Educació Química EduQ

Educació Química

EduQ

Societat Catalana de Química - Filial de l’Institut d’Estudis Catalans

Història i naturalesa de la química

La necessitat d’acoblar la història, la naturalesa de la ciència i l’educació científica

La historia de la ciencia en la enseñanza de la naturaleza de la ciencia: Maria Skłodowska-Curie y la radiactividad

Química al laboratori: una (r)evolució històrica

Els models d’Arrhenius i de Brönsted-Lowry

Educació Química EduQ

Octubre 2013, número 16

Editors

Fina Guitart, CESIRE-CDEC, SCQ, Barcelona

Aureli Caamaño, SCQ, Barcelona

Consell Editor

Josep Corominas, Escola Pia, Sitges

Jordi Cuadros, IQS-URL, Barcelona

Josep Durán, UdG, Girona

Pere Grapí, INS Joan Oliver, Sabadell

Mercè Izquierdo, UAB, Barcelona

Claudi Mans, UB, Barcelona

Àngel Messeguer, CSIC, Barcelona

Neus Sanmartí, UAB, Barcelona

Montse Tortosa, INS Ferran Casablancas, Sabadell

Amparo Vilches, UV, València

Consell Assessor

Consell Assessor Catalunya / Espanya

Joan Aliberas, INS Puig Cadafalch, Mataró

Miquel Calvet, INS Castellar, Castellar del Vallès

Francesc Centellas, UB, Barcelona

Regina Civil, Escola Sakado, Barcelona

Anicet Cosialls, INS Guindàvols, Lleida

Carlos Durán, Centro Principia, Màlaga

Xavier Duran, TV3, Barcelona

Josep M. Fernández, UB, Barcelona

Dolors Grau, UPC, Manresa

Paz Gómez, INS Provençana, l’Hospitalet de Llobregat

Elvira González, Centro de Ciencias, Bilbao

Pilar González Duarte, UAB, Barcelona

Ruth Jiménez, UAL, Almeria

Teresa Lupión, Centro de Recursos UMA, Màlaga

María Jesús Martín-Díaz, IES Jorge Manrique, Madrid

Conxita Mayós, Departament d’Ensenyament, Barcelona

José María Oliva, UCA, Cadis

Gabriel Pinto, UPM, RSEQ, Madrid

Marta Planas, UdG, Girona

Anna Roglans, UdG, Girona

Núria Ruiz, URV, Tarragona

Olga Schaaff, Escola Rosa dels Vents, Barcelona

Marta Segura, Escola Pia Nostra Senyora, Barcelona

Rosa Maria Tarín, UAB, Barcelona

Romà Tauler, IDAEA-CSIC, Barcelona

Gregori Ujaque, UAB, Barcelona

Nora Ventosa, ICMAB-CSIC, Barcelona

Josep Anton Vieta, UdG, Girona

Consell Assessor Internacional

María del Carmen Barreto, Universitat de Piura, Perú Liberato Cardellini, U. Politecnica delle Marche, Itàlia

Agustina Echeverria, Universitat Federal de Goiás, Brasil

Sibel Erduran, Universitat de Bristol, Regne Unit

Odilla Finlayson, Universitat de Dublín, Irlanda

Andoni Garritz , UNAM, Mèxic

Lidia Galagowsky, Universitat de Buenos Aires, Argentina

Marcelo Giordan. Universitat de São Paulo, Brasil

Gisela Hernández, UNAM, Mèxic Èric Jover, Observatori de la Sostenibilitat d’Andorra Isabel Martins, Universitat d’Aveiro, Portugal

Eduardo Mortimer, Universitat de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brasil

Carlos Javier Mosquera, Universitat Distrital, Bogotà, Colòmbia Fátima Paixão, Castelo Branco, Portugal Vincent Parbelle, Lycée La Martinière, Lió, França Ilka Parchmann, Universitat de Kiel, Alemanya Mario Quintanilla, Pontifícia Universitat Catòlica, Xile Santiago Sandi-Urena, Universitat de Tampa, Florida, EUA Wilson dos Santos, Universitat de Brasília, Brasil Vicente Talanquer, Universitat d’Arizona, EUA

Societat Catalana de Química (SCQ) http://blogs.iec.cat/scq/ President: Romà Tauler filial de l’ Institut d'Estudis Catalans (IEC) Barcelona. Catalunya. Espanya

Impressió: Gráficas Rey

ISSN: 2013-1755

Dipòsit Legal: B-35770-2008

ÍNDEX

Editorial

Història i naturalesa de la química

Aureli Caamaño, Fina Guitart i Pere Grapí

Monografia: Història i naturalesa de la química

La necessitat d’acoblar la història, la naturalesa de la ciència i l’educació científica. Propostes des de la història de la química .

Pere Grapí

La historia de la ciencia en la enseñanza de la naturaleza de la ciencia: Maria Skłodowska-Curie y la radiactividad

Agustín Adúriz-Bravo

Química al laboratori: una (r)evolució històrica

Josep M. Fernández-Novell i Mireia Díaz-Lobo

Els models d’Arrhenius i de Brönsted-Lowry en la modelització dels àcids i les bases: presentació anhistòrica i modelització híbrida

Aureli Caamaño

History and philosophy of acidity: engaging with learners by a different route

John Oversby

L’ús de textos de la història de la química d’autoria femenina a classe

Núria Solsona Pairó

Intercanvi

L’experiència d’un MOOC sobre història de la química

Josep Duran, Pep Anton Vieta, Miquel Duran, Sílvia Simon, Eva Santos i Pere Cornellà

Investigaciones escolares en ciencias: estrategia en la formación del profesorado y recurso para el aula

Teresa Lupión Cobos i Rafael López Castilla

Informacions

Ressenya

Historia y filosofía de la química.

Aportes para la enseñanza

Aureli Caamaño

10

17

24

32

38

47

53

62

Imatge de portada: Portrait of Monsieur de Lavoisier and his wife, chemist Marie-Anne Pierrette Paulze, 1788, Jacques-Louis David, oli sobre tela, Metropolitan Museum of Art.

Editorial

Monografia: «Història i naturalesa de la química»

l monogràfic «Història i naturalesa de la química» ha estat coordinat pel professor Pere Grapí, membre del Consell Editor de la revista, al qual agraïm la seva col·laboració. El monogràfic conté articles d’autors experts en la història i la naturalesa de la química en relació amb l’ensenyament d’aquesta disciplina, com són Agustín Adúriz-Bravo, Josep M. Fernández-Novell, Mireia Díaz-Lobo, Aureli Caamaño, John Oversby, Núria Solsona Pairó i el mateix Pere Grapí, que inicia el monogràfic amb un article que reflexiona sobre la necessitat d’acoblar la història, la naturalesa de la ciència i l’educació química.

En la secció «Intercanvi» es publiquen dos articles més: «L’experiència d’un MOOC sobre història de la química», de Josep Duran, Pep Anton Vieta, Miquel Duran, Silvia Simon, Eva Santos i Pere Cornellà, i «Investigaciones escolares en ciencias: estrategia en la formación del profesorado y recurso para el aula», de Teresa Lupión Cobos i Rafael López Castilla.

A «L’experiència d’un MOOC sobre història de la química» es presenta el contingut i estructura del curs «Descubriendo la química: de la alquimia a las partículas subatómicas», alhora que es reflexiona sobre els avantatges d’un curs en línia, massiu i obert com aquest i sobre les dificultats que apareixen en la seva elaboració.

Presentació de la monografia «Història i naturalesa de la química»

El rerefons d’aquest monogràfic dedicat a la història i la naturalesa de la química rau en el convenciment que els estudiants necessiten adquirir quelcom més que coneixements científics per entendre les ciències. Una manera d’apropar-se a aquesta problemàtica és apostant per la història de la ciència a l’hora de vehicular la comprensió de la naturalesa de la ciència per tal de conèixer alguna cosa més que els seus continguts formals. Ara bé, el professorat només pot ensenyar allò que coneix. Aleshores, per assegurar que aquest professorat conegui la història de la disciplina que ha d’ensenyar, cal convèncer-lo de la utilitat de la història de la ciència, i la de la química en particular, per tal d’incorporar la naturalesa de la ciència a les activitats d’aprenentatge.

Quins aspectes de la naturalesa de la química poden ser considerats candidats per ser tractats amb la història de la ciència, tant en l’educació secundària com en la formació del professorat de ciències? Aquesta pregunta planteja la perspectiva de considerar seriosament la presència efectiva de la història de la ciència, i la de la química en particular, en el seu ensenyament. Les contribucions dels autors que han col·laborat en aquest monogràfic ens aporten valuoses visions complementàries per abordar aquest repte.

L’article de Pere Grapí «La necessitat d’acoblar la història, la naturalesa de la ciència i l’educació científica. Propostes des de la història de la química» explora les possibilitats d’una proposta elaborada des de l’àmbit de la història de la ciència per detectar aspectes generals de la naturalesa de la ciència amb finalitats educatives.

L’article d’Agustín Adúriz-Bravo «La historia de la ciencia en la enseñanza de la naturaleza de la ciencia: Maria Skłodowska-Curie y la radiactividad» comença obrint una reflexió sobre el paper d’allò que l’autor designa com a metaciències en la formació del professorat, i tot seguit presenta

A «Investigaciones escolares en ciencias: estrategia en la formación del profesorado y recursos para el aula» es descriuen i s’analitzen activitats d’indagació escolars que tenen com a finalitat contribuir al desenvolupament de la competència científica dels alumnes, alhora que constitueixen una excellent estratègia de formació del professorat.

«Història i naturalesa de la química» constitueix el tercer monogràfic de la revista en aquesta nova etapa, després de la publicació d’«Ensenyar química per indagació» al número 14 i «La taula periòdica» al número 15. El proper monogràfic serà «Química i educació per a la sostenibilitat». Esperem que els temes escollits per als monogràfics siguin del vostre màxim interès.

tres unitats didàctiques basades en la figura de Marie Curie i el descobriment del radi amb la intenció de plantejar aspectes pertinents a la naturalesa de la ciència.

La dimensió experimental de la química ha estat el seu gran distintiu al llarg de la seva història. En aquest sentit, Josep M. Fernández-Novell i Mireia Díaz-Lobo, en el seu article «Química al laboratori: una (r)evolució històrica», han recuperat algunes fites experimentals que van marcar la història de la química i les han recuperat com a recursos didàctics per al laboratori.

L’article d’Aureli Caamaño «Els models d’Arrhenius i de Brönsted-Lowry en la modelització dels àcids i les bases: presentació anhistòrica i modelització híbrida» ens mostra com el tipus tractament històric que els llibres de text han fet de les teories iòniques dels àcids i les bases, ha acabat generant una incoherent estratificació de capes conceptuals que ha incidit en l’ensenyament d’aquestes teories.

John Oversby, en el seu article «History and philosophy of acidity: engaging with learners by a different route», ens proposa treure el tema de l’acidesa del seu context més quotidià i situar-lo en el de la història i la filosofia de la química per al seu ensenyament a secundària.

Finalment, advocar per les «petites històries» amb empremta femenina com a estratègia per contextualitzar històricament l’aprenentatge de la química és el plantejament de Núria Solsona en el seu article «L’ús de textos de la història de la química d’autoria femenina a classe».

Pere Grapí

Coordinador del monogràfic «Història i naturalesa de la química»

Aureli Caamaño i Fina Guitart Editors d’Educació Química EduQ

La necessitat d’acoblar la història, la naturalesa de la ciència i l’educació científica. Propostes des de la història de la química

The need to assemble history, nature of science and scientific education. Some proposals from the history of chemistry

Pere Grapí / Universitat Autònoma de Barcelona. Centre d’Història de la Ciència

resum

La història de la ciència té l’important repte de tractar la naturalesa de la ciència en l’ensenyament de les ciències tant a l’educació secundària com a la formació del professorat de ciències. Amb relació a aquesta demanda, es planteja la qüestió següent: quins aspectes de la naturalesa de la ciència poden ser considerats candidats per ser tractats amb la història de la ciència? Hi ha un doble objectiu, en aquest article: en primer lloc, presentar el model empíric dels itineraris d’investigació elaborat per l’historiador de la ciència Frederic-Lawrence Holmes com a resposta raonablement adequada a la pregunta anterior; en segon lloc, introduir quatre articles que propugnen diferents rutes per a la inclusió de la història de la química a l’aula tot assenyalant aspectes clau de la naturalesa de la ciència.

paraules clau

Naturalesa de la ciència, itineraris d’investigació, creativitat científica, ensenyament de les ciències, relat històric.

abstract

History of science has the important challenge of dealing with the nature of science in science teaching in the secondary education as well as in science teacher education. Concerning this demand, the following question arises: what aspects of the nature of science can be considered candidates to be dealt with by the history of science? There is a twofold aim in this article: firstly, to present the empirical model of the investigative pathways worked out by the historian of science Frederic-Lawrence Holmes as a reasonably suitable response to the previous question; secondly, to introduce four articles propounding different roads for including the history of chemistry in the classroom while stating some key aspects of the nature of science.

keywords

Nature of science, investigative pathway, scientific creativity, science teaching, historical narrative.

Presentació: la naturalesa de la ciència des de la perspectiva de la història de la ciència

La història i la naturalesa de la química constitueixen la temàtica de la secció monogràfica d’aquest número d’EduQ Educació Química. Per tal d’oferir una mirada tan apropiada com sigui possible sobre la química i el seu ensenyament des d’aquesta perspectiva, comptem amb les

aportacions d’Agustín AdúrizBravo, Aureli Caamaño, Josep M. Fernández-Novell i Mireia DíazLobo, John Oversby i Núria Solsona. L’article d’Agustín Adúriz-Bravo, «La historia de la ciencia en la enseñanza de la naturaleza de la ciencia: Maria Skłodowska-Curie y la radiactividad», comença obrint una reflexió sobre el paper d’allò que l’autor designa com a metaciències

en la formació del professorat, i tot seguit presenta tres unitats didàctiques basades en la figura de Marie Curie i en el descobriment del radi, amb la intenció de plantejar aspectes pertinents a la naturalesa de la ciència. La dimensió experimental de la química ha estat el seu gran distintiu al llarg de la història. En aquest sentit, Josep M. Fernández-Novell i Mireia Díaz-Lobo, a

l’article «Química al laboratori: una (r)evolució històrica», han recuperat algunes fites experimentals que van marcar la història de la química i les han recuperat com a recursos didàctics per al laboratori. Aureli Caamaño ens mostra en l’article «Els models d’Arrhenius i de Brönsted-Lowry en la modelització dels àcids i les bases: presentació anhistòrica i modelització híbrida» com el tractament històric que els llibres de text han fet al llarg dels anys de les teories iòniques dels àcids i les bases ha acabat generant una incoherent estratificació de capes conceptuals que ha incidit en l’ensenyament d’aquestes teories. John Oversby, a l’article «History and philosophy of acidity: engaging with learners by a different route», ens proposa treure el tema de l’acidesa del context més quotidià i situar-lo en el de la història i la filosofia de la química per ensenyar-lo a secundària. Finalment, advocar per les «petites històries» amb empremta femenina com a estratègia per contextualitzar històricament l’aprenentatge de la química és el plantejament de Núria Solsona a l’article «L’ús de textos de la història de la química d’autoria femenina a classe».

En l’àmbit de l’educació científica, actualment hi ha un acord substancial en el fet que l’ensenyament-aprenentatge de les ciències suposa alguna cosa més que entendre alguns dels fets fonamentals i algunes de les explicacions formals de la ciència. L’aprenentatge de les ciències també implica conèixer quelcom «sobre la ciència»: com s’ha generat el coneixement científic, el seu grau de fiabilitat, quines són les seves limitacions, els canvis metodològics de la ciència, les interaccions entre aquests coneixements i la societat en general, etc. Per dir-ho ras i curt, aprendre ciències significa també conèixer alguna cosa sobre la seva naturalesa.

Alguns aspectes de la naturalesa de la ciència es poden assolir tot desenvolupant els continguts conceptuals i procedimentals relacionats amb la «ciència normal», en el sentit que Thomas Kuhn va donar a aquest terme. Però, de manera alternativa, els aspectes més generals de la naturalesa de la ciència també es poden assolir situant els coneixements científics en el seu context històric per ubicar-ne l’origen i entendre les interaccions entre ciència, tecnologia i societat, tant en el passat com en el present.

Les concepcions que hi ha sobre la naturalesa de la ciència són tan variades com ho són les diverses perspectives que s’han elaborat entorn d’aquesta empresa anomenada ciència. Això significa que podem trobar idees, sovint complementàries, sobre la naturalesa de la ciència des del punt de vista de la filosofia, la sociologia, la història de la ciència i, fins i tot, l’antropologia cultural. No hi ha, però, una concepció única de la naturalesa de la ciència, tot i que s’han fet importants aportacions des de l’àmbit de l’educació científica per descartar certs malentesos mítics de la naturalesa de la ciència (McComas, 2000).

Des de l’àmbit de l’ensenyament de les ciències, s’han adoptat diferents posicions per establir aquells aspectes de la naturalesa de la ciència apropiats per ser ensenyats en un procés d’educació científica. Aquestes posicions abasten des d’ensenyar aquelles característiques de la ciència sobre les quals hi ha un ampli consens (the consensus view) fins a posicions basades en una descripció estructural de la naturalesa de la ciència que classifica les semblances i les diferències entre disciplines científiques en quatre categories: activitats; objectius i valors; metodologies i regles metodològiques, i productes (the family

resemblance approach). D’acord amb aquesta posició, el fet d’ensenyar la naturalesa de la ciència suposa tractar alguns aspectes d’aquestes categories (Irzik i Nola, 2011).

La funció que la història i la filosofia de la ciència poden desenvolupar en l’ensenyament de la ciència i en la formació del professorat de ciències ha estat discutida de forma vehement en els últims anys (Shortland i Warwick, 1989; Matthews, 1994; Bevilacqua, Giannetto i Matthews, 2001; Kokkotas i Bevilacqua, 2009).

En aquest sentit, tant la història com la filosofia de la ciència han contribuït a discernir aquells temes de la naturalesa de la ciència que poden ser uns candidats adequats tant per a l’ensenyament secundari com per a la formació del professorat de ciències.

No obstant això, l’estat d’aquesta col·laboració entre la història i la filosofia de la ciència hauria de ser revisat per reclamar una major autosuficiència per a la història de la ciència en aquesta aliança. La història de la ciència sol ser considerada una bona font d’esdeveniments científics que, després d’haver estat convenientment reconstruïts, necessiten una certa aprovació final per part de la filosofia de la ciència, abans de ser incorporats a les activitats d’aprenentatge (Adúriz-Bravo i Izquierdo Aymerich, 2009: 1178-1180). La secció següent pretén mostrar l’autosuficiència de la història de la ciència a l’hora de generar models de recerca científica que permetin aflorar aspectes generals de la naturalesa de la ciència amb finalitats educatives.

La metàfora de l’«itinerari d’investigació» L’historiador de la ciència Frederic-Lawrence Holmes (fig. 1) va estudiar en tots els seus detalls, a partir de la dècada de 1960, les recerques de destacats

Monografia

científics des de mitjan segle xviii fins a mitjan segle xx. Holmes va examinar el dia a dia dels quaderns de laboratori, la correspondència, les memòries, els llibres publicats i, fins i tot, per a científics de final del segle xx, va realitzar entrevistes personals. L’any 2002, Holmes va sintetitzar el que havia après dels estudis monogràfics d’aquelles carreres científiques i, dos anys més tard (després de la seva mort), els resultats d’aquest treball van ser publicats en el llibre pòstum Investigative pathways. Patterns and stages in the careers of experimental scientists, en el qual s’ofereixen generalitzacions reveladores respecte de la naturalesa de la ciència (Holmes, 2004).

Figura 1. L’historiador de la ciència

Frederic-Lawrence Holmes (1932-2003), autor del llibre Investigative pathways. Patterns and stages in the careers of experimental scientists

Holmes va introduir la metàfora de l’«itinerari d’investigació» (investigative pathway) per descriure i entendre les trajectòries individuals dels científics dins dels grans moviments de recerca en què van prendre part. Per a Holmes existeix una tensió creativa provocada per la pràctica científica d’un individu que pretén fer-se un lloc dins del seu grup disciplinari i aquest mateix grup d’especialistes que comparteixen una

disciplina que busca consolidar el seu territori (Holmes, 2004: xvi).

Un itinerari d’investigació no és una ruta que el científic preestableix i segueix, sinó una ruta que crea mentre explora territoris desconeguts. En aquest itinerari es procedeix pas a pas, cada pas guiat pels anteriors i per indicacions incertes sobre allò que es pot trobar en el següent. Aquests itineraris no són línies rectes, sinó línies contínues que tenen direccions canviants.

Aquesta visió de Holmes contradiu l’antiga imatge del gran científic com una persona que posseeix, des d’un bon començament, una visió més profunda i infal·lible que d’altres que treballen en el mateix àmbit, i que reprèn, des d’un punt de vista completament original, problemes que predecessors havien aparcat o que no havien encertat a veure com a tals problemes.

El plantejament de Holmes està fonamentat en la seva experiència d’haver reconstruït en detall els itineraris d’investigació d’alguns científics rellevants als territoris de la química, com són el fisiòleg experimental Claude Bernard (1813-1878), el genetista Seymour Benzer (1921-2007), el químic Antoine Lavoisier (1743-1794), el bioquímic Hans Krebs (1900-1981) i els biòlegs moleculars Matthew Meselson (n. 1930) i Franklin Stahl (n. 1929). A pesar dels trets diferencials que caracteritzaven les recerques de cadascun d’ells, Holmes va percebre que hi havia certs aspectes profunds subjacents en cada cas. L’estudi dels diferents itineraris d’aquestes recerques li va suggerir que, més enllà dels canvis en l’escala i de la complexitat de cada cas, quelcom fonamental que els vinculava a tots restava invariable.

A continuació se citen les característiques que aparentment han estat compartides per aquells

científics durant els últims tres segles (un període en què la ciència ha existit com a empresa collectiva, contínua i organitzada), les quals es podrien fer extensibles als itineraris d’investigació d’altres científics:

– El procés d’identificació de problemes que semblen tenir solució amb els mitjans a l’abast.

– La interacció entre les preguntes que es plantegen i les respostes proporcionades pels successius resultats experimentals.

– L’intercanvi de punts de vista recíprocament beneficiós entre un investigador i els seus col·legues contemporanis compromesos en recerques similars.

– La necessitat de construir nous coneixements a partir d’allò que s’ha aconseguit prèviament, tot i que les solucions prèvies estiguin sotmeses a reavaluació crítica.

– La forta tendència a persistir en l’estudi de problemes amb els quals s’està implicat des del començament d’una carrera o, alternativament, a moure’s cap a àrees en què es poden aportar experiències personals (Holmes, 2004: xxi, 23-24).

Aquest enfocament no negligeix la dimensió més contextual de la ciència. Cada itinerari d’investigació particular mostra, d’una banda, la llarga marxa d’un grup d’especialistes que comparteixen una mateixa disciplina i que intenten expandir-la i, d’altra banda, l’esforç particular de cada individu dins d’aquest grup per trobar el seu lloc i per produir descobriments, conclusions i tota mena d’aportacions amb les quals pot fer contribucions reconegudes pel mateix grup. No obstant això, aquestes contribucions no depenen tan sols de la capacitat intel·lectual de cada científic, sinó també del seu temperament, de la formació, de l’experiència prèvia i d’altres aspectes varia-

bles de la seva trajectòria vital (adolescència, maduresa i vellesa). És per això que els itineraris d’investigació individuals mostren característiques pròpies tant de la naturalesa de l’avenç col·lectiu de la ciència com de les necessitats personals de cada individu (Holmes, 2004: xvi).

És clar, doncs, que cada itinerari d’investigació està compromès amb un context ampli de tipus social, econòmic, polític, filosòfic, religiós o educatiu, el qual, si bé no configura l’estructura conceptual de l’itinerari d’investigació, és, d’altra banda, absolutament necessari per tenir-ne un millor i més ampli coneixement. La metodologia de les propostes didàctiques que Fernández-Novell i Díaz-Lobo presenten en el seu article fa èmfasi, precisament, en la importància del context històric per proporcionar a l’alumnat una millor comprensió de les pràctiques químiques.

Aspectes bàsics de la naturalesa de la ciència per a l’ensenyament secundari

Aquest model empíric dels itineraris d’investigació, fonamentat en investigacions rigoroses sobre diversos casos de la història de la ciència, pot ser un punt de referència adequat per proposar els aspectes bàsics de la naturalesa de la ciència que haurien de ser accessibles als alumnes de secundària (o a una audiència general), els quals es poden tractar a partir de la mateixa història de la ciència i de la tècnica. D’acord amb aquesta proposta, un alumne hauria de ser capaç de conèixer i comprendre aspectes sobre la recerca científica, les explicacions científiques, la creativitat científica, la comunitat científica i les interaccions entre ciència i societat.

En relació amb la «recerca científica», un alumne hauria de

ser capaç de conèixer i comprendre que els científics segueixen itineraris d’investigació que no estan preestablerts, sinó que es creen a mesura que s’exploren territoris desconeguts, i que no existeix «un mètode científic» estàndard, compartit i universal que, seguint-lo fil per randa, proporcioni de forma automàtica coneixements garantits. L’article d’Agustín Adúriz-Bravo aprofita la unitat didàctica sobre el descobriment del radi per revisar, precisament, diferents «metodologies científiques». Cal reconèixer, però, que el treball dels científics presenta trets característics, com ara els següents:

– La identificació de problemes que semblen tenir solucions a l’abast. Per exemple, en la química del segle xviii, el guany de pes observat en la calcinació d’alguns metalls era un problema que reclamava una solució.

– L’obtenció de dades (qualitatives i quantitatives) mitjançant observacions i experiments. En aquest sentit, John Oversby assenyala de quina manera la categorització de la classe dels «àcids» es va resoldre a través d’un procés d’inducció, en generar-se el concepte intangible d’àcid ideal a partir de les reaccions (dades) protagonitzades per uns pocs àcids tangibles. Un altre episodi històric que exemplifica de forma paradigmàtica la rellevància de la recollecció de dades és el dels experiments de Pascal sobre la pressió atmosfèrica al Puy de Dôme.

– La tendència a prosseguir en la resolució de problemes persistents però que presenten expectatives raonables de solució. En aquest sentit, la cerca de la naturalesa i la composició de l’aire atmosfèric va ser un problema que va interessar a la gent de ciència durant segles.

En relació amb les «explicacions científiques», un alumne

hauria de ser capaç de conèixer i comprendre que l’objectiu de la ciència és buscar explicacions als problemes identificats a partir de fets observats al món natural o bé produïts experimentalment. Una part de l’article de John Oversby sobre l’acidesa aporta claredat sobre la tipologia de les explicacions. A més, l’article d’Aureli Caamaño és clarificador en presentar el poder explicatiu de les teories iòniques sobre l’acidesa i la basicitat. D’altra banda, l’article de Núria Solsona mostra la riquesa de la tradició alquímica en explicacions molt sovint vinculades a les manipulacions de laboratori. En general, les explicacions científiques:

– Solen elaborar-se a partir de coneixements aconseguits prèviament. Tornant al problema del guany de pes dels metalls en calcinar-se, va ser una observació que la teoria de l’oxigen de Lavoisier per la combustió podia justificar.

– Es corroboren contrastant les prediccions formulades (per les mateixes explicacions) amb les dades obtingudes. Per exemple, Lavoisier va ser capaç de concloure a partir de molt poques dades que l’acidesa d’una substància era deguda a l’oxigen que contenia.

– Porten a fer prediccions. És prou conegut el fet que la taula periòdica de Mendeléiev (fig. 2) va preveure l’existència d’elements desconeguts aleshores (gal·li, escandi i germani).

En relació amb la «creativitat científica», un alumne hauria de ser capaç de conèixer i comprendre que les explicacions no sorgeixen automàticament de les dades. L’elaboració d’explicacions és un procés creatiu (imaginatiu). Al llarg d’un itinerari d’investigació, hi ha algun o alguns episodis creatius que permeten fer salts mentals des dels fets (dades) cap a les explicacions. Els episodis de descobriment en ciències estan

Figura 2. La taula de Mendeléiev del 1871 mostrava la predicció dels pesos atòmics de tres elements que encara no s’havien descobert: eka-bor (44), eka-alumini (68) i eka-silici (72).

molt lluny de representar «moments Eureka». L’episodi del descobriment del radi, al·ludit a l’inici d’aquesta secció, és un bon cas per constatar-ho. La idiosincràsia de la creativitat científica fa possible que gent diferent arribi a elaborar explicacions diferents a partir de les mateixes dades. Per això sorgeixen en el món científic controvèrsies ben legítimes. La història de la química en té de força rellevants:

– Priestley vs. Lavoisier, sobre la naturalesa de la combustió.

– Galvani vs. Volta, sobre l’origen de l’electricitat animal (fig. 3).

– Proust vs. Berthollet, sobre les proporcions de combinació (fixes o variables) dels compostos.

Figura 3. Comparació entre les teories de l’electricitat animal de Galvani (G) i de l’electricitat per contacte de Volta (Vg ).

En relació amb la «comunitat científica», un alumne hauria de

ser capaç de conèixer i comprendre que:

– L’intercanvi de punts de vista entre un investigador i els seus col·legues contemporanis és mútuament beneficiós. En aquest aspecte, cal reconèixer el paper que desenvolupen els editors de les revistes científiques.

– La comunitat científica està organitzada en institucions que han establert procediments per autentificar els resultats i les conclusions de les recerques i, si escau, arribar a consensos. En aquest sentit, els diferents relats sobre les vicissituds que va viure Marie Curie entorn del descobriment del radi, esmentats per Agustín Adúriz-Bravo, fan referència a les tensions entre l’activitat científica individual i la comunitat científica de l’època.

La intencionalitat educativa de la proposta que es presenta en aquest article convida a incloure un últim aspecte que no necessàriament ha d’haver estat compartit per diferents itineraris d’investigació. Es tracta de la presa de decisions sobre les aplicacions dels coneixements científics i tecnològics per avaluar els pros i els contres del seu impacte social. Aquest és un aspecte important de la naturalesa de la ciència, encara que no tots els itineraris d’investigació comparteixin com a

tret comú una certa reflexió o valoració individual sobre l’impacte social de les seves recerques, la qual cosa no vol dir que determinats itineraris d’investigació no hagin tingut en algun moment una certa incidència social.

Així, doncs, en relació amb les «interaccions entre ciència i societat», un alumne hauria de ser capaç de conèixer i comprendre que el fet de prendre decisions sobre les aplicacions de coneixements científics, noves tecnologies, materials i aparells que incideixen notablement en les nostres vides pot tenir efectes secundaris inesperats o no volguts. En aquest punt, cal recordar, entre altres casos, l’impacte dels pesticides en la salut d’animals i persones, els efectes nocius dels gasos refrigerants freons sobre la capa d’ozó de l’atmosfera o la incidència imperceptible de la nanociència en la privacitat de les dades personals (fig. 4). Les receptes per elaborar preparats medicinals, perfums o cosmètics que Núria Solsona presenta en el seu article són també exemples especialment significatius de les aportacions de la tradició alquímica a la societat del seu moment.

Figura 4. El disseny de nanomàquines per a la manipulació atòmica de matèries primeres està generant debats ètics sobre la seves possibles aplicacions militars.

El repte de disposar de relats històrics adequats

No obstant això, hi ha un problema a resoldre, si es vol que la naturalesa de la ciència sigui

accessible a audiències que van des de persones adultes o joves de l’educació primària i secundària fins a persones més expertes, com ara estudiants universitaris i professors de secundària i d’universitat. Fer visible la naturalesa de la ciència a través de la seva història implica disposar de relats adequats d’episodis històrics. El problema dels relats no pertoca tan sols a les audiències particulars a les quals s’adrecen, sinó també a la capacitat dels historiadors per reconstruir els resultats de les seves investigacions científiques en un determinat format narratiu.

Fins i tot per a un professional de la història de la ciència, el fet d’elaborar un relat històric pot ser complex, segons la naturalesa de l’itinerari d’investigació que s’hagi de narrar. Quan el personatge que s’estudia segueix una sola línia d’investigació durant un cert temps, la narració de l’episodi és directa, però quan comparteix diverses línies i es desvia d’una línia cap una altra, és difícil reconstruir-ne la història. Aleshores, l’historiador s’enfronta al dilema de mantenir en el seu relat l’ordre cronològic de les etapes documentades o bé separar les diferents línies i mantenir la continuïtat de cada desenvolupament temàtic malgrat fragmentar la cronologia (Holmes, 2004: 95).

Els relats són inevitablement teleològics. Un historiador narra amb una finalitat o una altra, selecciona els esdeveniments i els detalls dels coneixements previs que contribuiran o obstaculitzaran el desenllaç de la història. Un historiador només pot evitar aquesta inexorabilitat teleològica incloent relats tan complets com sigui possible d’altres línies alternatives que la investigació va prendre i que aparentment (durant un cert temps) apuntaven cap a una direcció que no va

acabar reeixint. Ara bé, quan cal comprimir i simplificar el relat (pel motiu que sigui), l’historiador es veu forçat, per tal de retenir tots els passos que van ser necessaris per al desenllaç final, a eliminar aquells elements que finalment no van resultar essencials per a aquest desenllaç. L’historiador no es pot escapar fàcilment del dilema que suposa la simplificació, atès que la història completa ràpidament esdevé massa complexa per reconstruir-la en un relat simple. La selecció és inevitable (Holmes, 2004: 189-191).

La translació del discurs anterior a l’àmbit de l’ensenyament de les ciències porta a la mateixa conclusió: la incorporació de la història de la ciència a l’educació científica requereix relats d’episodis històrics simplificats i dimensionats d’acord amb la demanda de la situació educativa. De la mateixa manera que l’historiador de la ciència es veu obligat a simplificar tot preservant aquells esdeveniments essencials per al resultat final del relat, també ha de ser capaç de tirar endavant aquesta simplificació amb finalitats educatives (Matthews, 1994: 80). En definitiva, l’accés a la història de la ciència per part d’un públic no especialitzat implica disposar de diferents nivells narratius per als diferents públics.

Referències

Adúriz-BrAvo, A.; izquierdo-Aymerich, m (2009), «A researchinformed instructional unit to teach the nature of science to pre-service science teachers». Science & Education, 18: 11771192.

BevilAcquA, F.; GiAnnetto, e.; mAtthews, m r (2001). Science, education and culture: The contribution of history and philosophy of science. Dordrecht: Kluwer Academic.

holmes, F. l (2004). Investigative pathways: Patterns and stages in the careers of experimental scientists. New Haven; Londres: Yale University Press. irzik, G.; nolA, r (2011). «A family resemblance approach to the nature of science for science education». Science & Education, 20: 591-607.

kokkotAs, P.; BevilAcquA, F. (2009). Professional development of science teachers: Teaching science using case studies from the history of science. Seattle: CreateSpace.

mAtthews, m r (1994). Science teaching: The role of history and philosophy of science. Nova York: Routledge.

mccomAs, w. F. (2000). «The principal elements of the nature of science: Dispelling the myths». A: mccomAs, w. F (ed.). The nature of science in science education: Rationales and strategies. Dordrecht: Kluwer Academic, p. 53-72.

shortlAnd, m.; wArwick, A. (1989). Teaching the history of science Oxford: Basil Blackwell.

Pere Grapí És llicenciat en ciències químiques per la Universitat de Barcelona i doctor en filosofia i lletres (programa «Història de la ciència») per la Universitat Autònoma de Barcelona. Ha estat catedràtic de física i química d’ensenyament secundari. Les seves principals àrees de recerca en història de la ciència són la química de final del segle xviii i principi del segle xix i les relacions entre la història de la ciència i l’ensenyament.

A/e: pgrapi@gmail.com

La historia de la ciencia en la enseñanza de la naturaleza de la ciencia: Maria Skłodowska-Curie y la radiactividad

La història de la ciència en l’ensenyament de la naturalesa de la ciència: Maria Skłodowska-Curie i la radioactivitat

The history of science in nature-of-science teaching: Maria Skłodowska-Curie and radioactivity

Agustín Adúriz-Bravo / Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones CeFIEC. Grupo de Epistemología, Historia y Didáctica de las Ciencias Naturales

resumen

Se presentan tres unidades didácticas para enseñar la naturaleza de la ciencia al profesorado de ciencias. Las unidades utilizan materiales de historia de la ciencia centrados en la figura y en el trabajo de Maria Skłodowska-Curie y organizados a modo de casos para contextualizar la reflexión metacientífica (sobre la naturaleza de la ciencia). Tal reflexión se realiza a través de ideas epistemológicas clave ligadas a tres tópicos: método científico, realismo y contextos y valores de la ciencia.

palabras clave

Historia de la ciencia, casos, naturaleza de la ciencia, formación del profesorado, Maria Skłodowska-Curie.

resum

Es presenten tres unitats didàctiques per ensenyar la naturalesa de la ciència al professorat de ciències. Les unitats utilitzen materials d’història de la ciència centrats en la figura i en el treball de Maria Skłodowska-Curie i organitzats a manera de casos per contextualitzar la reflexió metacientífica (sobre la naturalesa de la ciència). Aquesta reflexió es realitza a través d’idees epistemològiques clau lligades a tres tòpics: mètode científic, realisme i contextos i valors de la ciència.

paraules clau

Història de la ciència, casos, naturalesa de la ciència, formació del professorat, Maria Skłodowska-Curie.

abstract

This paper presents three didactical (i. e. instructional) units to teach the nature of science to science teachers. The units use materials of the history of science centered on Maria Skłodowska-Curie’s figure and work, and organized as cases to contextualize meta-scientific reflection (on the nature of science). Such reflection is performed through key epistemological ideas linked to three topics: scientific method, realism, and contexts and values in science.

keywords

History of science, cases, nature of science, teacher education, Maria Skłodowska-Curie.

Introducción

En este trabajo se revisa la inclusión de materiales relacionados con la historia de la ciencia en unidades didácticas originalmente diseñadas para enseñar la «naturaleza de la ciencia» al profesorado de ciencias en formación y en actividad. Los materiales históricos seleccionados giran en torno a la figura de Maria SkłodowskaCurie (1867-1934) y a sus aportaciones como científica. Los contenidos científicos sobre los cuales se trabaja se sitúan en la interfaz entre la química y la física, en torno a los temas de los modelos atómicos, la estructura de la materia y la radiactividad. La naturaleza de la ciencia, por su parte, se organiza en una serie de «ideas epistemológicas clave» vinculadas a tres tópicos de reflexión «metacientífica»: la metodología de la ciencia, la cuestión del realismo y el estudio de los contextos y los valores de la actividad científica.

Primeramente, se esbozan apuntes de carácter teórico sobre las decisiones tomadas para diseñar las unidades didácticas; se expone el uso de «casos» históricos como contextualización para una reflexión de carácter metacientífico. Hay luego tres secciones destinadas a presentar las unidades; se las reseña de manera genérica, de modo que puedan ser llevadas adelante con otras poblaciones, tales como estudiantes de secundaria básica y superior. Para ello, se omiten las actividades dentro de cada unidad dedicadas a la reflexión didáctica. El artículo se cierra con unas breves conclusiones.

Apuntes teóricos

Las llamadas metaciencias (filosofía, historia y sociología de la ciencia, entre otras) constituyen actualmente para los didactas de las ciencias (y para una parte no menor del profesorado de ciencias) un elemento fundamental e insoslayable del currículo de

ciencias para la educación obligatoria (Matthews, 1994). Se habla de naturaleza de la ciencia para referirse al conjunto de contenidos metacientíficos que se considera que deberían ser parte del bagaje cultural de la ciudadanía (McComas, 1998). Sobre el alcance de esta naturaleza de la ciencia, se produce hoy un debate teórico que incluye la discusión acerca del papel que debería tener la historia de la ciencia en la educación científica y en la formación docente (Abd-el-Khalick y Lederman, 2000; Quintanilla et al., 2007).

Por otra parte y como consecuencia de lo anterior, existe una corriente teórica en crecimiento dentro de la didáctica de las ciencias que promueve el uso de las metaciencias en la formación inicial y continuada del profesorado de ciencias (Wang y Marsh, 2002; Erduran et al., 2007). Dentro de esta corriente, algunos autores (por ejemplo, el australiano Michael Matthews) ponen énfasis en la necesidad de enseñar filosofía e historia de la ciencia en las aulas de ciencias; por tanto, sugieren formar al profesorado en los «contenidos» filosóficos e históricos a enseñar. Un segundo grupo de autores (entre ellos, Mercè Izquierdo-Aymerich, Vicente Mellado y Marilar Jiménez-Aleixandre) se enfoca en las contribuciones que pueden hacer las metaciencias al llamado conocimiento profesional del profesorado de ciencias. Esas contribuciones incluyen la mejora del conocimiento de los contenidos, la aportación de una componente cultural al currículo, la identificación de obstáculos de aprendizaje en el estudiantado, herramientas para el diseño de unidades didácticas y una plataforma general de actitudes y valores sobre la ciencia.

También hay un número reducido de autores que son más bien cautelosos a la hora de utilizar las metaciencias, por

cuanto consideran que, en especial en el caso de la historia de la ciencia (Lombardi, 1997; Fried, 2001), se cae en distorsiones graves de los contenidos metacientíficos, cuando se los lleva al currículo de ciencias y a la formación docente.

Este artículo se alinea con la segunda postura: intenta identificar algunos contenidos filosóficos e históricos valiosos para el desempeño profesional del profesorado de ciencias. Para la selección de los contenidos filosóficos, el artículo se adhiere a la idea de que existen unos «campos teóricos estructurantes» de la filosofía de la ciencia (Adúriz-Bravo, 2007) que permiten identificar aspectos de la naturaleza de la ciencia relevantes para la formación docente. La naturaleza de la ciencia aparece así organizada en «ideas epistemológicas clave».

También se considera la enseñanza de contenidos metacientíficos en estrecha relación con los científicos y didácticos; es decir, se trataría de enseñar filosofía de la ciencia dentro de ejemplos de ciencias en los cuales se discute, además, su posible implementación en el aula.

A la hora de estructurar las unidades didácticas de naturaleza de la ciencia, se acuerda con la idea de que los «casos históricos» (de formato narrativo) son una estrategia poderosa que permite anclar esos contenidos (Grapí, 2000; Irwin, 2000; Metz et al., 2007).

Algunos episodios históricos «paradigmáticos» servirían de «ambientación» para las ideas de naturaleza de la ciencia que se quiere examinar con el profesorado de ciencias (Adúriz-Bravo, 2011). Tales episodios se pueden reconstruir y narrar con el auxilio de la investigación y la divulgación provistas por la historia de la ciencia como disciplina académica.

Las tres unidades didácticas que forman parte de este trabajo

Monografia

se mueven simultáneamente en dos «planos»: el «conceptual» y el «didáctico». En todas ellas hay un primer momento más dedicado a revisar algunas cuestiones de naturaleza de la ciencia en relación con el caso histórico; un segundo momento se dedica a profundizar en las contribuciones de las metaciencias a la práctica profesional del profesorado. En este artículo solo se presenta el plano conceptual de esas unidades, tanto por razones de concisión como por el hecho de que este plano es adaptable a otras poblaciones, tales como estudiantado de ciencias de los distintos niveles educativos.

La unidad «Los descubrimientos del radio»

En esta primera unidad didáctica (Adúriz-Bravo e Izquierdo-Aymerich, 2009) se utilizan episodios de la vida «científica» de Maria Skłodowska-Curie para examinar distintas concepciones de la naturaleza del conocimiento científico. Por ejemplo, se discute el uso convencional que damos a los verbos descubrir e inventar cuando hablamos de la actividad científica, uso que trasluce una concepción «realista ingenua» de tal actividad. Cuando se sostiene esa concepción, se considera que los objetos, entidades y fenómenos de los que habla la ciencia existen como tales en el mundo, esperando a ser «descubiertos»: hallados o encontrados. Así, se minimiza la «carga teórica» con que científicos y científicas «representan» el mundo al modelizarlo.

A través de una amplia variedad de materiales (cine, prensa,

Cuadro 1

Deducción

Todas las habas de esta bolsa son blancas.

Estas habas son de esta bolsa. (luego)

Estas habas son blancas.

biografías, artículos científicos, discurso de aceptación del Premio Nobel), nos acercamos a la figura de Maria Skłodowska-Curie y al episodio del «descubrimiento» del radio. De este modo, reflexionamos sobre la postulación de ideas novedosas en la ciencia y sobre el apoyo que tienen esas ideas en los resultados de las observaciones y experimentos.

La unidad didáctica se inicia revisando tres reconstrucciones formales de la «metodología» científica:

1. Los «métodos» basados en patrones de razonamiento «inductivo», tal como el verificacionismo de la llamada concepción heredada de los años cincuenta. La postura verificacionista utiliza lo que se conoce como inducción amplia: una vez que se tiene una hipótesis, se han de buscar pruebas a favor de ella, que se van acumulando y aumentando su valor de verdad.

2. Los «métodos» basados en patrones de razonamiento «deductivo», tal como el falsacionismo popperiano. Según el esquema falsacionista, el único razonamiento válido es la deducción y, por tanto, se han de buscar pruebas en conflicto con la hipótesis, que la podrán refutar utilizando el modus tollens (una clase de silogismo que niega sus consecuencias deductivas).

3. Los «métodos» basados en patrones de razonamiento «abductivo», que subyacen a propuestas epistemológicas recientes y actuales. En esta nueva mirada sobre la metodología de la ciencia, las pruebas aportadas por las observaciones y experimentos de

Inducción

Estas habas son de esta bolsa. Estas habas son blancas. (luego)

Todas las habas de esta bolsa son blancas.

alguna manera «sugieren» cuáles son las hipótesis más fructíferas, las que mejor se ajustan a aquellas (y, por ello, el razonamiento abductivo se conoce también como inferencia a la mejor explicación).

Estos tres patrones de razonamiento se pueden mostrar de manera compacta usando la representación propuesta por el semiótico estadounidense Charles S. Peirce. Para Peirce, un argumento deductivo, uno inductivo y uno abductivo se ven como «permutaciones» de las mismas tres proposiciones, alternativamente funcionando como premisas y conclusiones (Samaja, 1994) (cuadro 1).

A fin de contextualizar la enseñanza de estos patrones de razonamiento, la unidad comienza usando la novela detectivesca de Agatha Christie Muerte en el Nilo y la película creada sobre ella (Adúriz-Bravo, 2003). La trama detectivesca funciona como una analogía para la investigación científica (fig. 1), respetando sus elementos más característicos: el «problema» (asesinato, análogo a la pregunta científica), la «solución» (identificación del culpable, análoga al modelo científico) y la «conexión inferencial» entre ellos, que es un argumento que aporta pruebas a favor de la pertinencia de la solución para el problema.

Se hace así una comparación explícita de dos aproximaciones epistemológicas al método. Se asigna un método «hipotéticodeductivo» al diseño que la autora hace de la trama: ella deduce,

Abducción

Todas las habas de esta bolsa son blancas.

Estas habas son blancas. (luego)

Estas habas son de esta bolsa.

conociendo al asesino de antemano, las pistas que proporcionará a lo largo del relato. En cambio, a la reconstrucción del crimen que hace el detective Hercule Poirot podría corresponder un método «analógico-abductivo»: él abduce la identidad del asesino a partir de las pistas que recogió y seleccionó. En esta parte de la unidad, que aún no examina casos específicos de descubrimiento o invención científica, se pone énfasis en el parecido formal entre el razonamiento abductivo y la célebre «falacia de afirmación del consecuente», que se usa en secuencias inductivas. En ambas instancias se tiene la siguiente estructura:

(grande) de O verdaderas va robusteciendo T. En el marco de la nueva filosofía de la ciencia, una O suficientemente relevante puede «generar» la hipótesis T.

Según la lógica clásica, un método científico apoyado en este patrón de razonamiento es defectuoso, pues pivota en una inferencia formalmente «falaz». Los resultados que confirman la predicción O no añaden a la verdad de T. Sin embargo, una mirada abductiva sobre las relaciones entre pruebas e hipótesis evita esa dificultad y parece proporcionar una reconstrucción más plausible del razonamiento de los científicos.

algunos fragmentos de la película comercial francesa Les palmes de Monsieur Schutz (lanzada en 1997 y conocida en España e Hispanoamérica como Los méritos de Madame Curie). La tarea central de la unidad consiste en reconstruir la postulación de la existencia del radio utilizando para ello un argumento abductivo à la Peirce:

Se observa el hecho sorprendente C. Pero si la hipótesis A fuera correcta, sería el caso que C. (luego)

Hay buenas razones para pensar que A es correcta.

que para la «invención» del radio queda:

Se observa el hecho sorprendente de que la pecblenda resulta más activa que su propio peso en óxido de uranio.

Pero si la hipótesis de que existe un nuevo radiometal sumamente activo en forma de trazas en la pecblenda fuese correcta, sería el caso que esta resultaría más activa que su propio peso en óxido de uranio. (luego)

Hay buenas razones para pensar que la idea de que existe un nuevo radiometal sumamente activo en forma de trazas en la pecblenda es correcta.

donde T es una proposición de carácter teórico (usualmente, una hipótesis) y O es una predicción deductivamente inferida de T, que se puede poner a prueba mediante observaciones, experimentos u otro tipo de «intervenciones» científicas. Lo que dice este patrón genérico es que la verdad de la predicción O de alguna manera «aporta» a la verdad de la proposición teórica T. En el marco positivista, una serie

La unidad didáctica presenta algunos episodios históricos en forma de «viñeta» (por ejemplo, la transición entre el «modelo del pudín» de Thomson y el «modelo planetario» de Rutherford para el átomo) para «interpretar» estas formas abstractas. Tras explorar los conocidos experimentos de Geiger y Marsden de la lámina de oro, el profesorado propone una interpretación abductiva de la hipótesis formulada por lord Rutherford. Es aquí donde se pasa a trabajar sobre la radiactividad y los «descubrimientos» del polonio y del radio. Se introduce el caso histórico mediante el visionado de

Las fuentes primarias, convenientemente «leídas», pueden dar argumentos que apoyen esta interpretación abductiva:

Quedé sorprendida por el hecho de que la actividad de los compuestos de uranio [...] parece ser una propiedad atómica del elemento [...]. Tal actividad no es destruida por cambios de estado físicos ni por transformaciones químicas.

Medí la actividad de un número de minerales; todos los que resultan radiactivos siempre contienen uranio o torio. Pero noté un hecho inesperado: ciertos minerales (pecblenda, calcolita,

Figura 1. Las series televisivas donde aparecen detectives, médicos o forenses (como Bones, en la foto) proporcionarían un contexto potente para aprender (por analogía) sobre la naturaleza del pensamiento científico.

La historia de la ciencia en

autunita) tenían una actividad mayor de la que se esperaría con base en su contenido de uranio o torio. Así, ciertas pecblendas que contenían un 75 % de óxido de uranio eran cuatro veces más activas que ese óxido [...]. Esto entraba en conflicto con ciertas visiones que sostenían que ningún mineral debería ser más radiactivo que el uranio metálico [...].

Entonces pensé que la mayor actividad de los minerales naturales podía estar determinada por la presencia de una pequeña cantidad de un material altamente radiactivo, diferente del uranio, el torio y los demás elementos conocidos en el presente (M. Curie, 1966; traducción y cursivas del autor de este artículo).

La unidad «Vida y milagros de Maria Curie, descubridora del rádium»

Esta segunda unidad didáctica (Adúriz-Bravo, 2005b) propone trabajar con las diversas (y a veces incompatibles) «imágenes» de Madame Curie construidas en la literatura científica, histórica y popular y en las artes audiovisuales. El profesorado compara la visión «hagiográfica» puesta en circulación en los años treinta por la hija menor de Maria Skłodowska-Curie, Ève, con una amplia selección de aproximaciones más recientes (y, por cierto, más refrescantes) a su figura, incluyendo Les palmes de Monsieur Schutz, la muy cuidada biografía de Sánchez Ron (2000) y un episodio de la serie animada Los Simpson que presenta a unos Curie gigantescos devastando Tokio con haces radiactivos que emanan de sus ojos.

Con estos materiales, nos internamos en un debate alrededor del rol de las minorías en la ciencia y del papel del científico individual inmerso en una comunidad científica. La unidad se concentra sobre los «contextos» y los «valores» implicados en la actividad científica, específicamente en relación con

la figura de Maria SkłodowskaCurie como «paradigma» de la mujer en la ciencia. Ella es uno de los personajes más visitados de la historia de la ciencia, varios estereotipos e iconos han sido construidos a sus expensas. Esto proporciona un terreno fértil para que el profesorado de ciencias examine cómo el público en general, e incluso los propios científicos, ven la actividad científica y a quienes la llevan adelante. Al igual que en la unidad anterior, las primeras actividades no se enfocan en el caso histórico «duro», sino que proponen una discusión más general acerca de lo que, en la literatura didáctica de las ciencias, se conoce como imagen del científico (Adúriz-Bravo et al., 2006). Así, se desmenuzan diversas representaciones arquetípicas del «calvo con gafas y bata blanca» (fig. 2).

un niño uruguayo de 2.º grado de primaria, muestra en su dibujo una imagen del científico que contiene un gran número de rasgos del estereotipo socialmente instalado.

Luego, la actividad central de la unidad requiere identificar, caracterizar y analizar críticamente el tratamiento romantizado del personaje, apoyado en aproximaciones historiográficas defectuosas o pasadas de moda. He aquí un ejemplo del tipo de reconstrucción pseudohistórica que se desea que el profesorado pueda discutir durante las actividades:

Sí, estos cuatro años heroicos no solo fueron los más felices de María Curie, sino los más perfectos, los más cercanos a las cumbres de la misión humana hacia los cuales su mirada se había elevado. Cuando se es joven y sola y se abisma en el estudio, se puede «no tener de qué vivir», pero vivir intensamente. Un inmenso entusiasmo da a la polaca de veintitrés años el poder de ignorar las pruebas y privaciones que soporta, y de magnificar su sórdida existencia. Más adelante, el amor, las maternidades, las preocupaciones de esposa y madre, las complejidades de una pesada labor devolverán a la iluminada a la vida real. Pero, en el mágico momento en que María es más pobre que nunca, es indiferente como un niño. Planea, ligera, sobre otro mundo, aquel que su pensamiento concebirá siempre como el más puro, el verdadero (È. Curie, 1960: 117).

La unidad «Una reducción honorable»

Esta tercera unidad didáctica (Adúriz-Bravo, 2010) está diseñada para trabajar, con el profesorado de ciencias, una explicación balanceadamente «internalista» (epistémica) y «externalista» (sociocultural) de los estudios sobre el radio, desde la postulación de su existencia (Curie y Curie, 1898) hasta su obtención en estado relativamente puro, más de una década después.

La unidad, nuevamente organizada en torno a un «recorte» de la vida y la obra de Maria Skłodowska-Curie, se llama «Una reducción honorable», haciendo un juego de palabras con el título del conocido libro de Giroud (1981), Une femme honorable. En esta unidad, la purificación y la posterior reducción del cloruro de radio es considerada «honorable» en dos sentidos: «honrosa», porque Maria Skłodowska-Curie no patenta ni esconde las técnicas de obtención del radio a partir de la pecblenda, legándolas al

Figura 2. Gastón,

dominio público, y «honorada», porque le vale su segundo Premio Nobel, esta vez en química.

La unidad comienza examinando ejemplos de factores contextuales que «empujan» la innovación en ciencias; se recurre para ello a una viñeta construida sobre la invención de los «marcadores radiactivos» por George de Hevesy (Adúriz-Bravo, 2005a). Luego, la actividad central apunta a la pregunta de por qué «festejamos» el aniversario del descubrimiento del radio contando los años desde 1898, si el cloruro de radio se obtuvo en forma relativamente pura en 1901 y el radio metálico se preparó por primera vez en 1910 (Adúriz-Bravo e Izquierdo-Aymerich, 2009). Intentar responder a esta pregunta con el profesorado de ciencias nos permite hacer foco en la reducción del mineral a metal libre, por medio de técnicas electrolíticas especialmente concebidas, en un episodio históricamente significativo, con variadas implicancias sociocientíficas y educativamente valioso.

La unidad pretende modelizar una visión «contextualista» de la ciencia que tiene en cuenta los factores internos y externos que se juegan en el momento de la elección entre modelos teóricos. En la película Les palmes de Monsieur Schutz se destaca el principal factor interno del episodio: el cambio de enfoque del problema de la radiactividad, que pasa a ser vista como un fenómeno físico, ligado a algunos elementos químicos a nivel de su estructura más íntima (fig. 3). Algunos factores externos, o «no epistémicos», contextualizan este cambio de enfoque: la disponibilidad de un nuevo instrumento, el electrómetro Curie (tecnología); la competencia entre dos laboratorios (financiación, distinciones), y la necesidad de explicar a los legos (por ejemplo, a la niñera Georgette) el problema teórico (comunicación).

Figura 3. El electrómetro de cuarzo piezoeléctrico montado por los hermanos Curie ayudó a determinar que «la propiedad de emitir rayos que vuelven conductor el aire y que actúan sobre las placas fotográficas es una propiedad específica del uranio y del torio que aparece en todos los compuestos de esos metales, y que se debilita conforme la proporción del metal activo en el compuesto disminuye» (Curie y Curie, 1898: 176; traducción del autor de este artículo).

A guisa de conclusión

En las tres unidades didácticas reseñadas en este artículo se pone en evidencia el hecho bien conocido de que la expresión «historia de la ciencia» es multívoca; esa multivocidad debería ser examinada con cuidado de cara a una fructífera incorporación de materiales históricos a la educación científica.

En primer lugar, aparece la historia de la ciencia como lo que efectivamente «pasó» en la empresa científica a lo largo del tiempo; eso que pasó va dejando testimonios y documentación (fuentes primarias) que se pueden usar en el aula. En segundo lugar, diversos actores (los propios científicos, los divulgadores, los novelistas, el profesorado, etc.) cuentan «historias» de la ciencia (por ejemplo, González Duarte, 2011); tales historias tienen distinto valor didáctico y, además, deben ser «vigiladas» en términos de qué tipo de imagen de la ciencia proponen. Por último, se entiende también la historia de la ciencia como una disciplina académica

consolidada que proporciona materiales valiosos para la enseñanza de las ciencias: desde la producción historiográfica más «dura» hasta divulgación de buena calidad.

Referencias

ABd-el-khAlick, F.; ledermAn, N. G. (2000). «The influence of history of science courses on students’ views of nature of science».

Journal of Research in Science Teaching, 37(10): 1057-1095.

Adúriz-BrAvo, A. (2003). «La muerte en el Nilo: Una propuesta para aprender sobre la naturaleza de la ciencia en el aula de ciencias naturales de secundaria». En: Adúriz-BrAvo, A.; PerAFán, G. A.; BAdillo, E. (coord.). Actualización en didáctica de las ciencias naturales y las matemáticas. Bogotá: Magisterio, p. 129-138. (2005a). El guiso fantasmagórico: Relato de la mítica invención de los marcadores radiactivos. Buenos Aires: Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología. (2005b). «“Los descubrimientos del radio”: Una unidad didáctica para enseñar sobre la naturale-

La historia de la ciencia en la enseñanza de la naturaleza de la ciencia

Monografia

za de la ciencia a futuros profesores de ciencias naturales». En: couso, D.; BAdillo, E.; PerAFán, G. A.; Adúriz-BrAvo, A. (ed.). Unidades didácticas en ciencias y matemáticas. Bogotá: Magisterio, p. 317-336. (2007). «A proposal to teach the nature of science (NOS) to science teachers: The “structuring theoretical fields” of NOS». Review of Science, Mathematics and ICT Education, 1(2): 41-56. (2010). «Aproximaciones histórico-epistemológicas para la enseñanza de conceptos disciplinares». Revista Electrónica EDUCyT, 1(1): 107-126. (2011). «Use of the history of science in the design of research-informed NOS materials for teacher education». En: kokkotAs, P. V.; mAlAmitsA, K. S.; rizAki, A. A. (ed.). Adapting historical knowledge production to the classroom Rotterdam: Sense, p. 195-204.

Adúriz-BrAvo, A.; Godoy, E.; iGlesiAs, M.; BonAn, L.; González GAlli, L. (2006). «Las imágenes de ciencia y de científico en una propuesta de educación inclusiva para todos y todas». En: AñAños BedriñAnA, F. T.; GArcíA mínGuez, J.; BedmAr, M.; montero, I. (ed.). Educación social: Formación, realidad y retos. Granada: Grupo Editorial Universitario, p. 427-435.

Adúriz-BrAvo, A.; izquierdo-Aymerich, M. (2009). «A researchinformed instructional unit to teach the nature of science to pre-service science teachers». Science & Education, 18(9): 1177-1192.

curie, È. (1960). La vida heroica de María Curie, descubridora del radio. 25.º ed. Madrid: Espasa-Calpe. [Ed. original en francés de 1937] curie, M. (1966). «Radium and the new concepts in chemistry». En: Nobel lectures: Chemistry, 19011921 Ámsterdam: Elsevier, s. p.

curie, P.; curie, M. (1898). «Sur une substance nouvelle radioactive, contenue dans la pechblende». Comptes Rendus, 127(3): 175-178.

erdurAn, S.; mAmlok-nAAmAn, R.; Adúriz-BrAvo, A. (2007). «Developing epistemologically empowered teachers: Examining the role of philosophy of chemistry in teacher education». Science & Education, 16(9-10): 975-989.

Fried, M. (2001). «Can mathematics education and history of mathematics coexist?». Science & Education, 10(4): 391-408.

Giroud, F. (1981). Une femme honorable. París: Fayard. González duArte, P. (2011). «Marie Sklodowska-Curie: Una combinació excepcional de capacitat intel·lectual i qualitat humana». Educació Química EduQ, 8: 4-10.

GrAPí, P. (2000). «El potencial educatiu de la història de la ciència: El cas de la revolució química». En: Fuente cullell, P. de la; PuiG AGuilAr, R.; BAtlló ortiz, J. (coord.). Actes de les V Trobades d’Història de la Ciència i de la Tècnica. Barcelona: Institut d’Estudis Catalans. Societat Catalana d’Història de la Ciència i de la Tècnica, p. 111-114.

irwin, A. (2000). «Historical case studies: Teaching the nature of science in context». Science Education, 84(1): 5-26. lomBArdi, O. (1997). «La pertinencia de la historia en la enseñanza de las ciencias: Argumentos y contraargumentos». Enseñanza de las Ciencias, 15(3): 343-349.

mAtthews, M. (1994). Science teaching: The role of history and philosophy of science. Nueva York: Routledge. mccomAs, W. (ed.) (1998). The nature of science in science education: Rationales and stratefies. Dordrecht: Kluwer.

metz, D.; klAssen, S.; mcmillAn, B.; clouGh, M.; olson, J. (2007). «Building a foundation for the use of historical narratives». Science & Education, 16(3-5): 313-334.

quintAnillA, M.; izquierdo-Aymerich, M.; Adúriz-BrAvo, A. (2007). «Discusión en torno a una propuesta para introducir la historia de la ciencia en la formación inicial del profesorado de ciencias». En: izquierdoAymerich, M.; cAAmAño, A.; quintAnillA, M. (ed.). Investigar en la enseñanza de la química. Nuevos horizontes: Contextualizar y modelizar. Bellaterra: Universitat Autònoma de Barcelona, p. 173-196.

sAmAjA, J. (1994). Epistemología y metodología: Elementos para una teoría de la investigación científica. Buenos Aires: EUDEBA. sánchez ron, J. M. (2000). Marie Curie y su tiempo. Barcelona: Crítica.

wAnG, H. A.; mArsh, D. D. (2002). «Science instruction with a humanistic twist: Teachers’ perceptions and practice in using the history of science in their classrooms». Science & Education, 11(2): 169-189.

Agustín Adúriz-Bravo

Es docente-investigador en el Centro de Formación e Investigación en Enseñanza de las Ciencias (CeFIEC), instituto de investigaciones didácticas, epistemológicas e históricas de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires. Su trabajo gira en torno a los desafíos de enseñar la filosofía de la ciencia al profesorado de ciencias en formación y en actividad. E-mail: aadurizbravo@cefiec.fcen.uba.ar

Química al laboratori: una (r)evolució històrica

Chemistry at the laboratory: a historical (r)evolution

Josep M. Fernández-Novell i Mireia Díaz-Lobo / Universitat de Barcelona. Facultat de Biologia. Departament de Bioquímica i Biologia Molecular

resum

La química ens envolta. Mirem on mirem, sempre la trobem present: des que ens aixequem al matí i ens fem el cafè fins que ens n’anem a dormir i apaguem el llum de l’habitació. Però tota aquesta química que ens facilita la vida diària no seria possible si abans algú no l’hagués estudiat. La història de la química està marcada per uns experiments concrets i uns personatges excepcionals: Van Helmont, Hales, Lavoisier, Volta, Fraunhofer i Bunsen, entre d’altres. Per això, convidem els lectors a endinsar-se en la fascinant història de la química i, amb l’ajut d’alguns experiments, recórrer els salts més importants de la química que han fet avançar la nostra societat. Al mateix temps, aquests experiments poden ser una eina didàctica per al professorat de secundària per introduir els alumnes en el món de la química i en la història de la química, alhora que per despertar-los l’interès per aquesta ciència.

paraules clau

Química, història, experiments, eina didàctica.

abstract

Chemistry is around us. Everywhere we find it: when we wake up every morning and make our coffee until we go to sleep and turn off the light of our bedroom. However, all this chemistry that makes our daily life easier would not be possible if anyone had not studied it before. The history of chemistry is marked by specific experiments and exceptional characters: Van Helmont, Hales, Lavoisier, Volta, Fraunhofer and Bunsen, among others. Therefore, we invite readers to explore the fascinating history of chemistry and, with the help of some experiments, travel through the most important jumps in chemistry that have made advance our society. At the same time, these experiments can be a teaching tool for high school teachers to introduce students to the world of chemistry and the history of chemistry, and arouse their interest in this science.

keywords

Chemistry, history, experiments, teaching tool.

Introducció

L’estudi de la química no s’ha de limitar només a conèixer les lleis i teories, o saber-se els símbols dels elements, o anar acumulant dades d’experiments i aprendre’s les biografies dels seus actors més importants. Cal saber com han evolucionat les idees i teories proposades pels químics, així com les tècniques que han emprat al llarg del temps; per a una revisió, vegeu Asimov (1975), Asimov (1990), Bensaude (1997) i Butterfield (1965). Per comprendre

tots els canvis que han acompanyat el desenvolupament de la química, és important poder emprar la història de la química, per part del professorat de ciències implicat, com un recurs didàctic més que ajudarà en l’aprenentatge dels continguts d’aquesta assignatura.

A l’hora d’explicar química o ciències a l’alumnat, sigui del nivell que sigui, des de secundària fins als primers cursos universitaris, s’explica el mètode científic proposat per Francis

Bacon (1561-1626) a la primeria del segle xvii. Aquest mètode es basa en l’observació d’un fenomen, en l’enunciat d’una hipòtesi que després s’analitzarà mitjançant l’experimentació (i se’n demostrarà la validesa o es rebutjarà), per acabar amb unes conclusions en forma de teories. En aquest article es posarà l’atenció sobre alguns experiments que van marcar l’esdevenir d’aquesta ciència i en la possibilitat de desenvolupar-los al laboratori amb l’alumnat.

Abans de continuar, cal preguntar: què és la química per al professorat de ciències? Hi ha, majoritàriament, dues idees o posicionaments. Primerament, aquells que creuen que la química és el conjunt de transformacions de la matèria de les quals s’obté un benefici, on, per exemple, el foc seria el primer canvi químic, utilitzat ja des de l’antiguitat. Els del segon posicionament, amb una visió molt més estricta, consideren la química com una ciència (que estudia les propietats de la matèria i les seves reaccions) i es limiten a èpoques força més recents, com ara la de Lavoisier (1743-1794), que sacsejà la química del moment portant-la fins a la categoria de ciència.

Al llarg de la història de la química, trobem períodes de temps plens d’ebullició d’idees, d’aparició de noves tecnologies, en què es descobreixen nous elements químics

Com el lector o la lectora entendrà en seguir llegint aquest article, els autors s’han decantat per la primera «definició», en considerar que aquells artesans que treballaven amb foc per obtenir coure o fer aliatges com el bronze fa més de tres mil o quatre mil anys, tot i no ser químics, feien química sense saber-ho. També per l’origen de la paraula química, tant si ve del grec chemia, chemeia o chymia, relacionada amb la metal·lúrgia, com si ve de l’egipci antic khem, relacionada amb la terra negra de la vall del Nil. En qualsevol cas, ambdues paraules ja es feien servir fa milers d’anys.

Al llarg de la història de la química, trobem períodes de temps plens d’ebullició d’idees, d’aparició de noves tecnologies, en què es descobreixen nous elements químics. Aquí es presenten uns experiments que expliquen de forma senzilla l’evolució de la química, sempre a partir de l’invent d’una nova tecnologia que ha acabat tenint una repercussió molt important en l’avenç de la química i de la societat.

Alguns d’aquests experiments, que han marcat la història de la química, poden ser emprats com a recurs didàctic pel professorat de secundària per tal d’augmentar l’interès del seu alumnat envers ella. Concretament, les experiències que es presenten són sobre l’obtenció del llautó, la manipulació i l’obtenció de gasos, la pila de Volta i l’espectroscòpia.

Aquest article vol relacionar l’estudi experimental de la química a secundària amb els vells descobriments que van fer que aquesta ciència fes una veritable (r)evolució històrica.

Metodologia

Per a cada experiment hi ha tres apartats. En el primer se n’explica la «situació històrica», per tal de comprendre com van influir els coneixements anteriors, l’entorn i la societat de l’època en la seva realització. En el segon apartat, es mostra la part experimental que es pot dur a terme al laboratori i que suposa un avenç en la història de la química, un nou pas (r)evolucionari d’aquesta ciència. Finalment, s’acaba amb les «conclusions», que és el tercer i últim apartat.

Per tractar els punts anteriors, cal explicar els experiments per separat. Això implicarà que, en acabar cada experiment, es presentaran unes petites conclusions per explicar la «nova

tecnologia» sorgida en aquella època i relacionada amb l’experiment, els «nous elements químics» més rellevants obtinguts per mitjà d’aquesta nova tecnologia i, finalment, el «currículum» on es relaciona l’experiment amb els possibles temes del currículum de química a Catalunya, segons el nivell educatiu que el professorat treballi.1

Experiment 1. Obtenció del llautó

Situació històrica

Des de la prehistòria fins a l’actualitat, els éssers humans no hem parat ni un moment d’observar tots els fenòmens i les alteracions en la naturalesa de les substàncies que ens envolten. Gràcies a aquesta curiositat, hem pogut comprendre, aprendre i, posteriorment, imitar la naturalesa per tal de millorar la nostra qualitat de vida i poder avançar com a espècie. Això ha repercutit posteriorment en l’avenç de la societat.

L’ésser humà va saber beneficiar-se d’alguns fenòmens químics i convertir-se en un químic pràctic quan va ser capaç de produir i mantenir el foc. Va haver d’idear mètodes per poder combinar en una proporció adequada la fusta (o un altre material combustible), l’aire (a una velocitat suficient) i la calor,

Des de la prehistòria fins a l’actualitat, els éssers humans no hem parat ni un moment d’observar tots els fenòmens i les alteracions en la naturalesa de les substàncies que ens envolten

1 http://www.xtec.cat/web/curriculum/eso i http://www.xtec.cat/web/curriculum/ Batxillerat (consulta: 30 abril 2012).

fins a arribar a obtenir la primera flama o espurna. Va crear fórmules per assecar la fusta i va utilitzar diversos mètodes, com el del fregament, per arribar a la temperatura d’ignició.

Cap al 6000 aC va començar a fer servir uns materials estranys i difícils de trobar que posseïen unes propietats que la pedra no li podia donar. Aquests materials eren els metalls; bàsicament, el coure i l’or, perquè són dels pocs metalls que es troben lliures a la natura.

Les gotetes vermelloses del coure o groguenques de l’or segur que van cridar l’atenció de qualsevol que les podia observar. Al principi, a causa de la seva lluentor metàl·lica i bellesa, les van utilitzar com a motius ornamentals. Però, més endavant, van veure que eren mal·leables, és a dir, que es podien aplanar sense trencar-se, no com la pedra, que es polvoritzava, o la fusta i els ossos, que s’estellaven. Quins eren els elements químics coneguts en aquells temps? Els metalls com l’or, el coure, la plata (o argent), el plom i l’estany van ser els primers elements químics emprats a l’antiguitat, ja que, tal com s’ha comentat abans, es podien trobar com a metalls purs. Posteriorment, alguns d’aquests elements es van extreure a partir de la fosa, en forns fets a terra, dels minerals que els contenien. Sense saber-ho, aquells «artesans» van fer aliatges de coure, com el

bronze i el llautó (sense conèixer el zinc), gràcies al fet que van aconseguir augmentar la temperatura del forn bufant aire a través d’uns tubs de canya (o, en altres paraules, insuflant oxigen al foc). Més tard, millorant aquesta tècnica, van obtenir ferro; per a una revisió, vegeu Eliade (1990).

Per

als nostres avant-

passats, el bronze, un aliatge de coure i estany, tenia força avantatges enfront del coure, ja que era més dur i molt resistent al fregament i a la corrosió

L’esquema que tothom ha estudiat segueix el fil d’aquests descobriments i el seu avenç tecnològic:

Edat de la pedra → Edat dels metalls → Edat del bronze → Edat del ferro

Per als nostres avantpassats, el bronze, un aliatge de coure i estany, tenia força avantatges enfront del coure, ja que era més dur i molt resistent al fregament i a la corrosió. Això feia que tingués una major durabilitat. Un altre aliatge que també van usar, però amb menys freqüència, va ser el llautó, una mescla de coure i zinc que oferia unes propietats mecàniques més grans que el

coure, tot i que mai va poder rivalitzar amb el bronze.

Laboratori

Al laboratori es pot obtenir llautó a partir d’escalfar a la flama una moneda de coure a la qual prèviament se li ha electrodipositat zinc (fig. 1c i 1d); per fer-ho, s’ha de submergir la moneda de coure en una solució d’hidròxid de potassi (KOH) 5M, que conté zinc en pols (fig. 1a). Per afavorir l’oxidació del zinc a catió divalent zinc (Zn2+), es pot escalfar lleugerament la solució, però amb precaució, perquè es desprèn hidrogen a causa de la reducció de l’aigua (fig. 1b), segons la reacció següent:

Zn(s) + 2 OH (aq) + 2 H2O(l) → Zn (OH)4 (aq) + H2(g)

Conclusions

Nova tecnologia Els nostres avantpassats eren artesans de la metal·lúrgia i, en millorar els forns, van obtenir ferro. Això va representar una revolució, ja que les armes de ferro eren superiors a les de bronze i aquestes, en el seu moment, van ser superiors a les de coure.

Nous elements químics No coneixien l’existència de la química, però treballaven amb set elements químics: coure (Cu), or (Au), plata (Ag), plom (Pb), estany (Sn), ferro (Fe) i mercuri (Hg). Currículum. Aquest experiment pot relacionar-se, segons el nivell

Figura 1. Obtenció de llautó a partir d’escalfar a la flama una moneda de coure amb zinc dipositat a la superfície.

Monografia

Preparar un muntatge per obtenir i confinar un gas, com ara l’hidrogen, és relativament senzill, alhora que el procediment és pràcticament el mateix que va idear Hales

educatiu, amb l’estudi de les propietats dels materials, amb el de la flama, amb el de l’acidesa / basicitat i, finalment, amb el de la velocitat de reacció.

Experiment 2. Obtenció de gas hidrogen

Situació històrica

Durant els segles següents, els alquimistes van anar estudiant les substàncies sòlides i líquides que trobaven a la natura i també aquelles que es produïen en els seus experiments. En realitat, els alquimistes havien obtingut amb una certa freqüència «aires» i «vapors» que omplien els seus laboratoris, però eren substàncies escorredisses, pesades d’estudiar, difícils d’atrapar i fàcils d’ignorar. L’única substància aèria coneguda i estudiada va ser l’aire, que era prou diferent de les altres substàncies conegudes i que es considerava un element des de la Grècia clàssica.

Però, a partir del segle xv, es va estendre la fabricació de recipients de vidre bufat, el qual, a diferència del vidre normal, es podia escalfar i, posteriorment, refredar, sense que s’acabés trencant. Gràcies a aquest salt qualitatiu, es va començar a aprofundir en l’estudi dels gasos.

El primer a estudiar els vapors que produïa en els seus experiments va ser el metge flamenc Jean Baptiste van Helmont (1579-1644), al segle xvii. Es va

centrar en l’observació dels vapors obtinguts en cremar fusta, de manera que va estudiar les propietats del diòxid de carboni. En aquells temps, Robert Boyle (1627-1691) va estudiar la compressibilitat dels gasos en la llei de Boyle-Mariotte i, a més, va donar una definició d’element químic més moderna.

Un altre exemple de com va influir positivament la millora del material de vidre en la manipulació de gasos es troba en el químic anglès Stephen Hales (1677-1761), que va centrar els seus esforços a recollir-los sobre l’aigua. Els vapors formats en una reacció química els conduïa, a través d’un tub, cap a l’interior d’un recipient que havia omplert d’aigua i col·locat cap per avall dins d’un cubell ple d’aigua. El gas bombollejava dins del recipient, desplaçava l’aigua i la forçava a sortir a través del fons obert. En acabar, Hales obtenia el recipient ple de gas o gasos formats en la reacció. Aquesta tècnica tan senzilla va ser molt important per aprofundir en l’estudi dels gasos.

Antoine Laurent Lavoisier. Aquest va reconèixer la importància de les mesures precises en totes les seves investigacions químiques i insistia a pesar-ho i mesurar-ho tot, tal com feien els físics des de feia temps (la física, en aquella època, ja era considerada una ciència). Gràcies a la seva pulcritud i a l’exactitud dels seus experiments, va poder formular la llei de conservació de la matèria, que iniciava l’estudi de la química tal com és en l’actualitat. L’invent de la impremta va permetre que els seus llibres arribessin a tothom, la qual cosa va fomentar l’expansió del coneixement de la química.

Laboratori

Preparar un muntatge per obtenir i confinar un gas, com ara l’hidrogen, és relativament senzill, alhora que el procediment és pràcticament el mateix que va idear Hales. Només cal disposar d’un erlenmeyer, un tub proveït d’una òliba, una proveta i un vas de precipitats.

2. Confinament d’hidrogen gas obtingut en l’oxidació de zinc amb àcid clorhídric fent servir el muntatge ideat per Hales. Les fletxes de la fotografia B mostren les bombolles d’hidrogen.

Els nombrosos treballs i descobriments en relació amb els gasos que s’havien fet durant tot el segle xvii i una gran part del xviii havien de ser reunits en una teoria global, cosa que va ocórrer al final del mateix segle xviii, de mans del químic francès

Tal com es mostra a la fig. 2a, a l’interior de l’erlenmeyer s’afegeix zinc en pols i s’hi addicionen amb molta cura entre cinc i sis gotes d’àcid clorhídric concentrat. El zinc metàl·lic és oxidat a zinc(II) per l’acció de l’àcid clorhídric, de manera que es forma clorur de

Figura

zinc i es desprèn gas hidrogen, segons la reacció següent:

Zn(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)

Per poder atrapar i, posteriorment, estudiar el gas hidrogen generat, cal fer-lo bombollejar dins de la proveta plena d’aigua (fig. 2b). S’observa com el gas va desplaçant l’aigua i, finalment, s’obté una proveta plena de gas hidrogen.

Cal indicar que les lectures parcials dels llibres de Boyle (2012) i Lavoisier (2000) poden ser molt il·lustratives per a l’alumnat.

Conclusions

Nova tecnologia Es poden citar dos grans esdeveniments en l’estudi dels gasos: el descobriment de la bomba de buit (o màquina pneumàtica) per part d’Otto von Gericke (1602-1686) i l’invent de la bóta pneumàtica per part de Stephen Hales.

Nous elements químics Els elements arsènic (As), antimoni (Sb) i fòsfor (P) es van aïllar i aplicar en aquest període.

Currículum Aquest experiment pot relacionar-se, segons el nivell educatiu, amb l’estudi dels estats de la matèria, amb el de les lleis generals dels gasos fins a la llei dels gasos perfectes i, finalment, amb el de les propietats dels àcids i les bases.

Experiment 3. La pila de Volta

Situació històrica

Al final del segle xviii, el físic italià Alessandro Volta (1745-1827) va descobrir alguns dels secrets de l’electricitat, però el més decisiu va ser quan, l’any 1800, literalment va apilar discos de plata i de zinc col·locant-los de forma alternada i separats per discos de cartró mullat amb salmorra. Aquesta pila es coneix actualment com a pila de Volta i produïa corrent elèctric quan

l’extrem superior i l’inferior s’unien mitjançant un cable. Aquesta pila produïa un flux més o menys gran de corrent elèctric, a diferència de l’ampolla de Leiden, construïda pel filòsof natural holandès Pieter van Musschenbroek (1692-1761), que descarregava tota l’electricitat emmagatzemada d’una sola vegada.

La pila de Volta va ser la primera a indicar clarament que les reaccions químiques tenien a veure amb l’electricitat. Si una reacció química podia produir un corrent elèctric, no era tan desproporcionat pensar que un corrent elèctric podia provocar una reacció química. De fet, sis setmanes després que Volta exposés la seva pila, dos químics anglesos, William Nicholson (17531815) i Anthony Carlisle (17681840), van fer passar un corrent elèctric a través de l’aigua observant que es desprenien bombolles de gas de les dues varetes de metall que havien submergit per fer passar el corrent. El gas que apareixia d’una de les varetes era l’hidrogen i el de l’altra, l’oxigen. D’aquesta manera van demostrar l’acció contrària de la pila, és a dir, que l’electricitat provocava una reacció química: la descomposició de l’aigua en hidrogen i oxigen. El químic anglès Humphry Davy (1778-1829) va tenir la idea de «separar» els elements que formaven els compostos químics, és a dir, descompondre els compostos químics fent passar electricitat a través d’ells. Davy va construir la pila elèctrica més potent fins a aleshores utilitzant dues-centes cinquanta plaques metàl·liques. Posteriorment, va fer passar un corrent elèctric a través de potassa fosa (carbonat de potassi) i va aconseguir alliberar petites gotes de potassi. Després va fer passar electricitat a través d’altres sals foses. D’aquesta

manera va aïllar sodi del carbonat de sodi i també diferents metalls dels seus respectius òxids: magnesi de la magnesita, estronci de l’estroncianita, bari de la baritina i calci d’una mescla d’òxid de calci i de carbonat de calci (calç).

Humphry va ser el pare de l’electròlisi. Gràcies als seus treballs, el seu ajudant, Michael Faraday (1791-1867), va impulsar una nova tècnica, molt estesa tant en el món industrial com en el de la recerca, anomenada electroquímica. Va descobrir, l’any 1833, les lleis que la regeixen, va introduir el concepte equivalent electroquímic i va crear la seva terminologia bàsica; per a una revisió, vegeu Grapí (2008).

Laboratori

En un laboratori es pot construir una pila derivada de la pila voltaica. En una xeringa es col·loca una moneda de coure; a sobre, una placa de zinc, i, després, un paper mullat amb una solució de clorur de sodi (NaCl) 4M, per tal de garantir la circulació dels electrons d’un extrem a l’altre. Es repeteix aquest muntatge fins a tenir uns deu apilaments (fig. 3a i 3b). Amb l’ajut d’un tèster, es mesura experimentalment el corrent elèctric produït per la pila. L’ànode (pol negatiu) es posa en contacte amb el paper que està a sobre de la placa de zinc i el càtode (pol positiu) es posa en contacte amb la moneda de coure (fig. 3c).

Conclusions

Nova tecnologia L’electricitat aplicada a la química: aïllar metalls dels seus òxids (electròlisi) i estudiar les reaccions d’oxidació-reducció. Aplicar l’electricitat al cos humà (inici de la fisiologia).

Nous elements químics Tots aquells que es van descobrir per

Monografia

mitjà de l’electròlisi de les seves sals foses, com ara el sodi (Na), el potassi (K), l’estronci (Sr), el calci (Ca) i el bari (Ba). També es van obtenir els gasos oxigen (O), hidrogen (H), nitrogen (N) i clor (Cl).

Currículum Aquest experiment pot relacionar-se, segons el nivell educatiu, amb l’estudi de l’electricitat, amb el de les lleis de Faraday i l’electròlisi i, finalment, amb el de les reaccions d’oxidació-reducció.

Experiment 4. L’espectroscòpia

Situació històrica

A la primeria del segle xix es va produir un altre descobriment crucial per a la història de la química: la invenció de l’espectroscopi. Però abans ens hem de remuntar al segle xvii, quan el filòsof natural anglès Isaac Newton (1642-1727) va comprovar que qualsevol feix de llum blanca (no necessàriament procedent del Sol) que incidís en un prisma òptic es descomponia en l’espectre de colors de l’arc de Sant Martí, del vermell al violeta.

L’any 1814, l’òptic alemany Joseph von Fraunhofer (17871826) va fer passar llum a través d’una reixeta i, a continuació, a

través dels prismes triangulars que ell mateix fabricava. Així, va observar que la llum solar formava un espectre de colors creuat per una sèrie de línies fosques. Va comptar i anotar curosament la posició d’unes sis-centes línies. Al final de la dècada del 1850, aquestes línies van servir per proporcionar informació sobre els elements que es cremaven a la flama. La font bàsica de llum en aquell moment era la flama obtinguda amb un encenedor Bunsen.

Aquest invent del químic alemany Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) cremava una mescla de gas i aire per produir una flama calenta i d’escassa lluminositat. Bunsen va col·laborar amb el físic alemany Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) per estudiar els espectres de línies lluminoses que emetien els metalls incandescents quan eren escalfats a la flama. Ambdós científics van desenvolupar l’espectroscopi, que va permetre als químics identificar els elements pels colors de la llum que emetien quan s’escalfaven.

Fent ús de l’espectroscòpia, Jules Janssen (1824-1907) i Joseph Norman Lockyer (1836-1920), l’any 1868, van descobrir l’heli en l’espectre del Sol, un element

químic que encara no s’havia trobat a la Terra. Actualment, els astrònoms i físics fan ús de l’espectroscòpia per analitzar l’espectre d’emissió dels planetes, les estrelles o els meteorits per tal de descobrir de quins elements estan formats; per a una revisió, vegeu Sharma (2007).

Laboratori

L’espectroscòpia a la flama es pot dur a terme al laboratori amb una certa facilitat; només cal un espectroscopi manual, un bec de Bunsen o una llàntia d’alcohol. En cremar-los, el clorur de coure(I) (CuCl) fa una flama verda molt intensa (fig. 4a); el clorur de liti (LiCl), una flama vermellosa (fig. 4b), i el clorur de sodi (NaCl), una flama taronja (fig. 4c).

És possible construir un espectroscopi manual amb l’ajut d’una capsa i un disc compacte, tal com es mostra a la fig. 5, per estudiar els espectres d’emissió de les diverses fonts de llum que ens envolten en el nostre dia a dia, com ara la llum natural o la llum emesa pels cations metàllics dels clorurs esmentats anteriorment.

Conclusions

Nova tecnologia El bec de Bunsen i l’espectroscopi.

Figura 3. Muntatge d’una pila voltaica fet amb monedes de coure, làmines de zinc i papers mullats amb una solució de clorur de sodi (4M) que es van col·locant intercaladament dins d’una xeringa.

Nous elements químics Els gasos nobles heli (He), neó (Ne), argó (Ar), criptó (Kr), xenó (Xe) i radó (Rn).

Currículum Aquest experiment pot relacionar-se, segons el nivell educatiu, amb l’estudi de la llum, amb el del reconeixement dels elements químics, amb el de l’estructura atòmica i, finalment, amb el de l’espectre visible, l’ultraviolat i l’infraroig.

Referències

Asimov, I. (1975). Breve historia de la química: Una introducción a las ideas y conceptos de la química Madrid: Alianza.

(1990). Cronología de los descubrimientos. Barcelona: Ariel Ciencia.

BensAude, B.; stenGers, I. (1997). Historia de la química. Madrid: Addison-Wesley Iberoamericana Española.

Boyle, R. (2012). El químico escéptico. Barcelona: Crítica.

ButterField, H. (1965). The origins of modern science. Nova York: MacMillan.

eliAde, M. (1990). Herreros y alquimistas. Madrid: Alianza.

GrAPí, P. (2008). «L’electrificació del canvi químic: Els inicis al primer quart del segle xix». Educació Química EduQ, 1: 51-57.

lAvoisier, A. L. (2000). Tractat elemental de química. Barcelona: Institut d’Estudis Catalans; Vic: Eumo.

shArmA, B. K. (2007). Spectroscopy Delhi: Prakashan.

Josep M. Fernández-Novell

És llicenciat en química per la Universitat de Barcelona i doctorat en bioquímica per la mateixa Universitat. Actualment n’és professor al Departament de Bioquímica i Biologia Molecular. Una de les seves preocupacions és la divulgació de la química (i de la ciència en general) a partir de la seva història. Recentment ha escrit el llibre Petita història de la química per a petits i grans

A/e: jmfernandeznovell@ub.edu

Mireia Díaz-Lobo

És llicenciada en química per la Universitat de Barcelona (2007). Actualment està fent la tesi doctoral al Departament de Bioquímica i Biologia Molecular de la Facultat de Biologia de la mateixa Universitat. Les dues línies d’investigació principals en què es troba absorta són l’estudi del mecanisme catalític de les proteïnes glicosiltransfersases i l’obtenció d’inhibidors per a aquestes proteïnes. També està involucrada en la divulgació de la química.

A/e: mireia.diaz@irbbarcelona.org

Figura 4. Espectre d’emissió del CuCl (a), del LiCl (b) i del NaCl (c).

Figura 5. Espectroscopi manual fet amb una capsa i un disc compacte.

Monografia

Els models d’Arrhenius i de Brönsted-Lowry en la modelització dels àcids i les bases: presentació

anhistòrica i modelització

híbrida

Arrhenius and Brönsted-Lowry acid-base models:ahistorical presentation and hybrid modelling

Aureli Caamaño / Societat Catalana de Química

resum

En el currículum de química de l’ensenyament secundari hi ha teories sorgides històricament en contextos diferents, com les dels àcids i les bases, que s’aborden progressivament al llarg del currículum. En aquests casos, es pot produir una modelització híbrida, que combina aspectes d’un model i de l’altre, causada en part per la forma anhistòrica en què són presentats. En el present article, fem una anàlisi de les dificultats conceptuals més freqüents en la comprensió i l’ús dels models d’Arrhenius i de Brönsted-Lowry, i apuntem algunes orientacions didàctiques que poden ajudar a superar les dificultats esmentades.

paraules clau

Àcids i bases, model d’Arrhenius, model de Brönsted-Lowry, models híbrids, història de la química.

abstract

In the chemistry curriculum of secondary education there are theories emerged historically in different contexts, such as acids and bases, which are progressively addressed throughout the curriculum. These cases could produce hybrid models, combining concepts from the different models which are presented, partly due to the ahistorical way in which are presented. This article analyses the conceptual difficulties more frequents in the Arrhenius and the Brönsted-Lowry models, and propose some teaching orientations that could help overcome the mentioned difficulties.

keywords

Acids and bases, Arrhenius’ model, Brönsted-Lowry’s model, hybrid models, history of chemistry.

1. Els àcids i les bases en el currículum de secundària

L’ensenyament de la química requereix l’ús de models per interpretar els fets i imaginar els processos microscòpics subjacents a la matèria i als seus canvis. Els models teòrics estan emmarcats en teories, dels quals són instruments explicatius amb diferent grau de sofisticació.

La introducció dels conceptes àcid i base que es realitza habitualment en l’ensenyament secun-

dari a Espanya segueix les etapes següents: model experimental, model d’Arrhenius i model de Brönsted-Lowry. Les preguntes «Què és un àcid?» i «Què és una base?» s’aborden per primera vegada als primers cursos de l’ESO des d’un punt de vista experimental (Caamaño, 2011a), i es passa després, a 4t d’ESO o al batxillerat, a proposar definicions de tipus conceptual, és a dir, definicions que impliquen alguna hipòtesi sobre allò que caracterit-

za la composició o l’estructura de les substàncies àcides i bàsiques. En arribar a aquest punt, s’utilitzen les teories que es van proposar històricament, en particular, la d’Arrhenius (a 4t d’ESO i 1r de batxillerat) i la de Brönsted-Lowry (a 2n de batxillerat).

Vos i Pilot (2001) han assenyalat que els llibres de text de ciències adquireixen a través dels anys una complicada estructura conceptual que, com les roques sedimentàries, mostra un nombre

de capes successives de conceptes, cadascuna d’elles amb la seva pròpia història. Els conceptes introduïts en el context d’una «capa», que pot referir-se a un context experimental, conceptual o d’aplicació, se solen solapar amb idees d’altres contextos, la qual cosa dóna lloc a una estructura conceptual estratificada incoherent. Analitzant el tractament que es dóna als àcids i les bases en llibres de text des del 1930 fins al 1990, els autors han identificat fins a sis capes successives: el context artesanal (experimental); el context de síntesi (òxids àcids i bàsics, Lavoisier); el context analític (valoracions àcid-base); el context d’Arrhenius (teoria de dissociació iònica d’Arrhenius); el context de Brönsted-Lowry i el de Lewis, i el context de la química aplicada (usos i aplicacions dels àcids). Les idees exposades per aquests autors tenen molts punts de contacte amb les que aquí desenvoluparem sota la perspectiva de l’existència de models híbrids, si bé en el seu cas amplien la hibridació no tan sols als models, sinó també als contextos.

2. Evolució històrica de les teories iòniques sobre els àcids i les bases

A continuació, farem una breu introducció a l’evolució històrica de les dues teories iòniques sobre els àcids i les bases més importants: la d’Arrhenius i la de Brönsted-Lowry.

2.1. La teoria de la dissociació iònica d’Arrhenius

Una de les propietats comunes dels àcids i dels àlcalis (bases solubles en aigua) és que presenten conductivitat elèctrica en dissolució (és a dir, són electròlits). L’explicació d’aquest fet es va basar a suposar l’existència d’ions en dissolució. Com que al final del segle xix es creia que tots

els compostos eren moleculars, la formació d’ions es va explicar inicialment a conseqüència de la dissociació iònica de les molècules. Al principi, es va pensar que la causa de la dissociació era la diferència de potencial elèctric que proporcionava la introducció en la solució dels elèctrodes del conductímetre o de la cel·la electrolítica. L’estudi de la variació de la conductivitat elèctrica de les solucions amb la concentració va portar el químic suec Svante Arrhenius a proposar, el 1884, que la dissociació iònica tenia lloc simplement a conseqüència de la dissolució de l’electròlit en aigua. Aquesta hipòtesi, un cop contrastada mitjançant un seguit d’evidències experimentals, va constituir la teoria de la dissociació iònica, segons la qual tots els electròlits moleculars es dissocien totalment o parcialment en ions quan es dissolen en aigua (Brock, 1992; Crawford, 1996; Berg, 2003).

2.2. La teoria d’Arrhenius dels àcids i de les bases

Liebig havia proposat el 1838 que els àcids eren substàncies que contenien hidrogen que podia ser reemplaçat per un metall. En el marc de la seva teoria de la dissociació iònica, Svante Arrhenius va pensar que si els àcids eren electròlits, això era perquè, en dissoldre’s en aigua, es dissociaven formant dos tipus d’ions, un dels quals era l’ió hidrogen. D’aquesta manera, va definir un àcid com una substància que en dissolució aquosa es dissocia donant ions hidrogen, i una base, com una substància que en dissolució aquosa es dissocia donant ions hidròxid. Així és com Arrhenius va associar les propietats dels àcids a la presència d’ions H+ en la solució, i les propietats dels àlcalis (bases solubles en aigua), a la presència d’ions OH− en les solucions.

(1859-1927).

La resistència inicial amb què es va trobar la teoria de la dissociació d’Arrhenius provenia de dos fets: d’una banda, no s’entenia que una molècula estable, com ara la del HCl, pogués trencar-se en ions clorur i ions hidrogen simplement pel fet de dissoldre’s; d’altra banda, tampoc no s’entenia que, en aquest cas, la dissolució no tingués cap de les propietats associades al clor (substància tòxica) ni a l’hidrogen.

La teoria de la dissociació iònica va ser acceptada finalment gràcies a les evidències experimentals aportades per l’augment anòmal de la temperatura d’ebullició de les solucions d’electròlits, les reaccions de precipitació i el color de les solucions iòniques.

La millora del coneixement de l’estructura de les substàncies va portar a preguntar-se si els ions que hi havia en la solució d’un electròlit procedien sempre d’una dissociació o bé podien formar part de l’electròlit sòlid. Aquesta hipòtesi es va confirmar el 1912, mitjançant estudis de difracció de raigs X de les xarxes cristal·lines del clorur de sodi. Per tant, es va comprovar que hi havia dos tipus d’electròlits: els moleculars (com el HCl) i els iònics (com el Na+Cl ).

2.3. Dissociació iònica o ionització?

L’existència de dos tipus d’electròlits —moleculars (HCl) i

25 Els models d’Arrhenius i de Brönsted-Lowry en la modelització dels àcids i les bases

Figura 1. Svante Arrhenius

Monografia

iònics (NaCl)— justifica la diferenciació entre dissociació (procés de separació d’ions que ja existien abans de la dissolució, com és el cas del NaCl):

NaCl → Na+ + Cl

i ionització (formació d’ions que no existien abans de la dissolució, com és el cas del HCl):

HCl → Cl + H+ )

Tanmateix, quan la ionització d’una molècula té lloc per trencament de la molècula, com en el cas del HCl, el procés és també una dissociació iònica.

A la pràctica escolar, no sempre s’explicita la diferència de significat d’ambdós termes i s’acostuma a utilitzar el terme dissociació iònica per designar de forma indistinta ambdós processos (Schultz, 1997). No obstant això, creiem que des del punt de vista didàctic és important distingir entre els electròlits moleculars i els iònics i, consegüentment, entre la ionització i la dissociació iònica.

2.4. La teoria de Brönsted i Lowry

Les publicacions originals mostren que Lowry va ser el primer a proposar que una reacció àcid-base implica una transferència d’un protó (Hoor, 2003). El coneixement de l’estructura electrònica dels àtoms i la conceptualització de l’enllaç químic covalent com una compartició d’electrons de valència, establerts el mateix any 1923 per Lewis, van permetre visualitzar els processos de dissociació de les molècules dels electròlits des del punt de vista electrònic i suggerir l’existència de l’ió hidroni, H3O+, format a conseqüència de la formació d’un enllaç covalent entre un ió hidrogen i l’oxigen d’una molècula d’aigua:

H+ + H2O → H3O+

Des d’aquest punt de vista, en la dissociació del HCl en aigua, l’aigua deixa de ser vista com un simple dissolvent per passar a ser considerada un reactiu que accepta l’ió hidrogen o protó que és cedit per la molècula de HCl:

HCl + H2O → Cl + H3O+

El 1923, el químic danès Johannes Brönsted i el químic anglès Martin Lowry formulen una nova teoria sobre els àcids i les bases, segons la qual un àcid és una espècie química1 capaç de cedir protons a una altra, mentre que una base és una espècie química capaç d’acceptar protons d’una altra. Així, l’ió H3O+ és un àcid de Brönsted-Lowry perquè pot cedir un protó,

H3O+ → H+ + H2O

i l’ió OH és una base de Brönsted-Lowry perquè pot acceptar un protó:

OH + H+ → H2O

2.5. El model de Brönsted-Lowry versus el model d’Arrhenius

La nova teoria de BrönstedLowry permet considerar com a bases substàncies que no ho són

1 La definició actual d’espècie química, segons la IUPAC, és equivalent a la de substància química. En la definició de Brönsted-Lowry, però, el terme espècie química és usat amb el significat de partícula (molècula o ió).

des del punt de vista de la teoria d’Arrhenius perquè no contenen ions OH en la seva composició, però, en canvi, presenten propietats característiques de les bases, com l’amoníac (NH3), l’òxid de bari (BaO) i el carbonat de sodi (Na2CO3). Per exemple, el NH3 seria una base de Brönsted-Lowry a conseqüència de la reacció:

NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH

També permet considerar reaccions àcid-base reaccions que no tenen lloc en dissolució aquosa, com ara la reacció en fase gasosa:

NH3(g) + HCl(g) ⇋ NH4Cl(s)

Però la nova teoria no és tan sols una mera ampliació de la teoria dels àcids i les bases d’Arrhenius, sinó que suposa una nova definició del que es considera un àcid i una base. Fixem-nos que en la definició de BrönstedLowry es parla d’espècies químiques (com a nom genèric equivalent a partícules, que inclou molècules i ions) i no de substàncies. Des d’aquest nou punt de vista, el NaOH és una substància bàsica perquè conté ions OH , que és realment l’espècie química que és l’autèntica base de BrönstedLowry. El mateix passa amb l’òxid de bari (la base és l’ió òxid, O2−) i amb els carbonats (la base és l’ió carbonat, CO32−).

Figura 2. Johannes Brönsted (1879-1947).

Figura 3. Martin Lowry (1874-1936).

Dit d’una altra manera, en la teoria de Brönsted-Lowry els àcids i les bases no són les substàncies, sinó les molècules o els ions. La definició d’àcid i de base de Brönsted-Lowry se situa en el nivell microscòpic, mentre que les definicions de la teoria d’Arrhenius se situen en el macroscòpic. Aquesta diferenciació entre les dues teories no sempre es ressalta prou en l’ensenyament d’aquests conceptes i és motiu de confusions.

2.6. L’evolució del concepte ió hidrogen i la seva representació

El coneixement de la naturalesa de l’ió hidrogen des de la seva inicial representació com a H+ ha passat per diferents fases. L’evidència experimental que no podia existir en forma aïllada en solució aquosa va portar a la seva representació com a ió hidroni, H3O+. Posteriorment es va identificar l’ió H3O+ en algunes sals (H3O+)(ClO4 ). Les últimes tècniques suggereixen que l’ió hidrogen es trobaria «engabiat» dins de clústers formats per un nombre variable de molècules d’aigua i que es podria representar com a H+(H2O)n (Moore, Jaselskis i Florián, 2010). No obstant això, en la pràctica habitual se segueix representant mitjançant les fórmules H+(aq) (en el model d’Arrhenius) i H3O+(aq) (en el model de Brönsted-Lowry).

3. L’elaboració escolar dels models d’àcid i de base. El problema de la presentació anhistòrica dels models químics

En la breu presentació de l’evolució històrica de les teories d’Arrhenius i de Brönsted-Lowry que acabem de fer, hem destacat una sèrie de diferències importants entre els models que no sempre són abordades en l’ensenyament secundari. Així, doncs, és important tenir en compte que:

– La teoria d’Arrhenius dels àcids i les bases requereix el

coneixement previ de la teoria de la dissociació iònica.

– S’ha de diferenciar entre els electròlits moleculars i els iònics i, consegüentment, entre els processos d’ionització i els de dissociació iònica.

– La teoria d’Arrhenius fa referència a substàncies i la de Brönsted-Lowry, a partícules.

– Els camps d’aplicació de les dues teories no són idèntics.

– La representació simbòlica dels processos de dissociació o ionització en aigua i de les reaccions àcid-base s’ha de fer utilitzant les equacions i les fórmules químiques pròpies del model que es fa servir.

A continuació, abordarem alguns dels problemes que es presenten en l’ensenyament i l’aprenentatge d’aquests models.

3.1. La teoria de la dissociació iònica no sempre es presenta prèviament a la teoria d’Arrhenius d’àcids i bases

Una comprensió adequada de la teoria d’Arrhenius dels àcids i les bases requereix haver vist prèviament la teoria de la dissociació iònica com a hipòtesi explicativa de les propietats dels electròlits.

L’elaboració d’aquesta teoria implica disposar del concepte ió, que es pot introduir com una entitat química necessària per explicar la conductivitat elèctrica de les solucions dels electròlits (Caamaño i Maestre, 2004). En el projecte «Química Faraday» (Grup RecercaFaraday, 1990), es va seguir un itinerari hipoteticoargumentatiu que prenia com a fil conductor de la seqüència didàctica sobre els àcids i les bases l’evolució històrica dels conceptes àcid i base que acabem de descriure en els apartats 2.2 i 2.4.

3.2. Alguns llibres de text modifiquen l’enunciat original de la teoria d’Arrhenius

Cal evitar definicions d’àcid i de base que no corresponguin a

les formulacions originals. Moltes vegades, la teoria d’Arrhenius s’acaba presentant en els llibres de text mitjançant una modificació dels conceptes originals d’àcid i de base d’Arrhenius, que permet considerar com a bases, per exemple, el NH3, el CaO i el Na2CO3. El quid d’aquesta ampliació del camp d’aplicació de la teoria d’Arrhenius consisteix a amagar la referència al procés de dissociació en la definició que es proporciona. D’aquesta manera, es donen les definicions següents: «Un àcid d’Arrhenius és una substància que, en dissolució aquosa, dóna ions H+» i «Una base d’Arrhenius és una substància que, en dissolució aquosa, dóna ions OH ».

Des d’aquest punt de vista, el NH3 podria ser considerat una base d’Arrhenius, perquè, encara que no contingui ions OH en la seva composició i, per tant, no es pugui dissociar, reacciona amb l’aigua i dóna lloc a ions OH

Aquesta manera de procedir és anhistòrica i fa perdre el sentit de la teoria original d’Arrhenius. A partir d’ara, ens referirem a aquestes definicions com a «definicions de la teoria d’Arrhenius modificada».

3.3. Alguns llibres o explicacions del professorat no diferencien suficientment els models àcid-base d’Arrhenius i de Brönsted-Lowry, la qual cosa contribueix a la formació de models mentals híbrids

Autors com Justi i Gilbert (1999) han parlat de l’existència de models híbrids en els llibres de text i en les explicacions a l’aula a conseqüència d’un ensenyament anhistòric de la química. Oversby (2000), Jiménez, Manuel i Salinas (2002), Caamaño (2003), Furió, Furió i Calatayud (2003), Furió et al. (2005) i Drechsler i Schmidt (2005) han abordat també les dificultats dels estudiants per comprendre els camps d’aplicació i les limitacions dels models

Els models d’Arrhenius i de Brönsted-Lowry en la modelització dels àcids i les bases

Monografia

d’Arrhenius i Brönsted-Lowry, i han apuntat que molts llibres no descriuen les diferències dels models ni justifiquen el pas al model de Brönsted-Lowry.

Amb el que s’ha dit fins a aquí, n’hi ha prou per preveure les dificultats que poden tenir els estudiants en el pas del model d’Arrhenius al model de Brönsted-Lowry, sobretot si tenim en compte que es denominen amb els mateixos termes (àcid i base) conceptes que són diferents. Els estudiants es poden trobar amb les definicions d’àcid i de base següents:

– Definicions basades en les propietats de les solucions aquoses dels àcids i de les bases.

– Definicions basades en el model d’Arrhenius relatives a substàncies que es dissolen en aigua.

– Definicions basades en una versió «modificada» del model d’Arrhenius que no fa referència a la dissociació iònica.

– Definicions basades en el model de Brönsted-Lowry relatives a entitats microscòpiques (molècules o ions).

Aquest últim model no queda restringit als processos en dissolució aquosa, però en el batxillerat s’aplica únicament a aquest medi, llevat de l’exemple de la reacció de formació del NH4Cl(s).

La confusió entre la definició d’Arrhenius i la de Brönsted-Lowry és més comuna en el cas dels àcids, ja que ambdues teories basen la seva definició en la formació o cessió d’ions hidrogen o protons, mentre que en el cas de les bases es refereixen a espècies diferents (formació d’ions hidròxid o captació de protons).

Una investigació sobre les concepcions dels estudiants respecte als àcids i les bases (Peña, 2002) va mostrar que els estudiants elaboren definicions híbrides d’àcid i de base, que tendeixen a barrejar indiscriminadament termes (protó, ió hidro-

gen, ió hidroni, ió hidròxid) i expressions (cedir, captar, tenir, no tenir, donar, obtenir, etc.) d’una teoria i l’altra. El quadre 1 recull els principals termes usats per estudiants de batxillerat per definir un àcid, manllevats o transferits d’una teoria a l’altra.

perquè aquesta sal reacciona amb l’aigua segons la reacció:

CH3COONa(s) + H2O(l) ⇋ CH3COOH(aq) + OH (aq) + Na+(aq)

Però, en el marc de la teoria de Brönsted-Lowry, aquesta explica-

Quadre 1. Termes utilitzats en les definicions d’àcid i de base que donen alumnes de batxillerat

Termes del model de Brönsted-Lowry en la definició d’àcid d’Arrhenius

Té protons

S’obtenen protons

S’obtenen ions H3O+

Cedeix H+

Font: Peña (2002).

Kousathana, Demerouti i Tsaparlis (2005), Jing-Weng i Mei-Hung (2007), Cokelez i Dumond (2010) i McClary i Talanquer (2011) han investigat les concepcions alternatives i els models mentals dels estudiants sobre els àcids i les bases.

3.4. La hidròlisi: un concepte inapropiat en la teoria de Brönsted-Lowry Un altre exemple d’hibridació de les teories d’Arrhenius i de Brönsted-Lowry el constitueix l’ús del concepte hidròlisi en el marc de la teoria de Brönsted-Lowry. En la majoria dels llibres de text, encara es continua utilitzant el concepte hidròlisi per explicar el caràcter àcid o bàsic de determinades sals. Aquest concepte va sorgir en el marc de la teoria d’Arrhenius per explicar per què certes sals (que són compostos que no contenen ni ions H+ ni ions OH ) donaven lloc a solucions àcides o bàsiques. L’explicació era que la sal reaccionava amb l’aigua i s’hidrolitzava. Fixem-nos que el pronom reflexiu se és aquí terminològicament desconcertant, perquè en realitat no s’hidrolitza la sal, sinó l’aigua. Així, per exemple, la solució d’acetat de sodi seria bàsica

Termes del model d’Arrhenius en la definició d’àcid de Brönsted-Lowry

Té ions H+

S’obtenen ions H+

S’obtenen protons

Capta ions OH

ció és del tot innecessària, ja que la basicitat de la solució s’explica pel caràcter bàsic de l’ió acetat, que és una base de BrönstedLowry. L’explicació adequada és la següent: l’acetat de sodi, quan es dissol en aigua, es dissocia en ions acetat i ions sodi:

CH3COONa(aq) → CH3COO (aq) + Na+(aq)

Els ions acetat són una base de Brönsted-Lowry i els ions Na+ són neutres. Per tant, els ions acetat reaccionen amb les molècules d’aigua segons la reacció d’equilibri:

CH3COO (aq) + H2O(l) ⇋

CH3COOH(aq) + OH (aq)

donant lloc a ions OH , que confereixen caràcter bàsic a la solució. Un raonament similar permet explicar per què la solució de clorur d’amoni (NH4Cl) és àcida, a causa del caràcter àcid dels ions amoni NH4+. Així, doncs, en la teoria de Brönsted-Lowry, ni l’acetat de sodi ni el clorur d’amoni s’hidrolitzen, sinó que són simplement sals que contenen ions que són bases (l’ió acetat) o àcids (l’ió amoni) de Brönsted-Lowry, respectivament.

3.5. Problemes amb el terme reacció de neutralització

En la teoria d’Arrhenius, la reacció entre un àcid i una base s’entén com la reacció entre els ions H+(aq) i OH (aq) procedents, respectivament, de l’àcid i de la base:

H+(aq) + OH (aq) → H2O

Això pot fer pensar que tota reacció àcid-base donarà lloc a una solució neutra, si l’àcid i la base reaccionen en quantitats estequiomètriques. Tanmateix, això no succeeix quan l’àcid o la base són febles.

En la teoria de Brönsted-Lowry, la reacció entre un àcid i una base condueix sempre a l’obtenció d’una base i un àcid (la base conjugada i l’àcid conjugat):

HA(aq) + B(aq) ⇋ A (aq) + BH+(aq) àcid 1 base 2 base 1 àcid 2

Si es tracta d’un àcid fort i una base forta, com ara:

HCl(aq) + OH (aq) → Cl (aq) + H2O(aq)

l’ió Cl que s’obté és neutre i no té tendència a reaccionar amb les molècules d’aigua (la reacció àcid-base és total), de manera que la solució resultant serà neutra.

Si es tracta d’un àcid feble i una base forta, com ara en la reacció:

CH3COOH(aq) + OH (aq) ⇋ CH3COO (aq) + H2O(l)

l’ió acetat que s’obté és bàsic i reacciona amb l’aigua formant ions OH (aq), la qual cosa fa que la reacció sigui d’equilibri i que la solució resultant contingui una proporció més gran d’ions OH (aq) que d’ions H3O+. El mateix succeeix si ens trobem amb la reacció d’un àcid fort i una base feble, com ara HCl(aq) i NH3(aq).

En aquest cas, la solució resultant és àcida, a conseqüència de l’acidesa de l’ió NH4+. Per tant, el fet de denominar aquestes reaccions com a reaccions de neutralització pot induir a confusió.

4. Algunes dificultats conceptuals específiques del model de Brönsted-Lowry

4.1. El concepte parell àcid-base conjugat

La teoria de Brönsted-Lowry introdueix els conceptes àcid conjugat i base conjugada. Un cop un àcid ha cedit un protó, hi ha sempre la possibilitat que l’espècie que s’obté reaccioni en sentit invers. Per exemple, si considerem l’àcid acètic:

CH3COOH(aq) + H2O(l) ⇋ CH3COO (aq) + H3O+(aq)

L’àcid acètic és un àcid de Brönsted-Lowry perquè cedeix un protó a l’aigua, que actua com a base en acceptar-lo. L’ió acetat és una base perquè pot acceptar un protó de l’aigua i tornar a donar una molècula d’àcid acètic. L’ió H3O+ és un àcid de Brönsted-Lowry perquè pot cedir un protó.

Els àcids i les bases que només difereixen en un protó s’anomenen parells àcid­base conjugats. Per exemple:

CH3COOH / CH3COO

H2O / H3O+

H2O / OH

NH3 / NH4+

Els conceptes àcid conjugat i base conjugada s’han de treballar detingudament, ja que s’ha observat que molts alumnes no diferencien bé les espècies que ho són: alguns consideren que H3O+ i OH , per exemple, són un àcid conjugat i una base conjugada. Cal insistir, doncs, que l’única diferència entre les dues espècies ha de ser d’un protó.

4.2. La predicció de la força relativa dels àcids conjugats i les bases conjugades

Els àcids que tenen una gran tendència a donar H+ s’anomenen àcids forts (són els àcids que reaccionen totalment amb l’aigua, que se’n dissocien totalment). Els altres s’anomenen àcids febles (són els àcids que reaccionen parcialment amb l’aigua, la qual cosa dóna lloc a una reacció d’equilibri). Anàlogament, classifiquem les bases en fortes i febles.

La quantificació de la força d’un àcid o una base es realitza a través de la determinació de la seva constant d’acidesa o basicitat. Ara bé, didàcticament, és molt recomanable estudiar quins són els àcids i les bases forts i febles més usuals i familiaritzar-se amb una escala de força relativa de tipus qualitatiu (escala d’ordenació), com la de la fig. 4, abans d’abordar un tractament quantitatiu. La fig. 4 ens permet fer prediccions sobre el tipus de reacció que tindrà lloc entre àcids i bases. Compartim, doncs, l’opinió que és millor treballar qualitativament els diferents aspectes de la teoria de BrönstedLowry abans d’aplicar la teoria a les reaccions d’equilibri àcid-base per fer càlculs de pH (Allnutt, 2007; Caamaño i Obach, 2009; Caamaño i Obach, 2010).

La predicció qualitativa del caràcter fort o feble d’un àcid o una base en termes de la força de la seva base conjugada o àcid conjugat es fa a través de l’afirmació: «Com més fort és un àcid, més feble serà la seva base conjugada. Com més forta és una base, més feble serà l’àcid conjugat».

L’aplicació d’aquesta regla ha de fer-se amb cura per no caure en dos errors freqüents. Per evitar-ho, cal tenir en compte el següent:

– Quan un àcid és fort, la seva base conjugada no és que sigui feble, sinó que la seva basicitat és totalment

Monografia

negligible, és a dir, és neutra. Per exemple, el HCl és un àcid fort i la seva base conjugada, l’ió Cl , és neutra, ja que no reacciona en absolut amb l’aigua.

– La base conjugada d’un àcid feble no és una base forta, sinó feble Per exemple, l’àcid acètic és feble i la seva base conjugada, l’ió acetat, no és una base forta, sinó que és també una base feble; de fet, és més feble que l’àcid acètic, tal com es pot comprovar consultant o calculant la constant d’acidesa i de basicitat, respectivament.

D’altra banda, el caràcter bàsic d’una sal com l’acetat de sodi també s’acostuma a justificar o predir a través de la regla heuristicomnemotècnica que diu que és una sal que prové d’un àcid feble i una base forta. Fixem-nos que aquesta manera d’explicar el caràcter bàsic d’una sal com l’acetat de sodi no té en realitat cap valor justificatiu, ja que l’acetat de sodi és bàsic no perquè provingui d’una base forta, sinó

precisament perquè prové d’un àcid feble, l’àcid acètic, que és l’àcid conjugat de l’ió acetat, la qual cosa implica que l’ió acetat serà també una base feble. Podríem aplicar el mateix raonament al clorur d’amoni, que és àcid no perquè provingui d’un àcid fort, sinó perquè prové d’una base feble, l’amoníac, que és la base conjugada de l’ió amoni, la qual cosa implica que l’ió amoni serà també un àcid feble.

S’han fet cinc categories d’àcid o de base: fort, de força mitjana, feble, molt feble i de força negligible.

5. Implicacions didàctiques

Les dificultats conceptuals descrites en la comprensió dels diferents models d’àcids i bases que es treballen a l’escola secundària, així com l’existència de models mentals híbrids en els estudiants, mostren la necessitat de millorar la forma en què s’aborda l’ensenyament de les teories i els models químics afavorint una millor comprensió

dels problemes als quals les teories intenten donar solució i d’un major coneixement del context històric en què van sorgir els models que ara s’utilitzen a l’escola (Cacceta et al., 2003).

Les dificultats esmentades suggereixen la necessitat d’un major coneixement de la història i la filosofia de la química per poder discernir i contextualitzar històricament les diferents teories, poder-les presentar d’una manera evolutiva i distingir entre les entitats teòriques o definicions pròpies de cadascuna d’elles. Les diferències i el camp d’aplicació de cada un dels models que s’usen han de ser ben ressaltats en el procés d’aprenentatge dels estudiants.

Més enllà d’aquest coneixement, cal evitar la presentació de les teories com un coneixement ja establert que els estudiants simplement han de memoritzar i ser capaços de reproduir. La construcció del coneixement científic a l’escola requereix la participació dels estudiants en la producció de models químics escolars amb diferents camps d’aplicació i poder de predicció. El procés de modelització escolar ha adquirit recentment una gran importància com a objectiu fonamental de l’ensenyament de les ciències (Justi, 2011), juntament amb l’enfocament indagatori (Caamaño, 2011b) i la contextualització dels continguts (Alvarado-Zamorano et al., 2011). Sens dubte, cal avançar en el disseny de seqüències didàctiques i experiències d’aula que vagin en aquesta direcció, així com en una millor utilització de l’origen i l’evolució dels models químics en els llibres de text i en les activitats d’aula.

Referències bibliogràfiques

Allnutt, M. I. (2007). «The use of conjugate charts in transfer reactions: A unified approach».

Figura 4. S’han fet cinc categories d’àcid o de base: fort, de força mitjana, feble, molt feble i de força negligible.

Journal of Chemical Education, 84(10): 1659-1662.

AlvArAdo-zAmorAno, C.; GArritz, A.; GuerrA-sAntos, G. V.; sosA, A. M.; teresA, C. de (2011). «Enseñanza y aprendizaje de ácidos y bases en contexto: Acidificación de los océanos». Educació Química EduQ, 10: 4-10.

BerG, K. C. de (2003). «The development of the theory of electrolytic dissociation». Science & Education, 12(4): 397-419.

Brock, W. (1992). Historia de la química. Madrid: Alianza, p. 328-342 i 409-412.

cAAmAño, A. (2003). «Modelos híbridos en la enseñanza y en el aprendizaje de la química». Alambique, 35: 70-81.

— (2011a). «Ácidos y bases en la vida cotidiana. Propuesta didáctica». Aula de Innovación Educativa [en línia], 205: 83-90. <http://aula.grao.com/> [Consulta: 1 setembre 2013].

— (2011b). «Enseñar química mediante la contextualización, la indagación y la modelización». Alambique, 69: 21-34.

cAAmAño, A.; mAestre, G. (2004). «La construcción del concepto de ión, en la intersección entre el modelo atómico-molecular y el modelo de carga eléctrica». Alambique, 42: 29-40.

cAAmAño, A.; oBAch, D. (2009). «Reaccions químiques: Precipitació, àcid-base i redox». A: Química. Oxigen 1. Barcelona: Teide. — (2010). «Àcids i bases». A: Química. Oxigen 2. Barcelona: Teide. cAccetA, V.; GAllo, G.; reGis, A.; vione, D.; roletto, E. (2003). «Construire i concetti di acido e di base: Un uso didattico della storia della chimica». La Chimica nella Scuola, 3: 81-91. cokelez, A.; dumon, A. (2010). «Un étude comparative des idées des élèves français et turcs sur les concepts acide et base: La transposition didactique». Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias, 9(1): 67-87.

crAwFord, E. (1996). Arrhenius: From ionic theory to the greenhouse effect. Canton: Science History Publications.

drechsler, M.; schmidt, H. J. (2005). «Textbooks’ and teachers’ understanding of acid-base models used in chemistry teaching». Chemistry Education Research and Practice, 6(1): 19-35.

Furió, C.; cAlAtAyud, M. L.; GuisAsolA, J.; Furió, C. (2005). «How are the concepts and the theories of acid-base reactions presented? Chemistry in textbooks and as presented by teachers». International Journal of Science Education, 27(11): 1337-1358.

Furió, C.; Furió, C.; cAlAtAyud, M. L. (2003). «¿Cómo se presentan los conceptos y teorías en las reacciones ácido-base? Visiones deformadas de la química en libros de texto (y profesores)». A: Aspectos didácticos de física y química (Química) 11. Saragossa: Universitat de Saragossa. GruP recercA-FArAdAy (1990). Química Faraday. Barcelona: Teide. hoor, M. J. (2003). «The originators of the proton theory of acids and bases». School Science Review, 85(310): 85-89.

jiménez, M. R.; mAnuel, E. de; sAlinAs, F. (2002). «La neutralización ácido-base a debate». Enseñanza de las Ciencias, 20(3): 45. justi, R. (2011). «Contribucions de la investigació didàctica a l’ensenyament de la química basat en la modelització». Educació Química EduQ, 8: 11-22. justi, R.; GilBert, J. (1999). «A cause of ahistorical science teaching: Use of hybrids models». Science Education, 83: 163-177.

kousAthAnA, M.; demerouti, M.; tsAPArlis, G. (2005). «Instructional misconceptions in acidbase: An analysis from a history and philosophy of science perspective». Science & Education, 14: 173-193.

mcclAry, l., TAlAnquer, v. (2011). «College chemistry student’s

models of acids and acid strength». Journal of Research in Science Teaching, 48(4): 396-413.

moore, C. E.; jAselskis, B.; Florián, J. (2010). «Historical development of the hydrogen ion concept». Journal of Chemical Education, 87(9): 922-923.

oversBy, J. (2000). «Models in explanations of chemistry: The case of acidity». A: GilBert, J. K.; Boulter, C. J. (ed.). Developing models in science education Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, p. 227-251.

PeñA, A. (2002). La enseñanza y el aprendizaje de los conceptos de ácido y base. Tesi de llicenciatura. Mèxic: Universitat Nacional Autònoma de Mèxic. schultz, E. (1997). «Ionization or dissociation?». Journal of Chemical Education, 74(7): 868-869.

vos, W. de; Pilot, A. (2001). «Acids and bases in layers: The stratal structure of an ancient topic». Journal of Chemical Education, 78(4): 494-499.

És doctor en química per la Universitat de Barcelona (UB). Ha estat catedràtic de Física i química de secundària, i professor del curs de formació inicial del professorat de l’ICE de la UB. És autor de diversos llibres i articles sobre l’ensenyament de la química, codirector de la revista Alambique y coeditor de la revista Educació Química EduQ. Actualment treballa en l’àmbit de la formació del professorat i l’elaboració de materials i estudia el grau d’humanitats a la Universitat Pompeu Fabra de Barcelona.

A/e: aurelicaamano@gmail.com

Aureli Caamaño Ros

31 Els models d’Arrhenius i de Brönsted-Lowry en la modelització dels àcids i les bases

Monografia

History and philosophy of acidity: engaging with learners by a different route

Història i filosofia de l’acidesa: tot interactuant amb els estudiants per una ruta diferent

John Oversby / University of Reading. Institute of Education (England)

abstract

The role of history (and philosophy) of chemistry is exemplified through a study of acidity. While there is much material available on the historical development of this topic, typical curricula treat the topic without reference to its origins over hundreds of years. On the other hand, the topic lends itself to explorations of a variety of philosophical perspectives, accessible to those aged 11 years old and upwards. Sufficient background is provided to give teachers confidence in this form of treatment.

Keywords

History of science, acidity, nature of science, philosophy.

resum

Aquest article exemplifica el paper de la història (i la filosofia) de la química a través d’un estudi sobre l’acidesa. Si bé hi ha molt material disponible sobre el desenvolupament històric d’aquest tema, els currículums educatius tracten el tema sense fer cap referència als seus orígens centenaris. D’altra banda, el tema es presta a l’exploració de diverses perspectives filosòfiques, accessibles als estudiants a partir dels onze anys d’edat. L’article proporciona prou referències per donar confiança al professorat sobre aquesta forma de tractament.

paraules clau

Història de la ciència, acidesa, naturalesa de la ciència, filosofia.

Introduction

The study is relevant to lower secondary school science (11-14 years old), and for all abilities. The theme of acidity is commonly treated in lower secondary schools, with occasional reference to «everyday» science such as treating wasp and bee stings. In this I aim to set the topic firmly in a historical and philosophical context. It owes its origin to work carried out for the «History and philosophy in science teaching (HIPST)» project, funded by Comenius for the European Commission (see HIPST website for details). The

interpretation here has been reviewed by HIPST members but is the sole responsibility of the author.1 The progression of ideas about acidity beginning with the uniquely dangerous, and possibly fatal, classification based on taste,

The study is relevant to lower secondary school science (11-14 years old), and for all abilities

1 «History and philosophy in science teaching (HIPST)» project: http://hipstwiki.wetpaint.com/ (last access: April 30th, 2013).

through its effect, at first, on home-made medicines that were useful as indicators of acidity, and finally searching for the magic ingredient (oxygen or hydrogen?) is an amazing story that covered many centuries, but finished nearly two hundred years ago with Humphrey Davy (1778-1829) (fig. 1).

See, for example, Armitage (1906), Hudson (1992), Knight (1992), Partington (1989) and Tilden (1921) for the source of ideas in this introduction. Yet these ideas are still commonly in use today, not only in the upper reaches of schools (A level and other preuniversity courses) but even

among some research chemists who continue to base some of their thinking about acidity in organic materials on hydrogen atoms that can be replaced by a metal. While the story can be ended at the Davy idea of replaceable hydrogen atoms, it leaves open development to other ideas.

Much of the language we use about acidity, such as neutralisation, comes from medieval power politics where great powers neutralised each other through pitting equally strong armies against each other.

They were thought to be equivalent to each other, and the notion of equivalence is fundamental to salt preparation. Although, at first sight, the topic appears to be phenomenological and largely descriptive, the philosophical problem of characterising a chemical class boundary through the reactions of imperfect acids is solved through induction to realise the intangible concept of the ideal or perfect acid.

Philosophical considerations of «explanation» based on cause and effect drive the search for the magic ingredient that is at the heart of all acids, even giving an element its name of oxygen from the Greek «sour maker». See Williams (2011) for an accessible and modern account of the philosophy of science. This search drew evidence from practical knowledge such as combustion of sulphur and phosphorus to make acrid (from Latin: ‘sharp’) smoke, suggesting that acids contained something that made them acidic. Of course, the role of water in taste was not considered, and, for example, sulphur oxide was named as sulphuric acid Nevertheless, the oxygen

Theory An overarching term for a general explanatory and causal idea that links concepts, models and laws.

Concept An abstraction that represents a general class and contains what are considered as essential features of that class.

containing theory was very comforting, until the chemists discovered an acid that did not contain oxygen, hydrochloric acid, when chlorine was shown to be an element. There followed a period of «accommodation» where two kinds of acids were proposed, ones containing oxygen and ones containing hydrogen. The story stops here in this study, as it did for many historical chemists who never knew about the contribution of Svante Arrhenius (1859-1927). I will give a personal outline of ideas from philosophy of science in table 1.

The case study

Introducing history and philosophy of science (HPS) in the school chemistry curriculum is a relatively recent activity for curriculum designers and researchers, compared with their work in physics. There are significant reasons for this. There are few recognised paradigm changes in chemistry compared, for example, with physics. The usual ones quoted include the phlogiston idea, although this only lasted for fifty years in history, and quantum mechanics,

The particle theory of matter explains macroscopic properties and behaviour through the properties and behaviour of individual and collections of sub-microscopic particles. Entities such as atoms, molecules and ions are central for chemists. Each of these is modelled mathematically, as visuals including drawings and animations, and by behaviours of the models such as vibrations and flexing.

This idea is characterised by the lack of «a» or «the» in front of the noun. So, an acid refers to an example, but acid refers to an idealised idea about acids. Concepts also enable us to distinguish between instances and non-instances, based on these essential features. Some concepts are clear while others are described as fuzzy, that is it is very difficult to be certain about which features are actually essential. Concepts usually link with each other, such as acid, base, salt, and neutralisation to form schema.

Figure 1. Sir Humphrey Davy.

Table 1. A personal outline of ideas from philosophy of science

Model A model is a representation of an event, object, system, process or idea.

Mental models are representations and are only known, partially, by the individual. To communicate mental models, they are expressed as drawings, diagrams, animations, physical objects, mathematically, gestures and orally, and by electronic systems (usually as computer software). Each expressed model is only a partial expression of a mental model. Mental and expressed models interact with each other, so that, for example, construction of a displayed formula for a compound may produce novel developments in mental models. Models can also be categorised as static or dynamic.

Law A scientific law describes a regular pattern but without implying any causal effect.

Phenomenon A phenomenon is a part of the natural world that excites interest, observation with or without instruments, description and investigation, and, where possible, explanation.

Data Data is specific information, measurements or variables collected.

Acids effervesce with metals such as magnesium and zinc is an example of a chemical law. Laws, typically, apply in specific and limited circumstances, such as the previous example applying in solution. While laws may imply a causal effect, and may give rise to explanatory elaboration, the law itself is without a mechanistic cause.

The behaviour of acids in general is a phenomenon of that characterises what we call acids, and can be further sub-divided into sub-phenomena, such as effervescence with certain metals, forming salts with many metal oxides.

The most common use of data is fine-grain evidence collected by measurements, usually in physical science investigations. A broader interpretation includes coarse-grained evidence such as drawings, chemical formulae, and affective expressions such as interest and motivation, themselves also coarse-grained. Sometimes it is possible to extract fine-grained data from coarse-grained data.

Idealisation

Simplification

Idealisation is a deductive process of extracting essential features and characteristics to produce an abstract idea.

Simplification means removing complexity or elaboration.

Creation of the idea of ideal acid is usually made by investigation the behaviour of many specific examples of acids and then refining the central features of acid. This is described below in the case study.

Simplification is a common process in chemistry during the creation of the ideal. It can involve removing unnecessary concepts or entities. In acidity, one example is given by: «An acid contains hydrogen». This also illustrates a danger of over-simplification, since methane also contains hydrogen but is not usually considered an acid. This can lead to modification of the simplification, such as: «An acid contains hydrogen that is replaceable by a metal». The value of simplification is tested by its use in causal explanations, and its acceptance by the community of practitioners.

Deduction

Inductive reasoning

Deduction is the process of creating a conclusion form a premise by reasoning.

Creation of a general proposition or idealisation by taking specific examples or instances and extracting essential characteristics.

If an ideal acid is a material that forms salts when reacted with many metal oxides, then when hydrochloric acid reacts with magnesium oxide to form magnesium chloride, it is behaving typically as an acid.

Many metal oxides react with specific acids to form salts. By inductive reasoning, we create the notion of a base that includes the examples of these metal oxides.

Table 1. A personal outline of ideas from philosophy of science (cont.)

which is, perhaps, more properly located in physics.

There are few historical artefacts that have lasted in chemistry, compared with physics which has abundant examples. Partly this is because chemistry widely used glass apparatus which is fragile and easily destroyed. Partly it is because some of the equipment, such as the balance, were considered to be so commonplace that they were simply not worth saving or recording. Partly it is because the furnaces that were used were destroyed. Finally, partly it is because many of the early chemical discoveries were based on phenomena, and not on measuring instruments.

The structure of the chemistry curriculum in schools is such that phenomenological investigations abound at junior levels, and quantitative considerations, such as calculations based on chemical formulae and chemical equations are treated and assessed in an algorithmic way. The topic is initially about acidity, a well defined topic in historical terms. I have chosen to use much of the traditional classroom material, since it is largely parallel to the historical line. Where it differs from normal teaching is in making explicit historical and philosophical incidents

The origins of ideas about acidity are largely lost in the mists of history. An Arabic alchemist, Ja¯bir (or Geber) ibn Hayya¯n (781815), had made a wide variety of acids around AD 750. His acids included sulphuric, nitric, citric, and malonic. Many alchemists also knew about the effect of these and other acids on limestone and marble. Robert Boyle (1627-1691), in 1670, knew that an acid gives hydrogen with a metal such as zinc, or iron, although he would not be sure about the chemical nature of hydrogen. Boyle also invented the use of everyday indicators such as syrup of violets,

a household medicine, for testing acidity. The term alkali came from the Arabic for the ashes left in the roasting pan. Boyle knew that acids and alkalis, or bases, could neutralise each other and chemists / alchemists previously had studied the salts formed. Based on alchemy, many chemists were searching for magic ingredients. Lavoisier had known that many acidic substances, such as sulphur oxide and phosphorus oxide, had been formed by burning the non-metal in his newly-named oxygen (Greek: ‘acid maker’) and that acids therefore contained oxygen. Lavoisier understood sulphur oxide to be sulphuric acid (French: acide sulphurique) and that its solution in water, which we now call sulphuric acid, was sulphuric acid hydrate. Not knowing the function of the water as a chemical here, it is not surprising that Lavoisier (1743-1794) did not appreciate what was going on. In 1818, Davy showed that hydrochloric acid was made up of only hydrogen and chlorine with no oxygen. This led to the idea that there were two kinds of acid, the oxoacids and the hydracids. This was resolved later in the century when it was proposed by Arrhenius that all acids in water gave off hydrogen ions, more or less (fig. 2).

The action of creating a class of substances known as acids is a process of induction. Although many acids have similar properties (turning vegetable dyes red or orange or yellow, reacting with zinc and iron, reacting with carbonates, making salts with bases) there are enough exceptions to make the classification unclear. In this case study, I discuss the notion of an ideal or perfect acid, which has all the acidic features, and which we create based on the imperfect acids by their reactions. This is a challenging idea. I finish the cognitive aspect by exploring whether an acid always has oxygen or whether it might have hydrogen. This is a modest paradigm shift in chemistry, not always recognised by philosophers. Finally, I use various reflective devices to explore both their understanding of the chronology of discovery, and the philosophical processes that have taken place.

I have used links to drama in producing play scripts of historical events, and to English in the form of newspapers to present historical information. There are strong links to history in the cultural background of the scientific exploration. A homework box for students to record their thinking about idealisation on the outside provided an insight into their progress, and a card sort enabled them to discuss their view about the chronology of ideas about acidity.

History of acidity

Alchemists were aware of many acids from AD 750 onwards, although it is not clear from their writings how much they were explicit about their nature as a class of chemicals.

Acids were first classified by taste (Latin: acetum sour), and

Figure 2. Svante Arrhenius.

acids are probably the only class of chemicals to be identified this way.

The conceptual division of certain substances into acids and bases was already evident in the Middle Ages, the terms acid, base, and salt occurring in the writing of medieval alchemists. Acids were probably the first to be recognized, apparently because of their sour taste: the English word acid, the French word acide, the German Sauer, and the Russian kislota are all derived from words meaning ‘sour’.

Boyle popularised the use of vegetable dyes as acid indicators, around 1670. Most of these dyes were already known as home medical remedies, such as syrup of violets. This link between medicine and chemistry was more common than we commonly imagine. Many early researchers in chemistry worked in pharmacies, or were professors of medicine. Boyle also published his knowledge that acids gave a flammable gas (now known as hydrogen) with some metals such as zinc and iron.

Nicholas Lemery (1645-1715) tried to explain (1680) how acids tasted sour by imagining that they had particles with points on them (fig. 3). This is a cause and effect explanation.

Lavoisier used his oxygen theory of acids to create a new nomenclature system with some of his fellow chemists (1787) to aid learning in a systematic way.

Davy, in 1810, showed that chlorine was an element, and that hydrochloric acid contained no oxygen. He created the idea that all acids contained hydrogen, but it took many years before textbooks adopted this. Wilson, writing in 1856, described two kinds of acids, oxoacids and hydracids.

Arrhenius, in 1884, put forward the thesis that acids form

hydrogen ions when in water, using electrical conductivity equipment invented for the new telegraph industry in 1840 by Kohlrausch.

The progression of ideas about acidity moved from a descriptive basis for a class of chemicals (the idea of an ideal or perfect acid), to a causal effect based on acids containing oxygen, then hydrogen. The idea that it was a component of the acid that made it acidic, changed when Arrhenius proposed that a new species, the hydrogen ion, was the cause of acidity.

Pedagogy

Discussions: inclusive discussions are common in English classrooms. However, good whole-class discussions may have interference from poor behaviour. Alternatively, wellstructured group discussions may be more inclusive. Clear roles for group members need to be established through agreed ground rules.

Role play: good role play has clear direction concerning the roles, and sufficient time for the participants to think about their roles. A danger is that participants identify too much with their role.

The teacher needs to give them time and space to step out of role, perhaps by an individual reflection activity about the other roles.

Teacher-generated plays. These were included in the student newspapers to provide evidence for the kind of discussions that were taking place at the time. Writing them at an appropriate literacy level was a challenge. One teacher-generated play on Boyle’s use of indicators was used with significant success. A second play to discuss alternative views about acids, using a Galileo discourse style involving two attendees as one of Boyle’s lectures, and a listening pie-seller, generated some valuable reflective discussion.

At the end of the lesson on ideal acids, they were shown a box containing a bottle of ideal acid. Opening the box, they saw the bottle was empty, because the ideal acid only exists in the imagination, it is not real. For homework, they created a box of their own with their learning about acids and ideal acid on the outside.

We were interested in whether the students could construct a chronology of discoveries about acids. This was done by a card sort where the random cards had to be placed in chronological order through discussion in small groups. This was not based on memory but on rational discussion. Most groups were able to do this.

Research evidence

The research evidence was collected by means of a word association test, student notebooks, and field notes.

The word cloud below results from asking one class to record all the words they associated with acid. The responses ranged from 5 to 37 words. The text from all

Figure 3. A device used by Nicolas Lemery for the production of sulphuric acid per campanam.

students was pasted into Wordle,2 which outputs a word cloud, with the font size representing the frequency of use of the word. The word cloud demonstrates the largely negative view of acid by this group of students (fig. 4). The collection of words was made at the start of the module, and took 5 minutes.

One teacher was a graduate chemist, and the other was a graduate physicist. Both had been teachers for many years.

The lessons were quite short, 50 minutes with the usual delays in students arriving late from another lesson. This influenced time for discussions and scenesetting, and may have resulted in

The student boxes showed that the great majority understood the features of the ideal acid. My analysis suggests that a minority understood the nature of idealisation.

Reflections

There were a number of factors that influenced the study. Some of these were inevitable and out of control of the researcher, while others could be changed.

Since the teachers had expressed their view that their personal knowledge of HPS was limited, this provided a base for their work, such that the teachers saw this as a strong learning activity for them. In the first place, they claimed that they would simply enact the strategy in their classes but it was clear that local circumstances and their personality led them to adapt the programme.

2 http://www.wordle.net/ (last access: April 30th, 2013).

these sections being too short, in retrospect. Shorter lessons are becoming more common as head teachers try to squeeze more into the curriculum as a result of government interventions.

The lesson formats were influenced by pedagogical preferences of the two teachers, one taking a more socratic approach of question-answer sessions with the whole class, and the other giving more structured instructions for activity. In both cases, the students were following the lead of the teachers, limiting their own inquiries.

The shortage of time in each lesson, and pressures to complete the work in a short unit, led us to provide extra material in the form student newspapers. While we took every effort to make the reading as simple as possible, it remained a challenge for some of the students.

Dealing with younger students, who may lack maturity and skills to carry out activities required, put lots of pressure on simplifying the ideas.

Conclusion

I have described embedding HPS within a traditional framework for a sequence of lessons on acidity. I have provided evidence for this to be an effective alternative to engaging 11-14 year old students with this, otherwise dry, topic.

References

ArmitAGe, F. P. (1906). A history of chemistry. London: Longman’s Green and Co. hudson, J. (1992). The history of chemistry. Basingstoke: MacMillan.

kniGht, D. (1992). Ideas in chemistry: A history of the science. London: Athlone.

PArtinGton, J. R. (1989). A short history of chemistry. 3rd ed. New York: Dover.

tilden, W. A. (1921) Famous chemists: The men and their work. New York: George Routledge & Sons.

williAms, J. D. (2011). How science works: Teaching and learning in the science classroom. London: Continuum International.

John Oversby

Has been working on issues concerned with engagement with learning science. He has recently published work on diagrams and learning with Turkish teachers as part of visualisation, and on linking teachers and education research through editing a guide to research in science education. His work on history and philosophy, and climate change education, are linked to his interests in the human side of science learning.

E-mail: j.p.oversby@reading.ac.uk

Figure 4. Word cloud recording all the words associated with acid.

L’ús de textos de la història de la química d’autoria femenina a classe

The use of historical texts of chemistry with women’s authorship in the classroom

Núria Solsona Pairó / Universitat Autònoma de Barcelona

resum

En els darrers anys, els estudis històrics sobre les aportacions de la pràctica científica femenina han anat evolucionant. En un primer estadi, foren recuperades la memòria i les aportacions d’algunes dones rellevants i es feren visibles les contribucions femenines a la història de les ciències. Aquest article mostra l’ús de textos escrits per algunes autores de la història de l’alquímia i la química amb el seu context històric.

paraules clau

Química, història, estudis de gènere, narrativa, textos.

abstract

Gender studies about the contribution of feminine scientific practice in the history of science have followed different stages. A first step consisted in the recovery of the memory of some relevant historical personalities and their involvement with science. This article shows how to use for teaching purposes texts written by certain salient women of the history of chemistry with their historical context.

keywords

Chemistry, history, gender studies, narrative, texts.

Presentació: l’ús didàctic de textos històrics

Des de l’inici de les filosofies naturals configurades en l’antiguitat, la ciència (el coneixement de la natura i de les seves lleis construït a partir d’una racionalitat laica) ha estat un producte privatiu d’unes elits masculines i aristocràtiques, és a dir, vinculades a la noblesa i a la jerarquia religiosa (Barona, 2012). Però, recentment, la història de la ciència s’ha apropat a l’estudi dels processos pels quals s’estructuren la memòria col·lectiva, la ciència i les científiques, uns temes que fins ara no havien estat habituals i que només s’havien abordat de forma puntual. Es tracta d’enriquir la

reconstrucció dels contextos socioculturals en què es desenvolupa la història de les ciències com un camp més ampli i contextualitzat. L’objectiu és incorporar les investigacions històriques centrades en les aportacions femenines a la metanarrativa històrica, és a dir, als relats generals que la història de la ciència ha creat i consolidat. Desenvolupar les relacions entre la història de les ciències, la ciència escolar i l’actuació al món per replantejar els processos d’ensenyament i aprenentatge a les aules. Cada vegada sembla més clar que l’ús de «petites històries» a classe és una de les millors vies per contextualitzar històricament l’aprenentatge de

la química. Entenem per petites històries els textos, narratives i il·lustracions que promouen el desenvolupament de competències científiques rellevants per a l’educació científica. Així es promou una determinada visió de la naturalesa de la ciència (actituds i valors científics), alhora que es fa èmfasi en les aportacions de les dones a la història de la química (Solsona Pairó, 2009).

Cal aprendre a llegir textos científics històrics de forma crítica i reflexiva, a entendre’ls i a interpretar-los a partir de la informació que trobem en llibres i webs de ciència. Cal entrenar-se per poder identificar la diversitat de fonts que hi ha darrere de cada

text científic històric i discernir entre l’allau d’informació pseudohistòrica que circula en algunes publicacions i a la xarxa. Cal utilitzar diferents codis i passar de l’un a l’altre. Per a això, és imprescindible la construcció de criteris propis en la cerca d’informació i la interpretació de les fonts per poder comprendre el significat d’un text històric escrit o d’un procediment experimental històric a partir del seu context. El coneixement científic s’estructura i evoluciona amb l’activitat de parlar i escriure. El llenguatge és l’instrument mediador per excel·lència en l’aprenentatge de les ciències, atès que és un sistema de recursos per construir significats.

Primers instruments de laboratori i explicacions del món natural

Els alquimistes rarament llegien o escrivien sobre alquímia sense posar l’ull al laboratori, al taller o a la cuina. L’alquímia subministra un nexe d’intersecció entre camps del coneixement i tècniques d’investigació, i reuneix elements de la vida social i intel·lectual que connecten dinàmiques de gènere, art, mecenatge i comerç en el procés de construcció del coneixement. Una de les primeres figures de què tenim referència en alquímia és Maria la Jueva (o la Profetessa), que va viure al segle iv a. n. e. Ella va ser qui va dissenyar els primers alambins, tribikos i kerotakis que encara s’utilitzen als laboratoris. Maria la Jueva va inventar diferents aparells que van ser coneguts a partir de la seva descripció (forns i aparells per coure i destil·lar fets de metall, argila i vidre). Però el més conegut dels aparells de Maria és el que porta el seu nom: el bany Maria, al qual seguim anomenant així avui. Aquest nom ha estat recollit en totes les llengües de

l’Europa occidental (en francès, anglès i alemany) i Maria ha estat citada posteriorment per les diferents escoles alquímiques (Solsona, 1997).

científica a la seva època. La disponibilitat de les seves obres en línia permet aprofundir en la seva part alquímica.1 Aquestes obres són el Liber simplicis medici­

Una proposta ideal per introduir els alambins de Maria la Jueva en una activitat d’aula seria quan es treballi la destil·lació. A partir de les imatges que reconstrueixen els alambins de Maria la Jueva, es proposa fer una anàlisi comparativa amb l’alambí dels laboratoris escolars actuals. També se’n pot comparar la utilitat en funció del moment històric. Cal tenir en compte que els alambins, en l’alquímia, servien fonamentalment per estovar metalls per l’acció de la calor i mesclar-los amb altres substàncies o colorants. D’altra banda, es pot iniciar una petita investigació sobre la finalitat del bany Maria i el seu ús a la cuina i al laboratori de química. Es poden fer esquemes de muntatges de laboratori en els quals intervingui tot indicant en detall el nom dels instruments i del procediment de laboratori.

Uns quants segles més tard, Hildegarda von Bingen (10981179) fou una monja alemanya coneguda per la seva labor farmacèutica i amb autoritat

nae (o Physica) i el Liber compositae medicinae (o Causae et curae), escrits en llatí i traduïts a l’anglès i a l’alemany. Physica, escrit cap al 1151-1158, està compost de nou llibres. El llibre ix, Els metalls, consta de vuit capítols: «Or», «Plata», «Plom», «Estany», «Coure», «Llautó», «Ferro» i «Acer».

Figura 2. Portada de l’edició del 1533 de Physica , d’Hildegarda von Bingen.

En el llibre ix, Els metalls, capítol i, «Or» («Aurum»), Hildegarda von Bingen diu el següent:

1 http://www.hildegardiana.es/34physica/ index.html

L’ús de textos de la història de la química

d’autoria

femenina a classe

Figura 1. Reconstrucció del tribikos i kerotakis de Maria la Jueva.

Monografia

L’or és calent. És quasi de l’aire i de certa naturalesa semblant al Sol. Qui tingui la malaltia de la gota ha de prendre or, fondre’l perquè no hi quedin impureses i reduir-lo a pols de manera que no es perdi res. Prengui aproximadament mig grapat de farina fina i amassi’l amb aigua. Afegeixi a aquesta pasta 0,6 g de pols d’or i mengi-se-la al matí, abans de l’esmorzar. El dia següent, faci de nou una mica de torta de la mateixa manera, amb la mateixa quantitat d’or, i mengi-se-la abans de l’esmorzar. Aquesta coqueta, preparada i menjada d’aquesta manera, mantindrà allunyada la gota durant un any.

L’or roman a l’estómac durant dos mesos, sense irritar-lo ni ulcerar-lo. Si l’estómac està fred i ple de mucositat, l’escalfarà i el purgarà sense perill per a la persona. Si una persona sana fa això, mantindrà la bona salut; si una persona malalta ho fa, es posarà sana. De nou, prengui or pur i escalfi’l al roig viu en una olla de fang o de terrissa. Així, calent, posi’l en vi pur perquè s’escalfi el vi. Begui-se’l sovint calent i la gota desapareixerà. Qui tingui febre a l’estómac, que escalfi vi pur amb aquest or escalfat, en begui i la febre l’abandonarà. Si un tumor s’aixeca en alguna part del cos d’una persona, escalfi or al sol i fregui’l al voltant de la inflor i el tumor desapareixerà. Si té les oïdes sordes, prepari una pasta amb la pols d’or i farina fina, com s’ha descrit anteriorment, i posi’n una mica a les oïdes. La calor passarà a l’oïda. Si ho fa sovint, recuperarà l’audició (Hildegarda von Bingen, 1151).

I al capítol viii, «Acer» («Calybs»), diu el següent:

L’acer és molt calent perquè és la forma fortíssima del metall de ferro. Representa quasi la divinitat de Déu, per això el diable fuig i l’evita. Si sospites que hi ha verí a l’aliment o beguda, tant si es tracta de menjar com de líquid, com brou o puré de verdura, posa en secret un tros d’acer

Els darrers estudis mostren que la majoria dels alquimistes comparteixen una tendència per llegir, escriure, fabricar i produir simultàniament. L’alquímia és una de les poques disciplines en què es treballa amb els textos i amb les mans per igual

incandescent a dins. Si hi ha verí, l’acer l’afeblirà i el desactivarà. Si l’aliment és sec, com la carn, el peix o ous, posa un tros d’acer incandescent en vi i aboca el vi sobre el menjar. Si hi ha verí, l’afeblirà perquè faci menys mal a qui s’ho menja.

També posa una mica d’acer incandescent en una beguda (vi, cervesa, aigua o qualsevol altra beguda). Qualsevol verí present s’afeblirà immediatament. Si l’acer, escalfat al foc, s’ha posat al menjar verinós o beguda, o si el vi calent amb l’acer incandescent s’aboca sobre el menjar enverinat (pa, carn, peix o altres aliments d’aquest tipus), si hi ha verí, el seu poder es restringirà i s’afeblirà, perquè hi ha tant poder a l’acer que asseca el verí, de manera que el fa menys capaç de fer mal a la persona que se’l menja o se’l beu. No serà prou poderós per matar a qui el provi, encara que pot inflar-se o posar-se una mica malalt. Podrà escapar de la mort si el verí s’afebleix per l’acer incandescent, com s’ha descrit (Hildegarda von Bingen, 1151).

Al Llibre de medicina complexa (o Causes i Remeis), part ii del Llibre sobre les propietats naturals de les coses creades, escrit cap al 11511158, Hildegarda von Bingen exposa la seva visió dels elements bàsics amb una idea primitiva del flogist dient el següent:

Les propietats de l’aire. L’aire té quatre propietats: escampar la rosada, produir la verdor, exhalar el buf amb què creixen les flors i

estendre la calor amb què tot madura. També l’aire es dilata per les quatre parts del món. L’aire és una exhalació que escampa humitat amb la rosada sobre les plantes que germinen perquè agafin forces; amb la seva bufada, fa créixer les flors, i amb la seva calor, fa que tot maduri. L’aire, que és a prop de la Lluna i les estrelles, humiteja els astres, així com l’aire terrenal humiteja la terra i vivifica i mou els animals irracionals i sensibles, segons la naturalesa d’aquests, sense disminuir per aquesta causa. Quan aquests animals moren, l’aire torna al seu estat anterior, però sense augmentar, i roman igual que abans. L’aire terrenal, que humiteja la terra, fa que els arbres i les herbes prenguin força, creixin i es moguin. Quan és amb ells, no es debilita, ni creix quan surt d’ells, després que hagin estat tallats o arrencats, sinó que roman en el mateix estat que abans.

Les propietats de l’aigua. L’aigua té quinze propietats: calor, aire, humitat, inundació, velocitat, fluïdesa; dóna saba als troncs dels arbres, sabor als arbres fruiters, verdor a les plantes; amb la seva humitat, mulla totes les coses, sustenta les aus, alimenta els peixos, aporta la calor necessària a les bèsties, retè els rèptils amb la seva escuma i és suport de tot. Igualment, fa deu manaments i cinc llibres de Moisès a l’Antic Testament, que destinà Déu per tal que fos intel·ligència per a l’esperit. D’una font natural manen aigües que són capaces de rentar totes les impureses. L’aigua és làbil en tota criatura mòbil; de fet, és l’incendi de tota la força vital de les criatures immòbils. Mana de la calor de l’aire humit, perquè, si no tingués calor, s’enduriria a causa del fred. Flueix a causa de la calor i mana a causa de la humitat de l’aire. Si l’aigua no tingués aquest aire, no podria fluir. Per aquestes tres propietats (calor, humitat i aire), l’aigua és rabent i no hi ha res que la resisteixi quan s’ha desbocat. Proporciona saba als troncs, amb el seu aire

fa que siguin flexibles i amb la seva humitat calenta dóna sabor als arbres fruiters, a cada espècie el seu (Hildegarda von Bingen, 1151-1158).

Els darrers estudis mostren que la majoria dels alquimistes comparteixen una tendència per llegir, escriure, fabricar i produir simultàniament. L’alquímia és una de les poques disciplines en què es treballa amb els textos i amb les mans per igual. La història de l’alquímia «pràctica» emergeix com la via més productiva per explorar la unió entre les paraules i els treballs alquímics. Els textos d’Hildegarda von Bingen són textos pràctics que cal entendre com les explicacions de l’època sobre metalls i medicines. A l’aula, després d’una lectura atenta dels textos sobre l’or i l’acer, es proposa buscar una explicació a les afirmacions «l’or és calent» i «l’acer és molt calent». Per a això, cal fer una cerca informàtica sobre la teoria dels humors de l’organisme humà. Els humors estaven en correspondència amb els quatres elements de la matèria i amb les quatre qualitats bàsiques:

elements → humors → qualitats

Aire = sang = calent + humida

Aigua = flegma = freda + humida

Foc = còlera = calent + seca

Terra = malenconia = freda + seca

L’alquímia continua sent un tema destacat per a la història de la ciència, especialment en el període modern. En aquest període, en la mesura que la qüestió de la «pràctica» entra en acció cada vegada més, l’alquímia apareix com l’emblema adient per als estudis que intenten incorporar una varietat de professionals i formes de coneixement en narratives sobre l’emergència d’una nova ciència (Nummedal, 2011). Al segle xvii,

«dames i cavallers de la cort, farmacèutics, pastors i consumidors urbans de llibres de secrets es van interessar pels coneixements i les habilitats alquímiques» (Nummedal, 2007).

L’alquímia tenia un públic consumidor, ja que treballava amb productes de perfumeria, cosmètica i drogueria. Una altra autora, Marie le Jars de Gournay (1565-1645), va treballar sota la influència de Jean d’Espagnet (1564-1637), president del Parlament de Bordeus del 1601 al 1615, que també era conegut per les seves pràctiques alquímiques. En una de les seves tres obres autobiogràfiques, Peincture de moeurs (1626), un autoretrat escrit en cent seixanta-quatre octosíl·labs, diu el següent:

L’alquímia, per a mi, no són les seves boges cerques, Equivocar-se, gastar molt, creure en l’art sense dubtar, Esperar un mar d’or sense anunciar-lo.

No he enredat ningú, no he gastat molt, Espero poc, en tinc menys, tinc confiança sense creure-hi.2

En Marie le Jars, com en la majoria dels alquimistes que escriuen en llengua vernacle, la relació entre les paraules dels textos i els treballs alquímics se centra en la producció de coses, sense desvincular-se dels textos teòrics. Així, busca l’explicació de «l’acció dels àcids sobre el coure, que produeix belles dissolucions blaves, i per què el coure reapareix quan se submergeix una làmina de ferro en aquestes dissolucions». Escriu en la seva autobiografia el següent:

Utilitzava quantitats d’or, coure, plom, ferro, estany i mercuri per aprendre els constituents dels metalls juntament amb els de les sals corrosives (principalment, els vidriols, els alums i els clorurs de sodi i d’amoni), i volia aprendre algun tipus de coneixement sobre els àcids minerals (nítric, sulfúric i hidroclorhídric), els quals havien estat descoberts pels alquimistes al segle xiii Com que era una activitat cara i tenia pocs recursos, vaig tenir la sort que un amic em proporcionés accés al forn d’una fàbrica de vidre, prop de casa meva, a la Rue des Handrettes, a París, per poder realitzar els experiments (Alvarez et al., 2003: 78).

A l’aula, en l’estudi escolar de la classificació de les substàncies pures en elements i compostos, pot ser útil la lectura del fragment de l’autobiografia de Marie le Jars. La proposta de treball consisteix a identificar els noms i les fórmules de les substàncies químiques que esmenta el text, així com els noms de grups de substàncies. Alhora, es poden buscar els noms actuals dels vidriols i els alums i indicar-ne la composició.

Protagonistes femenines en la història de l’alquímia

2 http://fr.wikisource.org/wiki/La_ Fille_d%E2%80%99alliance_de_Montaigne,_Marie_de_Gournay/Texte_entier

Una de les formes de recollir els sabers alquímics foren els «llibres de secrets», tal com s’indica al títol I secreti della

Figura 3. Marie le Jars de Gournay.

L’ús de textos de la història de la química d’autoria femenina a classe

Monografia / Història i naturalesa de

signora Isabella Cortese ne’ quali si contengono cosi minerali, medicinali, artificiose e alchimiche. La seva publicació fou ben coneguda a l’època, ja que va tenir dotze edicions entre els anys 1561 i 1677.

Cortese, a la recepta de l’«Or potable», diu el següent:

Pren x lliures de vi òptim, destil·lales per l’alambí i extrau solament i lliura; després, renta l’alambí i torna a posar-hi vi nou, però x lliures; a sobre tornaràs a posar i lliura d’aigua, i la redestil·laràs obtenint una sola lliura, i així ho faràs tres vegades amb vi nou i obtindràs una sola lliura. Després, agafa una fiola o flascó amb el coll molt llarg i posa-hi la lliura d’aigua, i posa una altra fiola, i posa-la en fems quatre dies. Després, pren i unça d’aquella aigua i sucre candi, i ja estarà bé; després, posa a l’alambí l’aigua esmentada i, a dins, posa-hi x pesos d’or en fulla, i deixa-ho durant quatre hores; després, ho destil·les al bany Maria i no assequis el pòsit o solatge, i això ho serveixes en dos vasos (Cortese, 1995: 62-63).

Abans de treballar el model de canvi químic a l’aula, pot ser útil

la lectura de la recepta de Cortese sobre l’«Or potable» per introduir les operacions alquímiques de transmutació dels metalls. La proposta d’activitat consisteix a identificar la finalitat de la recepta, els instruments i materials que utilitza, les tècniques de laboratori i el procediment que esmenta, així com intentar identificar els canvis que es produeixen durant la recepta. Finalment, es podria buscar informació química sobre l’or i comparar la idea de transmutació amb el model de canvi químic o reacció química actual.

A la recepta per «Fixar càmfor», Cortese indica el següent:

Després, treu el foc i posa ràpidament el mercuri pel pic de l’alambí i tanca bé el pic amb betum; llavors l’argent3 viu, per la força de la calor que es troba de sobte, es corromp i es dispersa, i una part passarà a l’aigua, és a dir, unes quantes gotes, i una part s’enganxarà al fons del vas, a la terra negra; deixaràs refredar el vas, i després l’obriràs, i hi trobaràs l’argent viu negre, que trauràs i rentaràs (Cortese, 1995: 24).

Per treballar a l’aula la recepta «Fixar càmfora», cal recordar el nom actual de l’argent viu i saber que les substàncies que s’utilitzaven al segle xvi no eren pures, ja que contenien impureses que eren les responsables de l’obtenció final d’altres substàncies. A vegades, les substàncies alquímiques són fàcils de reconèixer, com l’argent viu, però, en altres casos, amb el mateix nom es referien a mescles de diverses substàncies o no s’ha identificat a quina substància es referien.

A partir de la lectura de la recepta «Fixar càmfora»,

De Marie Meurdrac (1610-1680) coneixem el llibre La chymie charitable et facile en faveur des dames (1666, 1680 i 1711), un conjunt de receptes pràctiques i quotidianes, remeis, essències, adobs i ungüents

d’Isabella Cortese, es proposa identificar la seva finalitat, els instruments i materials que utilitza, les tècniques de laboratori i el procediment que esmenta, així com intentar identificar els canvis que es produeixen durant el fragment de la recepta. Alhora, també es proposa comparar les operacions de laboratori de Cortese amb les actuals tot indicant les diferències, intentar fer un esquema del procediment de la recepta a partir de les indicacions de Cortese i buscar informació química sobre la càmfora: la fórmula i el tipus de compost químic.

La química de les dones i Marie Meurdrac

De Marie Meurdrac (1610-1680) coneixem el llibre La chymie charitable et facile en faveur des dames (1666, 1680 i 1711), un conjunt de receptes pràctiques i quotidianes, remeis, essències, adobs i ungüents. El llibre té sis parts que parlen de les bases del laboratori, aparells i tècniques, animals, metalls, les propietats i la preparació de medicines simples, compostos medicinals i cosmètics. El tractat inclou taules de pesos i cent sis símbols alquímics. L’obra va tenir, com a mínim, tres edicions diferents durant la segona meitat del segle xvii i va ser traduïda a diferents idiomes.

3 Mercuri.

Meurdrac justifica el títol del llibre adreçat a les dones des de la introducció, on s’ofereix a fer

Figura 4. Portada del llibre d’Isabella Cortese, edició del 1660.

les preparacions amb elles, si ho desitgen. A la part vi del llibre, que porta per títol Les composicions per a l’embelliment del rostre, diu que vol «advertir-les d’un infinit nombre d’accidents que succeeixen en posar-se coses a la cara, si no coneixen la seva composició. Jo facilito les operacions i m’explico al més clarament que puc per ensenyar-los a fer les coses que necessitaran» (Meurdrac, 1999: 190).

Marie Meurdrac defineix la química tot dient:

La química té per objecte els cossos mixtos, en la mesura que són divisibles i solubles, així com els treballs d’extreure d’ells els tres principis: sal, sofre i mercuri, que es realitzen mitjançant dues operacions generals: dissolució i congelació (Meurdrac, 1999: 27).

Destil·lació per ascensum És per això que aquells que han dit que no calia fer servir el coure s’han equivocat, ja que és impossible fer-ho d’una altra manera. A més,

cada destil·lació tarda tan poc temps a fer-se en aquests vasos que els simples no poden rebre mala qualitat, ja que tres hores són suficients per a aquest efecte. [...] Per observar l’ordre que m’he prescrit, continuaré, i diré que per fer aquesta operació cal prendre les fulles i les flors de l’aromàtica que es voldrà destil·lar i omplir l’alambí fins prop de quatre dits sobre la boca, si són verdes; si són seques... (Meurdrac, 1999: 32).

Destil·lació amb sorra, llimalles i cendres

Posareu un dit de sorra, llimalles de ferro o cendres en una terrina i passareu el vas de l’alambí de vidre a sota, on hi haurà els sucs de les herbes que voleu destil·lar o les mateixes herbes amb els seus menstrua (dissolvents); les cobrireu amb el vostre capitell de bec, al qual afegireu un recipient; tot ben tapat, posareu la terrina sobre un trespeus, forn o fogonet (Meurdrac, 1999: 34).

Sublimació

Diverses persones han confós la destil·lació amb la sublimació; és veritat que en totes dues es fa l’elevació: en l’una, de les parts fluïdes i líquides, i és per això que s’anomena destil·lació, des del moment que els fums que s’eleven cauen en aigua; no és pas el mateix que la sublimació, en què són les parts més espirituals, lleugeres i seques les que s’eleven i s’adhereixen al coll del vas (Meurdrac, 1999: 37).

La fabricació dels vasos

Preneu argila cuita seca i reduïda a pols subtil, que diluireu amb clares d’ou ben batudes, una mica de borra oberta, llimalla de ferro ben desfeta o sorra i una mica d’orina; pasteu tot el conjunt amb consistència de pasta i recobriu les retortes,4 els matrassos

4 Retorta o cucúrbita: vas de vidre o de gres de coll llarg i corbat que serveix per destil·lar o descompondre substàncies per l’acció del foc.

i altres vasos, que deixareu assecar suaument a l’aire, sense foc ni sol. Aquest recobriment resisteix al foc. Per reparar els vasos trencats, cal reduir la cal viva en pols i diluir-la amb clara d’ou (Meurdrac, 1999: 46).

Marie Meurdrac explica els «Menstrua»:

Menstrua és un licor que serveix per ajudar a extreure tota classe d’esperits, essències, tintures, sals, digerir i corrompre totes les coses que tenen necessitat d’humitat. N’hi ha de diferents tipus [...]: esperit de vi, de rosada, d’aigües fortes, sucs de llimona, vinagre destil·lat, aigua normal o destil·lada, segons allò que l’art consideri convenient (Meurdrac, 1999: 31).

El debat a l’aula entorn del títol del llibre de Marie Meurdrac pot ser un bon moment per plantejar els motius que podia tenir l’autora per adreçar el llibre específicament a les dones al segle xvii

El debat a l’aula entorn del títol del llibre de Marie Meurdrac pot ser un bon moment per plantejar els motius que podia tenir l’autora per adreçar el llibre específicament a les dones al segle xvii. A continuació, la comparació entre la participació de les dones en el món de la química (o de les ciències en general) entre els segles xvii i xxi pot ser il·lustratiu de la seva evolució des de les dificultats per participar en l’activitat científica fins a la situació actual, amb avenços i retrocessos. Cal recordar que l’Informe ETAN, de la Unió Europea, recull les dades anualment.

Figura 5. Portada del llibre La chymie charitable et facile en faveur des dames (Lió, 1680)

L’ús de textos de la història de la química d’autoria femenina a classe

Monografia

La proposta de treball del text sobre «La fabricació dels vasos» pot ser útil com a activitat d’aplicació després de conèixer els instruments actuals de laboratori. Les preguntes de recerca poden suggerir buscar informació sobre les retortes i cercar una explicació al motiu del «recobriment» que proposa Marie Meurdrac

El text que inclou la definició de química de Marie Meurdrac pot ser utilitzat a l’inici de qualsevol curs de química. La proposta de treball és fer una cerca sobre els tres principis alquímics i analitzar la funció de marc teòric que complien en l’alquímia. Els textos de Marie Meurdrac sobre les operacions de la química (destil·lació i sublimació) són útils a l’aula quan es treballen els mètodes de separació de les substàncies. Una anàlisi comparativa entre les tècniques del segle xvii i les actuals, buscant semblances i diferències, permet donar una visió de l’evolució d’aquests procediments experimentals.

La proposta de treball del text sobre «La fabricació dels vasos» pot ser útil com a activitat d’aplicació després de conèixer els instruments actuals de laboratori. Les preguntes de recerca poden suggerir buscar informació sobre les retortes i cercar una explicació al motiu del «recobriment» que proposa Marie Meurdrac. Si es fa una comparació entre la precisió dels instruments de laboratori del segle xvii i els actuals i s’analitzen els problemes que es deurien plantejar en el treball pràctic alquímic, es poden recalcar

algunes característiques del treball experimental.

El text sobre els «Menstrua» de Meurdrac requereix una anàlisi detallada de tots els termes que hi intervenen: licor, esperit, essència, tintura, sal, etc., i el seu significat en l’alquímia.

Una altra autora contemporània de Marie Meurdrac fou Marie Fouquet, la qual treballà en l’àmbit de la farmacopea i utilitzà, en alguns casos, processos alquímics. El seu llibre Recueil des remèdes faciles et domestiques. Première partie: Contenant les remèdes pour guerir les maladies, tant internes qu’externes, qui surviennet dans toute les parties du corps humain va tenir moltes edicions en francès entre els anys 1636 i 1748, així com diverses en les diferents llengües a les quals va ser traduït. L’edició de València del 1872 inclou un «Advertiment»:

Advertiment sobre les dosis, pesos i mesures i els licors dels quals s’acostuma a parlar en aquests llibres de remeis de les drogues i dels licors perquè qualsevol pugui servir-se’n en tot temps i país.

La lliura, en medicina, és de dotze unces, però en aquesta obra es tracta de la lliura ordinària, que és de setze unces. El pes d’un dobló equival a dues dracmes, o sigui, la quarta part d’una unça (Fouquet, 1872: xxxiii).

L’«Advertiment» de Madame Fouquet és il·lustratiu d’una època en què les unitats no estaven unificades, de manera que permet fer la comparació i remarcar la importància d’usarles correctament per facilitar la tasca d’intercanviar informació científica sobre els resultats dels experiments. El text recull una reflexió habitual en els llibres dels segles xvii i xviii per fer front al desgavell en les unitats que s’utilitzaven en receptes i experiments. Una proposta de treball

del text a l’aula inclou la seva utilització per reflexionar sobre la necessitat de disposar d’unitats de mesura unificades, el tipus de problemes pràctics que poden sorgir en el procés de treball al laboratori i la comparació de resultats entre experiments diferents, si no se’n disposa. Finalment, atès que les unitats més desconegudes poden ser la dracma i l’unça, se’n pot fer una recerca per comparar diferents definicions de la mateixa unitat de mesura.

La pràctica dels salons científics Durant els segles xvii i xviii, els salons i cercles científics foren la resposta als vells mètodes de les universitats. Allí, les dones de l’aristocràcia actuaven com a mecenes dels joves talents. Es van formar salons científics a París, a Londres i a les ciutats més importants d’Europa. Margaret Cavendish, duquessa de Newcastle (1623-1673), hi va participar. S’interessà per la filosofia, la poesia, la ciència i la ciència-ficció. Va viure en l’epicentre de la revolució mecanicista del segle xvii i anticipà alguns dels temes centrals sobre la immaterialitat i la corporeïtat que avui estan associats a figures com Thomas Hobbes i David Hume. També va anticipar discussions de filòsofs contemporanis, com David Chalmers i Colin McGinn, sobre si l’habilitat per entendre com pensa la matèria és rellevant per a la pregunta de si pensa (Stanford Encyclopedia of Philosophy, 2009).

Un dels objectes de debat de la filosofia i la ciència del segle xvii era trobar una explicació al comportament ordenat dels cossos:

La naturalesa és una substància corpòria, i sense una substància el moviment no pot ser, i sense movi-

ment no es pot fer ni oposició ni cap acció en la naturalesa.5 Malgrat que l’opinió de l’àtom és tan antiga com del temps d’Epicur, fins ara les meves concepcions de les seves figures, creació i disposició són noves i pròpies... No és probable que la substància de la matèria infinita sigui només infinita, petita, sense fibres ni moviment, component totes les criatures per atzar, ni que aquesta casualitat hagi de produir totes les coses en aquest ordre i mètode, si no és que cada àtom, per si sol, sigui matèria animada, tingui moviment animat, que és sentit i raó, vida i coneixement. Aquesta opinió és com els àtoms d’Epicur, però que absurd és fer corpuscles sense sentit! La causa del sentit i la raó (i, consegüentment, de la percepció) és òbvia per a la comprensió de qualsevol persona i no necessita demostració (Cavendish, 2001: 147).

A Poems and fancies, explica la seva visió dels àtoms tot dient:

Els àtoms, petits en ells mateixos, poden constituir un món, pel fet de ser subtils i de mil formes;

a mesura que es van movent, troben llocs adients i les formes que millor concorden fan totes les classes (Cavendish, 2009).6

El treball amb els textos de Margaret Cavendish a l’aula pot ser ideal per a l’estudi del model atòmic molecular. Una anàlisi comparativa entre les idees de Cavendish sobre els àtoms i el model d’àtom acceptat actualment permetrà veure les sem-

5 Cavendish considerava que els àtoms estan animats amb vida i coneixement, que tots els àtoms contenen la mateixa quantitat de matèria, però amb diferent forma i mida.

6 http://plato.stanford.edu/entries/margaret­cavendish/

El treball amb els textos de Margaret Cavendish a l’aula pot ser ideal per a l’estudi del model atòmic molecular

blances i diferències entre el segle xvii i el xxi

Al segle xix, la química abasta un públic més ampli del que havia tingut als segles anteriors. Jane Marcet (1769-1858) també formà part d’un distingit cercle científic anglès i va dedicar el seu llibre Conversations on chemistry, publicat anònimament el 1805, especialment al sexe femení. Es tracta d’un diàleg entre una professora i les seves alumnes, Emily i Caroline, sobre els descobriments de l’època de Galvani i Dalton, entre d’altres. En foren publicades setze edicions, la majoria de forma anònima, excepte la del 1846, que ja portava el seu nom. Se’n van fer dues traduccions franceses i quinze edicions americanes. Als setanta-un anys, mantenia correspondència científica amb Michael Faraday, del qual, quan va morir, Jane Marcet va retre homenatge escrivint-ne la biografia. Les conferències públiques de la Royal Institution eren encara el 1860 rivals del Teatre de l’Òpera i dels teatres de moda, amb una audiència intel·lectual i rica.

De les onze converses que inclou el llibre de Marcet, es féu l’adaptació d’una part de la conversa v, «Sobre els agents químics de l’electricitat» (Izquierdo et al., 2011), com a activitat de divulgació científica. A continuació, incloem un fragment de la conversa:

Mrs. B: El doctor Wollaston ha fet altres experiments que probablement demostren que l’origen de les dues electricitats és essencialment igual, però en un cas es produeix un canvi químic i en l’altre, no.

Emily: És clar... Però no és evident que els coixinets obtinguin oxigen, perquè no hi ha ni àcid ni aigua a la màquina elèctrica. A més, l’electricitat s’excita per fricció.

Mrs. B: Sembla que per fricció els coixinets obtenen l’oxigen de l’atmosfera.

Caroline: Però si l’electricitat de les dues màquines és similar, per què no s’utilitza la màquina comuna per a descomposicions químiques?

Mrs. B: L’electricitat de la màquina comuna és molt més dèbil que a la bateria de Volta. En efecte, el doctor Wollaston va utilitzar-la per a descomposicions químiques, però estava obligat a actuar sobre quantitats de massa minúscules, i encara que el resultat era satisfactori, els efectes eren massa petits per ser aplicables a la descomposició química.

Caroline: Llavors, la commoció o el xoc elèctric d’una bateria de Volta deu ser terrible, ja que és molt més forta que la de la màquina elèctrica!

Mrs. B: La superioritat de la bateria voltaica consisteix en la gran quantitat d’electricitat que passa, però, quant a la rapidesa de càrrega, és molt més gran la màquina elèctrica comuna.

L’adaptació de la conversa v, «Sobre els agents químics de l’electricitat», de Jane Marcet, es pot treballar a l’inici de l’estudi de

Durant els segles xvii i xviii, els salons i cercles científics foren la resposta als vells mètodes de les universitats. Allí, les dones de l’aristocràcia actuaven com a mecenes dels joves talents. Es van formar salons científics a París, a Londres i a les ciutats més importants d’Europa

L’ús

l’electroquímica, és a dir, de l’electricitat i la seva relació amb la química. I, si escau, també es pot preparar una petita obra de teatre.

Abans d’acabar, no es pot deixar d’assenyalar que l’experiència ens indica que l’ús didàctic de petits textos històrics a l’aula actua, a la pràctica, com un element de motivació, ja que desperta la curiositat en les noies i els nois. No és habitual que disposin d’informació i coneixements històrics relatius a la química i l’alquímia. Així, doncs, l’existència de pràctiques i teories allunyades en el temps provoca sorpresa en la major part de la classe. A més, permet construir una imatge més robusta de la ciència, entesa com una activitat profundament humana, alhora que ajuda a fomentar la discussió entorn de la naturalesa de la ciència i contribueix a construir genealogies de pràctica científica femenina.

Referències

álvArez lires, M.; nuño AnGós, T.; solsonA PAiró, N. (2003). Las científicas y su historia en el aula Madrid: Síntesis.

BAronA, J. L. (2012). «Dones i ciència». Mètode, 76: 51-55. BinGen, H. von (2009a). Physica: Libro de medicina sencilla. Libro sobre las propiedades naturales de las cosas creadas – Liber simplicis medicinae [en línia]. Astorga: Akrón. <http://www. hildegardiana.es/34physica/ index.html> [Consulta: 30 setembre 2013] (2009b). Subtilitates diversarum naturarum creaturaru: Causae et curae [en línia]. Astorga: Akrón. <http://www.hildegardiana.es/ 35causae/index.html> [Consulta: 30 setembre 2013] cAvendish, M. L. (2001). Observation upon experimental philosophy. Ed. a cura d’Eileen O’Neill. Cambridge: Cambridge University Press. cortese, I. (1995). I secreti della signora Isabella Cortese ne’ quali si contengono cosi minerali, medicinali, artificiose e alchimiche, et molte dell’arte profumatoria, appartenenti a ogni gran signora: Con altri bellissimi secretti aggiunti. Milà: La Vita Felice. Fouquet, M. (1872). Obras médicoquirúrgicas de Madama Fouquet València: Librería de Juan Mariana y Sanz.

izquierdo, M.; costA, M.; cAntero, B.; GArcíA, C.; solsonA, N.; tArín, R. M. (2011). «Una obra de teatre entorn a la conversa sobre química de Jane Marcet». A: IX Jornada sobre la Història de la Ciència i l’Ensenyament. Barcelona: Institut d’Estudis Catalans. [Inèdit]

meurdrAc, M. (1999). La chymie charitable et facile en faveur des dames. París: Centre National de la Recherche Scientifique. nummedAl, T. E. (2007). Alchemy and authority in the Holy Roman Empire. Chicago: Chicago University Press. (2011). «Words and works in the history of alchemy». Isis, 102: 330-337.

solsonA PAiró, N. (2009). «El uso didáctico de textos históricos en clase de química». A: quintAnillA, M. (ed.). Unidades didácticas en química y biología Santiago de Xile: Conocimiento, p. 181-206. (2010). «Seguint el fil de l’obra d’Isabella Cortese». Actes d’Història de la Ciència i de la Tècnica, 3(1): 63-77.

Núria Solsona Pairó

És doctora en ciències de l’educació per la Universitat Autònoma de Barcelona i autora de Mujeres científicas de todos los tiempos (1997), Diálogos con recetas alquímicas (2009), Seguint el fil de l’obra d’Isabella Cortese (2010), Marie Curie, què hi ha darrere la llegenda? (2011) i Obras médico­quirúrgicas de Madama Fouquet (2012). El seu camp de treball és el gènere i la ciència.

A/e: nsolsona@xtec.cat

Figura 6. Lectura de Michael Faraday a la Royal Institution sobre la naturalesa de la llum, amb la participació de dones i criatures (1830).

L’experiència d’un MOOC sobre història de la química

Experiencing a MOOC about the history of chemistry

Josep Duran, Pep Anton Vieta, Miquel Duran, SÍlvia Simon i Eva Santos / Universitat de Girona. Departament de Química. Càtedra de Cultura Científica i Comunicació Digital Pere Cornellà / Universitat de Girona. Departament de Pedagogia

resum

Aquesta comunicació fa una reflexió sobre l’elaboració d’un curs en línia massiu obert (massive open online course, MOOC) de temàtica química, «Descubriendo la química: de la alquimia a las partículas subatómicas». Els autors han participat en l’organització d’aquest curs durant els primers mesos del 2013, en el marc de la plataforma MiríadaX (Telefónica / Universia). Es tracta de la primera experiència de l’equip en aquest nou tipus de docència, cosa que ha permès copsar les dificultats que suposa, però també adonar-se dels seus aspectes positius.

paraules clau

Química, en línia, curs, massiu, vídeo.

abstract

This paper discusses the teaching of a massive open online chemistry course (MOOC) themed «Descubriendo la química: de la alquimia a las partículas subatómicas». The authors have participated in the organization of this course in the first months of 2013, through platform MiríadaX (Telefónica / Universia). This is the first experience of the team in this new type of teaching, enabling it to grasp the difficulties involved, but also realize their positive aspects.

keywords

Chemistry, online, course, massive, video.

Introducció

En aquest moment, els MOOC (massive open online course) es presenten com un element innovador. Ho són per a l’ensenyament superior, que pot trobar en aquests cursos una alternativa a les classes magistrals, en la línia de les metodologies proposades pel procés de Bolonya. I ho són també per a la societat, ja que són cursos gratuïts, adreçats a un ampli ventall d’edats, de temes diversos i al servei també de l’aprenentatge al llarg de la vida (long life learning).

A la xarxa és possible trobar cursos oberts (open courseware,

OCW) que recullen materials docents. A diferència d’aquests, els MOOC inclouen una guia d’aprenentatge, una avaluació dels coneixements que es van adquirint i un procés d’avaluació d’igual a igual (peer­to­peer, P2P).

I el més important: tenen un reconeixement acadèmic en forma de certificació. Tampoc no es poden assimilar a la gravació de classes magistrals: els MOOC són la suma de petites píndoles de coneixement, habitualment en forma de vídeo, però també poden ser presentacions, documents escrits o arxius d’àudio.

Fa poc, The New York Times declarava el 2012 com l’Any del

MOOC (Pappano, 2012) i revistes de prestigi científic com Nature (Waldrop, 2013) o Chemistry & Engineering News (Arnaud, 2013) hi dedicaven la seva atenció. Els MOOC són cursos massius. L’agost de 2012, la plataforma Coursera va assolir la xifra d’un milió d’estudiants inscrits, pràcticament d’arreu del món. Alguns cursos van arribar a tenir cent mil inscrits. És lògic, si es té en compte que els cursos són gratuïts. Tanmateix, és fàcil abandonar-los: sovint es considera que només el 10 % dels inscrits acaben el curs.

Coursera és una de les principals plataformes de MOOC

en l’actualitat, juntament amb les també americanes Udacity i EdX. El curs que es presenta aquí s’ha publicat a la plataforma MiríadaX, una aventura conjunta de Telefónica, el portal Universia (Banco de Santander) i la companyia d’ensenyament virtual CSEV. A la primera edició es van oferir cinquanta-vuit cursos de divuit universitats, entre les quals la Universitat de Girona va presentar dues propostes: «Descubriendo la química: de la alquimia a las partículas subatómicas» i «Investigación científica 2.0.1: procesos clave en una sociedad digital». MiríadaX ha crescut conjuntament amb la preparació dels cursos: el fòrum per a equips docents ha estat molt dinàmic, ja que s’hi ha vist la problemàtica de muntar MOOC, però també les oportunitats que comporten.

El curs «Descubriendo la química...»

El grup de professors implicats en aquest projecte hem treballat els darrers anys en la divulgació de la cultura científica i en l’ús de les tecnologies 2.0. El grup ha incorporat un pedagog especialitzat en imatge, Pere Cornellà. L’organització d’aquests MOOC ha estat una oportunitat per participar en un projecte innovador i disruptiu.

Val a dir que no partíem de zero. La base del curs s’ha assentat sobre uns vídeos d’experiments de química recreativa que es van filmar per a la productora Comunicàlia. Els vídeos, un total de vint-i-sis, mostraven un recorregut pel descobriment de nous elements químics, des dels alquimistes fins als elements radioactius. Els vídeos van ser emesos dins l’apartat «L’experiment» del programa Kopèrnik, emès per la xarxa de televisions locals, i ara es poden trobar, visualitzar i

descarregar a través del portal Recerca en Acció (http://www.recercaenaccio.cat) i també a través del web del projecte de química recreativa «Reacciona... explota!» (http://www.reacciona.cat).

1. Un dels capítols de Kopèrnik, en aquest cas, sobre el silici. L’experiment es basa en la formació de silicats metàl·lics i s’hi mostra una de les aplicacions actuals dels compostos de silici: la silicona.

El curs va començar el 19 de març de 2013 i va acabar el 24 d’abril del mateix any, amb els mòduls següents:

Mòdul 0. Presentació

Mòdul 1. Alquímia

Mòdul 2. Revolució científica

Mòdul 3. Naixement de la química

Mòdul 4. Noves tècniques disponibles

Mòdul 5. Taula periòdica

Mòdul 6. A partir del radi

El nombre d’inscrits va ser de mil set-cents seixanta-cinc usuaris, dels quals sis-cents noranta-nou el van començar. Al gràfic de la fig. 2 es pot visualitzar l’evolució del nombre d’inscrits a cada mòdul.

2.

del

d’inscrits a cada mòdul al llarg de l’evolució del curs.

Els capítols del curs i el nivell de les explicacions es van plantejar perquè qualsevol persona amb uns mínims coneixements (assimilables a l’ensenyament secundari obligatori) fos capaç de seguir-los. S’hi combinen capítols essencialment descriptius de la història de la química amb els conceptes més elementals de secundària, com ara els estats de la matèria, el concepte àtom o reacció química. Ha calgut, doncs, un esforç especial per escollir el nivell de les explicacions.

Pel que fa a la interacció al fòrum, hi ha hagut cent onze missatges, amb seixanta participants actius.

Dels inscrits que van respondre l’enquesta inicial del curs d’història de la química, un 40 % eren dones. Dues-centes quaranta persones tenien entre vint-i-sis i quaranta anys, mentre que unes dues-centes estaven per sota i dues-centes més, per sobre d’aquesta franja. La gran majoria (més de quatre-cents) tenien un grau universitari, molts pocs ja

Figura

Figura

Gràfic

nombre

eren doctors i més de cent setanta tenien només l’equivalent al batxillerat; alguns tenien estudis de graduat escolar. Un 60 % declarava tenir formació científica; molts menys, humanística, i aproximadament un 25 %, mixta.

Fins al darrer dia (24 d’abril de 2013) era possible inscriure-s’hi. Es podia començar un mòdul en qualsevol moment dins el període de vigència de la plataforma. Aquesta flexibilitat pretenia facilitar al màxim la participació al curs.

L’experiència del MOOC

L’equip docent s’ha hagut d’adaptar a diferents circumstàncies, com ara el material de gravació i edició de vídeos, la logística o el funcionament de la plataforma. Tot seguit es presenten reflexions i consideracions sobre les dificultats que l’equip ha trobat a l’hora d’organitzar i muntar el curs.

Un dels requisits per participar a la plataforma MiríadaX era la utilització del castellà com a llengua comunicativa. En el nostre àmbit, això és poc usual, ja que les dues llengües habituals per a nosaltres són el català i l’anglès. La llengua castellana ens ha obert la porta a la comunitat iberoamericana. D’una banda, representa la possibilitat d’arribar a una població de quatre-cents milions de persones (més de cinc-cents milions, si tenim en compte les persones que l’han après com a llengua estrangera). Però, més enllà d’aquest fet, aquests tipus de cursos poden permetre l’accés a la informació i al coneixement a persones de països en vies de desenvolupament. Un estudi al respecte ha estat publicat recentment (Liyanagunawardena, Williams i Adams, 2013).

La plataforma MiríadaX encara té alguns punts millora-

bles, tant des del punt de vista pedagògic com de gestió. El fet de superar un determinat capítol significava només haver visualitzat un vídeo i respondre uns qüestionaris. Sovint la plataforma era inaccessible i, després de treballar-hi una estona, calia tornar-s’hi a registrar, la qual cosa feia feixuc el treball tant per als estudiants com per a l’equip docent.

El vídeo és el principal agent d’aprenentatge als MOOC. L’autoproducció de vídeos requereix uns equipaments relativament modestos (càmeres, micròfons i programari) que són a l’abast de la majoria dels equips docents. Si aquests equipaments són professionals, el resultat final és millor, ja que la qualitat dels vídeos és òptima. En el nostre cas, hem trobat aspectes a millorar, com ara el fet de mirar a càmera.

3. Com a plató, es va fer servir una aula equipada amb una tela verda (croma), un projector, un portàtil com a teleapuntador, una càmera i un micròfon.

La generalització del vídeo com a eina d’educació superior ha fet que saber gravar vídeos, posar-se davant d’una càmera i fer petits muntatges amb eines gratuïtes (sobre distribució Linux, per exemple) estigui esdevenint una nova competència bàsica per aconseguir un grau universitari, cosa que potser caldrà sumar en un futur proper al fet de saber parlar en públic, parlar l’anglès i tenir habilitats digitals bàsiques.

El resultat

El projecte es pot organitzar al voltant de tres eixos interconnectats: el primer, la redacció, l’organització i el disseny dels continguts; el segon, la filmació de les píndoles de vídeo, i el tercer, l’estructuració del flux d’aprenentatge i avaluació.

Cada mòdul té una duració que no arriba als quinze minuts i està dividit en dos o tres temes que parlen de la història de la química, a més d’un tema general que exposa conceptes fonamentals de la química d’un nivell equivalent a l’ensenyament secundari obligatori. Els temes s’exposen a continuació:

Capítol 1. Alquímia

Tema 0. El treball científic

Tema 1. Filòsofs grecs

Tema 2. L’alquímia

Tema 3. La fi de l’alquímia

Tema 4. Estats físics de la matèria

Capítol 2. Revolució científica

Tema 5. El químic escèptic

Tema 6. Flogist

Tema 7. Gasos i teoria cinètica

Capítol 3. Naixement de la química

Tema 8. El primer químic

Tema 9. Partícules indivisibles

Tema 10. Substàncies pures i mescles

Capítol 4. Noves tècniques disponibles

Tema 11. Usant l’electricitat

Tema 12. Els símbols dels elements

Tema 13. Les empremtes dactilars

Tema 14. Elements i compostos

Capítol 5. Taula periòdica

Tema 15. Una mica d’ordre

Tema 16. La taula periòdica

Tema 17. Els elements que faltaven

Tema 18. Àtom i models atòmics

Figura

Intercanvi

Capítol 6. A partir del radi

Tema 19. L’àtom es divideix

Tema 20. L’ordre dels elements a la taula periòdica

Tema 21. Sintetitzant nous elements

Tema 22. Transformacions químiques

Cadascun dels temes s’explica amb un vídeo d’una duració que no arriba als cinc minuts. Cada vídeo inclou una breu explicació, il·lustrada amb imatges i subtitulada per a sords, i es complemen-

i la dependència d’un mòdul respecte de l’anterior han suposat un problema. Els P2P no tan sols consistien a enviar un treball, sinó també a valorar el de tres companys (cada treball havia de ser valorat per tres inscrits). Només es considerava superada la prova P2P quan s’enviava el treball propi, aquest era valorat i el participant, al seu torn, valorava. Això va fer que el procés fos lent, de manera que va caler treure la restricció de no poder iniciar un mòdul fins a

Figura 4. Aspecte visual dels continguts del MOOC «Descubriendo la química».

Les explicacions del professor es complementen amb imatges relacionades amb els continguts exposats i s’hi afegeix subtitulació per a persones sordes.

ta amb un experiment que fa referència al tema tractat.

Cada mòdul inclou preguntes de tipus test relacionades directament amb el contingut que s’ha explicat en el vídeo. La resposta a les preguntes permet als estudiants evolucionar al llarg del curs. Hem observat que convé revisar i modificar les qüestions amb la finalitat d’aconseguir un millor seguiment i, en definitiva, un millor aprenentatge per part dels alumnes.

La feina dels alumnes es complementa amb un treball P2P sobre algun dels conceptes introduïts al llarg del curs. Havíem optat per aquest tipus de treball perquè les alternatives, potser millors, suposaven una feina inassolible per la nostra part. Malgrat això, els treballs P2P

haver superat l’anterior, ja que els participants no podien avançar. Un cop eliminada aquesta restricció, el curs va procedir amb normalitat. Així i tot, les tasques P2P han suposat una dificultat per als estudiants, en el sentit d’haver d’esperar força dies a tenir prou treballs per corregir i, per tant, per superar el mòdul corresponent. Això té conseqüències rellevants per a l’obtenció dels certificats de participació i de superació del curs. El nostre equip va respectar al màxim la petició de MiríadaX de no fer servir eines externes per fer el curs (per exemple, sistemes d’enquestes). El que sí permet la plataforma és publicar a Internet els continguts sota llicència Creative Commons, de manera que adaptar el MOOC per a una altra plataforma seria senzill.

Potser el més important és que als MOOC les classes no «s’imparteixen», sinó que hi ha un disseny del procés d’aprenentatge de l’alumne. A partir dels recursos educatius oberts, molts en format multimèdia, s’han d’elaborar un o diversos fluxos formatius que facilitin a cada estudiant aconseguir la formació necessària. Més que «impartir classe», es tracta de dissenyar exercicis, plantejar treballs i formular recomanacions que assegurin que l’alumne mateix s’adona del seu avenç en el curs, i que afavoreixin que ajusti la seva dedicació i el seu esforç en funció de les seves disponibilitats. «Impartir classe» en un MOOC, a l’igual del món presencial, és promoure, catalitzar, impulsar, estimular i facilitar el procés d’aprenentatge. Es tracta de muntar un curs per a milers d’estudiants, però que cadascun d’ells tingui la sensació d’assistir a una formació personalitzada.

Reflexions finals

Els MOOC són una oportunitat per creuar la frontera de l’àmbit docent del professor, sovint restringit a un tema força concret. A més, també permet creuar fronteres geogràfiques, ja que els cursos s’obren al món: l’interès, la rellevància i l’atractiu del curs (i la seva promoció, és clar!) comportaran més o menys alumnes. Els professors poden innovar i ser emprenedors en temes de docència. Més encara: sobretot si es fa servir el web 2.0 activament, es coneix gent nova, es fan noves connexions i es basteixen noves xarxes de relacions. Això possibilita noves oportunitats en tots els camps acadèmics i professionals.

Fer un MOOC amb llicència Creative Commons permet que centenars d’alumnes d’arreu del món puguin seguir el curs, alhora

que transforma l’aula en un espai transparent, cosa que permet promocionar el docent, si ho fa bé. O a l’inrevés, ja que també s’amplifiquen els defectes.

Respecte al format del vídeo, no estem del tot convençuts que el resultat final sigui l’òptim. Ens hem decantat per un estil clàssic, televisiu, en el qual una persona (el professor) surt explicant uns continguts. El que podríem qualificar com un «bust que parla». Potser hauria estat més innovador i efectiu un estil més desenfadat. De tota manera, els mòduls complementen els dos tipus de vídeos: més frescos i dinàmics, els experiments de Kopèrnik, i més clàssiques, les explicacions teòriques. Amb tot, els correus electrònics que alguns estudiants ens han fet arribar mostren la seva satisfacció.

Tot el material que aquest equip docent ha elaborat segueix disponible un cop acabat el MOOC. Es tracta d’un enorme capital que es pot reaprofitar en forma d’OCW per fer un altre curs a Google Course Builder, per reutilitzar-lo en altres cursos, etc. Per exemple, els diferents vídeos es poden fer servir com a partida per a TED-Ed.

En aquest moment, aquest equip docent està dissenyant un nou curs sobre química per a la segona edició de MiríadaX. Es tracta d’un curs de química zero que vol recollir els continguts necessaris per afrontar una assignatura de química a la universitat. Una part dels continguts seran els vídeos del projecte «UAu, això és química», que presenta el temari de batxillerat en divuit vídeos (Duran, Vieta i López, 2013). El fet de continuar publicant els cursos a la plataforma MiríadaX no impedeix que valorem altres plataformes, altres tipus d’estudiants i altres llengües.

La química, com a ciència experimental, té de moment la

dificultat de compaginar l’experimentació i l’activitat virtual. Tot i que hi ha simulacions i laboratoris virtuals, els químics han de posseir unes habilitats que només es poden adquirir al laboratori presencial.

I, pel que fa als estudiants, és obvi que els MOOC, a l’igual de tot l’ensenyament virtual, són més fàcils per a les persones que estan habituades a moure’s per la xarxa: que volen ampliar coneixements, que busquen nous horitzons i, sobretot, capaces de concentrar-se unes hores en el curs. En general, persones ben motivades. El curs d’història de la química s’adreçava sobretot a joves o persones que buscaven una formació inicial en química. Això ajuda a bastir nous ponts entre la universitat i l’ensenyament preuniversitari i fa pensar en els MOOC com a eina útil per potenciar el creuament entre ambdós nivells d’ensenyament.

Finalment, cal esmentar la controvèrsia sobre la propietat intel·lectual dels MOOC: ja hi ha un moviment de professors de les universitats californianes que qüestiona tant la seva utilitat a la universitat tradicional com la seva propietat (Rivard, 2013).

Conclusions

La valoració de l’equip pel que fa als dos cursos és positiva. Malgrat l’esforç que suposen el disseny, la redacció, la filmació i l’avaluació del curs, el grup considera l’experiència com a gratificant. Ha suposat endinsarse en la necessitat de planificar el procés d’aprenentatge dels participants i ha proporcionat una seqüència temporal de continguts compatible amb una llibertat relativa d’accés als diferents mòduls.

D’altra banda, aquest curs ha comportat haver de fer vídeos, un procés que inclou no només la

redacció del guió i dels continguts, sinó també la gravació, la maquetació i l’edició, una feina que s’ha fet de la millor manera possible, condicionats pels equips, amb un resultat correcte però millorable.

És molt interessant abordar el tema de l’obertura d’aquests cursos. La llicència Creative Commons amb la qual han estat publicats aquests MOOC representa un bon fonament, juntament amb l’OCW, els reposadors en obert i les dades obertes, on es pot fer créixer coneixement obert.

Ambdós cursos, amb fòrums, activitat a la xarxa, preguntes freqüents, etc., han permès avançar en l’anomenat social learning i també incrementar el coneixement de l’equip en la docència 2.0.

Referències

ArnAud, C. (2013). «Flipping chemistry classrooms». Chemistry & Engineering News [en línia], 91: 41. <http://cen. acs.org/articles/91/i12/ Flipping-Chemistry-Classrooms.html> [Consulta: 30 novembre 2013]

durAn, J.; vietA, P. A.; lóPez, T. (2013). «UAu, això és química».

A: V Jornades sobre l’Ensenyament de la Física i la Química. Barcelona: Institut d’Estudis Catalans. Societat Catalana de Química. [En premsa]

liyAnAGunAwArdenA, T.; williAms, S.; AdAms, A. (2013). «The impact and reach of MOOCs: A developing countries’ perspective». eLearning [en línia], 33: 1-8. <http://openeducationeuropa.eu/en/article/ The-Impact-andReach-of-MOOCs:-A-Developing-Countries%E2%80%99-Perspective?migratefrom=elearningp> [Consulta: 30 novembre 2013]

PAPPAno, L. (2012). «The Year of the MOOC». The New York

Times [en línia] (2 novembre 2012). <http://www.nytimes. com/2012/11/04/education/ edlife/massive-open-onlinecourses-are-multiplyingat-a-rapid-pace.html?_r=0> [Consulta: 30 novembre 2013]

Josep Duran

És professor titular de química a la Universitat de Girona i doctor en química per la mateixa Universitat. Ha treballat en diferents projectes de millora de la qualitat docent universitària i, des de l’any 2003, treballa en l’establiment de ponts amb secundària. La seva recerca se centra en el camp dels catalitzadors i en la comunicació científica. És responsable de diverses accions per al foment de les vocacions científiques dirigides a estudiants preuniversitaris.

A/e: josep.duran@udg.edu

Pep Anton Vieta

És llicenciat en química per la Universitat de Girona (UdG) i màster en química mèdica i disseny molecular per la mateixa Universitat. Com a membre de la càtedra de Cultura

Científica i Comunicació Digital de la UdG, realitza tasques de divulgació i comunicació de la ciència. Actualment també està desenvolupant una tesi doctoral a l’Institut de Química Computacional i Catàlisi de la UdG.

A/e: josepantoni.vieta@udg.edu

rivArd, R. (2013). «Who owns a MOOC?». Inside Higher Education [en línia] (19 març 2013). <http://www.insidehighered.com/news/2013/03/ 19/u-california-facuIty-union%20says-moocs-undermineprofessors-intellectual-pro-

Miquel Duran

És catedràtic de química física a la Universitat de Girona (UdG). En el marc de l’Institut de Química Computacional i Catàlisi, ha publicat més de dos-cents articles de recerca en química quàntica. El seu interès se centra també en l’ús de les eines del web 2.0 en la comunicació científica i la docència. Organitza la sèrie d’esdeveniments TED×UdG, promou el coneixement obert i és un apassionat dels MOOC.

A/e: miquel.duran@udg.edu

Pere Cornellà

És mestre, pedagog i responsable del Servei de Producció de Materials Multimèdia per a la Docència a l’Institut de Ciències de l’Educació de la Universitat de Girona (UdG). També és professor de la menció en TIC al grau d’estudis de mestre de la UdG i membre del grup de recerca «GreTICE (Grup de Recerca sobre Tecnologies de la Informació i la Comunicació en Educació)».

A/e: pere.cornellacanals@udg.edu

perty> [Consulta: 30 novembre 2013]

wAldroP, M. M. (2013). «Online learning: Campus 2.0». Nature [en línia], 495(7440): 160-16 <http://www.nature.com/news/ online-learning-campus-2-01.12590> [Consulta: 25 abril 2013]

Sílvia Simon És llicenciada en química per la Universitat Autònoma de Barcelona (1992) i doctora en ciències per la Universitat de Girona (1998). És professora titular de la Universitat de Girona (UdG), dins l’àrea de química física, des del 2003, i va obtenir la distinció de la qualitat en la pràctica docent de la UdG durant el 2008. Actualment és la directora de la càtedra de Cultura Científica i Comunicació Digital. És també membre del grup d’investigació «Modelatge molecular i metodologia mecanoquàntica» de l’Institut de Química Computacional i Catàlisi.

A/e: silvia.simon@udg.edu

Eva Santos

Treballa com a autònoma en diversos temes relacionats amb la ciència i la comunicació, incloses la redacció, la traducció i la comunicació a través d’Internet. De formació científica i vocació científica i humanística, va estudiar bioquímica, té un doctorat en química teòrica i ha realitzat cursos de periodisme científic.

A/e: esantga@gmail.com

Investigaciones escolares en ciencias: estrategia en la formación del profesorado y recurso para el aula

Investigacions escolars en ciències: estratègia en la formació del professorat i recurs per a l’aula

Science research in school: a strategy for teacher training and educational classroom resources

Teresa Lupión Cobos / Centro del Profesorado de Málaga / Universidad de Málaga. Facultad de Ciencias de la Educación

Rafael López Castilla / IES Isaac Albéniz

resumen

Trabajar las actividades prácticas desde el aula de ciencias de secundaria con las que contribuir al desarrollo de la competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico y natural (en adelante, competencia científica) y, desde esta, a las restantes competencias básicas del alumnado es una estrategia de gran implicación en los programas de formación docente actuales, ya que permite al profesorado promover sus competencias profesionales y disponer de válidos recursos didácticos.

En este artículo se describe y analiza una actividad formativa diseñada con estas finalidades en la que participó profesorado en ejercicio de la provincia de Málaga.

palabras clave

Investigaciones escolares, competencia científica, competencias profesionales docentes. resum

Treballar les activitats pràctiques des de l’aula de ciències de secundària per tal de contribuir al desenvolupament de la competència en el coneixement i la interacció amb el món físic i natural (en endavant, competència científica) i, des d’aquesta, a la resta de les competències bàsiques de l’alumnat és una estratègia de gran implicació en els programes de formació docent actuals, ja que permet al professorat promoure les seves competències professionals i disposar de recursos didàctics vàlids.

En aquest article es descriu i s’analitza una activitat formativa dissenyada amb aquestes finalitats en què va participar professorat en exercici de la província de Màlaga.

paraules clau

Investigacions escolars, competència científica, competències professionals docents.

abstract

Working hands-on activities in the secondary science classroom in order to contribute the development of competence in knowledge and interaction with the physical and natural world (hereinafter, scientific competence) and, from there, to the other basic skills of students is a high impact strategy in current teacher education programs, because it allows promoting the teachers competences and give valid teaching resources. This article describes and analyzes a training activity designed for these purposes in which practicing teachers participated in the province of Malaga.

keywords

School research, scientific competence, teaching competences.

Descripción del programa y desarrollo del curso

El Centro del Profesorado de Málaga, en colaboración con el Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, desarrolló, en el curso escolar 2012-2013, una actividad formativa para la actualización científico-didáctica del profesorado de ciencias de la provincia, enmarcada en el proyecto «Concurso de Cristalización en la Escuela» de la Fundación Española de Ciencia y Tecnología.

En el diseño de esta actividad, se partía de una serie de consideraciones generales respecto a la situación actual de la educación científica:

– El desarrollo de competencias implica partir del análisis de situaciones relevantes en el entorno del alumnado (Sanmartí, 2008) para favorecer el aprendizaje significativo de conceptos, ideas y principios, de manera articulada, situándolos en situaciones de la vida real en las que adquieren su funcionalidad (Pilot y Bulte, 2006a; Pilot y Bulte, 2006b) y donde la utilización de actividades de investigación o indagación que integren contextualización, modelización e indagación (Caamaño, 2012) suponen una estrategia que favorece la enseñanza de las ciencias y contribuye a combatir la desmotivación actual de los estudiantes hacia estas.

– El análisis de la competencia científica, de su concepto, cómo se entiende esta en currículos oficiales y en programas de evaluación de estudiantes (OCDE, 2006; CEJA, 2007; Cañas et al., 2012; Cañas et al., 2013), así como abordar su tratamiento en el aula, son elementos necesarios a incorporar en la formación del profesorado de ciencias (Blanco et al., 2010; Lupión et al., 2011).

En este marco, organizamos un curso de carácter semipresencial titulado «Cristalografía en la escuela. Investigaciones escolares en el aula de ciencias a través del Concurso de Cristalización en la Escuela», con las siguientes intenciones formativas a alcanzar por el profesorado de ESO y bachillerato que participara:

– Promover las competencias profesionales docentes implícitas (Cañal, 2011; Cañal, 2012), necesarias para profundizar en los conocimientos de la ciencia que pretendía enseñar.

– Disponer de la competencia didáctica para ayudar al alumnado a desarrollar sus competencias básicas y, especialmente, a avanzar en el aprendizaje de los procedimientos científicos (clave en el desarrollo de la competencia científica).

– Adquirir recursos didácticos para el aula.

puestas didácticas a implementar en el aula.

c) Promover acciones en el profesorado que le permitan desarrollar elementos de las competencias profesionales a fin de mejorar su práctica docente.

Estos aspectos se reflejan en los objetivos que se establecieron en la actividad:

a) Reflexionar sobre la importancia de la realización de investigaciones escolares como estrategias didácticas para propiciar en el alumnado el desarrollo de las competencias básicas y, en particular, de la competencia científica.

b) Actualizar al profesorado en técnicas científico-didácticas relativas a los procesos de cristalización, tendentes a su aplicación en el diseño de pro-

Para la consecución de los mismos, se estructuraron diversas sesiones de trabajo, tanto presenciales (talleres) como no presenciales, vinculándolas a la práctica educativa del docente. Las primeras, tendentes al logro del objetivo c), se desarrollaron en el Centro de Ciencia Principia de Málaga, impartidas por los profesores Juan Manuel García Ruiz y Alfonso García Caballero, del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra. En ellas, el profesorado recibió la formación necesaria para la realización de experimentos de cristalización con sus alumnos mediante la utilización de experimentos atractivos (Aguilar et al., 2011), que permitían fomentar el estudio, el trabajo sistemático, el pensamiento racional y la comunicación entre los jóvenes estudiantes. Además, se presentó el portal oficial del concurso (http://www.lec. csic.es/concurso/) y el material que este contiene. Tras estas sesiones, durante un trimestre, cada docente realizó el diseño y la intervención con uno de sus grupos de alumnos, recogiendo la secuencia didáctica desarrollada en un «Informe de la tarea no presencial», alojado en el espacio virtual de la acción formativa (ubicado en la plataforma de teleformación de nuestro CEP) (fig. 1), en el que se reflejaba su descripción, los aspectos concretos de la competencia científica que se trataron, la metodología aplicada y la evaluación, abordándose así los objetivos a) y b) del curso, con la implicación del docente en tareas de diseño (Caamaño, 2013), Para la consecución de los mismos, se estructuraron diversas sesiones de trabajo, tanto presenciales (talleres) como no presenciales, vinculándolas a la práctica educativa del docente

puesta en práctica y reflexión de su práctica (Blanco et al., 2010; Lupión et al., 2011).

Descripción y análisis de investigaciones escolares realizadas

A partir del informe correspondiente a la investigación escolar realizada, en el que el

profesorado tenía que responder a varias cuestiones, se extrajeron las siguientes reflexiones:

a) Descripción del tema objeto de investigación

Las actividades desarrolladas en las propuestas daban a los estudiantes la oportunidad de

plantear y resolver problemas de modo similar al usado por los científicos, llevando a la práctica procesos y conceptos químicos y físicos fundamentales contextualizados en situaciones cotidianas (en este caso, relacionadas con los procesos de cristalización implicados en la fabricación de helados, chocolates y cosméticos; en la obtención de sal común o de azúcar; en los minerales y piedras preciosas, o en estructuras biológicas como conchas, caparazones, dientes, cálculos o piedras, etc.).

b) Dimensiones desarrolladas de la competencia científica

Evidencian la intención del profesorado de favorecer en su alumnado el desarrollo de destrezas relacionadas con el uso de la indagación como objetivo de aprendizaje, concretadas en capacidades:

– Aplica estrategias coherentes con los procedimientos de la ciencia en la resolución de problemas.

– Reconoce, organiza o interpreta información con contenido científico proporcionada en diferentes formas de representación.

– Diseña o reconoce experiencias sencillas para comprobar y explicar fenómenos naturales.

Investigaciones escolares en ciencias: estrategia en la formación del profesorado y recurso para el aula

Figura 1. Espacio virtual del curso.

Figuras 2 y 3. Alumno trabajando en el laboratorio y cristales obtenidos.

– Explica fenómenos naturales y hechos cotidianos aplicando nociones científicas básicas.

– Emplea nociones científicas básicas para expresar sus ideas y opiniones sobre hechos y actuaciones.

– Reflexiona sobre las implicaciones ambientales, sociales y culturales de los avances científicos y tecnológicos.

c) Diseño de la intervención planteada

Se propusieron las siguientes tareas:

– Explicación de conceptos básicos relacionados con la cristalización para introducir el proyecto.

– Realización de búsquedas por parte del alumnado para propiciar la explicitación de ideas previas, el trabajo compartido y contraste entre iguales y el uso de nuevas tecnologías.

– Uso de la cristalización con una doble finalidad: familiarizar al alumnado con el laboratorio e introducirlo en la metodología práctica.

– Recogida, análisis, evaluación y comunicación de datos, así como planteamiento de nuevos interrogantes, como enseñanza de aprendizajes procedimentales específicos.

d) Evaluación del aprendizaje del alumnado

Para llevar a cabo la evaluación, el profesorado fijó los siguientes criterios: implicación de los estudiantes durante el proceso, capacidad de trabajo en equipo, nivel de motivación mostrado por el trabajo de laboratorio y adquisición de hábitos tales como el registro de datos, su tratamiento y análisis en la forma adecuada. Los instrumentos empleados para su valoración fueron:

– Registro efectuado en el cuaderno del profesor del seguimien-

to del alumnado, que contempló la creatividad y originalidad en las presentaciones de los resultados y comunicaciones, la corrección en la forma de proceder y en la actitud frente al trabajo de laboratorio y el interés y la participación en las tareas de grupo.

– Control del cuaderno de laboratorio de los alumnos, en el que se evaluó el orden, la redacción, la descripción detallada de los procedimientos seguidos, los cálculos bien realizados y expresados en las unidades correctas, etc.

– Pruebas tipo test y pruebas escritas que contenían actividades sobre distinción entre los conceptos cristal y vidrio, cálculo de concentraciones expresadas en diversos modos, interpretación de curvas de solubilidad, etc.

Cuadro 1. Logros y dificultades en el proceso

e) Valoración de logros y dificultades en el proceso

Se recogen en el cuadro 1, describiéndose aspectos de tipología diversa, como los contenidos abordados, las interacciones metodológicas y las consecuencias derivadas en el alumnado.

f) Autoevaluación y valoración de la puesta en práctica

– El profesorado constata que la contextualización de los conceptos (promovida al conectar la presencia y aplicaciones de los cristales con los entornos cotidianos seleccionados) y las tareas de indagación conforma estrategias adecuadas para la adquisición de diversos elementos de la competencia científica y contribuye a adquirir otras competencias básicas.

Logros Dificultades

– Motiva a los alumnos y aumenta su curiosidad por los trabajos prácticos.

– Permite al alumnado resolver problemas científicos y plantearse nuevos interrogantes de forma similar al modo de trabajar de los científicos.

– El alumnado aprende a interactuar en el laboratorio (usar el material, planificar tareas individualmente y en grupo, registrar sistemáticamente hechos y recoger datos, controlar variables, etc.).

– Se genera competitividad sana entre los grupos de trabajo.

– Los resultados generan interés en otros miembros de la comunidad educativa, lo que supone un refuerzo positivo.

– Se recupera el laboratorio como recurso didáctico.

– Participar en el concurso es un aliciente añadido.

– La asimilación de los conceptos teóricos.

– El tiempo necesario para el trabajo de laboratorio genera presión en el docente por acabar los temarios.

– La perspectiva de concursar obliga a hacer un seguimiento de las sesiones prácticas más exhaustivo y prolongado de lo habitual.

– La falta de destrezas procedimentales en el alumnado, lo que se agrava con grupos-clase muy numerosos y heterogéneos (con necesidades educativas especiales, en algunos casos).

– La escasez de medios en algunos laboratorios.

– En alumnos muy desmotivados o con problemas de absentismo, la actividad solo ha conseguido enfocar su atención sobre aspectos meramente anecdóticos y poco dotados de contenido didáctico (aspecto de los cristales, etc.).

– Comprueba que apoyar las explicaciones teóricas con experiencias de laboratorio ayuda al alumnado a conseguir los objetivos planteados con utilidad para su aprendizaje, pues se siente protagonista y constructor del mismo.

– Conjetura con la posibilidad de que programar más actividades de esta naturaleza pueda inducir un cambio actitudinal positivo del alumnado hacia la clase de ciencias.

Reflexión global en sesión presencial final

Para servir de apoyo al proceso formativo a gestar en el docente, en una última sesión presencial se utilizó una estrategia consistente en compartir reflexivamente mediante el intercambio entre iguales, el análisis y las valoraciones de las propuestas desarrolladas. Los participantes se distribuyeron en tres grupos (según el nivel educativo de su intervención: 2.º de ESO, 3.º de ESO y el ámbito científico-tecnológico de 3.º de ESO junto con proyecto integrado de 4.º de ESO) en los que, a partir de documentos específicos científico-didácticos aportados [categorización de contenidos procedimentales y actitudinales propuesta por De Pro (2003) y clasificación de dimensiones de la competencia científica aportada por la Consejería de Educación de la Junta de Andalucía (2008)], el profesorado tenía que reflexionar e identificar en sus investigaciones escolares los aspectos curriculares implicados (objetivos propuestos, dimensiones de la competencia científica promovidas y contenidos abordados), explicitándolos en una plantilla aportada a modo de «Tarea global» de la sesión, en la que primero se trabajó a nivel individual; posteriormente, hubo intercambio en pequeño grupo,

y, por último, a partir de las aportaciones de los grupos constituidos, se realizó una puesta en común en la que se elaboró una valoración final de los análisis curriculares realizados. Así, los objetivos que el profesorado se planteó alcanzar mediante su investigación en el aula respondían a las siguientes categorías:

– Contextualizar los contenidos curriculares.

– Emplear la experimentación como recurso para impartir contenidos.

– Extraer datos de distintos soportes (sobre todo gráficos) interpretando la información correctamente.

– Manejar la información con rigor y elaborar informes estableciendo las conclusiones pertinentes.

– Potenciar el trabajo en equipo y la autonomía del alumno.

– Aprender a desenvolverse en el laboratorio identificando y manejando con destreza el material, trabajando con orden y respetando las normas.

Cuadro 2. Contenidos procedimentales y actitudinales promovidos

Contenidos procedimentales: ¿qué destrezas, habilidades, etc., se han potenciado?

– Emisión de hipótesis.

– Realización de predicciones.

Habilidades de investigación

– Relación entre variables: control y exclusión.

– Diseño experimental.

– Análisis e interpretación de datos y situaciones.

– Establecimiento de conclusiones.

Contenidos actitudinales: ¿qué valores, normas, hábitos, etc., se han adquirido?

– Rigor y precisión en la recogida de información.

Actitud en la actividad científica

Destrezas básicas

Destrezas comunicativas

Destrezas técnicas

– Observación.

– Clasificación.

– Seriación.

– Medición.

– Tabulación.

– Representación de datos.

– Identificación de ideas en material escrito o audiovisual.

– Utilización de diversas fuentes.

– Elaboración de informes o materiales.

– Realización de montajes.

– Utilización de técnicas informáticas.

Actitud hacia las ciencias

– Honestidad intelectual.

– Coherencia entre datosanálisis-inferencias / conclusiones.

– Tolerancia y respeto hacia los otros.

– Curiosidad.

– Creatividad en la emisión de hipótesis, diseño de estrategias, etc.

– Respeto hacia las normas de seguridad.

– Interés por las ciencias.

– Valoración del trabajo científico: importancia y dificultades.

– Apreciación de las limitaciones y provisionalidad de los conocimientos.

– Adopción de hábitos de comportamiento saludables.

Hábitos saludables

Investigaciones escolares en ciencias: estrategia en la formación del profesorado y recurso para el aula

Intercanvi

– Fomentar la vocación científica procurando que el alumnado disfrute con la química.

En esta reflexión compartida, se puso de manifiesto que el análisis dimensional realizado por los docentes muestra una alta correlación con el recogido en el informe individual, en cuanto a los elementos competenciales considerados más promovidos en su alumnado. Respecto a los contenidos procedimentales y actitudinales, en el cuadro 2 se recogen los explicitados con mayor frecuencia.

Valoración de la formación promovida en el profesorado y conclusiones

Desde la formación permanente se intenta contribuir a desarrollar las capacidades requeridas en el ejercicio docente, por lo que en toda acción formativa entendemos importante reflexionar sobre el nivel de logro de los objetivos propuestos (explicitados en la sesión final antes comentada) y sobre la oportunidad de promover competencias generales y específicas implicadas en el adecuado desempeño profesional. Así, el cuadro 3 refleja la variada tipología de capacidades que han estado implicadas en el bagaje formativo del profesorado, tanto por su participación en los contenidos de las sesiones como en la realización de las tareas planteadas en el curso, mostrándose su relación con los indicadores de competencias generales establecidos por la Universidad de Málaga en su máster profesional para la formación inicial del profesorado de secundaria (Programa Verifica..., 2010).

Las evidencias sobre el desarrollo del programa y sus resultados, recogidas mediante

observaciones de seguimiento de las sesiones presenciales, una encuesta de evaluación de la actividad e informes de los trabajos realizados, nos han permitido valorar el impacto que había tenido en el profesorado y en su práctica docente.

Los resultados obtenidos muestran que, a pesar del esfuerzo que supone implicarse en estas tareas, el profesorado participante manifiesta un alto índice de satisfacción, indicando su motivación e interés en trabajar en el aula de una forma distinta a la que se hace habitualmente, sobre todo porque los resultados obtenidos en la puesta en práctica de las investigaciones escolares realizadas evidencian una notable mejora del interés de los estudiantes y de su participación en las actividades de clase.

Si tomamos en consideración los objetivos marcados en la formación y las dificultades que tiene el profesorado para cambiar sus prácticas, aun cuando cuenten con herramientas teóricas y prácticas para hacerlo, los resultados obtenidos nos permiten establecer las siguientes consideraciones:

Las evidencias sobre el desarrollo del programa y sus resultados, recogidas mediante observaciones de seguimiento de las sesiones presenciales, una encuesta de evaluación de la actividad e informes de los trabajos realizados, nos han permitido valorar el impacto que había tenido en el profesorado y en su práctica docente

– En relación con el objetivo a), considerando que los contenidos seleccionados deben favorecer la actuación del alumnado con el mundo real y han de estar orientados no ya a la formación de futuros científicos, sino a la de ciudadanos alfabetizados científicamente (Couso, 2013), encontramos que, al tratar de diseñar propuestas didácticas con las que promover la competencia científica, la elaboración de secuencias de enseñanza y aprendizaje supone un reto en este contexto.

– Respecto a la metodología, esta forma de trabajar obliga a sustituir en todo o en parte la comodidad del uso del libro de texto (Monereo, 2010), pero también sus limitaciones, a la hora de explotar el nuevo paradigma, reduciendo la cantidad y aumentando la profundidad con que se trabajan los contenidos. Así lo advierten los profesores al constatar sus reservas en relación con la finalización de los temarios y con la dificultad que supone secuenciar una serie de actividades que permitan al alumnado aprender de forma progresiva sin perder de vista los objetivos planteados en la tarea. Por ello, se hace imprescindible priorizarlos y relacionarlos unívocamente con las actividades planteadas, de manera que el docente reflexione sobre su práctica en aras de lograr una mejor gestión del diseño y la planificación de sus propuestas didácticas [objetivos b) y c)], lo que supone que asumir el paradigma competencial exige un cambio, sobre todo actitudinal y procedimental, en la metodología del docente, pues el diseño de las secuencias de tareas, así como su puesta en práctica, requiere más esfuerzo y más tiempo. – Las tareas de diseño pueden contribuir a que los docentes desarrollen sus propias compe-

Cuadro 3. Tareas realizadas y competencias profesionales implicadas

Acciones del profesorado

– Justificación del tema objeto de investigación.

– Análisis de aspectos concretos de la competencia científica que se pretendieron desarrollar.

– Descripción de la actividad planteada.

Durante la fase no presencial

– Evaluación del aprendizaje de los alumnos.

– Valoración de los logros y las dificultades observados en el proceso.

– Autoevaluación, detallando la evolución observada y si esta se ajustó a lo inicialmente programado.

– Participación en los talleres.

– Sesión final de análisis y valoración.

Indicadores de competencias profesionales implicadas

A. Competencias en el diseño y la planificación

A.1. Conocer el currículo y la programación didáctica de las materias en las que realiza las tareas.

A.2. Saber diseñar materiales didácticos y tareas educativas.

A.3. Planificar secuencias de actividades relacionadas con su intervención docente.

B. Competencias en la enseñanza y en la evaluación

B.1. Dominar las destrezas y habilidades sociales necesarias para fomentar un clima que facilite el aprendizaje y la convivencia.

B.3. Potenciar procesos educativos que faciliten la adquisición de las competencias atendiendo al nivel y a la formación previa de los estudiantes.

B.4. Desarrollar y aplicar metodologías didácticas tanto grupales como personalizadas adaptadas a la diversidad de los estudiantes.

B.5. Utilizar estrategias para estimular el esfuerzo del estudiante y promover su capacidad para aprender por sí mismo y con otros, así como desarrollar habilidades de pensamiento y decisión que faciliten la autonomía, la confianza y la iniciativa personales.

B.8. Analizar los resultados de la evaluación y extraer conclusiones que ayuden a mejorar los procesos de enseñanza.

C. Competencias en la innovación y reflexión sobre la práctica

C.1. Adoptar una actitud reflexiva con su propia enseñanza y manifestar interés por mejorarla.

C.2. Participar en propuestas de mejora a partir de la reflexión basada en la práctica (a partir de la observación, la evaluación, la investigación y la innovación de los procesos de enseñanza y aprendizaje).

A. Competencias en el diseño y en la planificación

A.1. Conocer el currículo y la programación didáctica de las materias en las que realiza las tareas.

A.2. Saber diseñar materiales didácticos y tareas educativas.

A.4. Saber buscar, obtener, procesar y comunicar información, transformarla en conocimiento y aplicarla a los procesos de enseñanza y aprendizaje en las materias propias de la especialización.

B. Competencias en la enseñanza y en la evaluación

B.1. Dominar las destrezas y habilidades sociales necesarias para fomentar un clima que facilite el aprendizaje y la convivencia.

B.3. Potenciar procesos educativos que faciliten la adquisición de las competencias atendiendo al nivel y a la formación previa de los estudiantes.

B.8. Analizar los resultados de la evaluación y extraer conclusiones que ayuden a mejorar los procesos de enseñanza.

C. Competencias en la innovación y reflexión sobre la práctica

C.1. Adoptar una actitud reflexiva con su propia enseñanza y manifestar interés por mejorarla.

C.2. Participar en propuestas de mejora a partir de la reflexión basada en la práctica (a partir de la observación, la evaluación, la investigación y la innovación de los procesos de enseñanza y aprendizaje).

Intercanvi

tencias profesionales al potenciar procesos educativos que faciliten la adquisición de competencias en su alumnado, al implementar metodologías y estrategias para estimular el esfuerzo de los estudiantes y desarrollar en ellos habilidades que les faciliten el seguir aprendiendo de forma autónoma, todo ello atendiendo a su nivel y diversidad, en concordancia con el primer y tercer objetivos del presente trabajo.

– Este planteamiento docente permite la optimización de recursos didácticos de cara a su oportuna selección y adecuada gestión para su aplicación a las especificidades de cada aula, además de incentivar la evaluación del proceso educativo y la autoevaluación docente, promoviendo la reflexión sobre la práctica [objetivo c)] y enriqueciendo el conocimiento científico y didáctico de los contenidos, esto último a través de la actualización del profesorado en las técnicas científico-didácticas relacionadas con las técnicas de cristalización [objetivo b)].

Creemos que con actividades como la que presentamos en este trabajo, incluidas en los planes de formación permanente del

Respecto a la metodología, esta forma de trabajar obliga a sustituir en todo o en parte la comodidad del uso del libro de texto (Monereo, 2010), pero también sus limitaciones, a la hora de explotar el nuevo paradigma, reduciendo la cantidad y aumentando la profundidad con que se trabajan los contenidos

Creemos que con actividades como la que presentamos en este trabajo, incluidas en los planes de formación permanente del profesorado, se puede contribuir de forma eficaz a desarrollar las capacidades, bajo su forma de competencias profesionales, requeridas en el actual profesorado de ciencias

profesorado, se puede contribuir de forma eficaz a desarrollar las capacidades, bajo su forma de competencias profesionales, requeridas en el actual profesorado de ciencias (figura 4).

das por profesores de secundaria en el contexto de un curso de formación permanente». En: Actas del I Congreso Internacional «Reinventar la profesión docente» Málaga: Universidad de Málaga, p. 1-10.

cAAmAño, A. (2012). «La investigación escolar es la actividad que mejor integra el aprendizaje de los diferentes procedimientos científicos». En: PedrinAci, E. (coord.). 11 ideas clave: El desarrollo de la competencia científica. Barcelona: Graó, p. 127-146.

— (2013). «Hacer unidades didácticas: Una tarea fundamental en la planificación de las clases de ciencias». Alambique: Didáctica de las Ciencias Experimentales, 74: 5-11.

Referencias bibliográficas y fuentes electrónicas

AGuilAr, M.; Fernández, M.; durán, C. (2011). «Experiencias curiosas para enseñar química en el aula». Educació Química EduQ, 8: 23-34.

BlAnco, A.; luPión, T.; GAlleGo, M.; esPAñA, E.; Gordo, B.; ArGiBAy, M.; González, F. (2010). «Análisis de propuestas didácticas sobre la competencia científica realiza-

cAñAl, P. (2011). «Competencia científica y competencia profesional en la enseñanza de las ciencias». En: cAAmAño, A. (coord.). Didáctica de la física y química. Barcelona: Graó, p. 35-56.

— (2012). «Saber ciencias no equivale a tener competencia profesional para enseñar ciencias». En: PedrinAci, E. (coord.). 11 ideas clave: El

Figura 4. Participación del profesorado en la fase final del concurso de cristalografía.

desarrollo de la competencia científica. Barcelona: Graó, p. 217-240.

cAñAs, A.; luPión, T.; niedA, J. (2012). «La competencia en el conocimiento e interacción con el mundo físico en las pruebas de evaluación de diagnóstico para 2.º de la ESO en Andalucía». En: Actas del XXV Encuentro de Didáctica de las Ciencias Experimentales Santiago de Compostela: Universidad de Santiago de Compostela, p. 1-8. — (2013). «Evaluación de la competencia en el conocimiento e interacción con el mundo físico y natural en Andalucía». Alambique: Didáctica de las Ciencias Experimentales. [En prensa] couso, D. (2013). «La elaboración de unidades didácticas competenciales». Alambique: Didáctica de las Ciencias Experimentales, 74: 12-24. Cristalización en la escuela, edición Andalucía (2012). <http://www.lec.csic.es/ concurso/> [Consulta: 10 diciembre 2012] de Pro (2003). «La construcción del conocimiento científico y los contenidos de ciencias». En: jiménez, m. P. [et al.]. Enseñar ciencias. Barcelona: Graó, p. 33-54.

luPión, T.; BlAnco, A.; esPAñA, E.; GArrido, L. (2011). «La competencia científica, de los currículos al aula: Una experiencia de formación permanente del profesorado de educación obligatoria». En: mAquilón, J.; GArcíA, M.; Belmonte, M. (coord.). Innovación educativa en la enseñanza formal. Murcia: Universidad de Murcia, p. 435-444.

luPión, T.; GAlleGo, M.; BlAnco, A.; ArGiBAy, M.; Gordo, B. (2012). «Enseñanza de las ciencias, CTS y desarrollo de la competencia científica: Una

propuesta para la formación permanente del profesorado». En: Actas del VII Congreso Ibérico / III Congreso Iberoamericano CTS en la Enseñanza de las Ciencias. Madrid: OEI, p. 1-10. monereo, C. (2010). «¡Saquen el libro de texto! Resistencia, obstáculos y alternativas en la formación de los docentes para el cambio educativo». Revista de Educación, 352: 583-597.

OCDE (2006). PISA 2006: Marco de la evaluación. Conocimientos y habilidades en ciencias, matemáticas y lectura. Madrid: Santillana. Orden de agosto de 2007, por la que se desarrolla el currículo correspondiente a la Educación Secundaria Obligatoria en Andalucía (2007). Sevilla: Junta de Andalucía. Consejería de Educación.

Pilot, A.; Bulte, A. M. W. (2006a). «Why do you “need to know”? Context-based education». International Journal of Science Education, 28(9): 953-956.

— (2006b). «The use of “contexts” as a challenge for the chemistry curriculum: Its successes and the need for further development and understanding». International Journal of Science Education, 28(9): 1087-1112.

Programa Verifica del título correspondiente al máster universitario en formación del profesorado de Educación Secundaria Obligatoria y bachillerato, Formación Profesional y enseñanzas de idiomas: Documento interno de competencias genéricas y específicas docentes (2010). Málaga: Universidad de Málaga. Facultad de Ciencias de la Educación. <http://mop.cv. uma.es/mod/resource/view. php?id=95739> [Consulta: 15 abril 2013]

sAnmArtí, N. (2008). «Què comporta desenvolupar la competència científica?». Guix, 334: 11-16.

Teresa Lupión Cobos

Es doctora en Ciencias Químicas, profesora de Física y química en secundaria y asesora de formación del Centro del Profesorado de Málaga, donde organiza actividades formativas y de divulgación científica.

Acreditada por la ANECA como contratada doctora, ejerce como profesora asociada en la Universidad de Málaga, interviniendo en la formación inicial del profesorado de primaria y secundaria, campo, junto con el de la promoción de la competencia científica en el alumnado, en el que ha publicado trabajos en revistas y aportado comunicaciones en congresos de relevancia nacional e internacional.

E-mail: teluco@cepmalaga.com; teluco@uma.es

Rafael López Castilla

Se licenció en Química por la Facultad de Ciencias de Málaga (1987). Obtuvo la plaza como profesor de educación secundaria en el año 2000. Ha participado en cursos para la formación y la actualización del profesorado organizados por el Centro del Profesorado y por el Departamento de Didáctica de las Ciencias de la Facultad de Ciencias de la Educación, ambos de Málaga. En la actualidad es secretario del IES Isaac Albéniz de Málaga, donde tiene su plaza definitiva.

E-mail: lopdel65@gmail.com.

Investigaciones escolares en ciencias: estrategia en la formación del profesorado y recurso para el aula

Intercanvi / Formació del professorat

Historia y filosofía de la química. Aportes para la enseñanza

José Antonio Chamizo (coord.)

Mèxic: Siglo XXI, 2010

Aquest llibre reuneix les deu conferències impartides al Seminario de Historia y Filosofía de la Química que va tenir lloc a la Facultat de Química de la Universitat Nacional Autònoma de Mèxic entre els anys 2007 i 2008, coordinades pel professor José Antonio Chamizo. Acadèmics mexicans i professors convidats provinents de Xile, Espanya i els Estats Units van compartir, des de diferents disciplines, visions de la història de la química relatives a la metal·lúrgia, la farmàcia i l’evolució de conceptes com entropia, matèria i models atòmics, així com reflexions sobre la química com a professió al llarg de la història, la utilitat de la història de la química, la contribució de la història de la química a l’ensenyament de les ciències i la defensa de l’autonomia filosòfica de la química davant de la física.

Agustí Nieto-Galan, en el capítol introductori, titulat «¿Para qué sirve la historia de la química? Una reflexión sobre el pasado de una profesión», proporciona una breu panoràmica del que ha estat la química des dels seus orígens alquímics fins al segle xx, i acaba amb aquesta reflexió final:

Debemos tener en cuenta que la química se encuentra hoy en la encrucijada de nuestra cultura contemporánea: entre lo natural y lo artificial, entre la ciencia y la técnica, entre la naturaleza y la sociedad. Ante retos de tanta envergadura, en los próximos decenios, no podemos renunciar a una reflexión humanística rigurosa sobre los orígenes e identidad de esta profesión.

Mario Quintanilla fa una defensa de la contribució de la història de la química a una nova cultura de l’ensenyament de les ciències en la qual l’objectiu d’aprendre química coincideixi amb l’objectiu del coneixement científic, és a dir, interpretar els fenòmens pensant i discutint en un entorn disciplinari on es parli, s’escrigui, es comuniqui i es divulgui la ciència.

Kira Padilla es pregunta per què la química s’ha interessat menys per l’evolució històrica del concepte entropia que la física. Tot seguit, fa una revisió d’aquest concepte partint de la teoria del calòric i les aportacions de Clapeyron, Joule i Thomson, i acaba amb les propostes estadístiques de Maxwell, Boltzmann i Gibbs.

Margarita Gómez Moliné considera que la batalla que ha lliurat la humanitat per aprofitar el ferro és una part important de la nostra cultura. La seva contribució al Seminari és una revisió històrica del procés d’obtenció del ferro al llarg de la història, des dels primers metal·lúrgics fins a la producció actual dels diferents tipus d’acer.

Patricia Aceves i Sandra Martínez aborden la història dels farmacèutics i dels químics mexicans a l’inici del segle xx en relació amb la cerca de la seva identitat professional, i conclouen que tant els uns com els altres van contribuir significativament a la institucionalització de la química i al seu reconeixement social com a disciplina i com a professió a la primera meitat del segle xx

Vicente Talanquer analitza les idees que tradicionalment s’identifiquen com a centrals en química per qüestionar en quina mesura aquestes idees reflecteixen una concepció particular sobre aquesta ciència. Aquesta anàlisi li serveix per plantejar concepcions diferents sobre la disciplina que puguin facilitar el seu aprenentatge

i ensenyament, perquè, tal com diu, l’acte de repensar la química és imprescindible, si més que ensenyar el que sabem ens interessa ensenyar el que pensem.

Laura Benítez aborda el concepte matèria en Newton, entre Descartes i Boyle. Seguint Descartes, Boyle estableix un estret vincle entre corpuscularisme i mecanicisme; Newton va més enllà de la filosofia natural especulativa de Descartes i de l’experimentació de Boyle, i marca un nou rumb per a la física que basa fonamentalment en les matemàtiques.

Mercè Izquierdo qüestiona la simplicitat lineal del procés de construcció de l’àtom físic (quàntic) a partir de l’àtom químic (el de Dalton), tal com apareix en els llibres de text, la qual cosa impedeix comprendre la complexitat del pensament científic. Considera que una cosa és la «realitat química» i una altra, la «realitat física», i que s’ha de ser prudent per no reduir l’una a l’altra de manera precipitada.

Olimpia Lombardi i Ana Ros Pérez consideren que la majoria dels filòsofs del coneixement han prestat més atenció a la física que a la química a conseqüència del caràcter fonamentalment experimental de la química i de la utilització de múltiples models en lloc de teories unificadores, tal com ha fet la física. Malgrat la recent aparició de la filosofia de la química —és l’any 1990 quan s’organitzen els primers congressos dedicats exclusivament a aquesta nova disciplina, quan apareixen les primeres revistes especialitzades (Hyle, Foundation of Chemistry) i quan es funda la International Society for the Philosophy of Chemistry—, defensen una autonomia filosòfica de la química que concedeixi un estatut ontològic a les entitats químiques i que rebutgi el reduccionisme epistemològic de considerar la química com una part de la física.

José Antonio Chamizo clou el conjunt de les conferències abordant el problema del coneixement químic i el reduccionisme en ciència, i insisteix en el fet que la física i la química comparteixen alguns temes, però que la segona no es redueix a la primera, de la mateixa manera que la biologia, amb la seva extraordinària complexitat, resultat de la interacció d’uns pocs àtoms diferents, no es redueix a la química, la qual, amb una gran diversitat d’àtoms, no té aquesta complexitat. Finalment, cita aquestes paraules del premi Nobel de Química J. M. Lehn:

L’essència de la química no és només descobrir, sinó inventar i, sobretot, crear. El llibre de la química no és només per ser llegit, sinó per ser escrit!

En definitiva, ens trobem davant d’un llibre que aporta reflexions molt interessants sobre la filosofia i la història de la química i sobre la importància d’aquestes disciplines en l’ensenyament de la química. Atesa la seva gènesi com a recull d’una sèrie de conferències, el llibre no presenta un fil conductor únic, però és indubtable que la seva lectura, segons les preferències del lector, aportarà beneficis a la comprensió de la química com a ciència i, com el seu títol suggereix, obrirà camins per millorar-ne l’ensenyament.

Aureli Caamaño Coeditor d’Educació Química EduQ

NORMES DE PUBLICACIÓ

Preparació dels manuscrits

Els articles han de fer referència a qualsevol dels temes de les seccions de la revista per a qualsevol nivell d’educació, des de primària fins a l’educació universitària. Han de ser inèdits i han d’estar escrits en català, tot i que també es publicaran articles en castellà, francès, portuguès, italià i anglès, si l’autoria és de persones de fora de l’àmbit de la llengua catalana.

Els treballs han de tenir una extensió màxima de 25.000 caràcters sense espais i han de ser escrits amb un espaiat d’1,5 i han de tenir el nombre de caràcters amb espais especificat en cadascuna de les seccions de la revista. El text ha d’estar en format Microsoft Word i lletra Times New Roman de cos 12.

La primera pàgina ha de contenir el títol del treball, el nom o noms dels autors i el centre o centres de treball, un resum de 500 caràcters (incloent-hi espais) i cinc paraules clau. El títol, el resum i les paraules clau han d’anar seguits de la seva versió en anglès. Cal enviar també l’adreça postal dels autors o la del centre de treball per poder enviar-los el número de la revista en què han participat.

Els articles han d’anar acompanyats de fotografies i imatges en color que il·lustrin el contingut del text. L’article haurà de contenir fotografies en color del treball a l’aula, dels muntatges dels experiments o altres fotografies relacionades amb el contingut. També han de contenir gràfics, esquemes, dibuixos i treballs o produccions dels alumnes que il·lustrin i facin més comprensible el contingut del text. Les il·lustracions han de portar títol (peu d’imatge) i cal indicar on cal situar-les dins l’article. Les fotografies i imatges s'han d'enviar en arxius separats en format .tif o .jpeg (resolució mínima: 300 píxels/polzada) i, si es tracta de gràfics, en Excel o Corel Draw.

L’article ha d’estar estructurat en diferents apartats. Els autors han de seguir les normes recomanades per la IUPAC a l’hora d’anomenar els composts químics i utilitzar el sistema internacional d’unitats. És convenient el fet d’assenyalar 3 o 4 frases de l’article que es destacaran amb una lletra més gran i de color en l’article maquetat.

Les referències bibliogràfiques han d’anar al final del text, escrites com els exemples següents:

Per a llibres:

VILCHES, A.; GIL, D.(2003). Construyamos un futuro sostenible: Diálogos de supervivencia. Madrid: Cambridge University Press. Citació en el text: (Viches i Gil, 1994).

Per a articles:

SARDÀ, A.; SANMARTÍ, N.(2000). «Ensenyar a argumentar científicament: Un repte de les classes de ciències». Enseñanza de las Ciencias, 18(3): 405-422. Citació en el text: (Sardà i Sanmartí, 2000).

Per a documents digitals (webs): OCDE (2006). PISA 2006: Marco de la evaluación. Conocimientos y habilidades en Ciencias, Matemáticas y Lectura [en línia]. París: OCDE. <http://www.oecd.org/dataoecd/59/2/39732471.pdf> [Consulta: 11 setembre 2013]

Per a altres exemples, consulteu un número recent de la revista.

Al final de l’article ha de constar una breu ressenya professional i una fotografia de les persones autores de l’article. Cada ressenya ha de contenir el nom i cognoms, càrrec, centre de treball, camp principal en el qual desenvolupa la seva tasca i correu electrònic (màxim de 400 caràcters amb espais). Cal enviar els arxius de les fotografies de carnet dels autors en format .tif o .jpeg (resolució mínima: 300 píxels/polzada).

Enviament d’articles

Els articles han de ser enviats per correu electrònic a l’adreça següent: EduQ@iec.cat Revisió dels articles

Els articles seran revisats per tres experts. Els articles revisats i enviats als autors hauran de ser retornats als editors en el termini màxim de 10 dies. Sempre que sigui possible, les proves de maquetació seran enviades als autors abans de la seva publicació.

SECCIONS

ACTUALITZACIÓ DE CONTINGUTS

Articles que revisen i posen al dia continguts propis de la disciplina o en relació a altres àmbits del coneixement, i que faciliten i promouen un ensenyament actualitzat de la química.

APRENENTATGE DE CONCEPTES I MODELS

Articles que tracten sobre conceptes i models químics, des del punt de vista de les concepcions alternatives dels alumnes i les dificultats d’aprenentatge conceptuals, així com les estratègies didàctiques per a l’elaboració i l’aplicació dels models químics a l’aula.

CURRÍCULUM, PROJECTES I UNITATS

Presentació i anàlisi dels currículums de química de diferents països, de projectes curriculars i unitats i seqüències didàctiques.

DIVULGACIÓ DE LA QUÍMICA

Articles que presenten temes d’actualitat química amb caràcter divulgatiu i que posen de manifest les relacions de la química amb la societat i altres àmbits del coneixement o bé presenten activitats i experiències de caire divulgador de la química adreçades a l’alumnat o al públic en general.

ESTRATÈGIES DIDÀCTIQUES

Presentació i anàlisi d’enfocaments i estratègies didàctiques per a l’ensenyament i l’aprenentatge de la química: modelització, indagació, resolució de problemes, treball cooperatiu, avaluació, etc.

FORMACIÓ DEL PROFESSORAT

Propostes i investigacions sobre la formació inicial i en actiu del professorat de química i ciències en general que contribueixin al seu desenvolupament professional.

HISTÒRIA I NATURALESA DE LA QUÍMICA

Articles sobre la història i la naturalesa de la química i sobre l’interès didàctic d’aquestes disciplines en l’ensenyament de la química. Activitats per treballar aspectes de la naturalesa de la ciència.

INNOVACIÓ A L’AULA

Articles que descriuen la planificació i l’experimentació a l’aula d’experiències didàctiques de caràcter innovador. La secció pretén ser un espai per compartir experiències d’aula.

LLENGUATGE, TERMINOLOGIA I COMUNICACIÓ

Articles relacionats amb l’aprenentatge de les habilitats comunicatives (llegir, escriure i parlar) en relació amb l’aprenentatge de la química. I també sobre el llenguatge i la terminologia científics.

NOVES TECNOLOGIES

Articles relacionats amb la utilització de les noves tecnologies en l’ensenyament de la química: simulacions, ús d’Internet, mitjans audiovisuals, laboratoris virtuals, experiències amb equips de captació de dades, etc.

QUÍMICA EN

CONTEXT

Articles que presenten contextos rellevants –de la vida quotidiana, tecnològics, industrials, socials, mediambientals, de salut o culturals– que puguin ser presos com a punt de partida per a un ensenyament de la química en context i per promoure l’alfabetització científica.

QUÍMICA, EDUCACIÓ AMBIENTAL I SOSTENIBILITAT

Articles que facin palesa l’estreta de relació entre la química i els aspectes del medi ambient, i temàtiques mediambientals d’actualitat des d’una vessant química, així com propostes educatives per a la sostenibilitat

RECERCA EN DIDÀCTICA DE LA QUÍMICA

Articles que difonguin investigacions didàctiques d’utilitat per a la millora de l’ensenyament de la química. Descripció i resultats d’experiències didàctiques que hagin estat avaluades de forma qualitativa o quantitativa.

RECURSOS DIDÀCTICS

Articles que presentin qualsevol tipus de recurs i material didàctic per a l’ensenyament de la química. Poden incloure, entre d’altres, audiovisuals, jocs, visites, textos dels mitjans de comunicació, etc.

TREBALL EXPERIMENTAL

Articles sobre diferents tipus de treballs pràctics experimentals: demostracions, experiències interpretatives, aprenentatge de tècniques, investigacions, etc.

TREBALLS DE RECERCA DELS ALUMNES

Articles descriptius de treballs de recerca dels alumnes dins l’àmbit de la química. En aquesta secció, els alumnes són els autèntics protagonistes.

Properes monografies

Química i sostenibilitat

Divulgació de la química

L’àtom