal fin, que pasamos a detallar a continuación.

Sin duda, uno de los recursos más utilizados, probablemente por su sencillez, consiste en la formación de palabras y frases a partir de los símbolos químicos, tarea que algunos autores denominan simbras¹ (Peña, 2007). Eichstadt (1993), por ejemplo, planteó a sus estudiantes el reto de construir sus propios nombres a partir de los símbolos químicos, mientras que Palmer y Brosnick (2005) propusieron formar palabras e imprimirlas sobre camisetas con el mismo formato de las casillas que aparecen en la Tabla Periódica.

En esta línea, otras propuestas han presentado crucigramas sencillos basados en simbras en un entorno común y atractivo para el estudiante. Así, Helser (2003) planteó el aprendizaje de los elementos químicos a través de frases que contaban una historia sobre animales en un zoológico ficticio, mientras que en el crucigrama propuesto por Cady (2005) los alumnos juegan con los nombres y símbolos de los elementos para deletrear comidas familiares o ítems relacionados con los alimentos.

Dentro de este tipo de materiales destacan los elaborados por Franco et al. Por un lado, Franco y Cano (2007; 2008b; 2009a; 2009b; 2010) han desarrollado un amplio conjunto de crucigramas basados en la geografía de diferentes países del mundo que no sólo permiten reforzar el conocimiento de los alumnos sobre los elementos químicos, sino también utilizarlos como material bilingüe al estar diseñados en varios idiomas (castellano, inglés, portugués y otros). En otras propuestas los estudiantes pueden practicar los elementos químicos y sus símbolos, bien aprendiendo los distintos materiales de un laboratorio químico (Franco, 2008), bien jugando con los nombres de los presidentes de los Estados Unidos (Franco y Franco, 2008), o bien recordando los principales huesos del cuerpo humano (Franco y Cano, 2011).

Por otra parte, varios autores han elaborado distintos anagramas que consisten en la deducción del nombre de un elemento químico a partir de las diferentes letras que conforman el nombre de una persona (Thomas, 1992; Mattern, 1995).

Asimismo, algunos autores utilizan frases como reglas mnemotécnicas útiles para memorizar los nombres y los símbolos de los elementos químicos (Covey, 1988; Chambers y Arab, 2006), así como para conocer también su posición horizontal y vertical exacta en la Tabla Periódica (Hara et al., 2007). Estos últimos han propuesto frases en español, como las siguientes, para memorizar la posición de los elementos de los periodos 2 y 3, mostrados en negrita:

"Lili bebía Barrilitos cada noche o frío Nescafé Navega mágicamente alejándose sin pensar, sueña claramente Argentina"

Finalmente, hemos de indicar que la formación de palabras a partir de símbolos químicos también ha recibido gran atención desde el punto de vista de la lingüística, a través del estudio de las llamadas transposiciones o transadicciones de los elementos químicos (Borgmann, 1974, 1978; Francis, 1977, 2006a, 2006b). Por ejemplo, se han estudiado las distintas posibilidades de construir palabras a partir de una serie de símbolos (CoAgULaTe, ClArK, etc.), así como la transposición de las letras de símbolos adyacentes. Incluso, se ha analizado la formación de los nombres de los elementos químicos a partir de símbolos químicos (Franco, 2007).

Aparte de las distintas versiones basadas en simbras, encontramos también en la literatura otro tipo de propuestas que permiten igualmente el aprendizaje de los nombres y los símbolos de los elementos químicos a través de otros recursos tales como crucigramas, dibujos, canciones, juegos de cartas o usando el humor.

En este sentido Kelly (1998) propuso escribir los nombres de los elementos químicos en un cuadrado de 20 x 20, mientras que Tubert (1998) planteó buscarlos en un crucigrama. Por otro lado, Dkeidek (2003) y Hernández (2006a,b) plantean juegos que consisten en unir los símbolos de los elementos mostrados en un esquema hasta formar una figura siguiendo una serie de instrucciones. Otro recurso empleado ha sido la música, destacando la canción The elements de Lehrer (1959), que recita los nombres de los elementos químicos conocidos (hasta el elemento 102) en el momento de componerla.

Especial interés tienen también los diferentes juegos de naipes propuestos para ayudar a los estudiantes de Secundaria a reconocer y correlacionar los nombres y los símbolos de los elementos químicos más importantes. Entre ellos destacan los juegos Elements (Sevcik et al., 2008) y Old Prof (Granath y Russell, 1999), que comentamos brevemente a continuación.

En el juego propuesto por Sevcik et al. (2008), los alumnos construyen sus propias cartas y compiten entre ellos. De este modo, los estudiantes preparan dos barajas, una con los nombres de los elementos y otra con los correspondientes símbolos químicos con el objetivo de correlacionarlos. Por su parte, el juego diseñado por Granath y Russell (1999) está basado en los juegos de cartas Old Maid y Go Fish. Consiste en 24 parejas de cartas que contienen los símbolos de los elementos más comunes y un comodín. El objetivo del juego es obtener las dos cartas correspondientes a cada pareja y dejarlas sobre la mesa, nombrando acertadamente el elemento al hacerlo.

Algunos recursos han usado el humor para conseguir la memorización de los nombres de los elementos químicos. Así, Vorndam (1999) presentó una propuesta a través de juegos de palabras en los que el alumno debía asociar el elemento químico más adecuado para cada personaje, por ejemplo, Plutonium al pato Donald. En esta línea del humor, es también conocida la Tabla Peryódica que presenta un dibujo para cada elemento químico de una forma divertida, o La Tabla Periódica de las alubias (Saecker, 2009), en la cual los elementos se han reemplazado por alubias, que sólo conservan el símbolo del elemento pero no su nombre.

Por último, se han encontrado también algunas propuestas originales como una Tabla Periódica hecha con sellos de correos diseñados por los estudiantes (Garrigós, Ferrando y Miralles, 1987), la experiencia de un profesor que prestó su coche para que sus estudiantes pintaran la Tabla Periódica en él y la pasearan por toda la ciudad (Dreyfuss, 2000) o la construcción de la Tabla Periódica más grande del mundo realizada por profesores y alumnos de Química en Chicago (Jacoby, 2006).

Propuestas en torno a la disposición de los elementos en la tabla en períodos y familias

Entre los juegos que ponen su foco en el aprendizaje de la disposición de los elementos en la Tabla Periódica se encuentra el juego de Erwin (1925), que propone una narración de una fiesta infantil a la que han sido invitados los elementos para celebrar la fiesta de cumpleaños del hidrógeno. El juego consiste en averiguar cómo se tienen que acomodar todos los elementos de acuerdo con sus pesos en siete filas de ocho asientos cada una.

Otros recursos (García Borrás, 2009; Franco, Oliva y Bernal, 2012; Ruíz del Campo, 2008) se centran en el estudio de las distintas familias de elementos, así como en las propiedades comunes de cada una de ellas. De este modo, García Borrás (2009) plantea la construcción de una baraja de naipes científica, y propone cinco juegos (Póquer de símbolos, Formando grupos, Brisca de símbolos, Tute subastado de símbolos y Mus químico) que se pueden desarrollar con ella con el objetivo de reconocer los grupos principales y períodos de la Tabla Periódica.

En esta línea, Franco, Oliva y Bernal (2012) proponen también otro juego de cartas, El juego de las familias, con el mismo objetivo. En esta propuesta, los estudiantes construyen sus propias cartas representando en la misma el nombre y el símbolo del elemento, el grupo al que pertenece y un objeto de la vida diaria en el cual se encuentra, lo que contribuye a identificar elementos en el entorno próximo (figura 1).

Por su parte, Ruíz del Campo (2008) propone el acercamiento a la Tabla Periódica a través de un billar químico, que utiliza cuatro familias con su simbología y número atómico, que permiten al alumno manejar los símbolos, localizar los elementos por su número atómico, y al mismo tiempo, deducir las propiedades de dichos elementos.

Varios autores encuentran de utilidad la construcción tridimensional de la Tabla Periódica a partir de un recortable, ya que en ellos el alumno puede diferenciar las distintas familias de elementos, a la vez que puede visualizar las distintas propiedades de forma gráfica. Con este fin, Fernández y Fidalgo (1989) diseñaron el recortable La catedral química y el trabajo de Saecker (2009) recopiló varios recortables de este tipo.

Por último, es muy interesante la propuesta de Levine (1990) sobre la disposición de los elementos en la Tabla. De este modo, Levine propone a sus alumnos una actividad creativa que consiste en crear su propia Tabla Periódica con la forma y tamaño que deseen pero disponiendo los elementos de acuerdo con una propiedad o idea que ellos elijan, y que posteriormente deben justificar al resto de compañeros. Algunos de los diseños fueron un corazón de San Valentín, un hombre o una ciudad.

Síntesis

Por último, queremos destacar que en la literatura se han descrito también una serie de recursos didácticos que persiguen propósitos más profundos, que van más allá de la memorización de los nombres y símbolos químicos, muchos de los cuales están relacionados con el estudio de la clasificación periódica de los elementos y que serán objeto de análisis en la segunda parte de este trabajo.

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Notas