Lecturas en didácticas de la química

Siguiendo la política editorial de la actual administración académica de la Universidad Pedagógica Nacional, el Grupo de Investigación interinstitucional Representaciones y Conceptos Científicos, IREC, convocó a reconocidos investigadores de la didáctica de la química del ámbito Iberoamericano, para que presentaran a los profesores de educación media y demás interesados en esta problemática, sus consideraciones fundamentadas.

Rómulo Gallego Badillo Royman Pérez Miranda Ricardo Andrés Franco Moreno

Colección Perspectivas Didácticas

Ellos son los responsables de los capítulos que conforman el presente libro, que se integra a la colección sobre la didáctica de las ciencias de la naturaleza.

Lecturas en didáctica de la química Rómulo Gallego Badillo Profesor de la Universidad Pedagógica Nacional. Fundador del Grupo de Investigación Representaciones y Conceptos Científicos (IREC). Sus campos de trabajo son la formación inicial y continua de profesores de ciencias, así como las relaciones entre historia, epistemología y didáctica de las ciencias.

Royman Pérez Miranda

Colección Perspectivas Didácticas

Rómulo Gallego Badillo Royman Pérez Miranda Ricardo Andrés Franco Moreno Compiladores

Química Colección Perspectivas Didácticas ISBN 978-0000000002

Biología

Profesor investigador del Departamento de Química de la Universidad Pedagógica Nacional. Licenciado en Biología y Química, magíster en Docencia de la Química. Ha publicado libros como La enseñanza de las Ciencias Experimentales; Corrientes y Las competencias interpretar, argumentar y proponer; constructivistas, entre otros.

Ricardo Andrés Franco Moreno Licenciado en Química. Magíster en Docencia de la Química de la Universidad Pedagógica Nacional. Es profesor del Departamento de Química de la misma universidad. Actualmente cursa estudios de Doctorado en Educación en la Universidad Pedagógica Nacional y es codirector del Grupo de Investigación IREC.

Lecturas en didáctica de la química

Lecturas en didáctica de la química Editores Rómulo Gallego Badillo Royman Pérez Miranda Ricardo Andrés Franco Moreno

Grupo de investigación Representaciones y Conceptos Científicos – Grupo IREC –

Catalogación en la fuente - Biblioteca Central de la Universidad Pedagógica Nacional Lecturas en didáctica de la química / Rómulo Gallego Badillo… [et.al].1ª. ed. – Bogotá : Universidad Pedagógica Nacional, 2015.

256 p. - Incluye: Referencias bibliográficas al final de cada capítulo ISBN Impreso: 978-958-8908-51-9 ISBN Digital: 978-958-8908-52-6 1. Química – Historia. 2. Química – Enseñanza - Aprendizaje 3. Formación Profesional de Maestros – Química. 4. Ciencia y Tecnología. 5. Química – Investigaciones. 6. Química – Generalidades. 7. Métodos de Enseñanza. 8. Pedagogía. I. Gallego Badillo, Rómulo. II. Pérez Miranda, Royman. III. Gallego Torres, Andriana Patricia. IV. Franco Moreno, Ricardo Andrés. V. Resines Gordaliza, José A. VI. Pino Gutiérrez, Francisco Javier del. VII. Garritz Ruiz, Andoni. VIII. Trinidad-Velasco, Rufino. XIX. Catebiel, Verónica.

X. Corchuelo, Miguel. XI. Molina Caballero, Manuel Fredy. XII. Aristizábal Fúquene, Carmen Andrea.

XIII. Farías Camero, Diana María. XIV. Tít.

540.7. Cd. 21 ed. © Universidad Pedagógica Nacional © Rómulo Gallego Badillo, Royman Pérez Miranda, Ricardo Andrés Franco Moreno, Adriana Patricia Gallego Torres, José A. Resines Gordaliza, Javier del Pino Gutiérrez, † Andoni Garritz, Rufino TrinidadVelasco, Miguel Corchuelo, Verónica Catebiel, Carmen Estupiñán, Andrea Aristizábal Fúquene Manuel Fredy Molina C., Diana Farías C. ISBN Impreso: 978-958-8908-51-9 ISBN Digital: 978-958-8908-52-6 Primera edicion, 2015 Adolfo León Atehortúa Cruz Rector Sandra Patricia Rodríguez Ávila Vicerrectora de Gestión Universitaria María Cristina Martínez Pineda Vicerrectora Académica Luis Alberto Higuera Malaver Vicerrector Administrativo y Financiero Helbert Augusto Choachí González Secretario General

preparacion editorial Grupo Interno de Trabajo Editorial Universidad Pedagógica Nacional Alba Lucía Bernal Cerquera Coordinadora Maritza Ramírez Ramos Editora Melisa Restrepo Molina Correctora de estilo María Fernanda Jara Rodríguez María Teresa Jiménez Padilla Practicantes apoyo editorial Mauricio Salamanca Diseño y diagramación Mauricio Esteban Suárez Barrera Diseño de caratula Johny Adrián Díaz Espitia Finalización de artes Impreso en Xpress Estudio Gráfico y Digital S.A. Bogotá, D. C., 2015

Nydia Constanza Mendoza Romero Subdirectora de Gestión de Proyectos

Fecha de evaluación: 10-02-2015 Fecha de aprobación: 10-07-2015 Hecho el deposito legal que ordena la Ley 44 de 1993 y el decreto reglamentario 460 de 1995

Contenido

Presentación ............................................................................................................................... 9 Rómulo Gallego Badillo, Royman Pérez Miranda y Ricardo Andrés Franco

Capítulo 1 Consideraciones histórico epistemológicas y didácticas en torno a la química ..15 Rómulo Gallego Badillo, Adriana Patricia Gallego Torres y Ricardo Andrés Franco

Capítulo 2 Una propuesta para tratar la naturaleza de la materia desde un punto de vista macroscópico en la formación inicial de maestros....................69 José A. Resines Gordaliza y Javier del Pino Gutiérrez

Capítulo 3 El conocimiento pedagógico de la estructura corpuscular de la materia ..........101 Andoni Garritz y Rufino Trinidad-Velasco

Capítulo 4 El estudio de situaciones problemáticas en contexto: una propuesta de enseñanza de la química con enfoque CTS ................................. 155 Miguel Corchuelo, Verónica Catebiel y Carmen Estupiñán

Capítulo 5 Una lectura epistemológica y didáctica de los estándares básicos de competencias en química para la educación básica y media colombiana ............................................................................................................ 187 Andrea Aristizábal Fúquene y Royman Pérez Miranda

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Capítulo 6 La química es una ciencia de laboratorio, desde lo tradicional hasta el trabajo investigativo ............................................................................................213 Manuel Fredy Molina C. y Diana Farías C.

Autores .................................................................................................................................... 233 Índice temático..................................................................................................................... 239 Índice onomástico ............................................................................................................... 245

Presentación

Rómulo Gallego Badillo, Royman Pérez Miranda y Ricardo Andrés Franco Moreno Editores

Q

ueremos dedicar esta obra a la memoria del profesor Andoni Garritz, quien recientemente ha partido para siempre, dejándonos un legado

importante de aportes a la didáctica de las ciencias experimentales en general y de la química en particular. Durante más de tres décadas se desempeñó como profesor de la Universidad Nacional Autónoma de México (unam), con especial dedicación a los problemas de la enseñanza y el aprendizaje de la química. Entre sus diversos aportes a este campo del conocimiento, se destaca la fundación y consolidación de la revista internacional Educación Química, así como sus diversas publicaciones y conferencias especializadas en el área. En el caso particular de la comunidad de investigadores en didáctica de la química en Colombia, el profesor Garritz fue un aliado permanente del Grupo de Investigación interinstitucional Representaciones y Conceptos Científicos (irec) en el desarrollo de eventos académicos, redes de conocimiento y diálogo de saberes para el fomento de la investigación en el campo de la educación química.

Siguiendo la política editorial de la actual administración académica de la Universidad Pedagógica Nacional, el Grupo de Investigación irec convocó a reconocidos investigadores de la didáctica de la química del ámbito Iberoamericano, para que presentaran a los profesores de educación media y demás interesados en esta problemática, sus consideraciones 9

Rómulo Gallego Badillo, Royman Pérez Miranda y Ricardo Andrés Franco Moreno

fundamentadas. Ellos son los responsables de los capítulos que conforman el presente libro, que se integra a la colección sobre la didáctica de las ciencias de la naturaleza.

En el primer capítulo se discurre en torno a una versión histórico-epistemológica de la constitución de la química como ciencia y en cuanto a la didáctica de las ciencias, se alude a los campos de saber y de investigación en los que trabajan los distintos grupos de la comunidad de especialistas en dicha didáctica. Se muestra que en la actualidad esta didáctica se ha constituido como la ciencia de enseñar ciencias, por lo que se toma una distancia significativa de la anterior versión algorítmica o de la mirada que la reducía a ser la parte metódica de la pedagogía, considerada esta última como la ciencia de la educación. Incluso lo referido a la enseñanza de las ciencias es en la actualidad, tan solo uno de los problemas de los que se ocupan en la actualidad los didactas de las ciencias de la naturaleza.

Este capítulo inicial que se ofrece a profesores e interesados, como el título lo indica, trata de la didáctica de la química. La intencionalidad es la de discutir en concreto, concepciones como aquella que afirma que para enseñar esta ciencia basta con conocerla, paradigma que procede de los maestros artesanos de los Collegia Artifucum. Así ubicado, puede afirmarse que quienes admiten y practican dicho paradigma se desempeñan dentro de una práctica meramente artesanal. Dicha concepción pone también en evidencia el posicionamiento en una idea esencialista, ya que detrás de ella existe el posible convencimiento de que el profesor de química nace, por lo que no requiere de ninguna formación o para algunos, de cierto entrenamiento que conduzca a afinar esas aptitudes innatas, un entrenamiento en el interior de la versión algorítmica de la didáctica.

Al respecto, los resultados de las investigaciones en el campo de la formación inicial y continua de profesores de ciencias, han demostrado que las experiencias escolares y universitarias contribuyen a la elaboración de una imagen del carácter histórico epistemológico de la constitución de la 10

Presentación

química como ciencia y del papel que ha de desempeñar quien opte por ser profesor de química. Se trata de una imagen acrítica e ingenua de la que se desprende un modelo de profesor que imita hasta cierto punto, a aquel que se tuvo, con el que fue exitosa la superación de la asignatura que dictó y por la cual se desarrolló una afectividad positiva. Es factible igualmente, que ese modelo sea una especie de ‘colcha de retazos’ compuesta por imágenes de distintos profesores que se tuvieron en la educación básica y media hasta la universitaria, por lo menos.

Desde esta imagen y modelo, resulta comprensible que no se entiendan las razones por las cuales en ocasiones, los estudiantes no comprenden o que se den explicaciones propias del saber común y cotidiano de este hecho.

En otras palabras, quienes comulgan con el paradigma anotado e incluso quienes han recibido entrenamiento dentro de la reducción algorítmica, se hallan limitados para formular y resolver el problema en términos de la nueva didáctica de las ciencias de la naturaleza. Podría también afirmarse que estos no se encuentran en condiciones de ubicar la problemática dentro de la pedagogía de estas ciencias. En principio, solo quienes se han formado científicamente para desempeñarse como profesores de química podrían ser cualificados para una formulación admisible de la problemática.

El paradigma de la referencia que afirma que basta con saber química para enseñarla, toca irremediablemente el interrogante acerca de lo que se entiende con la expresión ‘saber química’, que a su vez conduce a preguntar desde dónde se sabe y en el interior de qué espacio de discusión es sostenible lo que se sabe. Los anteriores cuestionamientos desembocan en la también indispensable pregunta sobre para qué se sabe química. Para construir unas respuestas aproximadas, se requiere acudir a revisiones de carácter histórico-epistemológicas por un lado, y culturales, sociales, económicas y políticas por el otro. Se hace preciso puntualizar que la versión de la química que se socializa entre las nuevas generaciones a través de los diferentes niveles del sistema educativo, puede ser un indicativo del estado de desarrollo del país correspondiente. Así mismo se podría considerar 11

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la clase de didáctica de las ciencias en la que se soportan los niveles de su sistema educativo.

Elaborar una respuesta discutible al interrogante sobre qué es saber química implica una ubicación en el nivel educativo para el cual esto adquiere una significación específica. Una de ellas estaría centrada en el estrato puramente técnico que remite a la transmisión, repetición y análisis de definiciones, conceptos y leyes químicas, al entrenamiento en la ejecución de algoritmos a repetir de conformidad con las normas de calidad establecidas y a procedimientos ya probados. Esta mirada técnica, imprescindible en la formación, no requiere de una didáctica de la química fundamentada en el análisis histórico-epistemológico de cómo se construyó esta ciencia.

Incluso, el cuestionamiento sobre lo anteriormente planteado sería perturbador frente a la cultura establecida en la que es posible señalar que son pocos y contados los profesores cuyas investigaciones o pareceres han sido acogidos en revistas especializadas e indexadas internacionalmente. ¿Desde dónde se sostiene que se sabe química?, ¿desde los textos de enseñanza?, ¿desde profesores cuyas elaboraciones no han sido sometidas a la crítica de la comunidad de especialistas? ¿Es este un saber basado en la repetición de los contenidos de los textos de enseñanza? ¿Hasta dónde sabe química aquel que se limita a reproducir la versión ahístorica de dichos textos? ¿Sabe química quien da cuenta de cómo se construyó esta ciencia, no como un saber marginal, sino que se halle en condiciones de discurrir en términos científicos rigurosos acerca de los problemas centrales que constituyeron la multiplicidad del objeto de conocimiento que los químicos constituyeron?

De qué se han ocupado y se ocupan los químicos es el interrogante principal que ha de direccionar cualquier programa de formación, con el fin de socializar una imagen aproximada de esta ciencia. Al respecto, se suele concentrar el trabajo didáctico en la presentación de los desarrollos mecánico-cuánticos del átomo, acudiendo a aproximaciones atrevidas y 12

Presentación

por tanto tergiversadas, puesto que se prescinde del fundamento conceptual y metodológico sobre el cual este modelo se construyó matemáticamente. De hecho, se debe establecer la diferencia entre una química elaborada por reconocidos representantes del arte y comprender que el modelo químico, propiamente dicho, es el de J. Dalton.

De lo que se ocupan los químicos es la molecularidad, es decir de la composición y estructura de los materiales que conforman la materialidad de las cosas del mundo. Dado que no se ocupan del átomo, los químicos se dedican a construir materiales, lo que constituye el sentido de la disciplina denominada síntesis. En el contexto de esta actividad y de manera indirecta, transforman las relaciones entre los seres humanos.

De conformidad con la intencionalidad del presente libro, se invitó a reconocidos investigadores en el campo de la didáctica de la química a que escribieran los capítulos que lo conforman. Los dos primeros capítulos examinan uno de los problemas fundamentales que emergen en términos didácticos cuando se trata de la introducción a la problemática de la química, como aquel de la conceptualización del modelo sobre la discontinuidad de lo material. En esta área para la formación de profesores los tratadistas ofrecen una propuesta de trabajo en el aula, suministran referencias bibliográficas y presentan conclusiones.

El tercer capítulo se ocupa de un problema significativo en la didáctica de las ciencias: el del significado pedagógico de los contenidos curriculares en el campo de la enseñanza de la química. Los autores se centran en la formación de profesores. Examinan desde la bibliografía especializada, los diferentes enfoques didácticos sobre la mejora en la enseñanza de la química. Las referencias bibliográficas constituyen un posible aval para quienes interrogan sobre dicha temática.

El cuarto capítulo da cuenta, desde unos resultados investigativos específicos, de cómo la enseñanza de la química, fundada en los enfoques cts, podría mejorar las actitudes de los estudiantes hacia un aprendizaje 13

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significativo de esta ciencia. De hecho, los fundamentos conceptuales del trabajo se ocupan del campo de investigación conocido como historia social de las ciencias, considerado como un aporte a la aproximación habitual que percibe que la enseñanza de las ciencias debe ceñirse a la versión empiro-positivista de la misma.

El quinto capítulo se centra en el problema de una enseñanza de la química vertebrada por las relaciones cts. Este capítulo da cuenta de un trabajo investigativo realizado de conformidad con un proyecto aprobado, aceptado, evaluado y financiado por Colciencias.

El sexto capítulo, escrito por investigadores reconocidos, examina con base en las referencias bibliográficas de su contribución, el problema de las conceptualizaciones referidas a propuestas curriculares basadas en competencias cognoscitivas. Asimismo elabora sobre las críticas en torno a la enseñanza de las ciencias, con base en referencias bibliográficas tomadas de revistas especializadas sobre dichas competencias y estándares curriculares. En este sentido, pretenden elaborar una metodología universal para la enseñanza de las ciencias a partir de una aproximación epistemológica de carácter empiro-positivista.

El séptimo capítulo lo escriben químicos profesionales interesados en los problemas de la enseñanza de esta ciencia. Discurren en torno al carácter experimental de la ciencia química. Desde sus presupuestos, apoyan que las prácticas de laboratorio tengan una intencionalidad investigativa que supere el seguimiento de guías previamente establecidas y estandarizadas que persiguen el manejo y dominio de nuevas tecnologías analíticas, en el sentido de un dominio certificado, certificación legalmente establecida para los químicos.

Agradecemos de forma especial a la profesora de química en formación inicial Camila Andrea Ortiz, quien en su calidad de monitora de investigación del grupo irec colaboró en los ajustes académicos y de forma que este manuscrito requirió.

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Capítulo 1

Consideraciones histórico epistemológicas y didácticas en torno a la química Historical epistemológical and didactic reflections around Chemistry Rómulo Gallego Badillo1, Adriana Patricia Gallego Torres2 y Ricardo Andrés Franco3, Grupo de Investigación Representaciones y Conceptos Científicos –IREC

Resumen A partir de consideraciones sobre las diferentes concepciones epistemológicas acerca de la construcción histórica de la química –entendida como una de las ciencias de la naturaleza–, se busca fundamentar una didáctica de esta ciencia al interior de las recomendaciones que afirman que la historia contribuye a la comprensión del carácter histórico de la actividad científica, en este caso, de la química. El punto de partida es la química como construcción colectiva que tiene una historia de carácter comunitario.

Palabras clave: historia; epistemología; didáctica de la química

Abstract Based on considerations about the different epistemological conceptions about the historical construction of chemistry —understood as one of the Sciences of nature— it is sought to build a didactic of this science within the recommendations claiming that history contributes to the understanding of the historical character of the scientific activity, in this case, chemistry. The starting point is the chemistry as a collective construction which has a history of community status.

Key words: history; epistemology; didactics of chemistry

1

Profesor de la Universidad Pedagógica Nacional, Bogotá, D. C. Colombia. Correo electrónico: rgallego@pedagogica.edu.co

2

Profesora de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá, D. C. Correo electrónico: adriana.p.gallego@uv.es

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Profesor del Departamento de Química. Universidad Pedagógica Nacional, Bogotá, D. C. Colombia. Correo electrónico: rfranco@pedagogica.edu.co 15

Rómulo Gallego Badillo, Adriana Patricia Gallego Torres y Ricardo Andrés Franco

Introducción En la actualidad se afirma que la didáctica de las ciencias de la naturaleza es una disciplina teóricamente fundamentada (Gil et al., 1999), para la cual la comunidad de didactas ha delimitado campos específicos de investigación y producción de saber (Gil, Carrascosa, & Martínez-Terrades, 1999), por lo que se cristaliza la apreciación de que esta ya se había conformado como un todo sistemático (Hodson, 1992). Existe por tanto el convencimiento de que se cuenta con una ciencia de enseñar ciencias (Izquierdo & Sanmartí, 2001). En este contexto de desarrollo conceptual y metodológico se tiende a abandonar la concepción algorítmica de la enseñanza de las ciencias para formular un problema didáctico relacionado con lo enseñable que son las teorías o modelos científicos.

La constitución de la nueva didáctica de las ciencias se ha fundamentado en los estudios realizados en torno a la historia de esas ciencias y a los recientes planteamientos epistemológicos sobre la construcción de dichos saberes. De hecho, no se exagera al sostener que no es posible llevar a cabo una aproximación a esta nueva didáctica por fuera de miradas histórico epistemológicas de carácter deductivista-constructivista. Justamente desde tal posicionamiento se concluye que es indispensable establecer precisiones con respecto a cada una de las ciencias de la naturaleza para elaborar sus didácticas específicas.

En este orden de ideas, en la actualidad se considera que hay diferencias conceptuales y metodológicas entre la física, la química y la biología. Aun cuando sea admisible hablar de una didáctica general de las ciencias, cuyos principios pueden ser retomados, hay que admitir la existencia de didácticas particulares para cada una de ellas. Es esta la razón por la cual se parte de una aproximación histórica sobre cómo se construyó la química a partir de la adopción de una postura epistemológica y luego se presentan los problemas de su didáctica.

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Consideraciones histórico epistemológicas y didácticas en torno a la química

Se parte de la consideración de Kuhn (1972) que afirma que todo análisis epistemológico tiene necesariamente que recurrir a una precisión histórica del desarrollo de cada teoría o modelo científico. Lakatos (1983) señaló que toda reconstrucción histórica está precedida por la adopción de una posición epistemológica específica, sea esta empiropositivista, racionalista o deductivista. Desde esta puntualización quedó establecido que no se puede hablar de una historia de las ciencias sino de versiones de la misma, cada una admitida por determinados colectivos de conformidad con la aproximación epistemológica en la que se sitúan. Además según Lakatos (1983), quedó desvirtuada la idea de que la historia es la narración verídica de los hechos en sus tiempos y lugares para el caso de las ciencias de la naturaleza.

La propuesta de Kuhn sobre las comunidades científicas como responsables de los cambios y desarrollos en las actividades especializadas propias de las ciencias se demostró gracias a los trabajos de los sociólogos del conocimiento. En consecuencia, en la actualidad son muy pocos los que ponen en tela de juicio que cada una de las ciencias es producto de un trabajo comunitario (Hodson, 1985). Al respecto y desde la mirada evolucionista, Toulmin (1973), sostuvo que ese desarrollo se debe a una genealogía de profesores y estudiantes que comparten principios conceptuales y metodológicos, así como objetivos comunes. Por tanto, cabe decir que los científicos se han formado a partir de las enseñanzas de los profesores y profesoras que en cada sistema educativo, les posibilitaron optar por hacerse profesionales en la producción de conocimiento.

En esto, los contextos culturales, sociales, económicos y políticos valorativos han desempeñado una influencia significativa, dado que hacerse científico en una sociedad determinada les produce réditos. No puede seguirse atribuyendo esto a la genialidad de individuos especiales, generalmente hombres (Gallego, 2002), puesto que los historiadores han demostrado que para lograr lo que se les reconoce, contaron con equipos de especialistas, como es el caso de Lavoisier (Bensaude-Vincent, 1991a).

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Anótese que durante el siglo xx la preocupación por introducir la historia en la didáctica de las ciencias ha sido permanente. En los últimos años, esta preocupación se sustenta con el argumento de que la historia es un recurso que facilita la comprensión del estudiantado de secundaria, de las especificidades y razones por las que las distintas comunidades de especialistas formularon, admitieron, desarrollaron y modificaron los fundamentos de su actividad de producción de saber (Mathews, 1994a; 1994b). Desde lo estipulado por Lakatos y los sociólogos del conocimiento científico, queda claro que las menciones a los científicos líderes de los grupos y las brevísimas biografías de los mismos no pueden ser consideradas como historia.

La introducción del componente humano como factor decisivo en el desarrollo de las ciencias de la naturaleza estipula que en ese desarrollo se presenten los deseos, aspiraciones de reconocimiento de la comunidad de especialistas y de la sociedad en general, la aspiración a que los trabajos realizados se publiquen en las revistas especializadas y que además, esas publicaciones se citen en otras revistas académicas. Lo anotado específica que cualquier versión sobre la historia de las ciencias debe considerar la complejidad que este análisis introduce, fuera de que en cada época existen modelos diferentes para el mismo conjunto de fenómenos. Modelos formulados a partir de supuestos no equiparables.

La otra versión es la lineal, la que suelen enseñar los profesores de ciencias que desconocen o no les interesa una enseñanza circunscrita a la historia de la disciplina química que hacen objeto de enseñanza. Es también el caso de los científicos frente a esta problemática, quienes al buscar justificaciones en el pasado, tienden a esquematizar y a tergiversar la historia, eliminando u ocultando las controversias, concepciones y polémicas, para inventar y enseñar un camino lineal desde el cual, esa ciencia ha transitado hasta desembocar en la actual (Bensaude-Vincent, 1991b).

La aproximación no lineal plantea y analiza lo anterior e incorpora en el estudio el convencimiento de que las comunidades de especialistas están 18

Consideraciones histórico epistemológicas y didácticas en torno a la química

conformadas por hombres y mujeres, con sus aspiraciones, deseos y otras características humanas, que afloran en el contexto en el que compiten, para adquirir el reconocimiento de sus pares y de la sociedad en general.

La versión no lineal es también la que se adentra en el examen de las propuestas fallidas, de las rutas que no condujeron a resultados admisibles y al hecho de que en cada época hubo teorías rivales (Popper, 1962), paradigmas en competencia (Kuhn, 1972) o programas de investigación competitivos (Lakatos, 1983). De igual manera, analiza las razones que hay en la base de la formulación de modelos científicos (Gieré, 1990; Lombardi, 1998; Caldin, 2002), sus admisiones, modificaciones y cambios.

En cuanto a la historia de la química, es preciso señalar la existencia de una tradición que, con sus correspondientes variaciones, impera desde el siglo xviii cuando emerge la necesidad de historiar la construcción de la química como una de las ciencias de la naturaleza. Esta tradición divide esa historia en distintos períodos, comenzando por la denominada protohistoria, hasta el período actual. En las últimas décadas del siglo pasado y acudiendo a la categoría de revolución científica, en un sentido distinto al de Kuhn (1972), se propusieron tres períodos revolucionarios, denominados sucesivamente como el de la composición molar, el de la estructura molecular y el de la estructura electrónica. Con esta propuesta se reconoce que la historia de la química no puede ser reconstruida desde una versión lineal (Jensen, 1998a).

Consideraciones epistemológicas Inmanuel Kant (1724 – 1804) hizo su disertación doctoral en el campo de la meteorología y sus concepciones acerca de las ciencias de la naturaleza alimentaron el interés de J. B. Richter (Ihde, 1984) por matematizar la química. En su opúsculo Principios metafísicos de toda ciencia de la naturaleza –que basó en su interpretación de la física de Newton y la geometría de Euclides–, Kant puso en duda el carácter científico de la química, diciendo 19

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que únicamente podría ser considerada como un “arte sistemático” en virtud de que las leyes en las cuales se fundaba para ese tiempo, se sustentaban y se derivaban de experiencias netamente empíricas, por lo que no eran leyes formuladas de forma apriorística y no exigían una demostración de su carácter apodíctico. Es indispensable considerar que Kant elabora esta concepción en el período en el que los científicos de la química están haciendo sus mejores esfuerzos para construirla como una rama de la filosofía de la naturaleza. ¿Ha habido sustanciales reflexiones epistemológicas en contra de esta primera aproximación sobre el estatuto científico de la química?

Desde el predominio de aproximaciones empiropositivistas (Bacon, 1980; Comte, 1984), en la década de 1970 se solía afirmar que era una ciencia, precisamente porque sus practicantes aplicaban el método científico, el cual se puso en tela de juicio (Zahar, 1982), hasta llegar a su olvido relativo.

El problema, además del recurso al método científico para dar cuenta de la pregunta por el estatuto de la química, es que rehuyó la necesidad de un análisis epistemológico con base en la historia, que ubicara legítimamente a la química, como una de las ciencias de la naturaleza.

La pregunta entonces, había que dirigirla al carácter de las elaboraciones conceptuales y metodológicas construidas por la comunidad de los químicos a lo largo de la historia de la construcción de esa ciencia. ¿Son esas elaboraciones teorías? ¿Se puede hablar de teorías propiamente químicas? Para responder a estos cuestionamientos es preciso examinar aquello que entre los epistemólogos se entiende bajo la categoría epistemológica de teoría, por fuera de definiciones propias de diccionarios generales o de aquellas que se manejan dentro del saber común y cotidiano.

Es necesario considerar que la revolución científica dada en la física de finales y comienzos del siglo xx, condujo a personajes, formados académicamente en esta ciencia que presentaban inquietudes filosóficas, a volver a formular la pregunta por el carácter de las ciencias. Popper (1962), 20

Consideraciones histórico epistemológicas y didácticas en torno a la química

Kuhn (1972) y Lakatos (1983), desde sus propias perspectivas epistemológicas y dentro de la lógica deductiva, acudieron a la categoría epistemológica de teoría para dar cuenta de lo ocurrido y del desarrollo de la física. Según Popper, una teoría científica es un sistema de proposiciones relacionadas entre sí mediante una lógica interna que es característica de esa categoría epistemológica. Con sus propuestas, se impusó un criterio para fundamentar cualquier análisis del estatuto científico de las demás ciencias de la naturaleza, distintas de la física.

La categoría epistemológica de teoría procede de la principia y de la óptica de Newton, categoría que se fortaleció con las reformulaciones en la nueva matemática de la principia, en el siglo xviii propuestas por Lagrange y sobre todo, Laplace (Schneer, 1975). Las investigaciones de los estudiosos estipulan que las dos obras de Newton referenciadas, están escritas siguiendo en general, la lógica de definiciones, postulados, demostraciones y corolarios (Torres, 1998). Un análisis comparativo del lenguaje conceptual en el que Lavoisier escribió su Tratado elemental de química, permite concluir que la química es una ciencia escrita de manera diferente a como se escribió la física, por lo que requiere de otra categoría epistemológica distinta que examine la construcción de la química como ciencia.

Al respecto, hay trabajos recientes que discurren en torno a la categoría del modelo científico en química (Gieré, 1990; Lombardi, 1998; Del Re, 2003; Kretzenbacher, 2003; Caldin, 2003). Al analizar estos planteamientos, se muestra que los químicos trabajan más con modelos que con teorías. La historia parece demostrar que ese modelo ha sido de carácter icónico o gráfico, según la clasificación establecida por Caldin (2003), que incluye en su taxonomía, los analógicos y los simbólicos propios de la física, formulados y explicitados, por necesidad, a través de los sistemas preposicionales de la matemática (Lombardi, 1998).

Una reconstrucción histórico epistemológica de la química, se puntualizaría en varias etapas. La primera, que podría denominarse como artesanal, 21

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la de los maestros metalurgistas, en la que las explicaciones de los procesos fueron suministradas por los alquimistas y los yatroquímicos. La segunda, caracterizada por el modelo del flogisto de G. Stahl y la sustitución hecha por el modelo de la oxidación, lo que da nacimiento a la química moderna.

La tercera, relacionada con la formulación del modelo icónico que caracteriza el objeto de producción de saber de los químicos, modelo que inicia con el propuesto por J. Dalton para el átomo. Este modelo fue poco a poco modificado con la reconstrucción de los conceptos químicos de átomo, molécula, valencia, estructura y estereoquímica. El modelo icónico resultante adquirió apoyo empírico con la síntesis de los azúcares naturales y luego con la de los materiales no existentes en la naturaleza –como la baquelita, primero, luego la sacarina y finalmente con el salvarsán–.

De la misma manera, es factible demostrar históricamente que el modelo del octeto, también icónico, participó en ese proceso de modificación.

Una cuarta etapa sería aquella que inicia con la introducción de modelos analógicos en la química. Esta ocurre cuando los miembros de esta comunidad de especialistas estrechan las relaciones con los intereses de los industriales. Las preguntas directrices se dirigen a la estabilidad de las moléculas, la cinética y la dirección de los procesos químicos, con miras a su intervención y control. Ello significó acudir a las elaboraciones de la termodinámica clásica y principalmente, a la utilización de la función de trabajo de Gibbs, los conceptos de energía interna, entalpía y entropía.

Las reacciones químicas se redefinieron como sistemas termodinámicos dentro de la ingeniería química. Una quinta emplea los modelos simbólicos provenientes de los desarrollos de las mecánicas cuánticas con los modelos del enlace de valencia y el del orbital molecular. Los químicos no obstante y en sus propósitos prácticos de construir nuevos materiales, siguen empleando el modelo icónico para construir sus representaciones sobre las estructuras moleculares (Ihde, 1984).

La química es una ciencia porque sus especialistas formulan y trabajan desde modelos científicos conformados por conceptos métricos que hacen 22

Consideraciones histórico epistemológicas y didácticas en torno a la química

referencia a y se expresan matemáticamente; que se concretan en constructos tecnológicos o instrumentales mediante los cuales se pueden medir las variaciones de las interacciones a las que se refieren. Paulatinamente se socializaron las elaboraciones comunitarias a través de las revistas especializadas, cuyos comités editoriales y equipos de evaluadores normalizaron y regularon el lenguaje y la estructura semántica en las que los químicos se expresan (Hoffmann, 1997).

Es importante especificar que las discusiones acerca del estatuto epistemológico de la química han sido abordadas por tres escuelas diferentes.

La primera, en el siglo xx se basa en las reflexiones de 1940 de Bachelard (1984), complementas por ese mismo autor en 1953 (Bachelard, 1976). Las otras dos emergen en la actualidad: hyle, un grupo europeo que publica el Journal for Philosophy of Chemistry, y un grupo norteamericano liderado por Eric R. Scerri que, desconociendo el trabajo de Bachelard, afirma que los estudios acerca de la filosofía de la química inician tan solo en la década de 1990 (Scerri, 2001) y por ende, que la preocupación de los químicos por los fundamentos epistemológicos de su ciencia, no tendría más de dos decenios. Un punto de vista que merece ser resaltado.

La protohistoria Antes de entrar en una descripción de la historia de la química, es preciso mencionar trabajos recientes sobre esta temática que parecen basarse en la categoría kuhniana de revolución científica, a partir de la cual se establecen períodos y se formulan análisis correspondientes en torno a la constitución y desarrollo de esta ciencia (Jensen, 1998a; 1998b; 1998c).

Es importante resaltar que la mayoría de las reconstrucciones históricas disponibles en el mercado bibliográfico son de carácter lineal y se basan en aproximaciones empiropositivistas.

Existen discrepancias entre los historiadores (Lockemann, 1960) en cuanto al origen del nombre de esta ciencia. Para algunos parece derivar 23

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de chemeia, concepto con el que se identificaba el arte ejercido por los sacerdotes del antiguo Egipto o de geografía, que en la lengua de ese entonces se denominaba chemi. Otros sostienen que viene de chymeia, que a su vez procede del griego chyma y que significa hierro fundido, fundición.

De ahí que la palabra Chymie puede haber significado inicialmente técnica de fundición de metales. A esta se le habría agregado el prefijo árabe al, para dar origen al término alchymia, con el que se identifican los ensayos efectuados durante la Edad Media y parte de la edad Moderna, tendientes a transmutar los metales, particularmente el plomo, en oro. Este propósito de los alquimistas se denominó también crisopeya.

Parece ser que el primero en introducir el vocablo química fue Paracelso (1493-1561) en su libro Archidoxa, un texto destinado a médicos que sostenía que todos los procesos vitales eran de esta naturaleza, por lo que se podía influir en ellos empleando ‘sustancias químicas’. Anótese que la quimioterapia se inicia en 1909 con la síntesis del Salvarsán (arsfenamina) por parte de Paul Ehrlich (1854-1915), para el tratamiento de la sífilis (Hoffmann, 1997). En todo caso, cualesquiera sean las controversias al respecto, lo más probable es que química proceda de la palabra chymie, que con el tiempo, en las versiones modernas del inglés y el alemán, cambió la “y” por “e”, dando lugar a chemistry y chemie. En los idiomas latinos “y” se convirtió en “i”, para conformar química, chemica y chimie.

Las apreciaciones etimológicas mencionadas conllevan consecuencias históricas significativas, pues da luces sobre el conocimiento químico como producto de las prácticas artesanales que recoge el término chymie, técnica de fundición de metales. De la misma manera y por vertientes que obedecen a propósitos totalmente diferentes, se habría originado la alquimia como una suerte de creencia y de prácticas paralelas que comparten algunas nociones y supuestos. En lo que se refiere a la alquimia occidental, muchos tratadistas reconocen que aportó procedimientos como la preparación del alcohol, los ácidos minerales y el agua regia, así como ciertas manipulaciones empíricas, tales como la destilación, sublimación, 24

Consideraciones histórico epistemológicas y didácticas en torno a la química

calcinación, fijación, coagulación y otras de la misma estirpe (Laín & López, 1963).

El análisis del desarrollo histórico de la química permite concluir que todo lo referido al ‘descubrimiento’ de los elementos químicos y de ciertos compuestos presentes en el mundo natural, parecen haber obedecido al perfeccionamiento parsimonioso de esa práctica artesanal, por lo menos hasta la formulación de las leyes ponderales y el modelo icónico para el átomo de J. Dalton. Es decir que su basamento no fueron supuestos teóricos estrictos y rigurosos.

De ser admitido lo dicho en torno al origen artesanal del saber químico, podría pensarse hipotéticamente, que fue en el interior de dicha práctica que surgieron las preguntas centrales que se convirtieron luego en la problemática del quehacer de los químicos: la composición material de las cosas y la posibilidad de manipularla para su correspondiente transformación. En efecto, habría que recordar aquí que fue entre los alfareros que emergió la tradición técnica del diseño y fabricación de crisoles, por fuera de lo cual hubiese sido imposible la obtención de cobre metálico a partir de minerales malaquita y azurita, así como de carbonatos de cobre, respectivamente. En la actualidad se afirma que esa obtención no se debió a un descubrimiento estrictamente casual (Leví-Strauss, 1964).

Se puede sostener por tanto, que en ese origen remoto que transformó históricamente al alfarero en metalurgista, se empezó a configurar paulatinamente el problema de trabajar e intervenir la materialidad del mundo, con miras a disponer de unos nuevos no hallados en la naturaleza. Lo anterior supone una transformación en el pensamiento empírico de los alfareros, en virtud de la creación de nuevos procedimientos artificiales que les permitieron disponer de aquello que no era evidente por la simple observación (Gallego, 1997). Este fue el inicio. La búsqueda de cimentación para un saber técnico que poco a poco abandona sus referencias estrictamente empiristas, para convertirse en un saber enseñable, de conformidad con lo establecido 25

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por Aristóteles en su Metafísica, donde asevera que aquello que puede ser llamado saber, lo es precisamente porque es compartible con los demás.

Los historiadores parecen estar de acuerdo en que desde Lavoisier, la química no se puede entender en los mismos términos que la física.

La introducción de modelos analógicos en sus discursos se da con la incorporación de la termodinámica clásica. Esto ocurre cuando en el contexto de la industrialización de los procesos químicos, el problema de la estabilidad de los compuestos, la dirección de esos procesos, la cinética de los mismos y el rendimiento, penetran en esta ciencia, para practicar la síntesis a escala industrial (Stengers, 1991). El desarrollo de la química ha estado ligado a los procesos de producción y con la fabricación de nuevos materiales, ha transformado la sociedad y las relaciones entre las personas.

El período de constitución de la química como ciencia La mayoría de los libros sobre la historia de la química presentan una versión lineal de su desarrollo, a la vez que parten de la idea de que ha sido producto de una serie sucesiva de descubrimientos realizados por individuos geniales y aislados. Por lo general, esa versión es una cronología descontextualizada social, cultural, política y económicamente hablando, lo que da pie para la construcción de una imagen tergiversada.

Una versión no lineal del proceso de construcción de la química como una de las ciencias de la naturaleza, inicia a mediados del siglo diecisiete y va hasta bien entrado el siglo veinte, por lo que se afirma que es relativamente nueva. Si de estos comienzos se trata, es preciso aludir a la química neumática de R. Boyle (1627-1691), partidario de Bacon (15611626) que formula la aproximación epistemológica empirista, basada en la lógica inductiva (Leidler, 1995). Como se reconoce, Ctesibio de Alejandría inventó la bomba impelente–expelente. Con esta, durante la Edad Media se achicaron las minas de carbón, lo que presentó el problema técnico de no poder elevar el agua más allá de catorce metros. Se le planteó dicha 26

Consideraciones histórico epistemológicas y didácticas en torno a la química

dificultad a Galileo (1564-1642), quien adujo que el límite de la bomba se debía a que la columna de agua tendía a mantenerse cohesionada como un todo (Schneer, 1975).

Fueron Torricelli (1608-1647) y el discípulo de Galileo, Viviani (16221703), quienes se plantearon el problema de una manera radicalmente distinta, formulándolo en términos de equilibrio mecánico. En este desarrollo, construyeron el concepto de presión atmosférica, al mismo tiempo que el instrumento para medirla. Los resultados obtenidos les permitieron concluir que era posible construir vacío (vacío barométrico), contrastando la hipótesis de que la atmósfera poseía un peso. Otto von Guericke (1602-1686) se enteró de estos avances y rediseñó la bomba de Ctesibio, la transformó en la bomba neumática, con la que –en el denominado Experimento de Magdeburgo– demostró definitivamente la existencia de la presión atmosférica.

Para la época, Robert Boyle se hallaba organizando el laboratorio de química de la Universidad de Oxford. En esta situación accedió a la información del experimento de Von Guericke. Desde su interés científico por hacer de la química una de las ramas de la filosofía de la naturaleza, interpretó los resultados de este experimento. Llamó entonces a Robert Hooke (1635-1703), también partidario de la epistemología baconiana y quien fuera posteriormente un brillante microscopista y contradictor de los fundamentos de la dinámica de Newton, y le encargó el rediseño de la bomba de Von Guericke. Los dos, con esta bomba perfeccionada y con la cámara de vacío, demostraron y contribuyeron a que los gases fueran objeto de estudio químico. De estos trabajos surgió la denominada química neumática (Ihde, 1984).

Se debe señalar que la problemática acerca de la existencia y el comportamiento de los gases viene de más atrás. Hay que recordar a J. B. van Helmont (1578-1644), al que se le atribuye la invención de la palabra gas como derivación de la palabra chaos, utilizada antes por Paracelso.

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Van Helmont empleó igualmente el término espíritu para referirse a los mismos fluidos, por lo que ciertos tratadistas suponen que pudo también derivarse del vocablo alemán Geist. Sin embargo, dado el origen flamenco de Van Helmont, la idea de mayor aceptación es la de chaos, que en esa lengua se pronuncia gas. No obstante Van Helmont, inmerso aún en las ideas de Parecelso, no hizo una conceptualización semejante a la nueva idea sobre los gases, tal como la trabajaron Boyle y Hooke. Incluso, antes de que fuera aceptado por la comunidad científica el término gas, se solía hacer referencia a la de fluido elástico, como lo hizo Newton.

En la época de Boyle todavía se aludía a los cuatro elementos de Aristóteles o cualidades fundamentales (caliente, frío, seco y húmedo) y a los tres principios (azufre, sal y mercurio). El trabajo con los gases condujo a Boyle a admitir las ideas de Pierre Gassendi (1592-1655), por lo que propuso que todos los gases constaban de pequeñísimas partículas cuya unión se daba cuando se les colocaba unas junto a otras. Gassendi consideró que todos los materiales constan de una misma materia prima y que sus diferencias son consecuencia de las variaciones de tamaño, forma, reposo, movimiento y de la posición relativa de tales corpúsculos entre sí.

Daniel Sennert (1572-1637), en su obra De chymicorum cumgalenicis et peripateticis consenso ab dissensus expone una concepción atomística en la que los átomos no son pequeños puntos matemáticos en el espacio vacío, sino que tienen extensión tridimensional, al mismo tiempo que constituyen el último grado de división y en consecuencia, los elementos primeros de la composición de los cuerpos.

Sobre estas bases, Robert Boyle da a conocer en 1661 su obra El químico escéptico, en la que, en contra de la mirada aristotélica y la química de los principios (Schneer, 1975), insiste en la necesidad de llamar elemento solo a sustancias irreductibles; de distinguir entre combinación y mezcla y; de hacer una aplicación sistemática de los conceptos de peso y de medida en todo lo referente a la composición de la materialidad y sus transformaciones (Laín & López, 1963). Además, Boyle criticó las ideas dualistas acerca de ácidos 28

Consideraciones histórico epistemológicas y didácticas en torno a la química

y bases que encerraban un círculo vicioso. Propuso un procedimiento para superar tal dificultad, introduciendo el empleo de colorantes. En efecto, dentro de la praxis artesanal dominante, los ácidos eran caracterizados por la efervescencia que producían en contacto con los álcalis, al mismo tiempo que estos últimos se caracterizaban por la misma manifestación.

Para una aproximación a la construcción de la química como una de las ciencias de la naturaleza, hay que anotar que Johann Joachim Becher (1635-1682), en su Física subterránea publicada por primera vez en 1669, introduce variaciones significativas a las ideas de Paracelso sobre los tres principios. Becher propone tres tierras terra fusilis, terra pinguis y terra mercuriales. Según él, a partir de estas tres formas de manifestación de la tierra elemental, se constituyen todos los cuerpos. Señala que la terra pinguis o tierra grasa se encuentra en todas las sustancias combustibles y carbonizables y que se escapa de ellas por acción del calor o de la llama. Este libro aportó los fundamentos para la elaboración del modelo del flogisto.

En esta situación histórica emerge Georg Ernst Sthal (1660-1734), quien desarrolla por primera vez en la historia de la química, un modelo propiamente químico que explica lo que sucede cuando unos cuerpos arden o cuando se calcinan los metales. Fue el modelo lógicamente mejor estructurado hasta entonces, en comparación con la multiplicidad de pareceres que sobre dichos fenómenos circulaba entre los interesados (Izquierdo, 1988). En contraposición a la tradición dominante, propone un concepto unificador, el flogisto, que da cuenta racional de los procesos de los que se ocupaban quienes estaban interesados en la composición de la materialidad del mundo y las transformaciones de esa materialidad.

Los autores del presente capítulo han especulado acerca de lo que podría suceder si un profesor de química introdujera a los alumnos en una clase inaugural, exponiendo los fundamentos del modelo del flogisto.

La primera exposición sobre su modelo la realizó Sthal en su Experimenta, observaciones, animadversiones chimicae et physicae de 1697, que 29

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constituyó el fundamento conceptual y metodológico de muchos de los químicos reconocidos de la época. Dentro del reconocimiento que se ha hecho a Sthal, su construcción es una síntesis entre la tradición artesanal ya referida y las nuevas ideas que se venían gestando y discutiendo: he ahí su valor histórico. La propuesta de Stahl fue divulgada por su discípulo Johan Juncker (1683-1775), quien en 1730 publicó Conspectus chemiae teorético practicae, traducida al francés por Demachy (1728- 1803). Con esto el modelo se generalizó y constituyó el marco conceptual y metodológico desde el cual muchos de los químicos que lo adoptaron, realizaron contribuciones significativas al desarrollo de esta ciencia.

De la constitución propiamente dicha Nicolás de Cusa (1401-1464) en su obra La docta ignorancia de 1440, proclama la necesidad de fundamentar los saberes humanos en la matemática.

Sostiene que lo propio de la mente (mens) es la mensura (medida), una medida que solo es admisible si obedece a una matematización de aquello que se hace objeto de saber. Otro personaje que reflexiona en una dirección semejante es Leonardo Da Vinci (1452-1519). Este técnico y geómetra hace del saber de los artesanos fabricantes de máquinas y herramientas objeto de estudio y estipula que la mecánica es el ámbito en el que las matemáticas han de encontrar el fundamento de su posterior desarrollo.

Leonardo es un analista del álgebra. Además, es del parecer que acudiendo a ese saber de los artesanos, es que se podría encontrar la manera de probar las hipótesis acerca del funcionamiento del mundo.

La síntesis de estas reflexiones será obra de otro artesano, Galileo (15641642), el creador de la ‘nueva ciencia’, que es matemática e instrumental y que no parte de una observación ateórica de la naturaleza, contrariamente a como lo promulgaba su contemporáneo, F. Bacon. Desde esta perspectiva, Galileo crea por primera vez el concepto de experimento que representará y llevará a cabo con el plano inclinado. Partiendo de sus supuestos 30

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teóricos, predice los resultados que han de obtenerse del experimento y que las mediciones correspondientes han de contrastar positivamente. Los instrumentos para tal efecto han de obedecer a la teoría, por lo que el experimento, a la vez que un constructo tecnológico es matemático. Análisis de la obra de Galileo afirman que además de demostrar que era factible aplicar las matemáticas al mundo, circunscribiéndolo a los espacios de experimentación y en contra de lo establecido por Aristóteles, introduce la episteme de las matemáticas en el saber de los artesanos (Koyré, 1981), transmutándolo en tecnología. Ha de notarse que elabora la nueva ciencia en contra de la física aristotélica.

Habría que proponer que con Galileo se construye una versión fructífera de los saberes científicos que es matemática e instrumental y que no parte de la observación pura, se halla mediada por supuestos o consideraciones previas que son de carácter predictivo. Newton (1642-1727) desarrolla dicho carácter al matematizar e instrumentalizar las relaciones de causalidad. Se admite también que el creador de la dinámica retoma el libro de Euclides Elementos, por lo que su versión de mundo es euclidiana al mismo tiempo que mecanicista y genera para la posteridad, un paradigma de lo que ha de considerarse como científico. Es desde esta visión que podría entenderse la polémica entablada contra Newton por R. Hooke, partidario con R. Boyle de la mirada empirista de F. Bacon.

Es este el contexto en el que se inscribe A. L. Lavoisier (1743-1794), considerado más físico que químico. Construye su modelo de la oxidación en contra del modelo del flogisto. Para la química crea el concepto de experimento al interior de esa teoría de la oxidación, que es hasta cierto punto matemática e instrumental; formula la ecuación química siguiendo la ley de la conservación de los pesos, la que plantea en términos de una balanza teórica. Instrumentalmente esta balanza se hará indispensable para la praxis de los químicos posteriores. La nueva química que elabora, instaura la necesidad de la contrastación experimental. Aspiró a ser el Newton de

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la química (Schneer, 1975). Incluso se podría afirmar que química y químicos no hay sino después de Lavoisier.

Los análisis históricos de la obra del francés afirman que el centro de sus preocupaciones fue el problema de la composición del aire atmosférico y de su incorporación a los procesos de transformación química. Fue desde ahí y considerando los resultados obtenidos por J. Priestley (17331804) y por H. Cavendish (1731-1810) desde un punto de vista totalmente distinto, que Lavoisier enfrentó la teoría del flogisto, demostrando teórica y experimentalmente que estaba equivocada. Es destacable que mientras Priestley decía, ante el desprendimiento del hoy conocido oxígeno, que este gas era aire desflogisticado, y el mismo C. W. Scheele (1742–1786) denominaba aire de vitriolo o aire ígneo, Lavoisier recalcó que se trataba de oxígeno.

Lavoisier repitió de manera cuidadosa y con instrumentos de mayor precisión el experimento de Scheele y a partir de los resultados obtenidos, el 15 de abril de 1775, ofreció una conferencia en la Academia bajo el título “Acerca de la naturaleza del principio que se une a los metales en la calcinación y les hace aumentar de peso”. No mencionó ni a Priestley ni a Scheele. A este hecho histórico se acude para dar cuenta, como ejemplo particular, de que el desarrollo de las diferentes ciencias de la naturaleza ha procedido generalmente por un cambio de mirada o de modelo científico que transforma las concepciones y las prácticas dominantes hasta ese momento.

La mayoría de sus trabajos aparecieron publicados en Memoires de L’ Academie des Sciences, entre los años 1768 y 1787, algunos otros en el Journal de Physique y en los Annales de Chemie. Dentro de sus tratados de química se debe destacar Métodos de nomenclatura química, escrito hacia 1787 en colaboración con L. B. Guyton de Morveau y Antoyne F. Fourcoy.

En 1789 da a conocer su Tratado elemental de química, en el que presenta de manera sistemática y coherente la propuesta que le dará nacimiento a 32

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la química como una ciencia experimental con una teoría nueva, la de la oxidación, y con un concepto de experimento de carácter matemático e instrumental, sin alcanzar por supuesto, el punto de vista predictivo, ya establecido por la dinámica newtoniana. A partir de Lavoisier el universo de los químicos no se sitúa en la naturaleza pues rompe con la historia natural (Bensaude-Vincent, 1991a), el interés de Boyle se concreta.

Recuérdese que la preocupación por matematizar los fenómenos químicos se encuentra también dentro de los trabajos del alemán J. B. Richter (1762.1807), como por ejemplo, la publicación Acerca de los nuevos temas de la química que condensaba en once tomos bajo el lema “Libro de la sabiduría: Todo ha sido ordenado por Dios según medida, número y peso”. Es también una de sus obras principales Principios de estequiometría o ciencia de medir los elementos químicos, que vio la luz, en tres tomos, en el lapso de 1792 a 1793. En ella desarrolla el concepto de pesos de combinación o pesos equivalentes de los elementos químicos. Se acentúo la conciencia de que la química solamente podría ser una rama de la filosofía de la naturaleza si se tornaba matemática. Lavoisier se inscribe dentro de tal aspiración, aun cuando la matemática del científico francés, en la que expresa la nueva química, no requiere para comprenderla, de los mismos fundamentos geométricos de la Principia de Newton y la transformación de la misma, que se llevó a cabo en el siglo xviii. En todo caso, la concepción de química como una ciencia sujeta al orden de los números y al de la medida, inicia su historia.

El modelo icónico inicial del objeto de conocimiento de los químicos Es la pregunta por la permanencia y por la transformación de la materialidad del mundo, dentro de la cual se busca una unidad esencial a partir de la cual esa permanencia y las transformaciones, puedan ser explicadas con el conocimiento de la época. Francis Bacon (1561-1626), en 33

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Novum Organum de 1620, expone sus consideraciones acerca de la constitución material de los cuerpos. En él establece que esos cuerpos están conformados por pequeños componentes, en un sentido distinto al de los atomistas griegos, pues los piensa como partículas últimas que se mueven en todas las direcciones del propio cuerpo visible y que se diferencian de este solamente por el tamaño, las designa corpúsculos. Como ya se mencionó, desde el punto de vista que hoy podría considerarse como químico, fue Daniel Sennert (1572-1637) quien expuso una concepción sobre los átomos en la que estos no son pequeños puntos matemáticos en el espacio vacío, sino que poseen extensión tridimensional, al mismo tiempo que son el último grado de división de los cuerpos y los elementos primeros de la composición de los mismos.

Isaac Newton (1642-1727) en su Óptica, Cuestión 31, afirma que Dios formó la materia con partículas sólidas, macizas, impenetrables, móviles y de tamaños, formas y demás propiedades convenientes. Estableció que estas partículas ínfimas actúan las unas sobre las otras por la atracción de la gravedad, del magnetismo y de la electricidad y que pueden haber además, otras potencias atractivas desconocidas. En este recuento, una primera aproximación a una teoría atómica fue la propuesta por R. Boscovich (1711-1787) en el libro que dio a conocer en 1763, Teoría naturales philosophiae, que fue usado y tuvo gran influencia en los cursos de estas materias hasta mediados del siglo diecinueve. En este, rechaza la analogía newtoniana en la que se asume que la colisión entre átomos se sucede como si estos fueran bolas de billar, en razón de que el fenómeno es mucho más complejo. Abandona entonces el supuesto que venía circulando de que los átomos son partículas y lo sustituye por el de centros de fuerza que se generan a partir de puntos matemáticos. Es este el argumento por el cual su propuesta es conocida históricamente como la teoría de los átomos puntuales (Leidler, 1995).

John Dalton (1766-1844), profesor de matemática (Leidler, 1995), meteorólogo de profesión y profesor por convicción que vivió de su 34

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desempeño docente, publicó en 1793 Observaciones y ensayos meteorológicos. En 1805 presentó su primera tabla de pesos atómicos en Memoirs of the Lyteracy and Philosophycal Society of Manchester, que pasó inadvertido hasta que Thomas Thomson (1773-1852), médico y químico que se distinguió por sus investigaciones sobre minerales y sustancias vegetales –además de sus notables libros de divulgación científica–, se hizo partidario de las ideas de Dalton y las incorporó en su libro A new system of chemistry, que apareció en 1807. Se piensa que la obra significativa de Dalton es A new system of chemical philosophy, en la cual expone su teoría atómica, específicamente en los capítulos “Acerca de la constitución de los cuerpos” y “Acerca de la composición química”, en los que amplía su primera tabla de pesos atómicos. Estas propuestas de Dalton se encuentran igualmente contenidas en Philosophycal Transaction y en Philosophycal Journal of Nicholson.

Si bien en la actualidad resulta imposible sostener que el inglés pasó a ocuparse del problema de la estructura atomística de los materiales a partir de sus reflexiones sobre los gases que conformaron sus elecciones, ya que sus apuntes y notas de clase fueron destruidos en la Segunda Guerra Mundial, los principales testimonios al respecto provienen de Thomas Thomson y de su amigo, el industrial William Henry (1728-1803) a quien se le atribuye la propuesta en torno a la solubilidad de los gases en líquidos.

El supuesto de mayor admisibilidad habla a favor de que los trabajos de Dalton en meteorología lo condujeron a pensar en los fundamentos de la química de su época, en el contexto de la naturaleza y en las propiedades de los gases.

Ubicado en las discusiones de su tiempo y con base en los trabajos acerca de los gases, en la Ley de las presiones parciales y la hoy conocida Ley de Boyle y Mariotte, Dalton postula su modelo para el átomo, que es el propiamente químico, pues se ocupa del problema de la composición de los materiales. Desde dicho modelo deduce la Ley de las proporciones múltiples. Este modelo es icónico o gráfico, en virtud de que su 35

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autor representa los átomos empleando círculos y diferenciando los de las distintas sustancias simples conocidas en la época, con puntos, rayas y cruces. No solo fue criticado por los físicos, sino que también fue objeto de burla; sin embargo, para los químicos constituyó un punto de partida que dio grandes frutos.

Es esta la época de la consolidación de las leyes ponderales. Lavoisier ha formulado ya la Ley de la conservación de los pesos en las reacciones químicas y Dalton, como se anotó, la de las proporciones múltiples. Su contemporáneo, el francés J. L. Proust (1755-1826), a partir de sus resultados en el laboratorio y dentro de su concepción atomística de las reacciones químicas, enuncia la Ley de las proporciones definidas o constantes, en contra de lo sostenido por C. L. Berthollet (1748-1822), en cuanto a la no existencia de esa constancia; algo que fue luego retomado para el caso de las mezclas, tanto homogéneas como heterogéneas.

J. L. Gay-Lussac (1778-1850) formuló en 1802, la Ley del coeficiente de dilatación térmica de los gases, al mismo tiempo que lo hacía Dalton.

Ambos obtuvieron el valor de 1/266, y solo después, H. G. Magnus (18221870) y H. V. Regnault (1810-1878) determinaron el valor hoy admitido de 1/273. Gay-Lussac, en el período comprendido entre 1808 y 1809, presentó su Ley de los volúmenes de combinación de gases que reaccionan para producir otros gases a las mismas condiciones de presión y temperatura y dedujo que el proceso obedecía a una relación sencilla de números enteros positivos. Dalton no admitió esta ley, justamente porque contradecía la formulación de su modelo icónico del átomo.

La aparentemente extraña aritmética química a que dio lugar la interpretación de la Ley de los volúmenes de combinación, que también contribuyó a fortalecer la concepción sobre la discontinuidad fundamental de los materiales, no cupo inicialmente dentro de las ideas que circulaban en esos tiempos. La interpretación de ella provino de Amadeo Avogadro (1776-1856) con la formulación de la hipótesis que lleva su nombre.

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La paternidad de la misma fue reclamada por A. M. Ampére (1775-1836), aun cuando después se demostró que este llegó a la misma conclusión tres años después. Contrario a lo que suele creerse, la hipótesis de Avogadro pasó inadvertida y requirió de varios años para ser admitida dentro de la comunidad científica. Incluso, en el primer Congreso de Química celebrado en 1860 en la ciudad alemana de Karlsruhe –convocado entre otros por Kekulé, Stanislao Cannizzaro–, en el seno de las discusiones que se suscitaron, se atrevió a proponer que dicha hipótesis debía ser abandonada dado las confusiones que introducía. Dumas la abandonó (Schneer, 1975). La aceptación definitiva ocurrió debido a los cálculos realizados por Josef Loschmidt (1821-1895) en 1886.

Con base en esta hipótesis, August Laurent (1807-1853) definió por primera vez el concepto de peso molecular de un elemento o de un compuesto químico, como la cantidad en peso que en estado gaseoso, en iguales condiciones de presión y temperatura, ocupa el mismo volumen que dos partes en peso de hidrógeno. En 1811 Gay-Lussac había propuesto un método para la determinación experimental de pesos moleculares. Mediante un proceso inverso procedió J. B. Dumas (1800-1844). Finalmente en 1878 Victor Meyer (1848-1897), que asistió al Primer Congreso Internacional de Química ya citado, ideó una modificación mucho más práctica. Por contradictorio que parezca, con su libro Sunto di un corso di filosofia chimica publicado en 1858, Stanislao Cannizzaro (1826-1910) contribuyó a clarificar definitivamente los conceptos químicos de átomo, molécula y demás. Él lo distribuyó ampliamente en ese Congreso (Lockemann, 1960).

W. Oswald (1853-1932), profesor de S. Arrhenius (1859-1927), se mostró en desacuerdo con la introducción de las ideas atomísticas en química hasta 1908, cuando J. H. van’t Hoff (1852-1911) demostró su validez al aplicar la ecuación general de los gases para interpretar el movimiento browniano de las partículas coloidales. M. Faraday (1791-1867) también rechazó el atomismo por considerarlo una idea puramente metafísica.

Los experimentos de Th. Svedberg (1884-1971), en 1925 y de J. Perrin 37

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(1870-1942) corroboraron la naturaleza corpuscular de la materialidad y el modelo atomístico empezó a ser admitido por la generalidad de la comunidad científica. En Avogadro el modelo icónico de Dalton continua vigente, el italiano incluso lo emplea para explicitar la ley de los volúmenes de combinación.

La química cuantitativa Se sostiene aquí que su remota historia se encuentra vinculada a una tradición artesanal que se fundamentó paulatinamente en los modelos científicos que los químicos construyeron, modificaron y sustituyeron, desde el icónico inicial hasta los simbólicos basados en la mecánica ondulatoria. Estos modelos cambiaron tecnológicamente la praxis analítica que venía del pasado.

Como disciplina científica, la química cuantitativa es iniciada por J. J. Berzelius quien, a partir de la lectura de los trabajos de J. B. Richter, se interesó por las leyes de las proporciones y por el modelo atómico de J. Dalton. Martin Heinrich Klaproth (1743-1817) se ocupó de esta problemática y fue reconocido por Berzelius como el químico analítico más grande entre los científicos de la Europa de entonces. Klaproth se preocupó no solo por dar a conocer los resultados de sus análisis, sino también por las pesadas parciales de los precipitados obtenidos (Lockemann, 1960). Gay-Lussac introdujo el análisis volumétrico y lo perfeccionaron Carl Friedrich Mohr (1806-1879), R. W. Bunsen (1811-1889) y Jacob Volhard (1834-1910), discípulo de Liebig. Oliver Wolcott Gibbs (18221908) inventó la electrólisis cuantitativa. R. W. Bunsen, alumno y sucesor de F. Stromeyer (1776-1835), introdujo las prácticas de laboratorio en la enseñanza de la química. En 1834 Bunsen ocupó la cátedra de su profesor Stromeyer en Gotinga, quien fue recomendado a su vez por Berzelius para ocupar la cátedra en dicha universidad.

En 1855 R. W. Bunsen inventó el mechero que lleva su nombre y con él creó el análisis espectral en 1859, contando con la colaboración de Gustav 38

Consideraciones histórico epistemológicas y didácticas en torno a la química

Kirchoff (1824-1887). En 1861, empleando esta técnica analítica, William Crookes (1832-1919) identificó el talio. Discípulo y luego colaborador de A. W. Hofmann, en 1859 fundó la revista Chemical News. El Kirchoff mencionado no debe ser confundido con Gottlieb Sigismund Kirchoff (17641883), quien en 1811 logró la transformación del almidón en azúcar por calentamiento del primero en ácido sulfúrico diluido. Con ello demostró el fenómeno de catálisis propuesto por J. J. Berzelius. y G. S. Kirchoff, mediante el diseño y construcción del polarímetro y el estudio de la solución cuprotartárica alcalina preparada por Hermann von Fehling (1812-18855), contribuyó significativamente a las investigaciones sobre los azúcares.

Richard Willstätter (1872-1942) inventó el análisis cromatográfico por adsorción. En 1942 los ingleses Richard Synge (1914-1994) y Archer Martín (1910-2002) crearon la cromatografía de reparto y en 1944, la de papel y la de reparto con líquido y gas. La electroforesis la desarrolló el sueco Arne Tiselius (1902-1917). En 1729 P. Bouguer inicia la colorimetría, cuyos desarrollos posteriores se deben a J. H. Lambert (1728-1777) en 1764, y en 1852, a August Beer (1825-1863). En 1928 Venkata Raman (1888-1970) se percató de la incoherente difusión de los rayos de luz al atravesar los materiales, algo ya predicho por Adolf Smekal (1895-1959) y que se denominó efecto raman. El espectro que recibe la misma denominación, permitió inferir la estructura de los compuestos orgánicos e inorgánicos por sometimiento a la radiación raman. La espectroscopia infrarroja se perfecciona entre 1920 y 1940, a la par que la de masas y seguidamente, la de resonancia nuclear magnética. Los datos arrojados por este apoyo instrumental interpretados por el saber construido históricamente por los químicos, posibilitó la contrastación teórica de las estructuras para las moléculas. La espectroscopia de rayos X contribuye luego a la determinación de las longitudes y ángulos de enlace.

En la actualidad, con el desarrollo científico tecnológico de la instrumentación, estos equipos se han perfeccionado y se han vuelto sofisticados en sus diseños, a la vez que han incorporado la tecnología de los 39

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computadores a sus resoluciones, lo que trae consigo el aumento en la precisión de los datos que con ellos se obtienen.

Al señalar discusiones que muestran cómo una disciplina científica no solo se inicia con la conformación de un grupo de investigación y la formulación del problema a resolver, sino también con la creación de un medio especializado para poner en circulación sus elaboraciones y resultados experimentales, hay que recordar que la primera revista en este campo de la química analítica fue Zeitschrift für analytische Chemie, fundada en 1848 por Carl Remigius Fresenius (1818-1897) también fundador de un laboratorio de enseñanza en la ciudad alemana de Wiesbaden, y que escribió un texto de enseñanza sobre el análisis químico cualitativo y cuantitativo.

La química orgánica J. J. Berzelius inicia la distinción necesaria entre compuestos inorgánicos y compuestos orgánicos. En su libro Química animal editado en 1806 por sus alumnos de medicina, se utiliza por primera vez la expresión química orgánica. Se debe hacer especial mención de Justus Liebig (1803-1873), alumno de Gay-Lussac. Liebig impulsó la investigación en química orgánica mediante el perfeccionamiento del análisis elemental. Liebig parece ser el primero en interesarse por la formación académica en química de las nuevas generaciones y bien podría ser quien construye el primer currículo.

Liebig llamó a la química orgánica, química de los radicales compuestos (Lockermann, 1960). En contra de lo que afirmó su maestro Berzelius, que nunca se podría conseguir por medios artificiales la preparación de compuestos químicos que se forman en los organismos vivos, puesto que para ello se requería de la ‘fuerza vital’, Friedrich Wöhler (1800-1882) sintetizó la urea, con lo que echó abajo el vitalismo, una afirmación que se hizo objeto de revisión (Hoffmann, 1997).

El vitalismo se opuso a la concepción mecanicista del mundo al sostener que la mente humana nunca podría ser introducida en los términos de 40

Consideraciones histórico epistemológicas y didácticas en torno a la química

una ecuación o en un tubo de ensayo. Los partidarios del vitalismo eran del parecer que ningún proceso inorgánico y ninguna operación de laboratorio producirían un compuesto orgánico (Schneer, 1975). Wöhler es el fundador de la síntesis orgánica. A partir de él los químicos se hacen constructores de materiales. Esta versión de la importancia de la síntesis de la urea ha sido recientemente criticada, al no haber derrumbado el vitalismo definitivamente (Hoffmann, 1997).

En un escrito de 1845 Hermann Kolbe (1818-1884), discípulo de F. Wöhler y de R. W. Bunsen, emplea por primera vez el término síntesis para significar la obtención artificial de compuestos orgánicos. A ella consagró gran parte de su vida el químico francés Marcellin P. E. Berthelot (1827-1907). En este contexto histórico es que se deben inscribir los trabajos de A. Laurent, C. Gerhardt, C. A. Wurtz, A. W. Hoffmann (1818-1892), A. W. Williamsom (1824-1904), E. Frankland, A. Kekulé y Van’t Hoff.

La historia dice que la estereoquímica se basó en un trabajo de Louis Pasteur (1822-1895), quien tuvo dificultad para ser admitido en la École Normal de Paris porque su examinador concluyó que sus conocimientos sobre química eran bastante mediocres. Al ser reconocido por la vacuna contra la rabia y el proceso que lleva su nombre, la importancia de su trabajo en los inicios de la isomería geométrica suele quedar de lado. Alexander Butlerow (1828-1886), quien se ocupó de estudiar los fenómenos de isomería, introdujo el concepto de estructura. Al desarrollo de la química estructural contribuyeron también Emil Erlenmeyer (1825-1909) y Joseph Loschmidt (1821-1895). De nuevo hay que sostener que entre los químicos, todos estos desarrollos conceptuales y metodológicos contribuyeron a la modificación del modelo icónico de Dalton.

Los historiadores de la primera Revolución Industrial (Kemp, 1986) suelen puntualizar que Alemania inicia dicha modificación en 1848 con, entre otros aspectos significativos, un esfuerzo que alentó el desarrollo de la educación científica y tecnológica que dio sus frutos en el desarrollo de las nuevas formas de producción, entre las que destaca la industria 41

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química, entre otras. A. W. Hofmann (1818-1892) hizo de la anilina y sus derivados la materia prima para la industria de los colorantes de alquitrán y fundó en 1867 la dcg. El verdadero fundador de la industria de los colorantes de anilina fue el discípulo de Hofmann, W. H. Perkin (1838-1907) en Londres en 1856. En 1867 se fundó la empresa agfa y en 1871, la basf.

Estas anotaciones deberían ser objeto de análisis en los estudios histórico epistemológicos. Entre las comunidades de especialistas en la construcción del conocimiento esta relación parece indispensable a la hora de una versión histórica de la química pensada en el contexto de las relaciones ciencia, tecnología y sociedad (cts).

Los trabajos posteriores dan cuenta de lo fructífero que fue para la química el modelo icónico, particularmente en el campo de la síntesis.

Esta actividad científica sirvió de base para afirmar que los químicos crean nuevos materiales, moléculas no existentes en la naturaleza, las analizan y estudian sus propiedades físicas, químicas y biológicas, al mismo tiempo que proponen modelos teóricos para dar cuenta de sus estabilidades, de sus estructuras y de los mecanismos de reacción requeridos para sintetizarlas (Hoffmann, 1997). Cuando un colectivo va al laboratorio con la intención de fabricar un nuevo material, ya lo ha realizado en el papel, siguiendo la dialéctica del análisis-síntesis.

La introducción de la termodinámica La que hoy se conoce como teoría cinético molecular de los gases, fue enunciada inicialmente por D. Bernoulli (1700-1778) en 1738 para explicar la relación P-V de R. Boyle. En 1845 J. J. Waterston (1811-1883) enunció ideas análogas retomadas por August Kart Krönig (1822-1879) y finalmente por Rudolph Clausius (1822-1888). Un hallazgo experimental en 1869, debido a Thomas Andrews (1813-1885) en lo tocante a la temperatura crítica, condujo a una revisión de la ecuación de estado establecida para el comportamiento supuestamente ideal de los gases en todos los rangos de 42

Consideraciones histórico epistemológicas y didácticas en torno a la química

presión y temperatura. Fue necesario introducir correcciones empíricas.

La primera y más conocida la propuso J. D. van der Waals (1837-1923).

Recuérdese que Ctesibio de Alejandría, hacia el siglo segundo a.C., afirmaba que había descubierto la elasticidad del aire e inventado una máquina impelente-expelente o de succión, ampliamente utilizada en los siglos siguientes. En la Alta Edad Media esta se convirtió en un instrumento insustituible para la industria de este período, específicamente para achicar las minas, con el inconveniente de que no podía elevar el agua más allá de 14 metros. Galileo asumió el problema pero no pudo resolverlo de manera satisfactoria. Evangelista Torricelli (1608-1647) y el discípulo de Galileo, Viviani, aproximaron el problema de una manera radicalmente distinta y concluyeron que todo se debía a un equilibrio mecánico. Con la invención del barómetro para contrastar su propuesta, demostraron además, que el ser humano podía crear vació, hoy llamado el vacío de Torricelli.

Otto von Guericke (1602-1687) utilizó un pistón encerrado en un cilindro para duplicar el vacío mencionado, rediseñando la bomba de Ctesibio de Alejandría y creando la bomba neumática. Con ella llevó a cabo el primer experimento público, el de los hemisferios de Magdeburgo, con el que demostró definitivamente la existencia de la presión atmosférica. R. Boyle conoció los resultados cuando diseñaba unos laboratorios en Oxford.

Llamó entonces a R. Hooke, quien rediseñó la bomba neumática, clave para la formulación de la química neumática.

Los experimentos realizados y de conformidad con una idea de D. Papin (1647-1712), el inventor de la marmita, R. Hooke pensó en la posibilidad de diseñar una máquina que empleara la fuerza del vapor para realizar trabajo mecánico. Con base en estas ideas, en 1698 Thomas Savery (1650?-1715) diseña y fabrica su máquina atmosférica. Luego en 1712 Thomas Newcomen (1663-1729) perfeccionó la máquina de Savery. Se cuenta que James Watt (1736-1819), artesano especializado en la fabricación de instrumentos científicos y colaborador del profesor Joseph Black (1728-1799), 43

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se ocupó de reparar los modelos didácticos de la máquina de Newcomen en la Universidad de Glasgow, donde laboraba. Watt se dedicó a estudiar la máquina desde las ideas sobre el calor del profesor Black, hasta el punto de rediseñarla radicalmente y construir la primera máquina de vapor. Watt intentó establecer una relación entre la cantidad de combustible consumido por su máquina y la eficiencia en términos del trabajo mecánico realizado por la misma. La explicación que aceptó finalmente la comunidad científica fue aquella dada por Sadi Carnot (1796-1832), quien se planteó el problema formulando una máquina ideal que funciona en un ciclo perfectamente reversible, estableciendo la relación entre el calor y el trabajo.

Surgió entonces el contexto para la creación de la termodinámica clásica.

Hay que recordar que en la construcción de la termodinámica clásica participaron activamente Sadi Carnot (1796-1832) y Benjamín Thomson (1753-1814), un maestro de escuela que llegó a ser Conde de Rumford, se casó con la viuda de A. L. Lavoiser y desde las reflexiones de S. Carnot, esbozó su teoría mecánica del calor. También contribuyó J. R. Mayer (18141878) quien formuló la primera ley de la termodinámica, que no fue aceptada en un principio por sus colegas alemanes. Además se debe mencionar a James Joule, quien determinó el equivalente mecánico del calor, y al que la Royal Society prestó poca atención; Rudolpf Clausius (1822-1888), creador del concepto de entropía y William Thompson, Lord Kelvin (1824-1907), que formularon la segunda ley de la termodinámica.

Se suele afirmar que se necesitan ciertos conocimientos matemáticos para interpretar las obras de Dalton y Gay-Lussac, no así para las de Lavoisier y sus predecesores. La Ley de Boyle-Mariotte, la de Charles, tanto como las correcciones de Van der Waals, son eminentemente empíricas, proceden de la observación, por lo que no son derivadas de principios o hipótesis acerca de la estructura de la materialidad (Schneer, 1975). Muy a pesar del proyecto de Richter, el trabajo de Lavoisier y sus colaboradores, la química se construyó con base en una matemática mucho menos compleja que la de Newton y la posterior reelaboración en 1657 de Fermat 44

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(1601-1655) de la dinámica newtoniana, que distanció definitivamente la física de la química (Schneer, 1975).

La consideración de otros objetos de saber y de intervención entre los químicos inicia con la introducción de los modelos analógicos de la termodinámica clásica en su discurso, con especial atención en la segunda ley a partir de la cual y sin desconocer la primera, encontraron respuestas a los interrogantes sobre la dirección de las reacciones y de la estabilidad relativa de los compuestos químicos. Estas respuestas permitieron la industrialización de las reacciones químicas y emergió entonces la disciplina denominada fisicoquímica.

El surgimiento de la fisicoquímica Señálese que algunos historiadores son del parecer de que la fisicoquímica tiene su remoto origen en las propuestas y trabajos de R. Boyle, al que le siguieron Lavoisier, Dalton y Avogadro, entre otros. De la misma manera, hay que indicar que C. F. Wenzel (1740-1793) y C. L. Bertholet (17481822) se interesaron por el problema de las relaciones mutuas entre la masa química y la acción química. La formulación de la Ley de la acción de masas fue formulada definitivamente por los noruegos Cato Maximilian Guldberg (1836-1902) y Meter Wage (1833-1900). Igualmente establecieron una teoría de la velocidad de reacción y explicaron los equilibrios químicos en términos dinámicos y no estáticos. No obstante, los fundamentos teóricos de la cinética química fueron desarrollados inicialmente por J. H. van’t Hoff en el libro Estudios de dinámica química, que dio a conocer en 1884. En este, Van’t Hoff interpretó el equilibrio químico, la función de la concentración y la temperatura, como el resultado de dos procesos opuestos con velocidades de reacción diferentes (Lockemann, 1960).

Entre 1874 y 1878, J. W. Gibbs (1839-1903) desarrolló un detallado tratamiento termodinámico del equilibrio químico con su teoría de las fases, la regla de las fases, la suma de las fases y los grados de libertad.

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En 1885 Henry Le Chatelier (1850-1936) enunció el principio de que al variar las condiciones de presión y temperatura, el equilibrio se desplaza porque contrarresta el efecto del factor que alteró el equilibrio. Se suele precisar que la fisicoquímica nació oficialmente cuando Wilhelm Oswald (1853-1932) fundó en 1887 con J. H. van‘t Hoff, la revista Zeitschrift für physykalische Chemie. El propósito inicial era establecer una mirada de los procesos químicos desde la física, como también matematizar dichos procesos, lo que Jeremias Benjamín Richter expresó en su tesis De usu matheseos in chemia en 1784 (Lockemann, 1960).

Uno de los problemas que se presentaban a mediados del siglo diecinueve, era la necesidad de un modelo científico para comprender el comportamiento de las soluciones acuosas. Los resultados obtenidos, cuando se hace pasar una corriente eléctrica a través de las soluciones de ácidos, bases y sales, fueron empleados por Wilhelm Hittorf (1824-1914) para determinar la velocidad de migración de los iones. Dentro de esta misma problemática Wilhelm Pfeffer (1845-1920) determinó la presión osmótica de las soluciones de sacarosa. Los valores obtenidos fueron comprensibles en 1886 cuando J. H. van’t Hoff acudió al modelo cinético molecular de los gases y formuló su explicación del comportamiento osmótico de las soluciones.

Se puede considerar este hecho como uno de los que posibilitó la introducción de la termodinámica clásica en las reflexiones de los químicos.

La pasada explicación y la hipótesis de Avogadro fueron el fundamento con el cual François Raoult (1830-1901) diseñó el procedimiento experimental para determinar los pesos moleculares de las sustancias disueltas, teniendo en cuenta el descenso del punto de congelación o la elevación del punto de ebullición, en el contexto de la deducción que hizo de la disminución de la presión de vapor en las soluciones. Ernst Beckmann (18531923) contribuyó al desarrollo experimental de este modelo con la invención del termómetro que lleva su nombre. Las desviaciones en torno al comportamiento de las soluciones acuosas fueron explicitadas por Svante Arrhenius (1859-1927) con su modelo sobre la disociación electrolítica.

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Este modelo científico lo desarrollaron Petrus Debye (1884-1966) y Erich Hückel (1896-1980).

J. W. Gibbs (1839-1903), el primer teórico estadounidense de la química, inventó la mecánica estadística en química, que fue el punto de partida para que J. D. van der Waals recurriera a los conceptos de fuerzas intermoleculares para explicar los resultados obtenidos y creara una versión corregida del modelo cinético molecular de los gases. James Clerk Maxwell (1831-1879) reconsideró la hipótesis de los choques elásticos de un infinito número de partículas y estableció que esto solo era tratable desde un punto estadístico. En 1868 L. Boltzmann (1844-1906) propuso la idea de la distribución de las velocidades moleculares, al tiempo que dio una interpretación del concepto de entropía propuesto por R. Clausius, relacionándolo con la probabilidad. La termodinámica clásica se reformuló desde un modelo estadístico, una introducción necesaria a la mecánica de matrices de W. Heisenberg (1842-1945) y a la ondulatoria de E. Schrödinger (1887-1961).

La fisicoquímica como disciplina de investigación y de enseñanza, es un campo en el que los especialistas, a partir de supuestos admisibles, representan los procesos químicos en términos de sistemas termodinámicos para estudiar las transformaciones energéticas que se suceden, la cinética y los mecanismos de dichos procesos. Los conceptos de entropía y de entalpía, la función de trabajo de Gibbs y la de Hermann Ludwig F. von Helmholtz (1821-1894), son claves para esta representación.

Una puntualización indispensable Tras la revisión histórica adelantada, hay un interrogante que debe formularse: ¿de qué se ocupan y se han ocupado los químicos? Se hace necesario por cuanto implica la pregunta acerca de qué es la química, qué oculta –intencionalmente o no–, el convencimiento de que ha sido construida históricamente por una comunidad de especialistas. La revisión 47

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permite al parecer, distinguir entre un desarrollo eminentemente artesanal enclavado en las labores de los metalurgistas, el descubrimiento de nuevos elementos y las elaboraciones teóricas paralelas, incluida la teoría del flogisto.

Investigadores interesados en estas precisiones afirman que los químicos se ocupaban de dos interacciones: la de sustancia y la de sustanciaenergía. Desde esta propuesta se dijo que adquirían sentido los conceptos de propiedades químicas y físicas (Gallego, Pérez, & Torres, 1995). En este artículo se sugirió que el objeto de saber y de investigación de los químicos era la molecularidad y no la imagen tergiversada que introducen ciertos textos de química, en los que se da a conocer que estos especialistas se ocuparon del problema de la estructura de los átomos (Hoffmann, 1997).

El problema desde la perspectiva de trabajadores de la didáctica particular de la química, es que en Colombia, al menos en el nivel de educación media, los profesores de esta ciencia dedican la mayor parte de la planificación curricular de décimo grado a transmitir, casi siempre de manera tergiversada, el modelo semicuántico de N. Bohr (1855-1962) que dominó alrededor de dos años. Luego fue sustituido por el de la mecánica de matrices de W. Heisenberg y luego por el ondulatorio de E. Schrödinger, transmitidos estos últimos también de manera tergiversada. De nuevo, el problema principal, que es el de la elaboración por parte de los estudiantes de secundaria de una respuesta admisible en torno a aquello de lo que se ocupan los químicos, no constituye el eje central de la conversión de los modelos científicos en contenidos curriculares para hacerlos objeto de trabajo en el aula.

Hay que situar las afirmaciones anteriores. Después de Dalton, las leyes de Faraday y la explicación del espectro de emisión del átomo de hidrogeno, los físicos hicieron suyo el problema de la estructura última de los componentes de los materiales, lo que trajo consigo la formulación de las distintas versiones de la mecánica cuántica, la de matrices de W. Heisenberg y la ondulatoria de E. Schrödinger; esta última elegantemente desarrollada en cuanto al átomo de hidrógeno. Su extensión a los demás elementos químicos exigió aproximaciones drásticas que se conocen 48

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como la de los átomos hidrogenoides. Luego vino el examen cuántico del enlace químico, también con las necesarias reducciones, recogidas en la teoría del enlace de valencia y la del orbital molecular, de gran interés científico y académico, pero que en la práctica del trabajo de fabricar nuevos materiales o de sintetizar moléculas no existentes en la naturaleza, es tan solo un referente lejano.

En comunión crítica con lo que afirmó R. Hoffmann (1997), es preciso subrayar que la química como una actividad de construcción de modelos y de fabricación de nuevos materiales, no se encuentra en la naturaleza sino en las revistas especializadas, cuya rigurosidad conceptual y metodológica se instauró en Alemania en la década de 1830 y 1840, con la publicación del Angewandte Chemie. Si bien las elaboraciones se dieron a conocer anteriormente en libros, opúsculos, prospectos y cartas a los secretarios de las sociedades científicas de la época, esto cambió radicalmente en las décadas mencionadas. La química que han construido y que elaboran las distintas comunidades de especialistas, se encuentra de primera mano en las revistas y no en los textos de enseñanza, que son versiones histórico epistemológicas y didácticas de los correspondientes autores.

A manera de síntesis Es desde esta perspectiva que se puede afirmar entonces que la química como ciencia obedece a una creación colectiva que va desde A. L. Lavoisier hasta S. Arrhenius, sin desconocer todos los desarrollos que se dieron en el campo de la cinética química y de la formulación histórica de la fisicoquímica, con la que se introdujo la termodinámica clásica en el pensamiento químico, convirtiendo los procesos en sistemas de esta categoría, para estudiar los flujos energéticos que se suceden en toda reacción química. La cinética requirió de una reformulación de esta termodinámica para incluir la variable tiempo, además de introducir también la termodinámica estadística, particularmente aquella debida a Maxwell y Boltzmann. Estos campos siguen siendo 49

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de interés para los fisicoquímicos, aun cuando los orgánicos y los inorgánicos especialmente, hacen uso del saber construido por los fisicoquímicos solo de manera colateral.

Se puntualiza entonces que la química quedó constituida como ciencia con la construcción del concepto de reacción y su expresión en la ecuación química, con la formulación de las leyes de la conservación de los pesos y la de los volúmenes de combinación. Si se examina este proceso histórico a la luz de la propuesta de I. Lakatos (1983), podría afirmarse que estas constituyeron el núcleo firme de ese programa de investigación científica que paulatinamente fueron construyendo quienes se propusieron hacer de la química una rama de la filosofía de la naturaleza. La química no es una de las ciencias de la naturaleza porque sus practicantes empleen el método científico (Zahar, 1982), ni por sus esfuerzos para que se parezca a la física.

Es una disciplina con un estatuto científico que le es propio.

El modelo del octeto de Lewis (1916) y Langmuir, a pesar de los modelos simbólicos del enlace de valencia y el del orbital molecular, continúa dominando en la praxis del diseño y fabricación de nuevos materiales al interior de la concepción estereoquímica iniciada por Victor Meyer, J. A. Le Bel (1847-1930), J. H. van’t Hoff y J. Wislicenus (1835-1902), este último creador del concepto de isomería geométrica. Es a partir de esta representación icónica que los químicos se han representado y se representan las moléculas y los procesos de construcción de las mismas (Idhe, 1984). Se reitera que estos profesionales son hoy constructores de sustancias (Gallego et al., 1995) al ocuparse de dos interacciones fundamentales: las de sustancia-sustancia, a partir de la cual dan cuenta de las denominadas propiedades químicas y propiedades físicas. Esta síntesis llama a la pregunta sobre aquello de lo que se han ocupado y se ocupan las comunidades de químicos, ya que hacen posible la elaboración de una imagen acerca de la historia, el pensamiento y la actividad productiva de estas comunidades (Gallego, 2002).

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Una genealogía de maestros y discípulos Los esquemas que se presentan a continuación fueron elaborados a partir de lo establecido por S. Toulmin (1973), en el sentido en que la construcción histórica de las ciencias obedece a una genealogía de maestros y discípulos. Incluso, es indiscutible que la mayoría de aquellos que optaron por hacerse practicantes profesionales en una de las disciplinas de la química, tuvieron por lo menos un profesor de esta ciencia durante su educación secundaria que los motivó para tomar dicha decisión, así ese profesor no haya pasado a hacer parte de la historia de esta ciencia. De todas maneras, los registros históricos hablan a favor de que la construcción de la química como exigencia de las ciencias de la naturaleza, fue producto de una comunidad de hombres y mujeres que, en conjunción con los compromisos que los industriales les planteaban, pretendieron desde Boyle, la construcción de una ciencia de la naturaleza que desde sus comienzos fue distinta de la física.

Es una historia de hombres y mujeres, estas últimas no reconocidas, que con su trabajo contribuyeron a la construcción. Se pone de presente que los esquemas aquí elaborados no recogen exhaustivamente esa genealogía, pero dan una panorámica que demuestra lo propuesto por S. Toulmin. Por otro lado, se invita a los lectores a que elaboren algo análogo en relación con el caso norteamericano y específicamente, una genealogía característica de las historias de la química como ciencia. El trabajo es entonces, mostrar esa genealogía. La flecha sencilla ( →) indica quién fue maestro de y discípulo de quién. La flecha doble (↔) señala las relaciones de cooperación que se dieron entre los científicos y los distintos miembros de la comunidad científica de cada época, como se señala a continuación:

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A. L Lavoisier (1743 – 1794)

A. E. Fourcroy (1755 – 1809)

L. N. Vauquelin (1763 – 1829)

P. S. Laplace (1749 – 1827)

C. L. Bertollet (1748 – 1822)

J. L. Thenard (1777 – 1857)

J. L. Gay – Lussac (1787 – 1850)

J. Liebig (1803 – 1873) F. Stromeyer (1776 – 1835)

J. J. Berzelius (1779 – 1848)

F. Wöhler (1800 – 1882)

R. W. Bunsen (1811 – 1899)

A. W. Hoffmann (1818 – 1892)

C. Gerhardt (1816 – 1856)

S. Cannizzaro (1826 – 1910)

A. Laurent (1807 – 1853)

W. Corner (1839 – 1925)

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G. Kolbe (1818 – 1884)

J. H. van’t Hoff (1852 – 1911)

E. Frankland (1825 – 1899)

A. Kekulé (1829 – 1896)

A. Wurtz (1817 – 1884)

J. A. Le Bel (1847 – 1930)

A. Landenburg (1842 – 1911)

Consideraciones histórico epistemológicas y didácticas en torno a la química

R. W. Bunsen (1811 – 1899)

L. Meyer (1830 – 1895)

V. Meyer (184 – 1897)

A. Kekulé (1829 – 1896)

A. von Baeyer (1835 – 1917)

E. Fischer (1852 – 1919)

W. Oswald (1853 – 1932)

S. Arrhenius (1859 – 1927)

W. Nernst (1846 – 1945)

J. H. van´t Hoff (1852 – 1911)

I. Langmuir (1881 – 1953)

Figura 1.1. Una genealogía de maestros y discípulos.

Fuente: elaboración propia.

El problema de la posibilidad de una didáctica de la química Muchos son los problemas desde los cuales se puede examinar dicha posibilidad. De entrada habría que decir que el tipo de didáctica de la química que es admitida, generalizada e impuesta como praxis requerida para el desempeño de los respectivos profesionales de la educación, puede ser un indicativo del desarrollo conceptual y metodológico que, con respecto a dicha ciencia, ha posibilitado el sistema educativo en todos sus niveles.

Dentro de estos, se deben mencionar los procesos mediante los cuales se socializa una concepción de química en los programas de formación de profesores y en aquellos en los que se forman profesionales para ejercer como químicos.

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Un análisis de estos procesos podría conducir a la conclusión de que, en relación con la nueva didáctica de las ciencias, mutatis mutandis, se encuentran aún en el paradigma de los maestros artesanos de los Collegia Artificum; paradigma que sostiene que basta con conocer los secretos del oficio para enseñarlos. Tal paradigma es el fundamento de la transmisión verbal y de la repetición memorística de contenidos curriculares, una tradición que se perpetúa en la formación de profesores y consecuentemente, en sus relevos generacionales.

En cuanto a la formación de profesores, hay detrás además una creencia de corte ‘esencialista’ (Gil, Carrascosa, Furió, & Martínez, 1991), la que sostiene que se nace para ser profesor, es decir, se viene al mundo con unas aptitudes previas para tal desempeño. En esta arraigada creencia, el paradigma artesanal encuentra un nicho que le es propicio. Sin embargo, con la habitual y difundida didáctica algorítmica, a veces emerge la necesidad no obligatoria de una capacitación en algunos métodos de enseñanza, casi siempre reducido a una versión instrumental. En contra de lo anterior, las investigaciones en la didáctica de las ciencias del último tercio del siglo xx, concluyeron que estos profesores se forman en programas especialmente diseñados y basados en las aproximaciones epistemológicas deductivistas.

Una problemática que ha de hacerse objeto de crítica en los programas de formación de profesores de química, es el análisis del paradigma artesanal que dice que para enseñar esta ciencia basta con conocerla.

La pregunta que sigue es, ¿desde dónde se conoce?, ¿de dónde parten esos futuros profesores y acceden a los originales en los que se sometió y fue admitido por la respectiva comunidad de especialistas, la construcción histórica del conocimiento por el cual responden los químicos?

Otros interrogantes son: ¿el acceso lo proporcionan solamente los textos de enseñanza?, ¿son esos textos versiones originales del o de los autores o traducciones? En consecuencia hay que preguntar ¿bajo qué versión de la química se realiza esa formación? o, de otra manera, ¿es de segunda, tercera o cuarta mano, la versión de la versión de la versión?

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En este orden de ideas cabe igualmente preguntarse por la versión histórico epistemológica que se transmite oralmente a través del paradigma artesanal, ¿es la empiropositivista, la racionalista o la deductivista constructivista? De ser la primera de las referidas, entonces por lo general, la historia no es necesaria para esta enseñanza algorítmica, ya que obedece más o menos, a la sucesión lineal de descubrimientos realizados por químicos geniales que llevaron a cabo sus excepcionales aportes, independientemente de los contextos culturales, sociales, políticos y económicos, dentro de los cuales existieron. Incluso, el sistema educativo y los profesores del mismo que les posibilitó optar por tal ocupación, se ignoran.

Esa versión empiropositivista que predomina en los textos de enseñanza, es la que hace de la química objeto de transmisión verbal, una reducción tecnicista. Tal reducción se limita a la enseñanza de las definiciones de conceptos científicos aislados, dejando de lado que estos solo tienen su significación plena y crítica al interior de un modelo científico determinado y de la historia de la formulación, desarrollo, modificación y sustitución de este por otro de mayor heurística. Igualmente, se limita a la transmisión de algoritmos probados, a la resolución mecánica de ejercicios de lápiz y papel que traen los respectivos textos de enseñanza al final de cada capítulo y con el fin de aplicarlos en el seguimiento, también mecánico, de prácticas de laboratorio. Prácticas que, dentro de la reducción señalada, se inscriben en el entrenamiento de mano de obra calificada.

La reducción tecnicista que se adopta en los textos de enseñanza y que se convierte en la guía principal de los desempeños de los profesores de ciencias, tanto de educación básica y media como universitaria, es la que adopta los desarrollos técnicos e instrumentales que pasan de un modelo científico a otro en sus modificaciones y sustituciones (Kuhn, 1972; Lakatos, 1983), como un saber básico, sobre el cual y en principio, no habría discusión. Son esas las definiciones que deben ser aceptadas y los algoritmos probados dentro de los cuales hay que entrenarse para que los resultados coincidan con los procedimientos estandarizados que, desde 55

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el paradigma de la transmisión verbal y la repetición de contenidos, son los que son válidos para una comunidad educativa y científica, que no tiene reconocimiento interno. Son las otras versiones epistemológicas que reconocen que cada una de las ciencias de la naturaleza en general, y la química en particular, posee una historia reconstruible. Dicha reconstrucción solo es posible a partir de una lectura crítica de los originales en los que la correspondiente comunidad de especialistas sometió a sus pares las propuestas conceptuales y metodológicas de sus modelos. Esta versión afirma necesariamente, que cualquier versión acerca del objeto de conocimiento de cada una de las ciencias de la naturaleza tiene que estar aceptada por los pares académicos y debe ser publicada en una revista especializada; aún así esto no basta, tiene que ser citada por otros grupos de investigadores en revistas especializadas distintas. Incluso, se ha generalizado la pregunta en la comunidad de especialistas sobre ¿quién lo cita como investigador y autoridad?, ¿en qué revistas de la comunidad de especialistas ha sometido a crítica sus elaboraciones conceptuales y metodológicas?

Hay que puntualizar aquí que los análisis histórico epistemológicos del desarrollo de cada una de las ciencias de la naturaleza se caracterizan en sus debidos momentos, por una tradición que se inicia en el siglo xvii con la revista de la Royal Society, a partir de la cual y paulatinamente, todas las comunidades de especialistas sometieron a sus pares sus propuestas de modelos científicos. Se inició dentro de las ciencias de la naturaleza, el convencimiento de que se es científico cuando la comunidad ha admitido en sus revistas especializadas, los resultados de sus investigaciones en el área correspondiente.

La problemática es compleja, por cuanto ya se ha puntualizado en la existencia de dos versiones histórico-epistemológicas acerca de la constitución de la química como ciencia. Una, la empiropositivista habitual que la presenta como una acumulación lineal de descubrimientos; otra la francesa representada por las elaboraciones de G. Bachelard que derivarían de las investigaciones del grupo hyle y que se ordenarían de 56

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conformidad con los trabajos del grupo liderado por E. R. Scerri, cuyas recomendaciones derivarían principalmente, de las reconstrucciones debidas a B. W. Jensen, entre otros. Para reiterarlo, ¿desde qué versión histórico epistemológica de la química se hace esta ciencia objeto de enseñanza?

Distinciones entre químicos y didactas de la química Hay que establecer una diferencia histórico epistemológica que permita una distinción en este orden de ideas, acerca de la claridad de las diferencias necesarias entre las ocupaciones profesionales de químicos y de didactas de la química. Esta distinción debe ser columna vertebral, sobre todo en los programas de formación inicial y continua de profesores de química.

Es una cuestión de la Modernidad y por supuesto, de las concepciones del pensamiento moderno que establecen que la distinción obedece a un proyecto educativo correspondiente que se desprende del proyecto cultural, social, político y económico, dentro de una sociedad en la que esa distinción se ve estipulada.

Podría decirse que en ese contexto, los programas curriculares para la formación de químicos estarían determinados por la mirada empiropositivista en su reducción tecnicista, y estarían atravesados por la idea de que saber esta ciencia implica planes de estudio que contemplen el aprendizaje de todas las definiciones y el entrenamiento en todos los algoritmos probados, sin considerar los problemas histórico epistemológicos dentro de los cuales se inscriben esas definiciones y algoritmos. Algo análogo hay que sostener en relación con los programas de formación inicial de profesores de química en el caso de Colombia. Dentro de este contexto crítico hay interrogantes para los profesores de ambos programas curriculares: ¿desde dónde enseñan química?, ¿desde los textos de enseñanza?, ¿desde sus propias elaboraciones acerca de la construcción histórico epistemológica de la química como una de las ciencias de la naturaleza?, ¿desde una enseñanza basada en los textos didácticos de estos profesores?, ¿desde 57

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qué lecturas de tales textos adelantan el compromiso de la transmisión verbal de contenidos?

Señálense entonces la problemática de la que se ocupan los didactas y pedagogos de la química, las que los diferencian del ejercicio como químicos. En primer lugar, la de la enseñabilidad y la enseñanza de los modelos científicos que conforman esta ciencia, para hacerlos objeto de trabajo en el aula. La enseñabilidad se resuelve desde lo que los especialistas en educación matemática han denominado transposición (Chevallard, 1991) o recontextualización didáctica. Es un proceso para el cual se deben interpretar las intencionalidades curriculares desde las cuales se pretende que la química se socialice entre las nuevas generaciones y dentro de qué proyecto social, cultural, político y económico esa socialización tiene un sentido particular.

En segundo lugar, se debe hacer una lectura rigurosa de los originales en los que las comunidades de especialistas formularon, admitieron y transformaron los modelos científicos de la química que han venido vertebrando la praxis de estos profesionales, en términos de producción de saber y de nuevos materiales. Ello exige un estudio no lineal de la construcción histórica de esta ciencia, para no caer de manera ingenua, en versiones tecnicistas. El examen histórico obliga a un posicionamiento epistemológico general y específico. General, para identificar las aproximaciones empiropositivistas, racionalistas o deductivistas desde las cuales se plantea ese desarrollo histórico. Específico, con miras a dar cuenta de la lógica interna de la estructura conceptual y metodológica de cada modelo científico; del carácter matemático y tecnológico de los conceptos (Mosterín, 1978); de los problemas que se pueden formular y resolver en el interior de dicha estructura, incluyendo aquellos a los que no hace referencia; y de los apoyos que quienes los formularon, retomaron de las matemáticas y de las otras ciencias de la naturaleza. Este tratamiento posibilita, además, organizar un orden desde la lógica histórica de la construcción.

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En tercer lugar y a partir de lo anterior, hacer una revisión crítica de los textos de enseñanza que circulan en el mercado. Se trata de un estudio mediante el cual se identifiquen las posiciones epistemológicas, didácticas y pedagógicas de los autores de dichos textos, como también se identifiquen y caractericen los posibles errores conceptuales contenidos en ellos.

Si bien es relativamente nuevo, con la adopción del concepto de transposición didáctica por parte de los didactas de las ciencias, la confiabilidad de los textos de enseñanza se ha hecho objeto de investigación (Jiménez & Perales, 2001; De la Gándara, Gil, & Sanmartí, 2002; Cuellar, 2004). Dicha confiabilidad se analiza a partir de la interpretación de los originales en que los modelos científicos fueron propuestos, admitidos y desarrollados por la respectiva comunidad de especialistas. Hay que señalar igualmente, la necesidad de revisar las referencias bibliográficas en las que se apoyan los autores para establecer si la versión de química es de primera, segunda o tercera mano.

Finalmente, realizar las transposiciones o recontextualizaciones didácticas de los modelos, de conformidad con la interpretación que se ha llevado a cabo de las intencionalidades curriculares del nivel del sistema educativo del que se trate, para ordenarlos en secuencias histórico didácticas y hacerlos objeto de trabajo en el aula. Ese ordenamiento, tanto general como intrínseco de cada uno de los modelos, requiere de la formulación de unos supuestos didácticos, esto es, de unas hipótesis que afirman que mediante la transposición realizada, es factible alcanzar las intencionalidades de partida. Esos supuestos exigen una contrastación rigurosa en un colectivo de aula. Para tal efecto es preciso diseñar y llevar a la práctica unas estrategias de enseñanza que precisan de la identificación y caracterización de las ideas alternativas (Furió, 1996) que con respecto a cada modelo, ingresan los estudiantes al proceso. Es en este contexto en el que se le da un nuevo significado a la concepción habitual de enseñar química.

Es un desempeño profesional del didacta y pedagogo para el que no le basta saber química, sea lo que sea que se quiera dar a entender con esta expresión.

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Lo puntualizado exige del didacta y pedagogo de la química una formación como investigador en didáctica de las ciencias. De la misma manera, un posicionamiento científico en lo tocante a la evaluación implícita en la contrastación de los supuestos didácticos mediante los cuales se llevó a cabo el proceso de transposición. Para que esa evaluación sea coherente con el hacer de cada modelo objeto de trabajo en el aula, esta tiene que aproximarse a la de la regulación y auto regulación (Jorba & Sanmartí, 1996), una praxis que se adelanta en cada momento del trabajo didáctico y pedagógico y no al final de la transmisión verbal de los contenidos, incluyendo la resolución de ejercicios de lápiz y papel incluidos al final de los capítulos correspondientes de los textos de enseñanza que se siguen.

El estudio histórico epistemológico de los modelos científicos, para ser completo, comprende una identificación de los cambios en las ideas y en la práctica científica misma, ocasionados por sus formulaciones o replanteamientos. Mediante la educación, estos cambios transformaron las concepciones sobre la naturaleza y las relaciones entre la mayoría de los ciudadanos. En este mismo sentido, las implicaciones mutuas de dichos cambios hicieron su parte con los saberes tecnológicos y los productos de las investigaciones convertidos en mercancía. Las transposiciones o recontextualizaciones didácticas deben tener necesariamente en cuenta el campo de las relaciones ciencia, tecnología, sociedad y ambiente ctsa (Solbes & Vilches, 1995; Cajas, 2001; Membiela, 1995).

El didacta y pedagogo de la química ha de conocer también los otros campos del saber y de investigación de la nueva didáctica de las ciencias: las concepciones de los profesores de ciencias, la formación inicial y continua de dichos profesores (Gallego, Pérez, Torres, & Amador, 2004; Gallego et al., 2004), así como el currículo para la socialización de las ciencias (Hodson, 1988). De hecho, debe saber que un currículo no se reduce a un plan de estudio, sino que tiene que estar fundamentado epistemológica, didáctica y pedagógicamente. Todo currículo como proyecto de investigación ha

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de posibilitar el desarrollo profesional del didacta y pedagogo y con este fin, debería de participar en su formulación y praxis.

En lo relacionado con la pedagogía de la química y de acuerdo con los especialistas para quienes los pedagogos se ocupan de estudiar la educación en sus múltiples manifestaciones sociales, culturales y políticas, son tres los problemas que aborda y resuelve sistemáticamente ese didacta y pedagogo. El de la educación en química, el del carácter educativo de esta ciencia y el de la educabilidad que se propicia cuando sus modelos científicos se hacen objeto de trabajo en el aula. El primero se relaciona con el hecho de las intencionalidades que se persiguen al convertirla en contenido curricular para los niveles primario y secundario del sistema educativo. El segundo se relaciona con la concepción de que la química ha obedecido a una construcción colectiva que posee un lenguaje característico y que las comunidades de especialistas han formulado unas reglas que regulan la pertenencia a ellas.

El problema de la educabilidad se refiere a la pertenencia a una sociedad afectada por los productos de las investigaciones en las diferentes disciplinas químicas que circulan, para reiterarlo, como mercancía. Esta pertenencia es la que en la actualidad ha llevado a reclamar la alfabetización científica y tecnológica básica como un derecho de los ciudadanos (Fouréz, 1994). En este orden de ideas, emerge la pertenencia futura de los jóvenes a una de las comunidades de especialistas en química, con miras a convertirse en constructores de saber y de nuevos materiales. Tal pertenencia precisa de la elaboración de actitudes positivas hacia esta ciencia o cambio en las actitudes construidas como consecuencia de experiencias escolares anteriores (Furió & Vilches, 1997; Shcibecci, 1984; Shcibecci & Ryleig, 1986; Zeidler & Lederman, 1989). Esa elaboración es un trabajo que exige toda una formación profesional.

Precisados los campos de ocupación del didacta y pedagogo de la química, se da la claridad y distinción que se buscaba con este apartado del 61

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capítulo. Transmitir los contenidos curriculares en química lo puede hacer cualquiera, bajo el paradigma de los maestros artesanos: saber el oficio.

En este caso, ¿qué es saber química?, ¿hasta dónde se dice que se domina esta ciencia?, ¿cuál es el nivel de este dominio, el consignado en los textos de enseñanza, el de la repetición de técnicas ya conocidas y muchas veces obsoletas?, ¿qué especialistas reconocen ese dominio, los pares de las revistas indexadas?, y ¿qué pares citan en sus investigaciones los trabajos que avalan ese saber? Todos los interrogantes se plantean para una discusión académica fundamentada en referencias bibliográficas. ¿Es usted químico o didacta de esta ciencia?, ¿se ocupa usted de aportar a los problemas que la comunidad de especialistas en didáctica de las ciencias ha delimitado como comunidad científica, o en su defecto aspira, desde su investigación didáctica, a que lo reconozcan como químico?

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Este libro se imprimi贸 en los talleres de Xpress Estudio Gr谩fico y Digital S. A. con un tiraje de 200 ejemplares.

Siguiendo la política editorial de la actual administración académica de la Universidad Pedagógica Nacional, el Grupo de Investigación interinstitucional Representaciones y Conceptos Científicos, IREC, convocó a reconocidos investigadores de la didáctica de la química del ámbito Iberoamericano, para que presentaran a los profesores de educación media y demás interesados en esta problemática, sus consideraciones fundamentadas.

Rómulo Gallego Badillo Royman Pérez Miranda Ricardo Andrés Franco Moreno

Colección Perspectivas Didácticas

Ellos son los responsables de los capítulos que conforman el presente libro, que se integra a la colección sobre la didáctica de las ciencias de la naturaleza.

Lecturas en didáctica de la química Rómulo Gallego Badillo Profesor de la Universidad Pedagógica Nacional. Fundador del Grupo de Investigación Representaciones y Conceptos Científicos (IREC). Sus campos de trabajo son la formación inicial y continua de profesores de ciencias, así como las relaciones entre historia, epistemología y didáctica de las ciencias.

Royman Pérez Miranda

Colección Perspectivas Didácticas

Rómulo Gallego Badillo Royman Pérez Miranda Ricardo Andrés Franco Moreno Compiladores

Química Colección Perspectivas Didácticas ISBN 978-0000000002

Biología

Profesor investigador del Departamento de Química de la Universidad Pedagógica Nacional. Licenciado en Biología y Química, magíster en Docencia de la Química. Ha publicado libros como La enseñanza de las Ciencias Experimentales; Corrientes y Las competencias interpretar, argumentar y proponer; constructivistas, entre otros.

Ricardo Andrés Franco Moreno Licenciado en Química. Magíster en Docencia de la Química de la Universidad Pedagógica Nacional. Es profesor del Departamento de Química de la misma universidad. Actualmente cursa estudios de Doctorado en Educación en la Universidad Pedagógica Nacional y es codirector del Grupo de Investigación IREC.