Abstract: The ability to identify and answer researchable questions that can be solved through experimental design is considered a competence to be developed while learning natural sciences; and getting students to attain this goal necessarily implies that teachers have previously perfected this competence. However, there is little research on how developed this ability is among teachers, and virtually none with the participation of primary school teachers. This paper presents a sequence of didactic activities in three phases with the aim of inquiring about this skill, of promoting the ability to identify, among a series of generic researchable questions, those that, indeed, could be solved through a simple experimental design and, then, of formulating a suitable experiment, with measurable and controlled variables, to answer them. This sequence was successfully implemented with a group of 41 elementary school teachers.

Resumen: La capacidad de identificar y responder preguntas investigables que puedan ser resueltas mediante un diseño experimental es considerada una competencia a ser desarrollada durante el aprendizaje en ciencias naturales. Lograr que los estudiantes cumplan con este objetivo necesariamente implica que el profesorado haya perfeccionado esta competencia previamente. Sin embargo, existen pocas investigaciones al respecto de cuán desarrollada se encuentra esta habilidad en docentes y prácticamente ninguna con la participación de maestros y maestras de escuela primaria. En este trabajo se presenta una secuencia de actividades didácticas en tres fases con el objetivo de indagar sobre esta habilidad, promover la capacidad de identificar, entre un genérico de preguntas investigables, aquellas que, efectivamente, podrían ser resueltas mediante un diseño experimental sencillo y luego formular un experimento adecuado, con variables mensurables y controladas, para responderlas. Dicha secuencia se implementó exitosamente con un grupo de 41 docentes de escuela primaria.

Abstract: In this paper we have obtained some evidence on difficulties in processing information about the cell among primary school students. We identified possible misleading deductions that 5th grade students (10-11 years) could establish when trying, for the first time, to cognitively process information on the subject from school textbooks and teacher discourse, and we designed a questionnaire to find evidence of these deductions. It was possible to detect some evidence of incipient explanatory models. It is important to highlight the emergence of consistent but scientifically incorrect models. Then, the same questionnaire was applied to 6th and 7th grade students (11-13 years), and it was found that some response patterns prevailed and were even reinforced. These models could account for the origin of errors or difficulties in understanding the concept of cell among students of subsequent educational levels.

Resumen: En este trabajo se han obtenido evidencias sobre dificultades para procesar información referida al concepto de célula en estudiantes de escuela primaria. Se identificaron posibles deducciones erróneas que podrían establecer estudiantes de 5to grado (10-11 años) que intentaran procesar cognitivamente, y por primera vez, la información de libros de texto escolares y del discurso docente sobre el tema y se diseñó un cuestionario con el objetivo de hallar evidencia de estas deducciones. Fue posible detectar algunas evidencias de construcción de modelos explicativos incipientes siendo destacable la aparición de modelos consistentes, pero científicamente incorrectos. Luego, se aplicó el mismo cuestionario a estudiantes de 6to y 7mo grado (11-13 años) y se observó que algunos patrones de respuesta se mantenían e, incluso, se afianzaban. Estos modelos podrían dar cuenta del origen de errores o dificultades en la comprensión del concepto célula en estudiantes de niveles educativos subsiguientes.

Abstract: This paper focuses on the investigation of possible origins of learning errors detected in fifth and sixth grade primary school students (10-12 years), in relation to the human circulatory system. Based on the evidence that comes from the analysis of the children’s responses to a questionnaire, a theoretical proposal about cognitive processes involved in acquisition of new learning is presented. These cognitive processes are based on the framework of Information Processing Theory. A categorization of Epistemological Learning Obstacles (ELO) is also presented based on the analysis of cases of learning errors. Early detection of learning obstacles has an impact in avoiding the fixation of mistakes that could have appeared during initial stages of the learning process.

Resumen: Este trabajo se centra en la investigación sobre posibles orígenes para los errores de aprendizaje detectados en estudiantes de 5to y 6to grado de escuela primaria (10-12 años), frente al tema sistema circulatorio humano. A partir de evidencias que provienen de las respuestas de los niños frente a un cuestionario, se presenta una propuesta de procesos cognitivos involucrados en el aprendizaje en función del marco teórico del Sistema de Procesamiento de la Información. Finalmente, se propone una categorización de Obstáculos Epistemológicos de Aprendizaje (OEA) que se derivan del análisis de casos de aprendizajes erróneos sobre el tema en cuestión. La importancia de detectar tempranamente dificultades de aprendizaje sería llegar a evitar que se afiancen los errores generados durante el procesamiento inicial de la información que se debe aprender.

We report a qualitative, innovative and original methodology for research in science education. We use the concept of Semantic Network as idea for displaying students´ responses to a problem on a given topic. We proposed a problem with multiple resolutions on the metabolism of carbohydrates to university students of Biology and Biological Chemistry from different careers. Students’ answers were organized in cognitive pathways, using a methodology derived from the Information Processing Model. Graphical representation of all individual cognitive pathways allowed us to construct semantic networks from each studied population. In this way the declarative knowledge of each population could be easily represented. These networks allowed us to detect: (a) answering strategies, (b) general trends of mistakes, and (c) mistakes that appeared in specific populations.

Presentamos una propuesta metodológica cualitativa para indagar aprendizajes de una población de estudiantes. Utilizamos el concepto de red semántica para la representación gráfica de las respuestas individuales de los estudiantes frente a un problema determinado. Asimismo, el modelo de procesamiento de la información proporcionó la base teórico-práctica para la confección de los caminos cognitivos asociativos expresados por cada sujeto. Esta combinación teórico metodológica permitió elaborar redes semánticas poblacionales que representan la información acerca de los conocimientos declarativos de la población. Se propuso a estudiantes universitarios, de las asignaturas Biología y Química Biológica de distintas carreras, un problema de múltiples resoluciones acerca del metabolismo de los carbohidratos. Al ordenar las respuestas de todos los estudiantes en redes semánticas detectamos: (a) tendencias generales de errores arraigados que se repiten en cada asignatura, y (b) tendencias específicas de estrategias de respuestas o de errores que sólo aparecen en alguna de las poblaciones.

A deep perspective on students’ misconceptions on stoichiometry and Mass Conservation Law is presented. An evaluation of chemical discourse through textbooks allows teachers to be aware of the meaning of “chemical reaction”, “reagents” and “products” when talking with students. In addition, an analysis of how the omission of historical and philosophical reflections may lead to students’ misconceptions is also presented.

En el presente trabajo se analiza el tema estequiometría, en su relación con la Ley de Conservación de la Masa, desde la perspectiva de análisis comunicacional en el aula de química para la interpretación de errores de los estudiantes. La revisión del discurso docente a través de libros de textos permite reflexionar sobre los significados otorgados por los docentes a los términos “reacción química”, “reactivos” y “productos”, y sobre qué podrían comprender los estudiantes, cuando se omiten reflexiones históricas y epistemológicas sobre dichos términos.

The present article is focused on stoichiometry problems written in different chemical languages in which drawings represent atoms behavior at the initial and final state of a reaction. The analysis leads to the need to be aware of the special constraints of each chemical language. A discussion on what teachers say, how they use chemical languages and model-based scientific explanations and how they assess students is presented. These reflections give insights into the meaning of "talking chemistry".

El presente trabajo se centra en el análisis de la formulación de problemas de estequiometría en diferentes lenguajes químicos que involucran también dibujos con partículas para describir los estados inicial y final de sistemas reaccionantes. El análisis permite tomar conciencia sobre las peculiares restricciones de expresión de algunos de estos lenguajes químicos, así como vislumbrar un problema epistemológico en relación a la aplicación de la ley de conservación de la masa cuando se analizan formatos sintácticos referidos al tema de estequiometría. Concluimos que la enseñanza de los conceptos abstractos y explicaciones químicas fundamentadas en modelos requieren por parte de los docentes una revisión epistemológica sobre sus lenguajes. Esto permitió reflexionar sobre qué decimos y qué queremos significar cuando "hablamos química" y cuando evaluamos a nuestros estudiantes.

A class of chemistry can be considered as a forum for communication between the expert teacher and novice students, where the languages used are explicit and observable interface of a communicative exchange. In this paper we show, with two examples, how the diversity of chemical languages, instead of promoting student understanding, it can act as a source of barriers to communication in the classroom. Also, will be discussed in two examples how the speech with which the discipline is taught is also generating potential errors in students when they build their idiosyncratic mental models from a cut and simplified speech from the best intentions of make good didactic transpositions. It is argued that an approach to analysis of the situation in the classroom as a communicative encounter between expert and novice leads to a necessary distinction between "talking chemistry" and "understanding chemistry."

Una clase de química puede ser considerada como un espacio de comunicación entre el docente experto y los estudiantes novatos, donde los lenguajes utilizados son la interfase explícita y observable del intercambio comunicativo. En el presente trabajo se muestra con dos ejemplos cómo la diversidad de lenguajes químicos en lugar de favorecer la comprensión de los estudiantes, puede actuar como fuente de obstáculos que dificultan la comunicación en el aula. Así mismo, se analizará con otros dos ejemplos cómo el discurso con el que se enseña la disciplina también es potencial generador de errores en los estudiantes, cuando ellos construyen sus modelos mentales idiosincrásicos a partir de un discurso recortado y simplificado, desde las mejores intenciones de realizar buenas transposiciones didácticas. Se plantea que un enfoque de análisis de la situación de aula como un encuentro comunicativo entre experto y novato conduce a una necesaria diferenciación entre "hablar química" y "comprender química".

Structure-function relationships in Biology are difficult to be understood by secondary students. Even harder is the introduction of concepts like emergent properties and organisation levels for living systems. In order to overcome these obstacles, we designed an Analogical Didactical Model (ADM) to work with these concepts through a card game based on finding the structure-function relationships in a food factory. Through developing different tables, students could perform activities of 'conceptual correlation' between living beings such as humans, trees, unicellular organisms and ecosystems, and the factory analog. Then, students draw schemas to represent their mental models about biological systems. Every set of activities included meta-cognitive works that permitted students to become aware of those concepts that should incorporate or modify, as well as identify and overcome cognitive obstacles. The effectiveness of the proposal was evaluated by analysing the evolution in students' productions regarding their misconceptions, the use of language and the conceptual achievements resulted of the application of an ADM.

Uno de los problemas frecuentes en la enseñanza de la biología es la dificultad para comprender las relaciones estructura-función que permiten reconocer cada nivel de organización de los sistemas vivos. Aún mayor es la dificultad cuando se pretende explorar el concepto de propiedad emergente. Para trabajar con estos obstáculos, se diseñó un Modelo Didáctico Analógico (MDA) que permitió desarrollar estos conceptos a partir de un juego de naipes, basado en la estructura y función de fábricas de diferentes alimentos, y de tablas para que los estudiantes pudieran realizar actividades de "correlación conceptual" entre seres vivos como el hombre, el árbol, los organismos unicelulares y los ecosistemas, y la analogía de la fábrica. Estas tablas se utilizaron luego para que los estudiantes construyeran por comparación los conceptos mencionados. A partir de ellos, los estudiantes diseñaron esquemas para representar sus modelos mentales sobre sistemas biológicos. Todas las actividades estaban atravesadas por momentos de metacognición que permitieron a los estudiantes tomar conciencia de aquellos conceptos que debían incorporar o modificar, como también identificar y superar los obstáculos que les dificultaban la resolución de las actividades. La efectividad de la propuesta se evaluó analizando la evolución en las producciones de los estudiantes con respecto a sus ideas previas, al uso del lenguaje y a los logros conceptuales que resultaron de la aplicación de un MDA.