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This study examines an example of the alternative conceptions and conceptual errors of students at the higher education level in a scientific context. It begins by introducing the significance and characteristics of preconceptions and alternative ideas or alternative conceptions, highlighting their impact on students’ misconceptions. Using the dissolution of a gas (oxygen) in a liquid (water) as the case study, and based on the answers to a questionnaire, this work analyzes the responses by university students which, in most cases, lack scientific rigor. The questionnaire used in this study has been designed in such a way that students provide three types of answers: the first is a yes/no/do not know question; the second is a short answer question to briefly explain the previous answer; and the third is a drawing answer question in which students are required to interpret the phenomenon at the molecular level by drawing a picture. Surprisingly, minimal differences were observed between the university students enrolled in Bachelor’s degree programs (Chemical Engineering or Industrial Engineering) and Master’s degree programs (Master’s Degree in Teacher Training), over the five years (from 2018/19 to 2022/23) covered by this study. Only about 11% of the students provided acceptable reasoning, while the rest demonstrated alternative conceptions. These alternative conceptions encompassed concepts such as the formation of oxygenated water instead of the dissolution, the belief that gases do not dissolve in liquids, confusion about atomic and molecular levels, difficulties in interpreting scientific language, and reliance on simplistic and naïve ideas, among others. After the teacher’s review, the questionnaire and students’ answers were discussed in class in order to detect and correct errors. Approximately one month later, the students were asked to repeat the same questionnaire, when it was observed that the number of correct answers, showing adequate reasoning, had increased to 75%. The results of this study, using a very simple questionnaire that only takes 10 min, could be valuable for guiding teachers to question and transform their pedagogical content knowledge in order to improve the transmission of scientific content, which may involve difficulties that, a priori, were not expected in university students.

Tras introducir la obra artística conocida como Retablo de la Independencia, realizada por el muralista mexicano Juan O’Gorman en 1961, se destaca cómo puede utilizarse, como recurso educativo y divulgativo que une arte, historia y ciencia. En dicha obra, que representa el movimiento independentista de México, aparecen, entre otros muchos, los retratos de Fausto Delhuyar, Andrés Manuel del Río y Alexander von Humboldt. Estos personajes pueden utilizarse, por ejemplo, para resaltar su papel en el descubrimiento de los elementos químicos wolframio (por parte del primero, junto con su hermano Juan José) y eritronio (que posteriormente sería conocido como vanadio) por el trabajo de del Río aunque, en este caso, tardaría tres décadas en comprobarse el hallazgo por la acción de intermediación errónea del naturalista von Humboldt.

Se introduce la relevancia de la consideración de las ideas o concepciones alternativas, y su consecuencia en los errores conceptuales de los alumnos. Seguidamente, se explican los resultados alcanzados en una investigación realizada sobre su comprensión del enlace de hidrógeno, a nivel atómico-molecular, en el agua líquida. Para ello, se analizan las respuestas de alumnos de primer curso de Grado en Ingeniería Química y de Máster de Formación del Profesorado, al solicitarles que lo describieran, con ayuda de un dibujo o esquema, a partir de sus conocimientos adquiridos en cursos anteriores. No se encontraron diferencias significativas entre alumnos de las citadas titulaciones ni en los tres cursos académicos durante los que se desarrolló el estudio. Un 48% fue capaz de razonar aceptablemente la cuestión, y en el resto, se encontraron concepciones alternativas que implican aspectos como: considerar atracciones entre átomos de hidrógeno de distintas moléculas de H2O; entender que se refiere a los enlaces covalentes O-H de cada molécula de H2O; interpretar que cada átomo de H se une por enlace covalente a dos de O de sendas moléculas de H2O; y considerar formas moleculares extravagantes o ‘ingenuas’, entre otros. Finalmente, se describe cómo esta información es de utilidad para abordar la práctica educativa y, especialmente, el conocimiento didáctico del contenido.

Se resumen algunos trabajos desarrollados en las últimas décadas, con idea de favorecer un aprendizaje activo sobre temas STEM y STEAM. Se trata de problemas, cuestiones, experiencias prácticas, y ejercicios específicos sobre conceptos de ciencias (principalmente física y química) con implicaciones de historia y arte, diseñados e implementados para alumnos de primer curso de ingenierías y de Máster de Formación del Profesorado. Además, se han difundido en ferias científicas y cursos de actualización del profesorado, con idea de poderlos utilizar en las diferentes etapas educativas. Dada la peculiaridad y su carácter inter y multidisciplinar, se considera que el conocimiento de estas herramientas educativas puede ser de especial utilidad, tanto para profesores (propuestas de aplicación concreta de ‘situaciones de aprendizaje’ en ESO y bachillerato) como para inspectores de educación.