Historia de la química, enseñanza de la estructura molecular
Descripción
FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA Grupo de Investigación
PENSAMIENTO, CIENCIA Y ENSEÑANZA
Historia de la Química, Enseñanza de la Estructura Molecular
Por:
Alexánder Stip Martínez
2
FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA Grupo de Investigación
PENSAMIENTO, CIENCIA Y ENSEÑANZA
Historia de la Química, Enseñanza de la Estructura Molecular Monografía de Grado para optar por el Título de Licenciado en Química
Por: Alexánder Stip Martínez
Trabajo Dirigido por: Juan Carlos Orozco Cruz, MDF
2006 3
APROBADO
JURADO
JURADO
FECHA
4
AGRADECIMIENTOS
El autor desea expresar sus más profundos agradecimientos a: Todos y cada uno de los miembros del Círculo de Estudios Pedagógicos, pues la construcción académica es además acción política; El grupo de investigación Pensamiento, Ciencia y Enseñanza, ya que con este trabajo se continúa resistiendo; El profesor Juan Carlos Orozco Cruz por aceptar dirigir este trabajo monográfico y aportar parte de su experiencia investigativa; El profesor Royman Pérez Miranda porque en su momento me ofreció las preguntas y no las respuestas; Le monsieur Luis Iván Rincón par le conaissance de la diversité du monde et la vie; Todos y cada uno de los compañeros y amigos que estuvieron cerca en la realización de esta investigación.
5
Por encima del sujeto, más allá del objeto inmediato, la ciencia moderna se funda sobre un proyecto. En el pensamiento científico, la meditación del objeto por el sujeto toma siempre la forma del proyecto.
Gastón Bachelard El Nuevo Espíritu Científico
6
RESUMEN ANALÍTICO MONOGRÁFICO
Autor(es):
Alexánder Stip Martínez
Título:
Historia de la química, enseñanza de la estructura molecular
Institución:
Departamento de Química – Universidad Pedagógica Nacional
Programa Académico: Licenciatura en Química Palabras Clave:
Historia de las Ciencias, Didáctica de las Ciencias, Modelos Moleculares
Objetivo General:
Contribuir a la construcción de una relación entre la historia y la enseñanza de la química como objeto de investigación didáctica, en particular en el campo de la estructura
de
las
sustancias
moleculares,
en
la
perspectiva
y
los de
modelos constituir
elementos conceptuales, teóricos y metodológicos, que orienten el desarrollo de investigaciones y estudios sistemáticos en el campo, modelos de enseñanza y prácticas de aula, así como modos de introducción
de
las
problemáticas
históricas
y
epistemológicas en la educación en ciencias. Marco Conceptual:
El trabajo de investigación monográfica se soporta en tres pilares teórico-conceptuales fundamentales: en primer lugar, la revisión de los conceptos introducidos por la epistemología y la historia de las ciencias
7
contemporáneas, su aparición en el contexto de la revolución de pensamiento de principios del siglo XX, particularmente los trabajos adelantados en el marco del pensamiento francés clásico. A partir de allí, se especifica en los aportes realizados por la crítica epistemológica
de
Gastón
Bachelard,
y
su
contribución a la construcción de una nueva historia de las ciencias, analizando el concepto de ruptura epistemológica. De la misma manera, se particulariza en los trabajos de Georges Canguilhem y su aporte en la constitución de la historia de las ciencias como una disciplina académica reconocida, el objeto propio de este
discurso
y
sus
esquemas
metodológicos.
Finalmente, se presentan las discusiones históricas y epistemológicas adelantadas en la recien conformada filosofía de la química, acerca del problema de la estructura de las sustancias moleculares, mostrando su relación con el problema de las sustancias como objeto propio de la química, la identidad de las especies químicas, a la vez que los diversos modos y niveles
de
representación
y
experimentación
históricamente construidos en el interior de dicha disciplina. Metodología:
El
trabajo
tiene
una
aproximación
histórico-
hermeneútica que implicó la revisión de textos de los historiadores de las ciencias de la tradición francesa, que proveen los conceptos histórico-epistemológicos necesarios para construir una visión de la misma, en contraposición al paradigma continuo, lineal y causal que impregnan los relatos y episodios que se recogen
8
en el medio de la enseñanza de las ciencias. De igual modo, la lectura de la producción en el campo de la didáctica de las ciencias, como de la historia y filosofía de la química, que particularizan en el problema de la estructura de las sustancias y los modelos moleculares. A partir de allí, se enunciaron las implicaciones didácticas emergentes de dichas consideraciones históricas y epistemológicas, para intentar constituir nuevas formas de enseñanza de los conceptos involucrados en el campo de la estructura molecular. Se recojen al final del estudio planteado, un ensayo monográfico, que aborda los fundamentos conceptuales soporte de la óptica de análisis, a la vez que las implicaciones que en lo didáctico se suscitan con la introducción de las consideraciones históricoepistemológicas estudiadas. Conclusiones:
Partiendo de las implicaciones didácticas construidas con la introducción de lo histórico y epistemológico de la estructura molecular en su enseñanza, se aproximan dos núcleos conclusivos principales: (1) lo novedoso que puede tener para la investigación didáctica la introducción de epistemologías e historias regionales, que podrían redundar, por ejemplo, en formas
diferenciales
disciplina;
(2)
la
de
enseñanza
necesidad
de
según
la
adelantar
investigaciones sobre la relación entre historia y enseñanza
de
las
ciencias,
que
partan
de
concepciones históricas y epistemológicas distintas, como la filosofía de las ciencias anglosajona, la filosofía crítica alemana, entre otras.
9
Número de Referencias:
Sesenta y tres (63) referencias bibliográficas
Fecha de Elaboración de Resumen:
05-06-2006
10
CONTENIDO EXORDIO ACERCA DE LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS
12
1. PRESENTACIÓN
15
2. ¿POR QUÉ UN ESTUDIO DE ESTA CLASE?
19
3. APROXIMACIÓN A UN ESTADO DE LA CUESTIÓN
24
3.1. La Historia y Enseñanza de las Ciencias: Un aparente consenso investigativo...25 3.2. Problemas Históricos y Didácticos en la Enseñanza de la Estructura Molecular.33
4. SOBRE EL OBJETO DE INVESTIGACIÓN
39
4.1 De la Hipótesis: Plan del Estudio........................................................................40 4.2 Acerca de lo Metodológico...................................................................................41
5. PROPÓSITOS E INTENCIONALIDADES
44
6. FUNDAMENTOS CONCEPTUALES
46
6.1. Sobre la Historia de las Ciencias: La mirada.......................................................48 6.1.1. Una Revolución Epistemológica en el Siglo XX: Lecourt & Fichant...............51 6.1.2. Discontinuidad en la Historia de las Ciencias: Bachelard.............................56 6.1.2.1. Sobre el Concepto Bachelardiano de Ruptura Epistemológica ...........................57 6.1.2.2. Crítica Epistemológica y la Historia de las Ciencias............................................59
6.1.3. Una Disciplina de la Historia de las Ciencias: Canguilhem...........................62 6.1.3.1. Hacia un Objeto de la Historia de las Ciencias....................................................63 6.1.3.2. Historia de las Ciencias como Historia de los Conceptos Científicos...................65
6.2. El Problema de la Estructura Molecular en la Filosofía de la Química..................67 6.2.1. Dimensiones y Aproximaciones Conceptuales en Química: Jensen..............69 6.2.1.1. Un Tríptico Epistemológico: Molaridad, Molecularidad y Cuántica.......................69
6.2.2. Estructura e Identidad: Schummer & van Braakel.......................................74 6.2.2.1. Sustancialidad y Pureza...................................................................................... 74 6.2.2.2. La Molecularidad de las Especies Químicas........................................................77
6.2.3. De Modelos Rígidos a Modelos Dinámicos: Francoeur & Zeidler..................78
7. MODELOS MOLECULARES: ELEMENTOS HISTÓRICOEPISTEMOLÓGICOS E IMPLICACIONES DIDÁCTICAS EN QUÍMICA 81 7.1. Aproximaciones Preliminares.............................................................................82 7.2. El Problema de los Documentos Originales y los Estudios Histórico-Críticos......83 7.3. Consideraciones Epistemológicas en la Enseñanza de la Química.....................88 7.4 Algunas Estrategias para la Enseñanza de los Modelos Moleculares..................92 7.4.1. Tratamiento Didáctico de la Composición como Antecedente del Problema Estructural............................................................................................................. 93 7.4.2. Tratamiento Didáctico de la Constitución: El Problema Topológico de la Estructura.............................................................................................................. 97 7.4.3. Tratamiento Didáctico de la Configuración: El Problema Geométrico de la Estructura............................................................................................................ 100
11
8. HACIA LA CONSTRUCCIÓN DE UNA RELACIÓN ENTRE HISTORIA Y DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS 104 8.1. Epistemologías Regionales, Didácticas Diferenciales.......................................104 8.2. Del Pensamiento Francés a la Epistemología e Historia de las Ciencias Comparada ............................................................................................................. 106 8.3. Epílogo ........................................................................................................... 107
9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
111
12
EXORDIO ACERCA DE LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS
“La evolución en el campo de las ciencias, tanto naturales como sociales, debe ser asimilada por nuestra comunidad universitaria debido a sus implicaciones frente a la academia y a la interpretación de la historia y de la naturaleza”. Proyecto Político Pedagógico Universidad Pedagógica Nacional
Todos los que pertenecemos a la comunidad académica dedicada a la investigación en educación en ciencias, estamos viviendo una de las transformaciones más importantes en el contexto de la educación colombiana de los últimos años. Asistimos al ocaso del paradigma de ciencia
y
educación
para
el
desarrollo
de
nuestros
países
latinoamericanos, que caracterizó la implementación de la política educativa y de ciencia y tecnología hasta mediados en la última década, al tiempo que al ascenso del nuevo paradigma de la educación en ciencias: educación y competencia para el mundo del trabajo. Los planteamientos y propósitos mostrados por la Misión de Ciencia, Educación y Desarrollo, así como el itinerario propuesto por la Agenda para el Siglo XXI, se van desdibujando paulatinamente frente a la marcha avasallante del discurso de la calidad y la pertinencia social, en el escenario del nuevo orden mundial y de la globalización del capital a escala planetaria. En este sentido, la nueva división internacional del
trabajo creó toda una nueva gama necesidades de producción y encontró en la educación su más importante aliado. Los retos y desafíos que se le presentan a la educación en esta perspectiva son impresionantes. La escuela se va transformando en el espacio
para
la
formación
del
ciudadano
de
la
sociedad
del
conocimiento, se va apartando cada vez más de la acción del estado a través
de
la
democratización
y
la
descentralización,
caminando
juiciosamente hacia la autoevaluación y la autorregulación. Las acciones políticas que atraviesan la escuela y que transforman su función social, comparten su génesis con las perspectivas propias de los países de América Latina, agenciadas por los entes externos y transnacionales, y con la disposición de nuestros sistemas educativos a circular los distintos discursos y prácticas educativas, propios del desarrollo de la sociedad contemporánea. La ciencia y la tecnología, pilares de la sociedad del conocimiento de nuestros días, se convierten poco a poco en la herramienta que va construyendo la periferia social de los grandes centros de producción de conocimiento. La explotación del conocimiento en el ámbito mundial y la comercialización global de los productos de la tecnología son los elementos constitutivos del paradigma que mueven la investigación de avanzada, así como la inclusión de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación a la producción, acompañan el nuevo momento de la revolución industrial en los últimos doscientos años. El escenario futuro de propuestas en el campo de la educación, obliga a que las nuevos proyectos educativos en el área de las ciencias
naturales, se conciban como alternativas al desarrollo hegemónico de visiones totales; alternativas a la escuela del nuevo milenio y alternativas a la concepción de ciencia y tecnología persistentes. Una propuesta de educación en ciencia y tecnología que promueva el desarrollo de un libre pensamiento científico e investigativo, que piense de manera integral y compleja los problemas de nuestra sociedad colombiana. Palmario resulta, entonces, el compromiso político de los intelectuales, la responsabilidad social de la academia, no solo con la crítica de las estructuras y valores profundos de nuestras sociedades y cultura, sino también con la construcción de la posibilidad y de nuevas dimensiones que sean escenarios de emancipación y liberación humana. En tal perspectiva,
se
presenta
a
continuación
el
trabajo,
el
discurso
procedente intentará, hasta donde posibilite su aliento, el pensar nuevos espacios conceptuales para la enseñanza de las ciencias, la educación colombiana y la transformación social.
1. PRESENTACIÓN
La realización de una historia de los conceptos científicos involucrados en el desarrollo del discurso químico, en torno al problema de la estructura de las sustancias, la construcción del haz de relaciones entre las lecciones epistemológicas y los mapas mostrados por la historia de las ciencias, con los discursos y prácticas didácticas en el campo de la enseñanza de las mismas, se constituye en la aspiración investigativa de la presente monografía. Aunque la amplitud de tal empresa no se agota en los alcances de este estudio, señala sí los caminos y orientaciones para la formulación de un problema de investigación, labor imperativa para la conclusión de un ciclo de formación inicial docente en el campo de la enseñanza de las ciencias experimentales. Desde esta perspectiva, la intencionalidad fundamental que cruza la realización de un trabajo de grado de la naturaleza del que se intenta describir aquí, se corresponde con la responsabilidad de mostrar ante la comunidad académica los problemas que pueden formularse, el desarrollo de los elementos conceptuales y metodológicos y las proyecciones reflexivas derivadas, luego de culminar un primer nivel profesional, de cara a la formación avanzada e investigativa. Este trabajo que recibe por título Historia de la Química, Enseñanza de la Estructura Molecular, pone de manifiesto un problema que surge del entrecruzamiento de dos ópticas a propósito del conocimiento científico: por una parte, los análisis históricos y epistemológicos contemporáneos, sobrevenidos luego de la revolución de pensamiento acaecida desde
principios del siglo XX, y que mostraron nuevas miradas sobre lo epistémico, el desarrollo de las ciencias y la escritura de su historia. Por otra parte, la emergencia de la cuestión didáctica como problema científico de investigación, como objeto de reflexión sistemática por parte de comunidades académicas de especialistas. El tejido discursivo resultante de la relación entre el campo de la historia de las ciencias, y el campo de la didáctica de ellas, es el escenario en el cual la intención que anima este trabajo, puede desplegarse en términos teóricos y conceptuales, así como metodológicos. Referidos al particular campo disciplinario de la química, intentaremos mostrar si de una historia de los conceptos acerca de la estructura molecular y de los modelos moleculares, pueden resultar estructuraciones y esquemas didácticos para su enseñanza. Buscaremos establecer relaciones estructurales entre el desarrollo histórico de la discursividad química, alrededor del problema de la estructura de las sustancias, y las prácticas curriculares para la formación en química. Una empresa de dicha categoría, implica una caracterización detallada de la mirada. La práctica de la historia de las ciencias, que revisará las discusiones y producciones académicas acerca de la estructura de las sustancias y los modelos moleculares, en la discusión epistemológica de nuestros días, recibe su horizonte de sentido de la historia de las ciencias, en el marco del pensamiento francés contemporáneo. En los textos a propósito de la historia de la estructura molecular en química, se observará un desarrollo conceptual lleno de discontinuidades e inflexiones; se sublevarán las filiaciones conceptuales por encima de las concatenaciones teóricas; se explicitará el espíritu que anima la
construcción de conocimiento en una época determinada, y su ruptura e inconmensurabilidad con aquel que anima una etapa subsiguiente o anterior. A partir de esta lectura, se señalarán las problemáticas que en el orden de lo didáctico aparecen; los modelos de enseñanza que pueden vertebrarse, así como la mirada histórica y los conceptos, que sobre la enseñanza y el quehacer docente, acarrea una reforma en la concepción histórica y epistemológica. En este sentido, los marcos teórico-conceptuales que sustenten este estudio, no podrían ser otros que aquellos que performan la mirada: los desarrollos de la historia de las ciencias francesa con tres de sus principales exponentes. En primer lugar, la formulación, por parte Dominique
Lecourt,
del
problema
que
anima
a
los
filósofos
e
historiadores desde Comte hasta Foucault, al tratar de establecer la unidad entre epistemología e historia de las ciencias, entre historia y filosofía. La construcción del espacio propicio para la constitución de la historia de las ciencias, con el destierro de las filosofías del conocimiento y la determinación del estatuto de la epistemología, resultante de la contundente crítica bachelardiana. La delimitación del objeto de la historia de las ciencias, su campo conceptual y metodológico, a partir de los
trabajos
adelantados
por
Georges
Canguilhem.
Un
conjunto
heterogéneo de visiones, la unificación en una mirada. Con esta lente, la revisión de los trabajos que han aparecido en esta última década acerca de los problemas filosóficos de la química, en particular aquellos concernientes al problema de la estructura de las sustancias y los modelos moleculares, en el campo que ha venido a denominarse filosofía de la química.
De la práctica histórica a la problematización didáctica: con base en el mapa histórico que muestra el desarrollo de la estructura molecular en química, se apelará a un diseño didáctico y curricular para la formación en química en torno a los conceptos relacionados con la estructuración de las especies químicas. Concretamente, se formulará una organización metodológica para el tratamiento de la estructura molecular en los espacios de aula, que tiene una analogía estructural con la historia de la misma. Un modelo de enseñanza que se preocupe por la caracterización e inclusión de las rupturas existentes entre los diversos conceptos y modelos, que plantee los límites de los diversos campos de explicación estructural a los que puede recurrirse, y las relaciones históricas y epistemológicas que pueden establecerse entre ellos. Una organización curricular y un modelo de enseñanza: tal parecería ser el objetivo que persigue este trabajo de grado. No obstante, los alcances y la validez de dichas aproximaciones no hacen parte de las intencionalidades que se tienen. Por el contrario, se cubrirán los objetivos propuestos si se logra una formulación detallada del problema investigativo y la mirada, a la luz de la cual, puede emprenderse el análisis y la reflexión, para dejar a los ulteriores niveles de formación una labor de contrastación y validación de los presupuestos asumidos, como también de los resultados que puedan obtenerse. Por lo demás, este estudio se inscribe en el horizonte investigativo de la línea Historia de los Conceptos Científicos de la Universidad Pedagógica Nacional, con el ánimo de promover las actividades propias del grupo de investigación Pensamiento, Ciencia y Enseñanza. Asume la tarea de pensar las posibles relaciones que pueden entablarse entre la historia de
las ciencias y la didáctica de las ciencias, en la perspectiva de delimitar un campo particular de conocimientos que desarrollen estos tópicos.
2. ¿POR QUÉ UN ESTUDIO DE ESTA CLASE?
Este aparte, en la formulación de los trabajos de investigación, constituye uno de los primeros retos para los autores. En este, se pone a prueba la capacidad discursiva de los investigadores para dar cuenta de la relevancia de los propósitos
investigativos propuestos, de la
posibilidad de realización de los objetivos planteados y la legitimidad de las intencionalidades que persigue el trabajo de investigación. Se reta a los investigadores a la discusión con su comunidad de pares, acerca de la importancia y necesidad de la realización del trabajo y se les conmina a la sustentación académica y rigurosa de su propuesta de quehacer reflexivo. Justificar se significa, en la medida en que se da cuenta de unos propósitos e intenciones, una capacidad discursiva para su argumentación, sustentación y legitimación. No podría ser otro el horizonte del ejercicio de justificación como el que se emprende con estas palabras introductorias. Tres interrogantes permitirán exponer la importancia de un trabajo de esta naturaleza. En primer lugar, ¿cuál podría ser la necesidad de investigar en la integración de la historia de las ciencias a los procesos de enseñanza/aprendizaje, en el marco de una comunidad académica dedicada a la formación del profesorado? El desarrollo del cuerpo de conocimientos
en
el
campo
de
la
didáctica
de
las
ciencias
experimentales, más allá de formular las problemáticas que estarían en el centro de una discusión de esta índole, o de establecer orientaciones de orden teórico, propone a los interesados el reto de construir
horizontes de sentido, desde los cuales puedan emprenderse procesos de investigación que señalen claridades meridianas, en el tema de vincular problemas históricos, epistemológicos y didácticos a esquemas y planteamientos educativos. En forma dispar, es creciente el consenso que hoy se consolida en el seno de los especialistas en enseñanza de las ciencias, acerca de la importancia que tienen para este campo de conocimientos la epistemología y la historia de las ciencias, y más aún, la funcionalidad que dichas discusiones puedan tener para el desarrollo de discursos y prácticas pedagógicas y didácticas en las disciplinas. No obstante, la integración de la historia de las ciencias a la enseñanza de las mismas, se plantea como una necesidad en los discursos didácticos contemporáneos, así como un objetivo de las propuestas investigativas en el campo educativo. Desde esta perspectiva, la realización de un trabajo monográfico de investigación que pretenda la vinculación de problemáticas de orden histórico, epistemológico y didáctico, y más concretamente el diseño e implementación de propuestas curriculares y modelos de enseñanza para las disciplinas, se justifica en tanto que buscaría fortalecer la tarea iniciada por los investigadores en didáctica de las ciencias, de construir relaciones reales y funcionales entre los campos de la epistemología y la historia de las ciencias con el de la pedagogía y la didáctica, que redunden en orientaciones claras de lo que esto significa. Se constituiría, entonces, en una labor apologética de la función de la historia de las ciencias en la enseñanza, que la rescate de la reducción que puede leerse, por ejemplo, en los libros de texto, que la disminuyen a introducciones anecdóticas que amenizan la secuenciación temática.
Ahora bien, el desarrollo de estudios de esta clase propondría, consecuentemente, una nueva mirada sobre la formación de los profesores de ciencias, a la vez que una revisión de la interacción entre la
formación
disciplinaria
docente
y
la
formación
histórica
y
epistemológica. Si lo que se busca es la construcción real y viviente de integraciones entre lo que suponen los análisis conceptuales y la formación teórica, con las discusiones epistémicas y del desarrollo histórico de los discursos de las disciplinas, se justificaría, entonces, una superación del paradigma, hasta ahora dominante, de que este problema se soluciona con la sanción curricular de asignaturas en historia y filosofía de las ciencias que complementen lo disciplinario, y en el mejor de los casos, lo pedagógico y didáctico. Los objetivos perseguidos por el estudio aquí presentado, son válidos en la medida en que intentan introducir una mirada investigativa, una perspectiva crítica y argumentativa, al problema de la vinculación de la historia y la enseñanza de las ciencias. En este sentido, ¿qué posibilidades se encuentran para garantizar un estudio monográfico de esta clase, que justifique su realización en la perspectiva que el mismo se propone? A pesar de la ausencia aparente de trabajos sobre el cruce discursivo de la historia de las ciencias y la didáctica, pueden encontrarse en los medios académicos los recursos conceptuales, e incluso metodológicos, que han sido producto del desarrollo de ambas disciplinas. Por una parte, tal como se intentará mostrar más adelante, en el último siglo las discusiones a propósito de las ciencias, su lógica y su construcción, han sido liberadas de la prisión positiva del fin de la historia de la ciencia para abrirse a los problemas
contemporáneos de la práctica científica, a partir de los innovadores episodios sucedidos en cada una de las disciplinas, cuyo adelanto ha mostrado una diversificación impresionante: del programa fuerte de la nueva sociología del conocimiento científico a los estudios sociales de la ciencia, que incluyen la psicología del pensamiento científico y la etnografía de los espacios de producción de conocimiento; de la filosofía de las ciencias a la crítica epistemológica contemporánea; de la historia de la filosofía a la realización nietzcheana de la nueva historia de las ciencias. Diversas ópticas de interpretación acerca de la empresa científica, pero con una solidaridad de miradas en aras de la comprensión del desarrollo científico en nuestras sociedades. De otra parte, la emergencia de la didáctica de las ciencias, como constructo
disciplinario
en
torno
al
problema
de
la
enseñanza/aprendizaje de los discursos científicos, la educación en ciencias, al igual que la alfabetización y divulgación científica. Las historias alrededor de la construcción de la didáctica de las ciencias como un cuerpo teórico y metodológico fundamentado, señalan un tiempo de al menos treinta años de consolidación, de investigación acerca de diferentes tópicos fundantes: de los preconceptos, preteorías y los errores conceptuales, a las concepciones alternativas, sus propiedades,
su
modelización,
su
fundamentación
teórica
y
las
relaciones epistemológicas alrededor del cambio conceptual; de la capacitación docente, al reconocimiento de las concepciones de los profesores de ciencias, su propia epistemología y su relación con las prácticas pedagógicas; de la tecnología educativa y las renovaciones curriculares, al problema de los sujetos de enseñanza y aprendizaje, la
mediación comunicativa, la confiabilidad de los libros de texto y los procesos de recontextualización y transposición didáctica. En suma, se cuenta en la actualidad con un haber de discursos y trabajos, de estudios e investigaciones, tanto en la didáctica como en la historia de las ciencias, que pueden constituirse en recursos conceptuales y teóricos garantes para la asunción de una tarea como la que se intenta. Ambas disciplinas que han venido consolidándose desde la centuria pasada, proveen una serie de aproximaciones al problema de las ciencias, su historia y su enseñanza, que pueden servir de base para la construcción de una relación entre la historia y la enseñanza. En tercer lugar, cabría preguntarse: ¿cuáles serían las intencionalidades que atraviesan la realización de esta monografía, y su correspondencia con las necesidades y posibilidades expuestas? Además de los indicios que pueden leerse en las exposiciones anteriores, acerca del para qué de un trabajo como el que se propone, convendría explicitar aquellas intenciones y mostrar su concordancia con los demás elementos que la soportan. En primer lugar, existe un compromiso con el fortalecimiento de la didáctica de las ciencias como un campo de conocimiento e investigación, para lo cual se aboga por la construcción de miradas analíticas y de estudios sistemáticos en el área. En segundo lugar, se intenta constituir la integración de la historia y la enseñanza de las ciencias como problema de investigación didáctica, sobreponiéndolo a la tradición historiográfica de los textos, la práctica anecdótica de las innovaciones, así como a la reducción curricular de los programas de formación de maestros. De igual forma, existe una intención de dar continuidad a las reflexiones acerca de la historia de las ciencias, desde
la perspectiva de la tradición francesa, pero cada vez más funcional para la comprensión del estatuto de las ciencias y su introducción en los procesos de enseñanza/aprendizaje. Necesidades, posibilidades e intencionalidades: se es del parecer que esta es la manera en que puede adelantarse un ejercicio de justificación para la realización de un estudio monográfico investigativo como el que se pretende. A pesar de que en el plano de la razón la validez no se encuentra
supeditada
a
cánones
y
criterios
de
objetividad
y
universalidad, se espera que lo propuesto esté conforme a lo que se espera, en el marco de una institución dedicada a la formación de profesores, a los objetivos de un programa de formación de maestros de química, y más importante, aún, a la rigurosidad de la pretensión investigativa.
3. APROXIMACIÓN A UN ESTADO DE LA CUESTIÓN
La realización de un estado del arte en una propuesta investigativa, no puede más que alcanzar una aproximación. Desde una concepción de investigación como ejercicio continuo, permanente y no acumulativo de reflexión y producción de conocimiento, es imposible pensar en la descripción y delimitación suficientes de todos y cada uno de los trabajos adelantados por una comunidad de especialistas en un campo de
saber,
en
tanto
que
se
reconoce
la
dinámica
propia
del
funcionamiento académico del conocimiento, donde la no linealidad y la discontinuidad son uno de sus principales rasgos. No obstante es posible, en el marco de las restricciones espaciales y temporales a las que haya lugar, construir una mirada que propicie un acercamiento a los problemas y núcleos de investigación de una comunidad académica dada, al igual que categorías de indagación que permitan acceder a los trabajos relevantes, y a la identificación de los colectivos líderes en la discusión de un campo específico de investigación. Así, una aproximación a un estado del arte debe, en términos conceptuales, describir la comunidad a la que intenta acercarse, los principales colectivos de investigación que la integran, así como su ubicación espacial y geográfica. De la misma manera, al acotar el campo de saber y aquellos núcleos de investigación, a la vez que los diversos enfoques investigativos presentes. En el orden metodológico, debe explicitar las categorías de indagación en la búsqueda documental, los
filtros para el análisis de las propuestas investigativas y los recursos para su sistematización. Todo lo anterior, en la perspectiva de convertirse en una mirada que se realiza en un lapso temporal, en una espacialidad determinada y que sea relevante para una comunidad; aquella en la que pretende insertarse la propuesta de investigación de la cual hace parte tal aproximación al estado de la cuestión. Más, las pretensiones no obstan para las delimitaciones, en aras del rigor en la presentación de una panorámica que aspire a aproximar un estado del arte. Así, lo que se encontrará en los apartes subsiguientes, tiende a mostrar la globalidad de la producción académica acerca de la relación entre la historia de las ciencias con la enseñanza de las disciplinas, haciendo un especial énfasis en los problemas que animan la reflexión, los enfoques en los que podrían agruparse los trabajos disponibles y las perspectivas investigativas que se presenten en la actualidad. De igual manera, se hará una particularización en la producción
académica
respecto
de
la
integración
de
problemas
históricos y didácticos de la estructura molecular, en el campo de la didáctica de la química. Asimismo, lo que se presenta no obedece a un estado del arte en sentido estricto, sino más bien a los estadios iniciales de
una
mirada,
que
indaga
preliminarmente
en
la
literatura
especializada, en cuento a los trabajos tocantes con el problema de investigación de interés en el campo general de la enseñanza de las ciencias, como en el área específica de la educación en química.
3.1. La Historia y Enseñanza de las Ciencias: Un aparente consenso investigativo Que la epistemología y la historia de las ciencias se constituyan hoy en elementos indispensables para pensar una enseñanza de las ciencias, podría señalarse como una máxima que representaría una posición, más o menos generalizada, en el campo de la didáctica de las ciencias. Qué relaciones pueden construirse entre estas disciplinas, a más de cuáles serían las funciones didácticas de los estudios históricos y filosóficos de las disciplinas, aparecen, paradójicamente, como interrogantes sin una respuesta aparentemente manifiesta. Al respecto, pueden encontrarse en la literatura en didáctica de las ciencias, posiciones como que no se lleva a cabo un debate de fondo, sobre la base de discusiones permanentes alrededor de la función pedagógica de los estudios histórico-filosóficos y de la valoración de propuestas de aula que desarrollen este enfoque (Orozco, J.C. 2005:71), o que cuarenta años después del cuestionamiento del papel de la historia de las ciencias en la enseñanza, en la mayoría de los libros didácticos ella aparece apenas como episodios anecdóticos y asociada a nombres importantes de la física, la química, la biología, entre otras. (Marques, D.M. & Caluzi, J.J. 2005:01). Sin embargo, aunque lejos de una claridad investigativa en la comunidad académica, la relación entre historia de las ciencias y enseñanza de las ciencias como campos de conocimiento, se constituye en un problema que señala un campo amplio de producción discursiva, sobre el cual es posible realizar una interrogación genealógica a propósito de cuándo aparece en la enseñanza de las ciencias, y los
diversos modos en que se ha concebido y abordado. En lo que sigue, se mostrará la gran riqueza de trabajos que se encuentra disponible en los diversos medios de circulación académica, así como los distintos estudios que se han dedicado al análisis de los mismos, en un intento por establecer una panorámica, a pesar de que en su conjunto carezcan de una claridad acerca de lo que significa la investigación en la integración de la historia de las ciencias a la enseñanza. Lo consignado en esta parte, podría constituirse en recursos para la construcción de dicho campo de estudio, al igual que en insumos para la asunción del reto investigativo de emprender análisis sistemáticos, a propósito del tema, en el campo de la enseñanza de las ciencias. El punto de partida no es uno de los textos, que en el campo de la educación, se refieren y describen por primera vez la problemática de la historia en la enseñanza, ni mucho menos, de los más antiguos que puedan hallarse en el haber bibliográfico disponible, sino más bien es un documento, que a propósito del tema, puede considerarse como icónico, y en él se reconocen dos décadas de una tradición investigativa y un sinnúmero de intentos por articular la perspectiva histórica a los discursos educativos en ciencias. Dentro de las posibilidades que Matthews (1994:256-257) le reconoce a la introducción de la historia, filosofía y sociología de las ciencias, a los problemas que en su momento mostraba la enseñanza de las ciencias en el contexto anglosajón, son destacables: su intento por humanizar las ciencias y acercarlas más a los intereses personales, éticos, culturales y políticos de los sujetos de aprendizaje; hacer las clases más estimulantes y reflexivas, así como contribuir a una comprensión mayor de los contenidos científicos;
mejorar la formación del profesorado y contribuir al desarrollo de una epistemología de la ciencia más rica y auténtica, entre otras. La tradición que este autor describe como contextualista, que promueve reformas curriculares en Gran Bretaña y Norteamérica en las décadas de los sesenta y setenta, hacía hincapié en que no se pretende el reemplazo de un discurso de conclusiones científicas, por un conjunto de conclusiones históricas y filosóficas, sino que lo que se espera es que los estudiantes puedan captar que hay preguntas que hacer y que se comience a pensar, no solo en las respuestas, sino en lo que podría considerarse como respuesta en la ciencia. Dicha pretensión, implicaría nuevas guías de evaluación y práctica, nuevos materiales de enseñanza, además de la inclusión de cursos de historia y filosofía de las ciencias en la formación de los docentes, requiriendo, igualmente, una revisión de cantidad e intensidad de los contenidos en los currículos. Una justificación, desde esta tradición, acerca de por qué la historia de las ciencias mejora la enseñanza, tendría que ver con que: motiva e interesa a los alumnos; humaniza los contenidos; proporciona una mejor comprensión de los conceptos científicos, mostrando su desarrollo y perfeccionamiento; tiene un valor intrínseco la comprensión de ciertos episodios cruciales en la historia de las ciencias; demuestra que la ciencia es mutable y cambiante, lo que hace que el conocimiento científico actual sea susceptible de transformación; combate la ideología cientificista; y, finalmente, la historia permite un conocimiento más rico de la metodología científica y sus pautas de cambio (Matthews, M.R. 1994:259). A dos lustros de las perspectivas mostradas por Matthews, estas consideraciones continúan sosteniendo el núcleo fuerte de una
teleología de la historia de las ciencias en la enseñanza, que aún hoy puede verificarse en las diversas propuestas que se formulan en el campo. En este sentido, estudios posteriores han realizado seguimiento al auge cada vez más creciente, de la incorporación de contenidos de historia de las ciencias y de investigaciones histórico-epistemológicas en el campo de
la
enseñanza
de
las
ciencias,
para
tratar
de
mostrar
las
problemáticas que animan el trabajo productivo, así como los tópicos en torno a los cuales se organiza la investigación en el área; y, de otra parte, aquellas tendencias que muestran los trabajos que se desarrollan y se reportan en los medios de circulación. Otros, en cambio, intentan exponer los problemas de orden conceptual y metodológico que aparecerían con dicha introducción. En el caso de Orozco (1996:17), la preocupación generalizada por la introducción de la historia de las ciencias a los contextos de enseñanza, sería el resultado, entre otros, de:
El reconocimiento, cada día más generalizado, de la dimensión cultural de la actividad científica y la mutabilidad histórico-social de los discursos científicos, que han llevado a plantear la necesidad de revisar
críticamente
las
formas
como
se
ha
constituido
el
conocimiento científico en su decurso histórico;
El análisis de los compromisos y sustratos epistemológicos que explican la solidez de ciertas teorías en determinado contexto;
La exploración de las condiciones sociales y culturales que proponen prácticas específicas de valoración y apropiación colectiva de la actividad científica;
El estudio, en últimas, de las complejas urdimbres que constituyen nuestro entramado cultural, particularmente, la ciencia.
Este autor, no obstante, no espera advertir los lugares comunes a los que puede llevar el reconocimiento de las anteriores problemáticas en la enseñanza de las ciencias, además de que llama la atención de la exposición al dogmatismo y a la superficialidad que tienen los profesores, pues en sus palabras, se debe tener cuidado en relativizar las afirmaciones provenientes de la historia y la filosofía en relación con la ciencia, así como propender por una secularización cotidiana del conocimiento científico, especialmente en el aula. En un acercamiento más reciente, Fernández (2000:69) nos dice que es fácil comprender que el enfoque histórico conlleve a poner de manifiesto la dimensión humana de la ciencia, además de subrayar que ella misma es un proceso de constitución del saber con dimensiones, no solo históricas, sino también sociales. Desde allí, este autor encuentra al menos tres maneras en que ha introducido la historia de las ciencias en el aula (Fernández, M. 2000:78):
Los materiales históricos tales como biografías y reconstrucciones, hasta algunos más complejos como los estudios de caso históricos, recordando que cuanto más bajo sea el nivel educativo, más restricciones habrá en su empleo.
La presentación en los libros de texto, en donde pueden distinguirse varías situaciones prototípicas como la separación del núcleo fundamental de contenidos, la inserción
entre los
contenidos
esenciales, al igual que en continuidad con los contenidos del texto.
Estrategias para su presentación en el aula, entre las que se destacan los libros de historia de las ciencias, fichas de contenido histórico, audiovisuales sobre episodios del desarrollo de la ciencia, murales, etc.
Para Marques y Caluzi (2005:02), el uso de la historia de las ciencias en la enseñanza de las mismas, podría contribuir a:
Mostrar a través de episodios históricos, un proceso gradual y lento de construcción de conocimiento, permitiendo una visión concreta de la naturaleza real de la ciencia, sus métodos y sus limitaciones;
Mostrar, asimismo, que ocurre un proceso parsimonioso de desarrollo de los conceptos, hasta llegar a los aceptados actualmente, lo que facilita un aprendizaje al percibir que las dudas son persistentes con respecto a un concepto dado;
Los estudiantes podrán tener la oportunidad de percibir que la aceptación de una propuesta, no depende de su valor intrínseco, sino más bien de otros valores sociales, filosóficos, políticos y religiosos.
Para estos autores, existen ciertos problemas de orden metodológico que se encuentran conexos a los enunciados, y que implican una interrogación por:
Las deficiencias de los cursos de formación de profesores, que dificultan una presentación y discusión de tópicos de historia de las ciencias;
Escasez de textos de historia de las ciencias, que contemplen las necesidades específicas de la enseñanza de las ciencias en la educación básica y media;
Discordancia en cuanto a cuáles serían los relatos históricos más rigurosos y apropiados (Marques, D.M. & Caluzi, J.J. 2005:01).
Ahora bien, a la hora de establecer una panorámica al respecto, puede en Orozco (1996) encontrarse una caracterización de los principales enfoques que circulan cuando se habla de las relaciones entre historia y enseñanza de las ciencias:
Un enfoque que denomina didactista, para el cual los estudios histórico-filosóficos constituyen una fuente inagotable de elementos para dinamizar los procesos de enseñanza, a partir de la motivación de los estudiantes (…). Según él, los trabajos en esta línea centran su atención en elementos didácticos y motivacionales derivados de los estudios históricos y filosóficos, caracterizándose una mirada exterior al
conocimiento
científico
y
privilegiante
de
una
concepción
objetivista de la historia.
De otra parte, un enfoque conceptualista en el que la historia y la filosofía
se
consideran
fuente
de
fundamentos
teóricos,
que
sustenten una imagen de ciencia y conocimiento que contribuya a la definición de prácticas específicas de enseñanza (…). En estas
propuestas se asumen la historia y la filosofía no como ayudas didácticas,
sino
como
elementos
centrales
para
abordar
los
problemas mismos de la enseñanza.
En este orden de ideas, un tercer enfoque él lo denota como crítico, en el que el papel de los estudios histórico-filosóficos apunta a la comprensión de la dinámica histórica del conocimiento científico, desde la cual derivar elementos de análisis para dar cuenta de la complejización, interacción y diferenciación que han experimentado las explicaciones de la ciencia (…). Los trabajos desde esta perspectiva,
han
recuperado
aspectos
sobresalientes
de
las
diferentes tradiciones histórico-epistemológicas como la francesa (Bachelard) y la anglosajona (Kuhn, Feyeraben, Toulmin).
En última instancia, señala el autor un enfoque recontextualista, que partiendo de considerar un estrecho vinculo entre epistemología y pedagogía, coloca los estudios histórico-críticos como una fuente legítima para orientar el análisis y solución de los problemas didácticos, a la vez que contribuyen a la definición de actividades educativas en la perspectiva de afianzar la formación de una cultura científica de base.
Con diversos grados de aproximación, y puntos de diferenciación e independencia, se es del parecer que los cuatros enfoques indicados anteriormente, constituyen una óptica apropiada y actual a la hora de analizar las filiaciones entre los trabajos que apuntan a considerar el problema de las relaciones entre historia y enseñanza de las ciencias. Sin embargo, existen igualmente perspectivas que al realizar un balance
al respecto, encuentran algunos problemas en su tratamiento en el campo de la enseñanza. En Fernández (2000:77) es posible encontrar, desde opiniones autorizadas, algunos inconvenientes con la introducción de la historia de las ciencias en los procesos de enseñanza: en primer lugar, que la historia que se utiliza en el aula es cuasi-historia, es decir, historia fabricada y distorsionada para ajustarla a propósitos docentes (Whitaker, M. 1979); en segundo lugar, que la historia de las ciencias debilita las convicciones científicas de los alumnos que se inician en la ciencia (Brush, S.G. 1974). De la misma forma, Marín y Jiménez (1997) establecen que la incorporación de la historia y la filosofía de las ciencias por parte de los educadores, ha traído consigo una problemática en torno al tratamiento de las concepciones de los estudiantes. Para ellos, la identificación y descripción de las concepciones que los sujetos de aprendizaje poseen acerca de un contenido científico, se ha desarrollado preferentemente desde el entramado conceptual de la filosofía de las ciencias, particularmente en los trabajos ubicados en la perspectiva del cambio conceptual, alejándose paulatinamente del marco discursivo de los mecanismos evolutivos de la estructura cognoscitiva del sujeto, desde el cual, según estos autores, deben orientarse dichos procesos de indagación y caracterización. 3.2. Problemas Históricos y Didácticos en la Enseñanza de la Estructura Molecular Como se ha indicado en el inicio de este aparte, el panorama acerca de la producción en la didáctica de las ciencias, que ha tenido como
problema central las relaciones entre historia y enseñanza de las ciencias, se completaría con una mirada sobre los trabajos, que en el particular campo de la didáctica de la química, pueden hallarse a propósito del tema. Como es de esperarse, el estado de la discusión en la generalidad de la enseñanza de las ciencias, se replica en lo concerniente a la educación en química, en donde de la misma forma, se adolece de consensos claros y aproximaciones sistemáticas acerca de los que significaría construir una relación entre la historia de las ciencias y la enseñanza de las mismas. No obstante, un trabajo de investigación documental que ha realizado recientemente una indagación en la producción especializada, desde un enfoque coincidente con la perspectiva buscada en esta aproximación en el tema de la estructura de las sustancias y los modelos moleculares 1, ha mostrado que en contraprestación a la ausencia de trabajos que hagan vinculaciones específicas entre epistemología e historia de las ciencias con la enseñanza, el problema del modelado molecular circula ya hace bastante tiempo en estos campos de estudio de manera independiente. La investigación documental, pretende dar cuenta de los trabajos más sobresalientes en torno a la enseñanza de los modelos moleculares desde una perspectiva histórica, epistemológica y didáctica, buscando dos objetivos fundamentales: por un lado, dar cuenta de avances en el área de la educación, la pedagogía y la didáctica de la química, y por 1
El trabajo al que se hace referencia es Martínez, A.S., et al. 2005a. Enseñanza de Modelos Moleculares: Aproximación a un Estado del Arte. Informe final de investigación proyecto PDQU-016-03 Hacia la Construcción de un Estado del Arte de la Investigación en Enseñanza de Modelos Moleculares, Universidad Pedagógica Nacional – CIUP, 2004. Documento próximo a publicar.
otro, mostrar aquellos propios de los campos de la epistemología y la historia de la química. Los trabajos revisados y consultados por Martínez y otros (2005a) tenían como características fundamentales el ser investigaciones y/o estudios sistemáticos que circularan en revistas especializadas en los campos señalados, en el orden nacional tanto como internacional y dentro de la temporalidad del último lustro. Luego del análisis de los documentos encontrados en los medios de circulación académica de la historia y la didáctica de la química, los autores atinan a mostrar tres núcleos conclusivos, propuestos en términos de retos para la construcción de un campo de investigación alrededor de la integración de lo histórico, lo epistemológico y lo didáctico en la enseñanza de los modelos moleculares (Martínez, A. et al. 2005a:49):
Los modelos moleculares no gozan de un interés investigativo propio, sino que hacen parte de propósitos académicos e intencionalidades analíticas inscritas en enfoques diversos, tanto en el campo educativo como
en
el
consecuencia, constitución investigación,
de
la
uno
de
de
estos
por
reflexión los
histórico-epistemológica.
primeros
modelos
fuera
de
desafìos
como
consiste
objetos
funcionalidades
Como en
fundantes
para
la de
propósitos
investigativos ajenos a la integración histórico-didáctica, así como de esquemas contingentes que impiden la construcción de enfoques sistemáticos.
Los modelos de la estructura molecular necesitan una transformación profunda en cuanto a su concepción como simples elementos de
visualización ex-post a los conceptos y modelos químicos en torno a la estructura de las sustancias. Se presenta como un reto el avanzar hacia
concepciones
del
modelado
molecular
como
una
labor
representativa de orden conceptual y metodológico, así como una actividad con un gran potencial didáctico, más allá de posiciones reduccionistas que los agotan en ilustraciones más llamativas de las fórmulas estructurales en los contextos de aula.
Por
último,
una
tarea
inaplazable
de
convertir
los
modelos
moleculares en un objeto diferencial, didáctico y curricular de investigación, que establezca diálogos permanentes con las lecciones históricas y epistemológicas del advenimiento y desarrollo de los modelos teóricos de la estructura molecular. Se es del parecer que el trabajo de Martínez y su equipo, se instituye como una consulta obligada para obtener un mirada global acerca del estado
del
arte
de
la
integración
de
problemas
históricos,
epistemológicos y didácticos del tópico particular de la estructura molecular
en
química,
además
de
que
aporta
valiosos
índices
documentales de autores, revistas especializadas, títulos y resúmenes de documentos claves en el área. Finalmente, un trabajo que merece mención en la construcción de este estado del arte, es aquel adelantado por el grupo de Mosquera, García y Mora (2002), inscrito igualmente en el propósito de integración de la historia y la filosofía de la química a su enseñanza. Aunque las investigaciones no se desarrollan en el problema particular de los modelos moleculares en química, si puede considerarse como un trabajo
pionero en la integración de los campos histórico, epistemológico y didáctico, superando la perspectiva analítica de la relación y avanzando en la proposición de estructuras curriculares y estrategias para al cambio didáctico en la formación del profesorado de química. La investigación de Mosquera y su equipo partió del análisis histórico y epistemológico de los conceptos de discontinuidad de la materia, cambio químico y cuantificación de relaciones, como base para la estructuración de categorias epistemológicas sobre las cuales se diseñaron
tramas
conceptuales
que
permitirían
analizar
las
implicaciones didácticas de cada uno de estos conceptos (Mosquera, C.J.; Mora, W.; García, A. 2003:11). Según los autores, el objetivo primordial del trabajo fue la búsqueda de relaciones que condujeran a la identificación de algunas ideas docentes de sentido común acerca de la naturaleza de la ciencia y de la enseñanza y el aprendizaje, que sirvieran de referencia para postular un modelo de formación de profesores de química,
fundamentado
en
la
investigación
y
la
innovación
contemporánea en educación científica, con el ánimo de fortalecer procesos de cambios didácticos. Dentro de los resultados destacables que pueden mostrarse de dicho trabajo investigativo, pueden anotarse(Mosquera, C.J.; Mora, W.; García, A. 2003:257-262):
Existe una mayor tendencia en el interior del profesorado de química, a vincular aspectos históricos y epistemológicos al tratamiento de las teorías atomistas en el aspecto de la discontinuidad de la materia, que a tópicos como la cuantificación de relaciones y el cambio
químico. Los investigadores atribuyen dicha diferencia a que en los currículos de la educación básica y media y los libros de texto, así como en la formación inicial de los docentes de química, tienen un mayor
contenido
de
referencias
históricas
al
principio
de
discontinuidad de la materia, que al desarrollo de las teorías acerca de las reacciones químicas, y en mucho menor grado a la cuantificación de relaciones.
Dentro de los maestros de química, la epistemología y la historia de las ciencias no tienen relación alguna con los contenidos propios de las teorías científicas, ni juegan papel alguno a la hora de constituir los
currículos
de
química.
En
consecuencia,
existe
una
preponderancia por reproducir modelos de enseñanza de las ciencias en donde se presentan contenidos acabados y elaborados por otros, sin una organización coherente con respecto al desarrollo cognitivo de los estudiantes, ni con las evidencias históricas de la evolución de los conocimientos científicos. Como conclusiones de esta investigación podemos señalar varias muy importantes para los intereses de este trabajo monográfico(Mosquera, C.J.; Mora, W.; García, A. 2003:263):
La manera como los profesores de química conceptualizan los problemas de la naturaleza derivados de los cuerpos teóricos y prácticos de la química, no reconocen la importancia de los campos de la historia y la filosofía de las ciencias, lo que evidencia que la formación docente no se orienta bajo las premisas arrojadas por la investigación en la didáctica de las ciencias contemporánea.
La construcción de unidades didácticas y tramas conceptuales en química, fundamentadas en la investigación e innovación actual en la didáctica de las ciencias, se favorece a partir de la consideración de la historia y la epistemología de la ciencia como elementos imprescindibles, ya que hacen comprensible la forma en que se construyen
los
conocimientos
científicos
y
los
conceptos
estructurantes que los conforman.
El establecimiento de criterios epistemológicos para analizar el saber químico, permite identificar elementos con gran potencial didáctico para ayudar a docentes y estudiantes a aprender dentro de un proceso de cambio conceptual y didáctico de los conceptual estructurantes de la química, superando el enciclopedismo hacia la profundidad y la transversalidad.
4. SOBRE EL OBJETO DE INVESTIGACIÓN
Los problemas de investigación no tienen existencia en sí mismos. Aquellos que son centro de preocupación y reflexión en los diversos colectivos
de
investigación,
problematizadoras
que
se
surgen ciernen
a sobre
partir
de
diferentes
las
miradas
situaciones,
experiencias o, simplemente se constituyen alrededor de preguntas hechas relevantes por los sujetos investigadores. En este sentido, la propuesta de un problema que sustente un estudio sistemático, es un ejercicio de reflexión en torno a las preocupaciones y preguntas que en determinado momento, pueden problematizar los campos de saber en los que se inscriben. En igual forma, la construcción de una problemática implica arriesgar las hipótesis elaboradas, su pertinencia con el enfoque investigativo y su articulación con los objetivos propuestos. Es así como, este capítulo pretende delimitar y caracterizar el problema investigativo centro de interés de esta monografía, que por demás podría anticiparse: la construcción de la relación entre la historia de las ciencias y los problemas pedagógicos y didácticos de la enseñanza de las ciencias, en un campo particular de conocimiento de la disciplina química tal como el de la estructura molecular. Sometiendo al escrutinio investigativo la posibilidad de dicha constitución, entreviendo los contextos discursivos y las miradas teórico-conceptuales desde las que se partiría. En la descripción del objeto propio de este trabajo, nos preguntaremos por los interrogantes que animan a los miembros de la comunidad de didácticas de las ciencias en este particular, mostrando
los enfoques, marcos y conclusiones que circulan en la producción académica, o por el contrario, declararemos la escasez en las investigaciones al respecto, yendo incluso a la ausencia del problema. Con posterioridad, la explicitud de los límites de la problemática producto de la mirada adoptada, constituirá la base para aventurar el plan de la obra: una mirada desde la historia de la química, que demarque modelos didácticos para la enseñanza de la estructura molecular. 4.1 De la Hipótesis: Plan del Estudio Las delimitaciones que permiten la construcción de un objeto de investigación, son igualmente posibles por la existencia de una predisposición discursiva a preformarlo de cierta manera, de un cierto prejuicio a imaginarle ciertas características. En tanto que la positividad del objeto investigativo no está por fuera del discurso que lo crea, no se encuentra por fuera de la subjetividad que lo aborda, sus propiedades no son propiamente innatas ni sus cualidades totalmente anteriores a su génesis. En esta perspectiva, se sospecha acerca de lo que se quiere investigar y se intuyen ciertas formas de presentación de lo que se indaga, de tal manera que lo hipotético constituye renglón obligatorio en la descripción de las preocupaciones fundamentales que sustenten un estudio de investigación. En este sentido, la construcción del objeto propio de este trabajo es, recuérdese: la construcción de algunos elementos conceptuales y metodológicos para establecer una relación entre la historia y la enseñanza de las ciencias, que implica un reconocimiento de la hipótesis de trabajo y del plan discursivo que se adopta como cierto, a la luz de las aproximaciones preliminares. Para la
creación de este corpus monográfico, dicha hipótesis es la trama resultante de la interacción entre tres premisas primordiales, tres criterios teleológicos acerca de lo que se espera. En primer lugar, la concepción de qué tanto la historia de los conceptos científicos, como la didáctica de las ciencias, constituyen en la actualidad disciplinas de estudio a propósito de los campos científicos, metadiscursos en torno a los discursos científicos que exponen sus propios problemas de estudio, gozan de haberes conceptuales y teóricos, así como que comportan estructuras metodológicas definidas. En consecuencia, un intento de vinculación entre estos campos de conocimiento, determina un objeto interdisciplinario, ubicado en las estepas exteriores de cada uno de estos saberes, que podría alimentarse con los hallazgos investigativos propios de cada uno de ellos. Y que, por último, en detrimento de una lógica reduccionista que subsuma el problema por investigar a la disciplina de la historia, o la didáctica de los conceptos científicos en forma independiente, se hace primordial una lógica abierta que muestre la inconmensurabilidad del objeto, con los propósitos propios de dichos campos, y exhiba la necesidad de una cooperación epistemológica, a la vez que una solidaridad teórica y epistemológica en el tratamiento del caso. Esta es pues la proposición hipotética acerca del objeto de investigación. En su condición de hipótesis, señala orientaciones en el abordaje del mismo en esta monografía, y queda a expensas de la fuerza de los argumentos conceptuales y metodológicos, así como legitimación social, que posteriormente puedan demostrar la validez y la pertinencia de su
adopción para la consecución de los propósitos específicos de este trabajo. 4.2 Acerca de lo Metodológico Una intención bachelardiana nos advertiría que toda la doctrina de la hipótesis de trabajo parece condenada a una pronta decadencia. En la medida en que esta hipótesis ha sido ligada a la experiencia, debe tenérsela por real, tanto como al experimento. En adelante, la hipótesis es síntesis (Bachelard G. 1985:13). Si la hipótesis juega un rol preponderante en la constitución del objeto, la experiencia ligada a dicha hipotética comparte un mismo estatus de realidad, por lo que, su descripción, su estructuración metodológica, resulta fundamental en la discusión y construcción de un problema de investigación. En pocas palabras, el abandono de toda fenoménica del objeto adiscursivo debe ser reemplazada por una objetivación producto de la conjunción de lo teórico y lo metodológico. Si la hipótesis preforma, la metodología conforma en tanto que señala el espacio propio de aparición y caracterización de la preocupación hecha objeto de investigación. De ahí que toda discusión acerca de lo metodológico, no se relega a posteriores apartes que resuman la experiencia de trabajar un objeto previamente delimitado, sino que se incluye en los elementos propios de la constitución del problema por investigar. La pregunta, pues, estriba en las acciones que se adelantarán en el desarrollo de este monográfico, dada su inclusión en la naturaleza de la preocupación fundante: si lo que se intenta es proponer unidades teórico-conceptuales y metodológicas para la construcción de una posible relación entre historia de las ciencias y enseñanza de las ciencias, que redunde en principios discursivos que
orienten la construcción de modelos didácticos para la formación en las disciplinas, cómo se desarrolle dicha pretensión haría parte de un acápite sobre la metodología. En este sentido, la lista de estrategias que conforman el objeto por abordar en este texto monográfico, podría ser:
La revisión de los textos, que en el orden de lo conceptual sustentan la mirada adoptada. Esta actividad consistirá en la lectura de los textos de los historiadores de la tradición francesa, que proveen los conceptos histórico-epistemológicos necesarios para construir una visión de historia de las ciencias, en contraposición al paradigma continuo, lineal y causal que impregnan los relatos y episodios que se recogen en el medio de la enseñanza de las ciencias.
Desde esta óptica también, la lectura de la producción en el campo de la didáctica de las ciencias, tanto como de la historia y la filosofía de la química, que particularizan en el problema de la estructura de las sustancias y los modelos moleculares. Esta labor, brindará elementos conceptuales y metodológicos para la construcción de un discurso histórico sobre la estructura molecular en química, labor que implica
el
abordaje
y
consideración
de
algunos
documentos
originales.
A partir de allí, se enunciarán y estudiarán las implicaciones didácticas
emergentes
epistemológicas,
para
de
dichas
intentar
consideraciones
constituir
nuevas
históricas formas
y de
enseñanza de los conceptos involucrados en el campo de la estructura molecular.
La resolución del estudio planteado, con la elaboración del ensayo monográfico final, que recoja los fundamentos conceptuales, soporte de la óptica de análisis, a la vez que las implicaciones que en lo didáctico se suscitan con la introducción de las consideraciones histórico-epistemológicas planteadas.
5. PROPÓSITOS E INTENCIONALIDADES
En general, este trabajo tiene como objetivo contribuir a la construcción de una relación entre la historia y la enseñanza de la química como objeto de investigación didáctica, en particular en el campo de la estructura de las sustancias y los modelos perspectiva
de
constituir
elementos
moleculares, en la
conceptuales,
teóricos
y
metodológicos que orienten el desarrollo de investigaciones y estudios sistemáticos en el campo, modelos de enseñanza y prácticas de aula, así como
modos
de
introducción
de
las
problemáticas
históricas
y
epistemológicas en la educación en ciencias. Dentro de las finalidades específicas que este trabajo monográfico persigue, se encuentran como relevantes:
Delimitar algunos marcos discursivos, desde los cuales es posible construir una concepción de historia de las ciencias, diferente de la tradición historiográfica que oculta las rupturas, inflexiones y reconversiones propias de la construcción de conceptos científicos.
Presentar un estudio bibliográfico, que en el campo de la historia y la filosofía de la química, puedan constituirse en soportes para el estudio del problema de la estructura de las sustancias y los modelos moleculares.
Caracterizar las problemáticas históricas y epistemológicas propias del desarrollo de la estructura molecular en el discurso científico de la
química, que puedan resultar preponderantes para su enseñanza en los contextos de formación.
Establecer algunos problemas, que en el orden de lo didáctico, aparecen al cotejar el desarrollo histórico de los discursos científicos con el tratamiento de que son susceptibles en los espacios de enseñanza, con respecto a la estructura molecular.
Proponer orientaciones pedagógicas y didácticas para el uso y comprensión de los modelos moleculares como herramientas de enseñanza, además de instrumentos conceptuales y experimentales en la historia de la química.
6. FUNDAMENTOS CONCEPTUALES
Los referentes teóricos y conceptuales constituyen el soporte discursivo sobre el cual se sostienen las acciones de una pretensión investigativa. Los investigadores proponentes de un trabajo de estudio y reflexión, colocan en la construcción de su marco discursivo la lectura que hacen a propósito de la problemática que abordan, los modelos y conceptos desde
los
cuales
sustentan
sus
posiciones,
sus
pretensiones
e
intencionalidades, sus planteamientos en el campo de saber en el que se desenvuelven, el diálogo con otros que ha hecho posible la reflexión en torno al tema, en general, los presupuestos que conforman el núcleo fuerte de la investigación. El discurso en el cual se enmarca el colectivo de
investigación
guarda
una
coherencia
interna
con
el
diseño
metodológico que se propone, pues se toman iniciativas y se desarrollan planes a partir de lo que se presupone en el discurso. Para el caso de esta investigación monográfica los conceptos son escasos en número, pero amplios en su potencial discursivo. Se pretende la construcción de un entramado conceptual desde la historia de las ciencias, que integre una mirada para la lectura del discurso químico acerca de la estructura de las sustancias desde los albores del siglo XIX hasta nuestros días. Si se asume la pretensión de una historia de las ciencias como una historia de los conceptos científicos, como un metarelato de los problemas que han dado lugar a la aparición de ciertos elementos del discurso científico, la constitución de un marco conceptual
entraña la caracterización y reconstrucción de las problemáticas subyacentes a la génesis de los conceptos de interés. Desde esta perspectiva, iniciaremos con una retrospección a la revolución
de pensamiento
que sacudió
el mundo occidental
a
comienzos del siglo XX, mostrándose el escenario en el que, en contra de la filosofía de las ciencias positiva y del racionalismo unitario y universal, se levantaría una nueva forma de comprender el trabajo científico. Se intentará, hasta donde sea posible, describir los problemas filosóficos que dieron lugar a una mirada sobre las ciencias, y que durante el desarrollo de la última centuria propiciaron un nuevo concepto de historia de las ciencias. Para la aproximación a este concepto de historia de las ciencias, introduciremos sus fuertes relaciones con los conceptos de discontinuidad o ruptura epistemológica, recurrencia histórica y filiación conceptual, desde los trabajos de los filósofos franceses clásicos y los posteriores aportes de sus discípulos más contemporáneos. A partir de allí, narraremos la historia de los modelos de la estructura molecular: desde el agotamiento de la caracterización canónica y la aparición de la constitución en química y las fórmulas estructurales, hasta la aparición de los modernos modelos moleculares dinámicos y su instrumentación espectroscópica. En la aproximación al concepto de modelo
molecular
en
química,
apelaremos
a
los
conceptos
de
composición, constitución y configuración, así como una reconstrucción de las secuelas que han seguido a la desaparición de cada una de las formas de representación en el discurso de la química: de lo molar, a lo molecular y a lo cuántico.
Con esta panorámica conceptual, nos aventuraremos a proponer algunas implicaciones didácticas y curriculares para la enseñanza de la estructura molecular, que por supuesto, corresponde a lo ulterior de este corpus monográfico. No obstante, el marco semántico de lo que se proponga, encuentra su soporte en lo que se expondrá en este aparte, en los conceptos a los que se apele y a la metodología con la que se aproximen. 6.1. Sobre la Historia de las Ciencias: La mirada Emprender una tarea de reconstrucción conceptual en el campo de la historia de las ciencias, es de por sí compleja en su génesis y su pretensión. Ella se resiste a la mirada disciplinaria aún cuando persigue transformarse
en
disciplina:
reúne,
cuando
puede,
a
científicos,
historiadores, sociólogos, etnólogos o antropólogos, incluso psicólogos y por supuesto filósofos (Serres, M. 1989:10). Igualmente, se resiste a una positividad, aunque pueda aparecer como problema científico: no se trata de los problemas que planteará la historia de las ciencias a quién intente practicarla, sino del problema de una historia de las ciencias y en consecuencia de la existencia de una práctica teórica específica (Fichant, M. 1978:51). Pero, de la misma forma, se resiste a cualquier reducción, pues no se reconoce ni en la historia de los historiadores acerca de las ciencias, ni en la historia de los científicos acerca de su propia ciencia, como tampoco en la filosofía de la historia. La historia de las ciencias ha sido concebida como pasatiempo erudito de sabios y científicos cultos, o en el mejor de los casos como ejercicio especulativo cuyo único beneficio sería el descubrimiento glorioso de los
precursores, genios titánicos que han derrotado heroicamente los obstáculos del pensamiento creativo (Lecourt, D. 1999:05). Para Michel Fichant (1978:52-53) el problema de la historia de las ciencias comienza a aproximarse, señalando su relación con otros problemas que se plantean al pensar una historia de las ciencias: ¿Para quién es problema la historia de las ciencias? Es decir ¿en qué lugar del discurso teórico y en función de qué situación de ese mismo discurso? ¿En qué la historia de las ciencias concierne a la ciencia? ¿Cómo ve la ciencia una historia de las ciencias? La aparición de la historia de las ciencias, congénita a cualquier historia filosófica, aparece en el siglo XVIII como conservación de todos los testimonios acerca de la actualidad de la práctica científica, la colección perdurable la grandes hazañas de los genios. El afianzamiento de la ciencia newtoniana y el cálculo infinitesimal, a la vez que el despliegue exitoso de sus esquemas teóricos en cada una de las ramas de la filosofía natural, constituyeron para los científicos, historiadores y filósofos de aquella época, circunstancias propicias para creer en una marcha progresiva del espíritu humano para la desirracionalización de la naturaleza. La historia de las ciencias emerge como un relato acerca del recorrido de la humanidad hacia su destino inevitable de la actualidad del conocimiento, de la sociedad y de la cultura. Tres principios orientan la construcción de dicha historia de las ciencias: la unidad del saber, la inexistencia de una diferencia entre el conocimiento común y el conocimiento científico, así como la presencia simultánea del mismo modo de representación en cada uno de los campos de la división social del trabajo científico; la uniformidad en el
devenir epistémico, la existencia de un destino final de todo desarrollo científico, un camino prefigurado de etapas por superar para alcanzar el estado contemporáneo; el ideal de progreso, el movimiento deductivo que pone los últimos conocimientos como consecuencia directa de los anteriores, en una ley de crecimiento y complejización crecientes. Una historia que no conoce rupturas ni diferenciaciones con una historia general, del cual retoma y adapta modelos para su propia realización. Según Fichant (1978:55) la idea de progreso y su conjunción con los presupuestos de homogeneidad del saber y uniformidad en su devenir, se expresa mediante dos modelos a menudo entrecruzados: un modelo acumulativo, en el que cualquier construcción teórica viene a ocupar un espacio vacío especialmente preparado para esta, y que no puede ser ocupado por otra; en otras palabras, a cada una de las verdades no conocidas le corresponde un espacio discursivo que la reclama, por lo que el saber se asume como un mecanismo que se completa por la ocupación de lagunas. De otro lado, un modelo en el que cada uno de los conceptos es resultado de la evolución de lo anterior, consecuencia del desarrollo de lo preformado, de lo latente. La historia, al igual que lo viviente,
no
puede
conocer
metamorfosis,
mutaciones,
crisis
ni
innovaciones (Fichant, M. 1978:56). El destino de una historia de las ciencias, orientada por estos principios y modelos, será la excelente formalización que operará la filosofía positiva. En efecto, en la figura de Auguste Comte se consolida una concepción de historia de las ciencias como un campo de reflexión con método único particular, reivindicación fundamental en la construcción de una filosofía positiva de las ciencias. Se conserva con el pensamiento
comtiano una subordinación de la historia de las ciencias a la filosofía, pues para explicar la verdadera naturaleza y el carácter propio de la filosofía positiva, es indispensable una mirada retrospectiva a la marcha progresista del espíritu humano (Comte, A. 1968:26). Una particular práctica de la historia de las ciencias, ha dado como resultado una gran ley fundamental que rige el desarrollo de cualquier conocimiento: la ley de los tres estados, la superación sucesiva de las etapas teológicas y metafísicas hasta las positivas de los modos de representación. Pero resulta aún más importante, para los propósitos de exposición de la emergencia de la historia de las ciencias y su consolidación, el método comtiano de exhibición de toda ciencia hasta su estado positivo. La práctica de la historia de las ciencias sería el resultado de una hibridación solidaria entre dos modos radicalmente diferentes de exponer los hechos científicos: una combinación del método histórico, muestra sucesiva de los conocimientos en el mismo orden natural en el que el espíritu humano los ha obtenido, y el método dogmático, presentación del sistema de ideas tal como podría ser concebido por un solo espíritu para rehacer la ciencia en su conjunto. El método de la historia de las ciencias se ubica, entonces, en la frontera en la que se agota la vía histórica, por la acumulación creciente y excesiva de capítulos que hacen parte de la investigación de una comunidad de científicos, y en la que la vía dogmática se hace más practicable, en cuanto
que
las
nuevas
concepciones
permiten
presentar
los
descubrimientos anteriores desde un punto de vista más directo (Comte, A. 1968:60).
La historia de las ciencias en el marco de la filosofía de las ciencias, en el terreno del espíritu positivo comtiano, constituye el antecedente más importante del concepto de historia de las ciencias desde el cual se construye esta investigación. Tal como lo declara Comte (1971:147), la filosofía positiva de las ciencias posee una aptitud espontánea para realizar, directamente, una conciliación entre las exigencias simultáneas del orden y el progreso. No obstante, el mundo comtiano no conoció hasta su deceso, los revolucionarios momentos que harán parte de una etapa posterior a la de las pretendidas ciencias en estado positivo, que pondrán en graves cuestionamientos a una filosofía de las ciencias, a una concepción positivista del desarrollo del conocimiento científico. 6.1.1.
Una Revolución Epistemológica en el Siglo XX: Lecourt
& Fichant Un nuevo espacio científico alberga la reflexión filosófica acerca de las ciencias del siglo XX, que solo puede ser caracterizado por las reformas, que en todas las disciplinas sufría el trabajo de los científicos. La homogeneidad e isotropía de la ciencia, defendidas por las filosofías clásicas, por la concepción positivista del mundo, se desmoronaban ante la incompatibilidad de la teoría de conjuntos con los fundamentos de la lógica matemática, la negación de una única geometría y el abandono de la aritmética arquimediana; la desmembración de la sólida mecánica, los nuevos problemas del electromagnetismo y la nueva termodinámica de los estados no equilibrados; la desustancialización de los objetos químicos, su intrumentalización en pulsos electromagnéticos, las nuevas funciones catalíticas y una estructura molecular totalmente velada al conocimiento directo de los químicos.
Con posterioridad, de la microscopía biológica al nanomundo de la biología molecular y la ingeniería genética, la nueva concepción y lógica de lo viviente y su manipulación; la velocidad progresiva en el tratamiento de los datos y el desarrollo incremental del procesamiento de la información en la cibernética. Dos guerras mundiales en la primera mitad del siglo, una revolución anticapitalista y el germen de un reordenamiento socio-cultural a escala planetaria. Este agitado y convulsionado siglo, es el escenario para una transformación profunda del concepto de historia de las ciencias, que trastoca la coherencia y consecuencia de su antepasado clásico, construido en el seno de un espíritu positivo y una razón siempre presta al esclarecimiento del mundo y sus fenómenos. El nuevo concepto de historia de las ciencias que comenzó a acuñarse a principios de siglo XX, tiene que ver con una nueva forma de comprensión de lo científico y el auge de la palabra epistemología, que aunque podría reducirse a un simple reemplazo terminológico, revela la realidad de una conversión frente a la clásica filosofía de las ciencias. Cronológicamente, el neologismo epistemología se impone como un conjunto de investigaciones susceptibles de ser caracterizadas por su valor específico, a propósito de la publicación del libro de Émile Meyerson Identidad y realidad en 1908. Epistemologie, epistemology, Wissenschaftslehere… la sugerencia de que estas nuevas palabras puedan tomarse como un sinónimo preciso para filosofía de las ciencias, indica una cuestión que puede describir el campo de una problemática, donde se plantea su propio estatuto y el de su lugar teórico (Fichant, M. 1983:417). Aún con más exactitud, Michel Fichant (1983:418) plantea:
“si epistemología puede ser admitida como sustituto de filosofía de las ciencias,
¿el
uso
generalizado
del
vocablo
epistemología
podría
constituir el punto de partida de los desplazamientos y rupturas que nos conducen a un terreno muy diferente al que esta última había definido con precisión?” En efecto, como hemos observado en el aparte anterior, el término filosofía de las ciencias denomina para Auguste Comte una ley concluyente acerca de la estructura y devenir del conocimiento científico. Tras el uso de esta expresión se esconde, en consecuencia, una solidaridad con una concepción de historia de las ciencias como una verificación del progreso, de la unidad del espíritu humano y la evolución lenta e ininterrumpida de lo latente, el desarrollo perpetuo de nuestros conocimientos actuales, que no admite saltos, crisis ni metamorfosis alguna. No obstante, el presente del saber señala que tal unidad y orden son de hecho inexistentes, pues los primeros treinta años del siglo pasado atestiguan que la ciencia misma es susceptible de revoluciones, reconversiones y rupturas, por lo que una simple sustitución de vocabulario representa realmente una transformación amplia y radical de los diferentes razonamientos acerca de lo científico, que encontraban en la filosofía la garantía y sanción de su coherencia. Dominique Lecourt (1984:63) señala que la creencia en una revolución en la filosofía era, efectivamente, el sentimiento común de todos aquellos dedicados a los estudios acerca de la ciencia en los primeros treinta años del siglo XX. En sus propias palabras, a pesar de lo manifiestamente divergentes que pudieran ser las lecciones que cada uno entendiera sacar de esta historia, no se podía empero dudar de que
el mundo filosófico había cambiado en aquellos decenios (Lecourt, D. 1984:64). Como es sabido, diversos pensadores, desde muy diferentes planteamientos, a menudo irremediablemente opuestos, y desde muy distintas geografías, se lanzaron a la conquista del mundo filosófico en los albores de aquel siglo. Para el Círculo de Viena, la salida a la crisis profunda se encontraba en una nueva y vigorizada concepción científica del mundo, que bajo el nombre de positivismo lógico, había creado un arsenal de herramientas tales como la lógica simbólica y el método axiomático, que traía a la filosofía el aporte completo de la poderosa máquina de las ciencias positivas (Lecourt, D. 1984:65). Por otra parte, la Logik der Forschung de Karl Popper se presenta como otra respuesta en la misma perspectiva de extraer lecciones filosóficas de aquellas épocas revolucionarias (Lecourt, D. 1984:119). La defensa de una lógica hipotética y deductiva, en contraposición a una sofisticada inducción empirista propuesta por los filósofos del Círculo, además de una interpretación distinta acerca del movimiento revolucionario de las mecánicas relativistas y cuánticas, serán el punto de partida de toda una cadena de reflexiones epistemológicas, de una escuela de pensadores que continuarán, a lo largo del siglo el legado popperiano, no como una prolongación doctrinaria, sino en el sentido de una problematización sistemática
de
la
cuál
existen
nombres
ya
famosos:
Lakatos,
Feyerabend, Kuhn, Wittgenstein, entre otros. No obstante, no son estas respuestas al problema epistemológico las que más interesan en esta monografía, sino más bien aquellas derivadas de las lecciones extraídas por los filósofos franceses, que vendrán a denominarse historia epistemológica de las ciencias. En el marco del
pensamiento francés clásico, se sitúa justamente el concepto de historia de las ciencias que nos proponemos aproximar aquí, tocante con lo innovador que hay en las obras de autores como Alexándre Koyré, Gastón Bachelard, Jean Cavaillès, Georges Canguilhem, y por que no Michel Foucault. Aunque no se abordaría la totalidad de los pensadores, ni mucho menos la completitud de sus obras, su mención es inevitable pues ellos representan el rasgo fundamental que caracteriza la historia de las ciencias como campo disciplinario: su relación fundamental con la epistemología, una integración entre filosofía e historia (Lecourt, D. 1978). Paradójicamente, una historia de esta unión entre historia de las ciencias y epistemología nos llevaría indefectiblemente al nombre de Auguste Comte y al positivismo, pues como hemos visto, es en el terreno de la filosofía comtiana en donde aparece una historia de las ciencias como soporte de una filosofía de los tres estados, que reclama una autonomía e independencia de otros campos de conocimiento, e inclusive de la filosofía positiva misma, además de ser poseedora de unidad de método: el híbrido resultante entre el relato histórico y el relato dogmático (Comte, A. 1968). Lo que hay aún más de paradójico, estriba en que los continuadores de su obra2, arribarán a lo largo del siglo pasado a un no positivismo: epistemologías regionales y diferenciales, historiadores de la discontinuidad, de la mutación, del error.
2
Resulta sorprendente que los filósofos posteriores que pudieran denominarse como no positivistas, siguieran una sucesión cronológica en la clasificación positivista de las ciencias: Cavaillès en matemática, Koyré en Astronomía y mecánica, Bachelard en física y química, Canguilhem en biología y medicina, Foucault en el campo de las ciencias humanas.
Con respecto a este trabajo monográfico, se preguntará particularmente por la inversión epistemológica operada por Gastón Bachelard que hace posible la construcción de un espacio conceptual propio a la historia de las ciencias, y su posterior formalización en lo propuesto por Georges Canguilhem. En estos dos autores se sintetizan las condiciones de posibilidad, que permitieron el desarrollo de una historia epistemológica de las ciencias, pues además de componer los argumentos en contra de una historia de las ciencias como progresiva y nutrida por la complejización creciente del descubrimiento científico, señalan las condiciones estructurales de un nuevo objeto discursivo: el objeto de la historia de las ciencias contemporánea. 6.1.2.
Discontinuidad en la Historia de las Ciencias:
Bachelard El momento revolucionario que viven las ciencias a principios del siglo XX, no se corresponde con una actualización filosófica que dé cuenta de la nueva naturaleza de la práctica científica. Esta es la máxima que atraviesa la obra bachelardiana de principio a fin. Si aceptásemos la tesis de Lecourt (1975) acerca de que la anunciación de una obra, puede en su fin no ser más que una ilusión epistemológica en un sentido kantiano,
tiene
efectivamente
que
admitirse
que
la
crítica
epistemológica de Gastón Bachelard destruye los cimientos de las filosofías clásicas del conocimiento, para abrir un campo conceptual de práctica discursiva del cuál él mismo no pudo enterarse. Pero si por otra parte, como Fichant (1983), observáramos en el corpus filosófico de Bachelard
una
estructura
teórica
consistente,
nominable
como
racionalismo aplicado, en donde la filosofía de las ciencias no puede
tener otra forma que una polifilosofía, habría que aceptar que esto más que representar un movimiento ecléctico, es un ordenamiento efectivo de todos los valores epistemológicos en una dialéctica continua de rectificación. La complejidad de la obra de Bachelard ha merecido ya varios capítulos en los debates intelectuales franceses, en los que la coincidencia de las diversas miradas se marca por la importancia de su obra para caracterizar los problemas que hacen parte de una reflexión histórica y epistemológica de las ciencias, a partir de su nuevo movimiento en el pasado siglo3. Los conceptos introducidos por el profesor de física y química de Bar-sur-Aube, más allá de constituir un sólido edificio teórico en el campo de la filosofía, representan poderosas herramientas para delimitar y caracterizar el terreno que contemporáneamente vendría a conocerse como historia de las ciencias. Es en esta perspectiva pues, que se propone el estudio del trabajo de Bachelard en la presente monografía, renunciando a cualquier hermenéutica de su obra y apelando, más bien, a una pragmática documental que nos permita extraer la red conceptual que servirá de base para la construcción de la historia epistemológica que es de interés.
3
De manera igualmente controversial, muchos comentadores y estudiosos de los trabajos bachelardianos, han llamado la atención acerca de la peligrosa escisión que puede hacerse entre su obra filosófica y su no menos rica obra poética (Lecourt, D. 1975; Canguilhem, G. 1990; Orozco, J.C. 1996b). El desconocimiento intencionado del Bachelard de la noche en la presente monografía, no debe interpretarse como una ingenua preponderancia de su epistemología por encima de su poética, sino como un mesurado nivel de aproximación, que no intenta una lectura total de su obra.
6.1.2.1.
Sobre
el
Concepto
Bachelardiano
de
Ruptura
Epistemológica Resulta
preponderante
partir
de
la
situación
de
inadecuación
diagnosticada por Bachelard, entre la filosofía y aquellas ciencias sobre las cuales versa, para hacer visibles los dos principales blancos de su crítica epistemológica: la insuficiencia de los conceptos de razón y realidad, defendidos por el positivismo y racionalismo clásicos. De allí, un movimiento dialéctico siempre abierto: el nuevo estatuto técnico del fenómeno científico y la rectificación de la teoría en su despliegue experimental. En este nuevo marco de comprensión, la verificación de los modos en los que los científicos han construido sus fenómenos y modelos, deja de lado la idea de unidad y homogeneidad, para dar lugar a una conclusión fundamental: las ciencias se desarrollan por saltos, por rupturas, por la superación progresiva de obstáculos; el movimiento deductivo no puede verificarse en la historia de las disciplinas. Es esta noción capital de discontinuidad, y sus consecuencias teóricas, la que resulta fundante en una nueva historia de las ciencias, en una nueva epistemología histórica. Sobre
este propósito,
anota Georges
Canguilhem (1980:06) que
Bachelard expresó su desacuerdo con la historia de las ciencias en la perspectiva de una complicación progresiva, desconociendo la tenacidad de los errores que han oscurecido por mucho tiempo un problema. En otras palabras, dicha historia bachelardiana consistiría en hacer sensible la edificación difícil, contradictoria, retomada y rectificada del saber. De allí su interés por los errores, los horrores, los desórdenes (Canguilhem, G. 1980:07). Plantea Juan Carlos Orozco (1996b:21) que contra las
posiciones historiográficas y filosóficas que sostienen un desarrollo continuo y acumulativo del saber por complejización paulatina en virtud de una génesis inmanente, Bachelard sostiene la tesis de que en la historia de las ciencias se presentan rupturas, saltos en el desarrollo del conocimiento que determinan un movimiento progresivo de rectificación de la base del saber por la constitución de su cumbre. El concepto de ruptura, genealógicamente ligado al de obstáculo epistemológico, juega un rol fundamental en la fundamentación dialéctica de la filosofía bachelardiana. Tal como lo expresa Dominique Lecourt (1978:31-32) podemos decir que todas estas categorías están ordenadas por una concepción inédita de la dialéctica, pues con la ruptura se designa la realidad del trabajo científico. Sin embargo, las consecuencias
producidas
por
el
concepto
de
ruptura
no
se
circunscriben al campo epistemológico de las disciplinas, aunque sea allí donde interese describirlas en este trabajo monográfico. En efecto, no solamente se verifica una discontinuidad en la producción histórica de los conceptos y modelos científicos, sino que existe una ruptura entre estos y el conocimiento común, las representaciones usuales de los sujetos al albedrío de sus concepciones espontáneas (Fichant, M. 1983; Canguilhem, G. 1980). A pesar de lo fecunda que pueda resultar una discusión
acerca
especialmente
en
de lo
esa
otra
pedagógico
cara y
del
concepto
didáctico,
de
apelamos
ruptura, a
una
comprensión de su vertiente epistemológica en la constitución del campo de la historia de las ciencias.
6.1.2.2. Crítica Epistemológica y la Historia de las Ciencias No puede establecerse una relación directa entre los trabajos de Gastón Bachelard y el campo de la historia de las ciencias. Si bien la epistemología bachelardiana impone una nueva lectura histórica, nuevos conceptos para la comprensión de los movimientos de constitución de los conocimientos científicos, la práctica de la historia de las ciencias que implicará un despliegue discursivo y metodológico de dichos fundamentos, ha venido a conformarse con posterioridad a su obra. ¿Cómo entonces trazar una relación entre la crítica bachelardiana y el campo de la historia de las ciencias que es de interés aproximar aquí? En su ensayo de 1940, Gastón Bachelard (1970) nos muestra su práctica de historia de las ciencias, que podría considerarse como previa a toda disciplinariedad
contemporánea
de
la
misma,
pero
que
recoge
contundentemente los efectos de su discurso epistemológico crítico, señalando la forma eficaz, y a la vez innovadora, de leer la historia desde rupturas, obstáculos y difíciles edificaciones y rectificaciones del saber. En su afán por la construcción de una filosofía de las ciencias abierta, alternante entre el a priori racionalista y el a posteriori empirista, se propone mostrar el movimiento filosófico desde el realismo ingenuo hacia el racionalismo aplicado característico de la ciencia de su época, señalando el desarrollo de nociones fundamentales de las diversas disciplinas, entre ellas la noción de masa. Se es del parecer que este acápite de la obra del no epistemológico, refleja de manera clara y anticipada la práctica de la historia de las ciencias a partir del siglo XX.
El concepto de ruptura epistemológica tiene, como efecto primario, la fragmentación del espacio de los conceptos: desde esta premisa, ha podido Bachelard construir una historia del concepto de masa, en donde las etapas sucesivas se constituyen por el quiebre de la anterior. Frente a una noción de masa torpemente ligada a lo voluminoso, se crea una noción positiva a través de su instrumentación primera por medio de la balanza; los efectos de un neófito racionalismo abstrae la masa a un cociente matemático y lo coloca en una relación constitutiva con las nociones de aceleración y fuerza. El marco teórico de tal integración conceptual de masa/aceleración/fuerza ha implicado su absolutización, una noción simple de masa no analítica de la mecánica clásica newtoniana, que se resquebraja al descubrirse su naturaleza compuesta y funcional en el marco de la mecánica relativista. Finalmente, su profunda dialectización al hacerse efecto de una función matemática: la masa como producto de las ecuaciones matriciales que rigen la propagación (Bachelard, G. 1970:19-33). Una historia del concepto de masa así configurada, indica el carácter revolucionario de la historia discontinua, que caracteriza de manera certera los obstáculos enfrentados por el espíritu científico en su conformación. La ruptura, y los obstáculos que aparecen en derredor de su emergencia, establecen un progreso en la construcción de las ciencias que se contrapone radicalmente a una complejidad creciente de la unidad universal de la razón y la homogeneidad en el devenir epistémico: se asiste a una progresividad del pensamiento científico por rectificación de la razón en su aplicación experimental, así como la realización de un fenómeno ordenado por la teoría. Sin embargo, aunque
la dialéctica bachelardiana implica una flexibilización de los conceptos clásicos de razón y realidad, soporte de las filosofías positivistas y de las teorías
del
conocimiento,
epistemológico
de
que
las
hacen
complementariedad,
entrar
puede
en
un
observarse
juego una
preponderancia de lo racional en relación con lo real. En efecto, el sentido del vector epistemológico que orienta la construcción del conocimiento científico, parece claramente marcarse de lo racional a lo real y de ningún modo a la inversa, de la realidad a lo general, como profesaban todos los filósofos desde Aristóteles hasta Bacon (Bachelard, G. 1985:11). Pero no debe confundirse aquí lo destacado de lo racional, como una toma de partido por un idealismo cerrado, sino como un racionalismo que goza de un nuevo estatuto: un racionalismo aplicado, en donde el objeto procede de la realización de un programa racional de experiencias que determinan una nueva realidad experimental (Bachelard, G. 1970:10). Esta premisa, deriva al campo de la historia de las ciencias, en un efecto nuevo y a la vez controversial: la aparición de un aparente destino, un norte teleológico en el desarrollo de las disciplinas. Efectivamente, el devenir del espíritu científico es esencialmente matematizante; la historia de las ciencias debe leerse en clave de que cuando se siguen los esfuerzos del pensamiento contemporáneo (…), no se está lejos de pensar que el papel fundamental de los conceptos científicos es obligar a los hombres a manejar las matemáticas. Matemática ante todo… (Bachelard, G. 1985:35) La contrapartida polémica de esta afirmación es de esperarse. Al hacer de las
matemáticas
el pensamiento
de la
física
y la
química
contemporáneas, se oscila entre una predestinación casi divina y el ocasionalismo arbitrario (Lecourt, D. 1975:92-93). Una preeminencia de las matemáticas como motor de las ciencias, debilita el papel constitutivo de las estructuras sociales y culturales en la construcción de la empresa científica, reduciéndolo a simples rémoras por superar en una progresiva carrera pitagórica4. No obstante, parece verificarse en los capítulos de la historia de las ciencias, una confirmación de la tesis bachelardiana de progresión matematizante en cada una de las disciplinas5. Aunque Gastón Bachelard no pueda reconocerse como un historiador de las ciencias, en el sentido del campo disciplinario que vino a delimitarse desde mediados del siglo XX, su crítica epistemológica y su intervención en filosofía en defensa de un espíritu científico especialmente nuevo, sí instaló una nueva forma de práctica para la misma. Entre otros, los conceptos de ruptura y obstáculo, se entretejen en una trama discursiva que establece un espacio conceptual innovador, en el que se alojará el objeto contemporáneo de la historia de las ciencias. En consecuencia, directa o indirectamente, sus contribuciones al establecimiento de dicho campo son innegables. Mas conviene en este examen conceptual de la 4
Los estudios sociales de la ciencia, iniciados a mediados de la pasada centuria, han demostrado el rol fundamental de lo social y lo cultural en la conformación de las condiciones de posibilidad de la ciencia en los diversos momentos históricos. La realidad social y cultural de una época, pueden determinar un modo particular de producción de conceptos, que puede estar ligado a concepciones religiosas, metafísicas, políticas, económicas, entre otras. 5 Es posible describir hoy cómo los conceptos químicos de estructura y enlace se constituyen cada día más como objetos matemáticos de una estadística probabilística; las relaciones estequiométricas del equilibrio químico tienden al álgebra lineal; en la termodinámica del no equilibrio se impone una matemática de la no linealidad. Cabría preguntarse sí el desarrollo reciente de la biología molecular y la geofísica, no se puedan interpretar como respuestas a una exigencia discursiva de matematización
historia de las ciencias, revisar el desarrollo del legado bachelardiano en el pensamiento francés, y advertir la importancia de una obra como la de Georges Canguilhem. 6.1.3.
Una
Disciplina
de
la
Historia
de
las
Ciencias:
Canguilhem Si se ha renunciado a una intención de interpretación bachelardiana completa, la obra de Georges Canguilhem merece un respeto si no igual mayor, no solo por lo definitivo que constituyen sus trabajos en la constitución de la historia de las ciencias como una disciplina, institucionalmente reconocida, sino también, porque su rigurosidad en la construcción discursiva y en el estilo histórico, representan clara muestra de la cercanía a las ciencias sobre las cuales deben versar metadiscursos como la epistemología y la historia de las ciencias: tan infinitamente cerca al discurso de la ciencia, que pueda hacerse cada vez más claro el límite de independencia con su propia historia. De igual forma, el espacio científico alrededor del cual se instituyen sus análisis y reflexiones no coincide con la disciplina de la química, ni siquiera con los terrenos de las sólidas matemáticas y ciencias fisicoquímicas, sino más bien con unos saberes polémicos, controvertidos y poco reflexionados: el desentrañamiento de la lógica de la vida, las disciplinas biológicas y médicas. Se puede, desde esta perspectiva, trazar una tarea de aproximación a las principales ideas y nociones que permiten delimitar un objeto para la historia de las ciencias: sus relaciones con la discusión epistemológica, las distancias y sus interacciones con el discurso de los científicos, a la
vez que su defensa contra un reduccionismo al relato espontáneo del científico o del relato mal instruido del filósofo. En el mismo sentido, la orientación propia de la contemporánea historia de las ciencias que da lugar a un proyecto enteramente canguilhemiano: una historia de los conceptos científicos, una historia de sus condiciones y posibilidades de emergencia, su relación con los objetos y las teorías científicas; en suma, una historia de la construcción del conocimiento científico en los escenarios epistemológicos históricamente constituidos, en los espacios sociales y culturales de una época dada. 6.1.3.1. Hacia un Objeto de la Historia de las Ciencias El concepto de ruptura epistemológica, soporte conceptual de la discontinuidad en la historia de las ciencias, aparece como un elemento inédito en una epistemología siempre crítica y actual. Pero si debemos hablar de una formalización de la discontinuidad en el discurso propio de dicha historia, tanto en lo teórico como metodológico, será merced a los trabajos de Georges Canguilhem. Para Michel Foucault (1995:11) este autor ha retomado el viejo tema de la discontinuidad elaborado por Koyré y Bachelard, llamando la atención acerca de que más allá de un postulado o un resultado, la ruptura constituye una manera de hacer, un procedimiento que se erige con la historia de las ciencias por el objeto mismo del que debe tratar: los discursos con pretensión de verdad. En efecto, una historia discontinua, especialmente preocupada por los momentos de fractura de los modos de construcción científica, no aparece como una exigencia programática de una teoría histórica, sino como una advertencia lógica de la historia de las ciencias con respecto a las mismas ciencias.
A este propósito, señala Louis Althusser (1969:397) que la primera novedad de las investigaciones contemporáneas en historia de las ciencias, supone un respeto escrupuloso de la realidad de la ciencia real; se impide hablar de lo que se ignora, así como de lo que se percibe desde una distancia remota acerca de lo que acontece en el espacio científico. Desde esta perspectiva, el objeto de una historia de las ciencias se teje intrincadamente en relación con el objeto científico de las disciplinas, en una dimisión de toda emulación o suplantación, pero un requerimiento de extrema contigüidad y riguroso conocimiento. De otra parte, la idea de una historia de las ciencias como problema de investigación, implica una pregunta por su relación, siempre polémica (vieja herencia comtiana), con la filosofía. Aunque la unidad entre epistemología e historia de las ciencias, es el rasgo característico de toda acepción moderna de dichos conceptos, su autonomía en relación con su
interdependencia debe pensarse como una ordenación de
sucesos de una lógica dialéctica en su sentido bachelardiano, de rectificación y propio inacabamiento. Con ello la historia, la verdadera historia de las ciencias, aparece como inseparable de toda epistemología como su condición esencial (Althusser, L. 1969:398). En el primero de los cuestionamientos, Canguilhem (1978:11) establece una relación, a la vez clarificadora y diferenciadora, acerca del objeto del discurso científico en una disciplina y el objeto del discurso histórico en la historia de las ciencias. Mientras que la ciencia constituye un objeto en el momento en que es capaz de construir una manera para formular, una teoría controlada con la preocupación de tomarla erróneamente, en donde dicho objeto aparece como un efecto del propio discurso
científico, el objeto de la historia de las ciencias se centra en el estudio de estos efectos discursivos, estos elementos epistémicos resultado del raciocinio. El objeto científico, constituido por el discurso es segundo, aunque no derivado con relación al fenómeno natural; la historia de las ciencias se práctica en estos objetos segundos, no naturales sino culturales, pero no deriva de ellos, del mismo modo como tampoco estos derivan de los primeros (Canguilhem, G. 1978:12). El borde complementario de la filosofía con el objeto propio de la historia de las ciencias, delimita campos de pregunta autónomos por el sentido del vector reflexivo, pero integra las propuestas analíticas en una sola dirección: la comprensión de la realización científica. El epistemólogo intenta trazar el camino de la actualidad del saber hacia los espacios remotos, en los que puedan efectivamente encontrarse filiaciones teóricas o experimentales, inclusive hasta el punto de su aparición; el historiador de las ciencias al inciar su tarea en el contexto de emergencia, se pregunta por aquello que determina su acaecimiento y su relación con el futuro, que vendrá a ser la actualidad del conocimiento. Tareas imprescindiblemente juntas y sutilmente distintas. 6.1.3.2. Historia de las Ciencias como Historia de los Conceptos Científicos Ahora bien: ¿qué significa hacer historia de las ciencias? ¿En qué consistiría tal práctica teórica? Desde Canguilhem, la historia de las ciencias no tiene otro camino que el de una historia de los conceptos científicos. Una historia de las ciencias preocupada por las apariciones conceptuales, las condiciones tejidas alrededor de su emergencia, los
entrecruzamientos de los propios discursos, hasta de aquellos exógenos y ajenos, las oposiciones y enfrentamientos empíricos, es una historia especialmente preocupada por los problemas que han acuciado el pensamiento
científico,
permitiendo
una
aproximación
fiel
a
la
discontinuidad de la realización científica. Los conceptos científicos establecen una relación particular entre la teoría y el fenómeno científico: un concepto es una palabra más su definición; el concepto tiene una historia; en un momento de esta historia, se dice que se ha formado ese concepto: es el momento en el que permite plantear notas de observación, e ingresa a la práctica de una comunidad. Una teoría consiste en la elaboración general de lo que podríamos llamar las aplicaciones del concepto (Macherey, P. 1969:413). Al respecto, insistirá Lecourt (1981:78) que para Canguilhem definir un concepto es formular un problema. Pero la formulación de un problema requiere la presencia simultánea racionalmente dispuesta de un determinado número de otros conceptos que no necesariamente figurarán luego en la definición teórica. Si asumimos la construcción como
una
posibilidad
de
problematización
en
algunas
regiones
particulares del discurso científico, la historia de las ciencias estará siempre alerta a describir los escenarios en los que es posible que algo sea formulable como problema para las ciencias. La persistencia de un concepto en la historia regular de un discurso, demuestra la presencia continua de un problema6. De igual manera, esta historia estará especialmente inquieta por hacer un rastreo de las palabras que puedan relacionarse con un concepto, aquellas que puedan ocultar su existencia 6
Recuérdese la historia del concepto de masa realizada por Bachelard (Sección 6.1.2.2.)
no significante7, o simplemente el espacio científico en el que aparece como todavía no enunciable. En otras palabras, no es posible hacer una deducción mecánica de la presencia de la palabra de la del concepto, pues esta puede encubrir dos acepciones diferentes; el lenguaje de las obras científicas debe ser examinado en detalle, las analogías y las metáforas deben ser estudiadas en su terreno de origen (Lecourt, D. 1981:79). La historia conceptual de Georges Canguilhem ha captado por arriba, no por debajo, la extrema delicadeza del trabajo del conocimiento de la vida, y en general ha ejemplificado la labor de la historia de las ciencias (Dagognet, F. 2003:48). La nueva manera de leer la historia de las ciencias, es una nueva forma de entender el trabajo científico, su inserción en la trama social y cultural, así como sus formas particulares de acontecer que obligan a un modo particular de ser relatadas. Si historia de las ciencias en la Francia contemporánea, es sinónimo de epistemología y/o filosofía de las ciencias, la historia epistemológica señala una integración esencial y un distanciamiento ineludible en la comprensión de los conceptos científicos: una mirada epistemológica de filiaciones conceptuales, que pueden leer en el pasado una emergencia construida por rectificación; una mirada histórica al presente y futuro de lo que hoy se origina hasta el escenario de su plena realización.
7
Se refiere con esta idea al concepto lingüístico de significante introducido por Ferdinand de Saussure (1974).
6.2. El Problema de la Estructura Molecular en la Filosofía de la Química Las lecciones epistemológicas extraídas del análisis de la revolución de las ciencias en los albores del siglo XX, construyen un nuevo marco discursivo en el campo de la historia de las ciencias, marco desde el cual pueden relatarse los episodios ocultos de las historias sancionadas, observarse los quiebres allí dónde ha dejado huella la continuidad evolutiva, describir las refundiciones y reconversiones en los capítulos históricos en dónde se alaba el progreso del espíritu químico. Se intentará, en lo posible, construir una historia de los modelos moleculares, una historia de la química alrededor del problema de la estructura de las sustancias, que muestre lo más fielmente que se pueda, el desarrollo rectificador del discurso de esta disciplina, tal como nos lo han probado los epistemólogos e historiadores de las ciencias de la pasada centuria. En efecto, veremos surgir las prácticas de representación estructural de una ruptura: el agotamiento de la molaridad clásica que no podía explicarse el problema de la isomería en el vertiginoso auge de la química orgánica de fines del siglo XVIII y comienzos del XIX. Con dichas prácticas, la emergencia de los modelos moleculares,
desde
los
incipientes
tetraedros
de
madera
y
los
Kekule’sche Kugelmodelle, hasta los modelos moleculares dinámicos y la evidencia de una estructura fenomenotécnicamente construida. Para ello, se analiza un acervo de trabajos en el campo epistemológico que ha venido a denominarse filosofía de la química, que nos ofrece un conjunto contemporáneo de reflexiones acerca de los conceptos y modelos fundamentales en química, su historicidad y su estatuto
epistémico, desde el cual podremos inteligir el lugar que ocupa el problema
de
la
estructura
de
las
sustancias
en
los
debates
especializados de la actualidad. Veremos el papel fundamental de la molecularidad, en el inicio de un nuevo modo de construcción de conocimiento en química, su papel en la integración de la estructura a la identidad de la sustancia, así como su categorización con la introducción de la cuántica del siglo XX. La filosofía de la química ha venido a consolidarse en estos dos últimos lustros como un campo de conocimiento e investigación, desde donde se abordan problemas de orden epistemológico, teórico, metodológico y ontológico, así como aspectos relevantes acerca de la historia, la sociología,
la
lingüística
y
la
educación
en
química.
Resulta
preponderante, entonces, conocer la impresión que ha dejado en estos filósofos el problema de la estructura molecular en química, los aportes que estas nuevas reflexiones pueden aportar al concepto de historia de las ciencias introducido por el pensamiento francés, en la perspectiva de construir, en un acápite posterior, una serie de implicancias didácticas para la enseñanza de los modelos moleculares en los espacios de formación en química. 6.2.1.
Dimensiones
y
Aproximaciones
Conceptuales
en
Química: Jensen La pregunta por las implicaciones que pueda tener para la enseñanza de la química la historia, ocupa un capítulo importante en los trabajos de este autor norteamericano. Particularmente, presentaremos el lugar que tiene la pregunta por cuál es la estructura lógica de construcción del
conocimiento químico en una serie, ya clásica pero indiscutiblemente actual, del historiador William Jensen (1998). Intentaremos subrayar cómo una mirada histórica puede leer revoluciones, allí donde se han relatado evoluciones, mostrando la consecuencia epistemológica de una nueva estructura del conocimiento que los químicos han construido durante los últimos trescientos años. No pueden dejar de mencionarse, los enormes esfuerzos que en sus trabajos se evidencian por la articulación de dichas discusiones históricas y filosóficas, con aquellas pedagógicas y didácticas, de modo que no pueda parecer inverosímil una posible emulación de sus propuestas curriculares, como de sus estrategias de enseñanza. 6.2.1.1. Un Tríptico Epistemológico: Molaridad, Molecularidad y Cuántica ¿Tiene la química una estructura lógica? Tal es la pregunta con la que se inicia y es el problema permanente alrededor del cual se funda su trabajo completamente. Ante la tentativa de intuir una disertación acerca de los procesos de pensamiento de los químicos, o en torno a las intricadas relaciones entre teoría y práctica en química, William Jensen (1998a:679) se apresura a aclarar que su intención es mostrar de manera simplificada si la química tiene una organización lógica, es decir, si pueden interrelacionarse lógicamente el gran número de conceptos y modelos químicos. Desde esta perspectiva, Jensen (1998a:680) señala que los elementos discursivos en química gravitan alrededor de tres problemas fundamentales: la composición/estructura de las sustancias, la energía y el rol del tiempo en los procesos químicos. Cualesquiera de los conceptos y modelos químicos que encontramos hoy, así como
aquellos aparecidos alguna vez, ya sea como obstáculos o como auténticas previsiones, han tenido como propósito responder algunos de estos problemas. Pero,
la mirada de los
químicos frente a cada una de estas
problemáticas, no resultan para Jensen en un conjunto unitario y homogéneo de ópticas de análisis y resolución. Por el contrario, el abordamiento en química de cada uno de los problemas, se ha construido por fragmentaciones sucesivas que han dado lugar a tres aproximaciones diferentes: molar, molecular y cuántica 8. Por molaridad, se entiende el espacio conceptual en el que se describen y construyen modelos
de
orden
macroscópico,
con
un
profundo
y
declarado
agnosticismo molecular; en la molecularidad, se recogen todos los conceptos y modelos que explican desde el mundo submicroscópico de los átomos y las moléculas; finalmente, la aproximación cuántica construye discursivamente desde la perspectiva de las interacciones de las partículas y las subpartículas en la infinitesimal intimidad de la materia.
Nivel Molar
Nivel Molecular
8
Composición & Estructura Composición relativa de sustancias puras simples y compuestas, soluciones y mezclas. Designación empírica de alomorfos (estado, color, forma cristalina, etc.). Fórmulas absolutas y estructurales. Racionalización de los alomorfos como variación en la composición (polímeros) o
Energía
Tiempo
Entropías calorimétricas y calores de formación. Energías libres y constantes de equilibrio.
Leyes ponderales experimentales. Parámetros experimentales de Arrhenius y/o entropías y calores de activación
Interpretación molecular de la entropía. Interpretación de los calores de formación como calores de atomización, energía
Mecanismos de reacciones moleculares. Visualización molecular de las entropías de activación y complejos activados.
Exactamente, Jensen ha utilizado el término eléctrica para denominar la última aproximación. No obstante, se cree que la apelación a una estructura eléctrica remite a la materialidad de las partículas, en contravía de la actual desmaterialización a la que ha sido sometido el mundo de las mismas.
promedio ruptura/ formación de enlaces, etc. Mecánica molecular
en la estructura (Isómeros)
Fórmulas electrónicas
Nivel Cuántico
(Lewis, confguraciones
Cálculo de energías basadas
electrónicas). Variaciones en
en estructuras electrónicas.
la composición electrónica o
Interpretación de espectros.
nuclear (iones e isótopos) o
Entropías espectroscópicas,
estructura (estados
etc.
Mecanismos de reacción iónica y fotoquímica. Efectos isotópicos. Cálculos de energías de activación. Índices de reactividad electrónica.
excitados)
Algunos conceptos y modelos en las diferentes dimensiones y niveles
Los efectos de la fractura de la unidad epistémica del raciocinio químico no se hacen esperar. En primer lugar, Jensen (1998a:680-683) indica que algunos problemas en química pueden abordarse desde una perspectiva molar, molecular y/o cuántica, como el caso de la entropía y los mecanismos de reacción. El conocimiento químico, de esta manera, no puede caracterizarse isotrópicamente sino que en él se presentan bifurcaciones,
desarrollos
desiguales,
oscilaciones
conceptuales
y
fluctuaciones teóricas, que proveen al pensamiento químico de diversos modos de resolución de problemas, en algunas ocasiones antagónicos, pero en otros yuxtapuestos, complementarios y simétricos. En segunda instancia, las características epistemológicas de estos distintos modos de
aproximación
conceptual
y
de
modelación,
pueden
hacerse
perfectamente resumibles en etapas de la historia de la química emergidas de revoluciones científicas. En efecto, los conceptos y modelos molares solidarios con concepciones empiristas e inductivistas, se
niegan
a
cualquier
presuposición
abstracta
de
unidades
imponderables infinitamente pequeñas, reduciéndose a elementos empíricos e instrumentales de descripción y observación propios de los
albores de la química en el siglo XVIII. La introducción de la lógica hipotética permite el desarrollo de un modelo atómico molecular de construcción científica del fenómeno químico, que ve en lo macroscópico una plena realización de la teoría en el limitado espacio experimental propio del siglo XIX. La incertidumbre e indeterminación cuánticas del siglo XX, darán lugar a nuevos conceptos químicos que fundan en una sola esencia materia y energía. Acota Jensen (1998c:961) que la lógica de organización propuesta, refleja las tres profundas revoluciones del pensamiento químico desde su constitución hasta nuestros días. La primera (1770-1790) 9, en la que aparece la molaridad química, se da con las nuevas teorías de la oxidación lavoisieriana y la respiración desarrolladas por los fisiólogos mecánicos; la química neumática de Hales, Cavendish, Scheele, Priestley, entre otros, que llevaron al descubrimiento de nuevos gases; los intentos de reforma de los sistemas de clasificación y nomenclatura química, con base en la composición empírica de Macquer, Bergman y Guyton; la aparición de la teoría calórica del estado con Black, Watt y Lavoisier; la defensa de las nuevas teorías de la alcalinidad y la causticidad que usaron la conservación de la masa para monitorear su absorción y evolución (Jensen, W. 1998c:964). Por otra parte, la segunda revolución (1855-1875) que trae la molecularidad a la química, puede describirse con el atomismo daltoniano en el siglo XIX, que integra la especulación atómica de los dos siglos anteriores con los análisis gravimétricos dejados por la 9
Los intervalos de tiempo propuestos por Jensen, corresponden a aproximaciones gruesas de tiempo que intenta recoger la mayoría de episodios revolucionarios posibles, con base en lo presentado en diversos estudios históricos en química.
revolución molar; la determinación precisa por parte de Stanislao Canizzaro del método para el establecimiento de los pesos atómicos en 1858; los resultados de Gerhardt en la taxonomía de los compuestos orgánicos y el desarrollo de las fórmulas estructurales; la especulación kekuliana de las afinidades del átomo de Carbono tetraédricamente distribuidas en el espacio; la aparición de los problemas estereoquímicos y la publicación de los trabajos de Jacobus Henricus van’t Hoff en 1874 (Jensen, W. 1998c:964). Una tercera revolución química (1904-1924) recoge la hipótesis de Richard Abegg acerca de la correlación entre la tabla periódica y el conteo de electrones de valencia; el estudio de los gases de descarga por parte de William Crookes, que dominará las reflexiones acerca de la radioactividad hasta la década de 1920; el desarrollo de los modelos atómicos modernos y la publicación en 1923 de los trabajos de Gilbert Newton Lewis acerca de la configuración electrónica de las valencias atómicas y moleculares (Jensen, W. 1998c:966). La introducción de la noción de revolución 10 por parte de William Jensen en el relato histórico de la disciplina de la química, y más importante aún, las lecciones epistemológicas de una ciencia con conceptos y modelos de muy diversa clase, así como con una razón fragmentada en distintas aproximaciones solidarias entre sí, resulta coincidente con la orientación histórica y epistemológica que se intenta aproximar aquí. Si una estructura epistemológica, si una organización lógica, puede derivarse de un detallado análisis histórico de los conceptos químicos, 10
Dominique Lecourt ha llamado la atención acerca de la filiación entre el concepto de ruptura construido por Bachelard y el de revolución científica introducido por Thomas Kuhn. Véase Lecourt, D. 1985:Cap.5; Lecourt, D. 1975: Cáp. 7.
podemos confiar en unos resultados didácticos de similar género. Sin embargo, el problema de la estructura de las sustancias y de los modelos moleculares, ha ocupado gran cantidad de lugares en los debates filosóficos contemporáneos, que complementan trabajos en el campo de la historia de las ciencias como el desarrollado por Jensen, aportando,
además,
elementos
epistemológicos
innovadores
particularizados al advenimiento de la molecularidad en química. 6.2.2.
Estructura e Identidad: Schummer & van Braakel
Un polémico lugar ocupa el concepto de estructura molecular en la filosofía de la química contemporánea, y no menos controversial el espacio reservado para los modelos moleculares, pues estos se encuentran en una cercanía definitoria con la caracterización e identificación de las sustancias como objeto de conocimiento en química. El hecho de signar en la sustancialidad el centro discursivo de la disciplina química, ha sido motivo de debate y discusión desde hace muchos años (Bachelard, G. 1976; 1985), mas dicho espacio de preponderancia no na podido rebatirse; prueba de ello, es el extenso número de páginas que hoy se dedican a este tipo de consideraciones en
las
revistas
especializadas
de
epistemología
en
química.
Complementariamente, no solo la definición del concepto de sustancia es problemático, sino que además las sustancias químicas exhiben una propiedad por demas intrincada: la pureza.
6.2.2.1. Sustancialidad y Pureza La trama conceptual de la sustancia y la pureza, ofrecen un escenario propicio para mostrar el lugar especial de la aproximación molecular en química, el uso del concepto de molécula y de estructura molecular en la resolución de los problemas teóricos y experimentales. Para Jaap van Brakel (2000:172) la sustancia puede ser estereotípicamente designada como un material del cual algo está hecho y al cual debe muchas de sus características. Aunque en principio esta definición de sustancia puede contradecir el sentido químico tradicional, que la entiende como una colección de moléculas de la misma clase, resulta operacionalmente exitosa para definir la pureza como la conservación de propiedades intensivas como la densidad, la temperatura, la conductividad eléctrica, entre otras, a través del concepto de fase introducido por Gibbs. Con este han podido definirse termodinámicamente con precisión solución, compuesto,
sustancia
pura
y
elemento,
independientemente
de
cualquier hipótesis atómico-molecular. No obstante, además de los problemas que desde la misma termodinámica puedan referirse a tal asunción, existen categorías que plantean serias dificultades a una carencia conceptual atómico-molecular: los enantiómeros, las mezclas azeotrópicas, los compuestos disueltos en equilibrio, los compuestos polimórficos, los polímeros sintéticos, los isótopos, etc. (van Brakel, J. 2000:173). Aún cuando puede advertirse que el paso a un concepto de molécula resulta imprescindible, tampoco en el espacio molecular podemos realizar una extensión teórica completa, que pueda resolvernos el problema de la identidad química en la generalidad de las sustancias. En
efecto, van Brakel (2000:174) indica la definición de una sustancia pura como aquella que contiene átomos o moléculas del mismo tipo, lo que debe entenderse como moléculas que tienen la misma composición y estructura. Sin embargo, dicha definición no alcanza una función explicativa
para
metales,
sales,
electrolitos,
líquidos
disociados,
enzimas, anticuerpos, virus, en general los compuestos isoquímicos o homeómeros. Aunque pudiera decirse que la molécula es la fracción infinitamente pequeña de un compuesto definido que mantiene las mismas propiedades, no funciona para una gran mayoría de especies químicas como el Agua, el Carbono (Grafito, Diamante, Fullereno), sales cristalinas, proteinas y la Celulosa. En conclusión, según van Brakel, el significado del concepto de estructura molecular derivaría más de la forma en que se representan las moléculas en los modelos moleculares; la molécula es un concepto indispensable, con una impresionante adecuación empírica, pero teóricamente difuso y poco definitivo acerca de las especies existentes en una sustancia química. Joachim Schummer (1998:135) apela a la resolución de un problema general en química para demostrar, de forma análoga, lo inextricable del problema molecular: cómo diferenciar entre dos muestras desconocidas y homogéneas, cuál de ellas es una sustancia pura. Empíricamente, la determinación de propiedades tales como el punto de fusión, la viscosidad
o
el
índice
de
refracción,
e
incluso
propiedades
electromagnéticas y mecánicas, no puede darnos la más mínima aproximación a dicho problema, pues los valores para sustancias puras varían en los mismos rangos que para las mezclas; aún para una misma sustancia, dichas propiedades varían para diferentes modificaciones,
estados
de
agregación,
formas
cristalinas,
etc.
Ni
siquiera
las
sofisticadas propiedades espectroscópicas pueden ayudarnos, pues estas basan su efectividad en un requerimiento previo de pureza, pudiéndonos solo ayudar para verificar una identidad anteriormente conocida (Schummer, J. 1998:136). La aproximación teórica no resulta más efectiva: en el caso de poder definir que la sustancia pura sería aquella con moléculas de la misma clase, y la mezcla aquella con moléculas de diverso tipo, esto no podría cumplirse para casi ninguna sustancia. En el caso del agua, por ejemplo, 18 g consistirían hipotéticamente de 6X1023 moléculas de fórmula H2O. No obstante, dichas moléculas no son de la misma clase, pues coexisten distintas variedades
isotópicas
químicamente
-
protio,
dependiendo
de
tritio si
y
se
deuterio
-
encuentran
diferenciadas agregadas
o
desagregadas, a más del hecho inocultable de que además de moléculas encontramos inevitablemente cantidades detectables de iones H 3O+ y OH- (Schummer, J. 1998:136-137). 6.2.2.2. La Molecularidad de las Especies Químicas Se llega entonces al cuestionamiento principal en este aparte de la disertación: ante una imprescidibilidad de la molecularidad, en contraste con un impedimento para su definición ¿cómo pensar la estructura de una molécula? ¿Cómo describir un ordenamiento de los átomos en el espacio de una entidad cuya definición se encuentra aún discutida? La aproximación: una concepción sistémica de las sustancias. Desde esta perspectiva, una sustancia química es un conjunto de entidades que interactúan entre sí, una mezcla íntima de diferentes especies de moléculas
en
equilibrio
estadístico,
que
son
inseparables
bajo
condiciones ordinarias de experimentación (van Brakel, J. 2000:174). O en otras palabras, un conjunto indistinguible de moléculas regido por fuerzas de complejidad matemática de tipo holístico, que no solo hacen indistinta la propia composición de la sustancia, sino que además la funden en una dinámica infinita con otras sustancias en una red continua de reacciones químicas (Schummer, J. 1998:137; 2004:04). Así, la estructura, más allá de constituir una propiedad para cohesionar teóricamente en un solo tipo un grupo de especies, es el criterio mediante el cual podemos dar cuenta de la interconversión de unas en otras en la dinámica interna propia de las sustancias químicas. En esta tarea, los modelos moleculares son las herramientas de representación de dicha realidad discursiva, en tanto que la restricción cuántica limita cualquier acercarmiento al sistema infinitamente pequeño, bajo la premisa de no modificarlo con los métodos de observación. El
concepto
de
estructura
molecular
así
construido,
tiene
una
característica fundamental que es preciso mencionar: su carácter técnico-instrumental. Se da cuenta de una estructura para un sistema de moleculas determinado, observando su reacción con las diversas radiaciones mediante los modernos métodos espectroscópicos. La estructura molecular no habla ya de la forma en que podemos encontrar un
especie
abstractamente
aislada,
sino
que
nos
remite
al
comportamiento en el espacio de una entidad molecular, de un conjunto sistémico que se ve afectado por una colección de fotones (Schummer, J. 2002). Como consecuencia, existe un andamiaje instrumental que hace aparecer la estructura molecular, ya no como una propiedad intrínseca
de la especie, sino como el efecto de su comportamiento en unas condiciones experimentales dadas (Ramsey, J. 2000:118-120). 6.2.3.
De Modelos Rígidos a Modelos Dinámicos: Francoeur
& Zeidler El ascenso del concepto de molécula en química, a pesar de su confuso estatuto
teórico,
ha
aparejado
históricamente
un
modo
de
representación de su propiedad fundamental estructural: los modelos moleculares. Aunque las insinuaciones acerca de una arquitectónica de los átomos en el espacio, podrían seguirse hasta los atomistas de los siglos XVII y XVIII, es hasta 1858 que el concepto de estructura molecular se ha convertido en central, en el momento en que Friedrich August Kekulé pudo explicar las propiedades de los hidrocarburos como secuencias análogas de átomos de Carbono (Del Re, G. 1998: 89). A partir de allí, han aparecido diversos tipos de representación de la realidad conceptual de la estructura: de los modelos topológicos de la ubicación de los grupos en las fórmulas estructurales de Gerhardt, pasando por los modelos geométricos de la orientación en el espacio tridimensional de las valencias de los átomos, hasta los modernos modelos dinámicos de los estados conformacionales a diversos estados electromagnéticos y termodinámicos. No
obstante,
estas
formas
de
representación
llamadas
modelos
moleculares han adquirido un especial interés filosófico, dada la inversión
operada
las
investigaciones
histórico-epistemológicas
contemporáneas. Efectivamente, los modelos moleculares se han asumido
tradicionalmente
como
una
mera
visualización
de
una
estructura
molecular
teóricamente
bien
definida,
en
la
que
su
construcción antecede a cualquier modelo representativo. Eric Francoeur (2000) ha demostrado que en la historia de la química puede constatarse una relación inversa entre la estructura molecular y el modelo molecular: la estructura que exhiba una determinada molécula depende directamente del modelo que se utilice para representarla. Acudiendo a los trabajos de von Baeyer acerca de la estructura de los cicloalcanos, se muesta cómo el hecho de que pudiera pensarse una estructura plana y tensionada para el Ciclohexano, por ejemplo, es efecto de la utilización de modelos moleculares de Kekulé (Kekule’sche Kugelmodelle). Ya que estos consistían en una esfera de madera, en la que se incrustaban cuatro bastones orientados hacia los vértices de un tetraedro, para representar el átomo de Carbono, la sucesión alquílica se realizaba por el enganche entre los extremos de los bastones, haciendo posible que con una pequeña tensión se obtuviera una coincidencia coplanar de los átomos de Carbono (Francoeur, E. 2000:67-68).
Modelos de Kekulé para la estructura del Ciclohexano según von Baeyer
En el marco de la mecánica cuántica este hecho es aún más destacable. La estructura molecular solo puede leerse como la consecuencia experimental de los instrumentos espectroscópicos (Zeidler, P. 2000). La estructura deja de concebirse como una propiedad intrínseca de las moléculas, para volverse una propiedad funcional del medio en el que se encuentran las especies. De ahí que Pawel Zeidler (2000:28) señale el corte entre los modelos rígidos, históricamente ubicados desde las fórmulas estructurales hasta los modelos de esferas y Bastones Kekulianos, y los modelos dinámicos, aparecidos con el problema de la conformación y desarrollados desde mediados del siglo pasado mediante los adelantos de la espectrofotometría. En los primeros, subyace una idea de que la estructrura propia e inmutable de las moléculas, es perfectamente representable mediante instrumentos topológicos y geométricos,
mientras
que
los
segundos
renuncian
a
cualquier
conocimiento directo de lo propio de una molécula, y se conforman con describir los posibles estados a condiciones determinadas.
7. MODELOS MOLECULARES: ELEMENTOS HISTÓRICO-EPISTEMOLÓGICOS E IMPLICACIONES DIDÁCTICAS EN QUÍMICA
Una lectura histórica y epistemológica, provocadora de un nuevo posicionamiento frente al conocimiento y al trabajo efectivo de los científicos, desde la óptica particular de las reflexiones filosóficas aparecidas durante toda la centuria pasada y aproximadas en el capítulo anterior, sirven de base para atrever algunas consideraciones, unas críticas, otras propositivas, acerca de la enseñanza de la química, la estructura molecular y los modelos moleculares en el campo de la didáctica de las ciencias, especial discurso aparecido también en los últimos lustros y que comparte cierta novedad con las nuevas disciplinas de la epistemología y la historia de las ciencias. Dado que el propósito de esta investigación monográfica, estriba en la construcción de una relación entre la historia de las ciencias y la enseñanza de las mismas, se enfocará la labor procedente al estudio de aquellas implicaciones didácticas que pueden derivarse de la nueva lectura epistemológica, es decir, las nociones y los conceptos que pueden constituirse en el cruce discursivo de estos dos campos de saber. De forma complementaria, se busca analizar los aportes que desde la historia de las ciencias, pueden hacerse a los problemas construidos, así como a los desarrollos investigativos realizados en los últimos años por parte de la comunidad de
especialistas
en
enseñanza
de
las
ciencias.
Aunque
estas
disquisiciones, se circunscriben a una región particular de la química en
torno al problema de la estructura de las sustancias y los modelos moleculares, se piensa que los efectos generados por una aproximación novedosa a la comprensión de la conformación de este saber científico, reflejados
en
diferentes
y
alternativas
propuestas
didácticas
y
curriculares, superan los límites de este especial cuerpo conceptual y se generaliza, en cierta forma, hacia la problematización educativa de otros conceptos y teorías químicas. 7.1. Aproximaciones Preliminares Las implicaciones didácticas que son consecuencia del marco conceptual histórico y epistemológico que se ha construido, pueden clasificarse en tres grupos: en primer lugar, consideraciones de orden crítico acerca de la utilización de la historia de las ciencias, sus límites y restricciones; el problema de qué historia de las ciencias es la que ilustran los discursos didácticos y la pregunta por la posibilidad misma de que aparezca en la estructuraciones Análogamente,
de los
enseñanza/aprendizaje conceptos
construcción
del
conocimiento
conocimiento
objeto
de
epistemológicos didáctico,
de tratamiento
la
las que
disciplinas. subyacen
relación
entre
la el
didáctico y el conocimiento
científico, los flujos y sus direcciones, así como la posibilidad misma de las
interconversiones
en
los
procesos
de
transposición
y
recontextualización. En segundo lugar, aquellas implicaciones en la concepción y la organización curricular. De una parte, la apuesta por una lógica en la interrelación didáctica de los conceptos en lugar de una contabilidad de los contenidos por enseñar, o sea, cuáles directrices de orden
epistemológico y didáctico pueden producirse con al ánimo de restar en número
de
tópicos
y
ganar
en
comprensión
conceptual
y
posicionamiento discursivo. De otra parte, algunas sugerencias que coadyuven a transformar la visión especializada del currículo de química, que separa conceptos y desmembra relaciones, con el objetivo de reproducir la distribución del trabajo científico de los químicos en los espacios de formación. En otras palabras, en lugar de una química dividida en orgánica, inorgánica, biológica, etc., apelaremos a visibilizar los elementos teóricos y conceptuales que atraviesan el discurso de la química, independientemente de los usos particulares en los diversos campos especializados de la misma. Del mismo modo, intentar correlacionar los diferentes niveles de aproximación con que cuenta la química (molar, molecular, cuántico) con las dimensiones cognitivas del que aprende y el discurso didáctico del que enseña. Por último, un grupo de estrategias de enseñanza particularizadas al problema de la estructura y el modelado molecular. Se señalará una forma de relacionar los conceptos de la estructura molecular de las sustancias,
que
permita
mostrar,
de
un
lado,
las
rupturas
epistemológicas y las filiaciones conceptuales en el saber, la noción de progreso por rectificación, así como las características metodológicas del objeto de conocimiento científico, y por otro lado, los diversos modos de aproximación teórica y experimental de la química como ciencia, las implicaciones
históricas
y
epistemológicas,
sus
diferencias
y
aproximaciones, y las consecuencias que podrían esperarse en el orden de lo pedagógico y didáctico en los espacios de formación.
7.2. El Problema de los Documentos Originales y los Estudios Histórico-Críticos Puede decirse que en los diferentes esfuerzos e intentos por integrar la historia de las ciencias a la educación científica, en la literatura disponible aparece como un particular común denominador la referencia a la utilización de los denominados documentos originales y la revisión crítica del legado heredado de anteriores generaciones de científicos. No obstante, se piensa que es necesario adelantar una discusión en torno a la conveniencia de tal pretensión, su condición de estructuración metodológica, sus límites, y más importante aún, sus restricciones en la construcción de propuestas didácticas. Aunque no debe interpretarse esta
postulación
como
una
negación
a
la
utilización
de
tales
documentos, si puede entenderse como un sano escepticismo frente algunos lugares comunes que corrientemente chocan con la lógica académica del saber, en este caso del conocimiento didáctico, derivando hacia posiciones embarazosas de poco sustento teórico y conceptual. El abordaje de este problema, puede iniciarse con el cuestionamiento acerca de cuáles documentos pueden llamarse originales. Con el ánimo de establecer vínculos directos entre las consideraciones históricoepistemológicas
y
aquellas
didácticas,
reservaremos
nuestros
comentarios al campo conceptual centro de interés en este trabajo monográfico: el problema de la estructura de las sustancias y los modelos moleculares. Desde esta perspectiva, cuáles pueden ser llamados documentos originales acerca de las aproximaciones atómicomoleculares, y en particular, cuáles han de ser llamados a ocupar el lugar originario de las representaciones estructurales mediante modelos
moleculares. De manera desprevenida, esta labor puede realizarse haciendo un inventario acerca de lo que los químicos han trabajado alrededor de las hipótesis atómicas y/o moleculares, o científicos que hayan realizado menciones acerca de conceptos como molécula, modelo molecular, molecularidad, etc. Primera advertencia: tal y como nos lo ha mostrado la historia de los conceptos científicos, practicada a partir de Canguilhem, no es equivalente la palabra al concepto, no existe una relación de simetría entre el significante y el significado. Por ejemplo, la búsqueda de la palabra átomo en la historia de las ciencias convencionalmente sancionada en los libros de texto, así como en los discursos de algunos profesores de ciencias, suelen llevarla hasta la más antigua enunciación griega de los antiguos atomistas Leucipo y Demócrito. Sin embargo, un examen atento de dichos planteamientos muestra que el átomo democriteano nada tiene que ver con la acepción moderna del término, que partió de una problemática empírica de los estudios gravimétricos del siglo XVII y las hipótesis aportadas por la neumática clásica, más que de las consideraciones hipotéticas acerca de una unidad imponderal, la cual toda materia debe sus características (Jensen, W. 1998c). De manera análoga, para tal forma de revisar el pasado científico, el concepto de molécula se ubicaría en la química orgánica clásica de mediados del siglo XIX, momento en el que luego del Congreso de Químicos de Karlsruhe en 1860, tuvo un significado convenido por la comunidad, haciéndose inclusive una diferenciación entre molécula física y molécula química (Nye, M.J. 1984). Pero allí donde aparece la palabra, no implica necesariamente la coetaneidad del problema, gen
del concepto. La problemática de la organización de los átomos en el espacio,
y
las
características
que
la
materia
obtendría
de
las
propiedades espaciales y geométricas, tienen como presentador inicial a Ampère en los albores del siglo XIX, quien curiosamente, no utiliza la palabra molécula (Laszlo, P. 2003). En consecuencia, una historia de las ciencias mal prácticada, elaborada sin una vigilancia epistemológica severa y rigurosa, puede crear episodios
falsos,
precursores
inexistentes
o
bien
oscurecer
acontecimientos que resultan conceptualmente filiales con la actualidad del saber. Nótese que se acude a vigilancia, en lugar una ausencia epistemológica para trazar dicho cuestionamiento, pues se cree que no es la falta de posicionamiento frente a la lógica del conocimiento científico lo que únicamente puede llevar a tales problemas, sino una inadecuada interpretación de los hechos dispersos a la luz de una específica concepción epistemológica. En efecto, la intención de describir la construcción de conocimiento químico como un proceso hipotético y deductivo, tendría una mayor afinidad con Demócrito que con Boyle; un enfoque sociológico, tendría mayores compromisos con el pacto de Karlsruhe, que con los trabajos exógenos de quién ni siquiera perteneciera a la comunidad química. Ahora bien: una decisión por cuáles han de tomarse como documentos originales, desde una forma particular de hacer la historia de las ciencias, implica una pregunta por cuántos de ellos han de hacerse objeto de trabajo didáctico. Efectivamente, parece razonable apelar a una especie de lógica dogmática comtiana para determinar qué escenas históricas del trabajo científico hacer relevantes, en concordancia con las
intencionalidades de enseñanza que se tengan. Es cierto que no puede recogerse la totalidad de trabajos en un campo disciplinario específico, menos todavía en una contemporaneidad que ha elevado la producción académica química de manera exponencial en los últimos cincuenta años (Schummer, J. 1999:01-02), lo que hacen parecer necesaria una selección. Pero, como es de esperarse, los propósitos educativos deben ponerse en la perspectiva de los compromisos histórico-epistemológicos, de tal forma, que se prevenga la reducción por la comprensión o la complicación por el exceso. Se encuentra tal problema situado en el terreno de la didáctica de las ciencias, pues como se ha observado, el discurso
científico
no
admite
recortes,
descontextualizaciones
ni
aislamientos. No obstante, podría abogarse por una estructuración didáctica que establezca claramente el camino, mediante el cual se separa el conocimiento didáctico del científico, de tal forma que se puedan trazar orientaciones para una vuelta a la lógica científica. En otras palabras, si es necesario romper para educar en lo científico, debe encontrarse la forma de superar dicho salto para formar científicamente. De igual modo, la selección de los textos originales que pueden ser tratados didácticamente en los espacios de formación, atiende también a las orientaciones curriculares en las que se lleva a cabo el proceso educativo. Así, no todos los documentos, aunque claves, pueden trabajarse en todos los niveles y con todos los sujetos. Tomemos un ejemplo: los documentos de Hermann Sasche (1890), Ernst Mohr (1918), Wilfred Wightman (1925), H.G. Derx (1922) y Marvel & Glass (1938) resultan
preponderantes
en
la
construcción
del
concepto
de
conformación, así como imprescindibles para una concepción dinámica
de la estructura molecular. De manera introductoria o en cursos básicos de química, podría trabajarse de manera sencilla los trabajos de Sasche, Mohr y Wightman, pues implican la simple manipulación empírica de modelos de esferas y bastones o tetraedros de madera, describiendo los resultados obtenidos en tales operaciones, sin una mayor orientación teórica. En forma diferente, el abordaje de los trabajos de Derx y Marvel & Glass requieren una fuerte conceptualización estereogeométrica, a la vez que el conocimiento de métodos químicos de reconocimiento estructural, como por ejemplo el método del Ácido Bórico. De un lado una actividad empírica, solidaria con una etapa de desarrollo de pensamiento
concreto,
mientras
que
del
otro,
una
perspectiva
matematizante y experimental, cuya base es una abstracción y formalización teórica. Aunque existen otros factores de trabajo didáctico que merecen tenerse en cuenta, se ha enfatizado en los anteriormente presentados por cuanto tienen una relación directa con las discusions históricas y epistemológicas. Igualmente, se han introducido algunas hipótesis epistemológicas acerca de la química como ciencia, y las consecuencias derivadas de las mismas en los procesos de enseñanza/ aprendizaje, a las que resulta necesario darles algún desarrollo, si no en la perspectiva de sustentarlas, si en la perspectiva de aclararlas. 7.3. Consideraciones Epistemológicas en la Enseñanza de la Química La esencia de la química es confusa e intrincada: se asemeja más a las mezclas, en las cuales los principios están entrelazados unos con otros;
la esencia de la física es más sencilla, más clara y se remonta a los primeros orígenes del mundo, mientras que la otra se queda a medio camino (Stengers, I. 1989:338). Extraña disciplina la química, rara mezcla de dos lugares insolubles: una esencia materialista, unos cuerpos estudiados en su más profunda molaridad, y una esencia racionalista, una topología, una matemática en la comprensión de estos mismos cuerpos. Podría decirse, que si algunas vez se ha planteado el problema de cientificidad de la química, dudándose de su estatuto como disciplina científica, resulta de un dispositivo epistemológico que sanciona un veredicto antes del examen, una inadecuada importación de campos disciplinarios más nobles, más engrandecidos por el legado newtoniano. Sin embargo, la contemporaneidad de las ciencias insta al planteamiento de un problema, usualmente evadido por los grandes aparatos epistemológicos desde Comte hasta Popper, y es aquel de las epistemologías regionales, diferenciales para cada campo de saber. Para la discusión didáctica que se intenta proponer aquí, resulta importante llamar la atención acerca de la particularidad epistemológica de la química como campo de conocimiento, inconmensurable con las discusiones filosóficas a propósito de otras disciplinas científicas, especialmente epistemológicos
la
física.
Durante
construidos
algún
alrededor
tiempo de
los
los
conceptos
conocimientos
matemáticos y físicos, directores de toda filosofía de las ciencias desde Kant, ocultaron el hecho de que las distintas ciencias avanzan y desarrollan en tiempos diferenciales, a sus propios ritmos y en completa diacronía, haciendo poco posible una lógica, un método, una única manera. En palabras de Bachelard (1970:15) las tareas de una nueva
filosofía de las ciencias se plantearían precisamente en el nivel de cada noción
científica.
Debería
fundarse
una
filosofía
del
detalle
epistemológico, una filosofía científica diferencial. La diferenciación epistemológica de los saberes, e incluso de cada uno de los conceptos y modelos en su interior, propone consecuencias en términos didácticos que escapan a un discurso general acerca de la enseñanza de las ciencias. Al menos, aparece un problema verificable en el campo de conocimiento de la química, que difícilmente podría exportarse a otros; problemas de enseñanza inmersos en el detalle epistemológico de los conceptos químicos, que retan al profesor de química
de
manera
individual,
frente
a
la
generalidad
de
los
cuestionamientos propios de la enseñanza de las ciencias. El reconocimiento de las implicaciones didácticas de las discusiones epistemológicas, ha sido ampliamente documentado en el campo de las didáctica de las ciencias. Para Greca & dos Santos (2005), por ejemplo, aunque en una gran parte de la comunidad dedicada a la investigación en enseñanza de las ciencias, la modelación se propone como una de las estrategias más efectivas para lograr una comprensión de los conceptos científicos por los estudiantes, lo que se entiende por modelo o proceso de modelación no considera las especificidades y las diferencias de las ciencias. Las consecuencias, que en términos didácticos resultan de tal diferenciación, llevan a reconocer un conjunto de problemáticas particulares al enseñar y/o aprender las distintas disciplinas (Greca, F.M.; dos Santos, M. 2003:11). De igual forma, Paneth (2003) se propone mostrar cómo una distinción filosófica entre física y química, entre los conceptos fundamentales de cada una de ellas y sus estatutos
epistemológicos,
señala
diferentes
caminos
para
entender
la
construcción del conocimiento científico, que si bien tienen elementos comunes y puntos de cruce, destacan mucho más sus diferencias. En
el
caso
de
la
enseñanza
de
la
química,
la
diferenciación
epistemológica propone un problema didáctico diferencial: recurrencias conceptuales. A pesar de que no corresponde a esta investigación, dar desarrollo a tal problema de investigación educativa en química, pues se ha tenido la oportunidad de abordarla en otros espacios (Martínez, et al. 2005; Martínez, A.S.; Villalba, G. 2005), se es del parecer de que resulta ilustrativa de los problemas didácticos regionales de cada una de las disciplinas, a los cuales se esta haciendo referencia. El desarrollo de los modelos moleculares en química, ha mostrado al menos tres etapas: una topológica con las fórmulas estructurales de Gerhardt, una geométrica con la hipótesis tetraédrica de Kekulé, van’t Hoff y LeBel, y una dinámica, a partir de los comienzos del siglo XX. Si bien no puede constatarse una deducción de las anteriores hacia las contemporáneas, es decir que puede verficarse una ruptura entre la diversas formas de representar y visualizar la estructura molecular, si puede operarse una inducción de las últimas hacia las anteriores: los modelos geométricos recogen las características topológicas y se expanden hacia las propiedades configuracionales; los modelos dinámicos recogen el carácter topológico y geométrico de la estructura, y se expanden hacia la conformación de la estructura. No obstante, en la investigación química actual no ha podido corrobarse una desaparición o total destierro de las fórmulas estructurales o de los modelos de esferas y bastones, por una preferencia de los modelos
conformacionales de mayor poder explicativo. Dependiendo de las regiones del saber químico en el cual nos movamos, encontraremos que cada una de estas modelaciones estructurales resulta funcional para los problemas que allí se plantean. Por ejemplo, en la química orgánica el lenguaje de las fórmulas estructurales es fundamental en la planeación y puesta en marcha de una síntesis. Pero, la verificación de dicha síntesis a través del análisis químico espectroscópico, implica una concepción dinámica de la estructura y la utilización de modelos conformacionales 11. Para el caso de otras disciplinas como la física, la convivencia de explicaciones de diverso tipo resulta casi inexistene: se es clásico o se es relativista; no puede serse cuántico y clásico o relativista, a pesar de que pueda inducirse una mecánica de la posterior. En química por el contrario, frente a un problema dado, pueden construirse explicaciones que no necesariamente se excluyen entre sí. A partir de allí, la problemática educativa emerge al cruzar los caracteres epistemológicos propios de la disciplina química, y aquellos mostrados por la investigación didáctica contemporánea. En efecto, frente a la enseñanza de determinado concepto o modelo, el problema no radica en la forma de crear la ruptura necesaria con el conocimiento común, que permita la comprensión del conocimiento científico, este entendido como un objetivo homogéneo, sino que más bien avanza hacia la comprensión de qué versión conceptual y metodológica sostiene cada sujeto, los límites y restricciones que este modelo o concepto le permite resolver, a la vez que lo que sería necesario para cambiar a otra 11
Inclusive en los modelos dinámicos de la estructura molecular, pueden compartirse dos concepciones igual de verosímiles acerca de la estructura, que se yuxtaponen entre sí: como propiedad intrinseca (concepción rígida) y como propiedad funcional (concepción dinámica) Zeidler, P. 2000.
región del discurso que sea más amplia. Las concepciones alternativas del que aprende, ya no se analizan frente a un único conocimiento sancionado como científico, sino que se ponen en relación con un conjunto de conceptos, diferentes entre sí, pero que comparten una relación de horizontalidad epistemológica. De manera análoga, el problema de la evaluación dejaría su función clasificatoria, entre aquellos que se aproximan a la idealidad didáctica de proximidad al discurso científico, estableciendo lo correcto y lo incorrecto, y se dirigiría hacia una descripción del lugar de aprendizaje de cada sujeto, que con respecto a otro, no puede tener una relación de exclusión 12. Desde esta perspectiva, un posicionamiento frente al conocimiento científico, en este caso la apuesta por una filosofía diferencial de las ciencias, propone en el campo de la didáctica de las ciencias problemas igualmente individuales y diferenciados. En este sentido, se abre un campo de investigación didáctica que ponga de manifiesto la relación entre los diversos esquemas y dispositivos históricos y epistemológicos para cada unas de las ciencias, y los problemas generales propios de la enseñanza de las mismas. Lo presentado hasta aquí no es sino un abrebocas para lo que podría pretenderse en dicho campo, que no agota, por supuesto, la discusión propuesta.
12
Una caracterización más rigurosa acerca de la aparición efectiva de diversas explicaciones frente a un problema en química, su relación con las concepciones alternativas de los estudiantes y su estatuto epistemológico, puede encontrarse en Martínez, A.S.; Villalba, G.; Barragán. D. 2005.
7.4 Algunas Estrategias para la Enseñanza de los Modelos Moleculares Para concluir este ácapite concerniente a las implicaciones didácticas, derivadas de las consideraciones históricas y epistemológicas que configuran una nueva forma de concebir la construcción y desarrollo del conocimiento científico, parece razonable proponer algunas estrategias específicas para el tratamiento de los conceptos y modelos alrededor de la estructura molecular en los espacios de formación en química. Fundamentalmente, consiste en una serie de proposiciones didácticas sugeridas para las actuaciones docentes en los procesos de enseñanza del problema de la estructura de las sustancias y los modelos moleculares, que resultan de acoger el marco conceptual adoptado en esta investigación monográfica y los resultados de experiencias en la utilización de los modelos moleculares en la formación inicial del profesorado de química (Martínez, A.S. et al. 2005b). Se intentará ilustrar algunas directrices para la enseñanza de los modelos moleculares en tres aspectos fundamentales: la composición, la constitución y la configuración de las moléculas. Propondremos algunas maneras de relacionar los conceptos y modelos científicos que gravitan en torno a cada uno de estos conceptos fundamentales de la estructura molecular en química, que no solo se presente como una manera de ordenar contenidos para la ejecución curricular de los temas por aprender en esta disciplina, sino que además mantenga fuertes relaciones con las consideraciones histórico-epistemológicas anteriores, reflejando una forma de introducir la historia de las ciencias al acto mismo de la enseñanza sin desplazamientos mutuos.
7.4.1.
Tratamiento
Didáctico
de
la
Composición
como
Antecedente del Problema Estructural Toda enseñanza de la estructura molecular en química, se es del parecer de que debe partir de un tratamiento riguroso de la composición y las propiedades molares de las sustancias. Una primera razón tendría que ver con que las hipótesis atómicas y moleculares modernas, y el posterior problema de la estructura de las unidades fundamentales, aparecen ante el agotamiento de los principios ponderales y la teoría de las fórmulas, por lo que una caracterización de la ruptura que sucede cuando se pasa de lo molar a lo molecular, requiere un estudio de la molaridad de las sustancias con relación a su composición, los problemas que pueden resolverse y los límites de su poder explicativo y predictivo.
Una
segunda
razón
estribaría
en
la
generosidad
epistemológica entre concepciones molares de las sustancias, de una naturaleza empírica e inductiva, con estadios de pensamiento concreto, con
posibilidades
de
abstracción
limitadas,
que
generalmente
caracterizan las concepciones alternativas de los estudiantes y los primeros intentos por su formalización. Desde esta perspectiva, la composición como antecedente estructural resulta fundante en la perspectiva de introducir nociones de tipo molecular. Como hemos señalado, el problema molar de las sustancias que nos interesa resaltar es el de la composición. A través de la composición, las propiedades químicas y algunas propiedades físicas pueden explicarse a partir de la determinación de los elementos presentes en dicha sustancia, a la vez que las relaciones entero-numéricas entre los pesos de cada uno de ellos. La fórmula química resume toda la información
necesaria para la identificación y diferenciación de las sustancias entre sí:
Dada la naturaleza empírica de estos primeros conceptos químicos, es importante realizar las siguientes aclaraciones:
Al referirse a la composición elemental, es decir a la determinación de los elementos que se encuentran presentes en una sustancia dada, se hace referencia al significado de elemento como cuerpo simple o sea aquel que no puede descomponerse en sustancias aún más simples (Castellan, G.W. 1987). La utilización de la palabra elemento, puede llevar a una polisemia al relacionarlo con los elementos químicos de la tabla periódica, que evidentemente no se encuentra en el nivel molar al que nos referimos, sino más bien en el nivel cuántico.
Las relaciones de los pesos indicados por los subíndices o números estequiométricos de la fórmula, hacen referencia a los pesos medidos a través de la balanza, es decir un significado del peso desde la teoría simple de las palancas. En este caso, también, puede producirse una confusión al relacionarlo con el concepto de masa, de peso fórmula o peso atómico que aún no habían sido desarrollados para la época.
Estas aclaraciones resultan relevantes para mantener una relación entre el conocimiento que se enseña, y su estatuto epistemológico mostrado por la historia de las ciencias. Partiendo de la composición así entendida, y de la fórmula química como sistematización de la información proporcionada por el análisis, pueden introducirse los problemas históricamente emergidos a los cuales la teoría ponderal no pudo responder. En primer lugar, el problema planteado por el polimorfismo, generalmente en los minerales, en los cuales podemos tener dos sustancias diferentes en sus propiedades (forma cristalina, solubilidad, reactividad) pero que responden a la misma fórmula (ejemplo la Calcita y la Aragonita ambas CaCO3; las formas de fóforo negro, rojo y blanco; las formas de Estaño y ; etc.). Un segundo ejemplo de violación de los principios ponderales se encuentra en los denominados isómeros, compuestos que tienen exacta fórmula, pero propiedades radicalmente diferentes. Además de la diferencia cronológica entre el problema del polimorfismo (siglo XVIII) y la isomería (XIX), parece imprescindible establecer una diferencia entre ellos, a pesar de que puedan parecer similares: mientras que en el primero hablamos de la fórmula como relación de pesos, en la segunda hablamos de fórmula como relación de átomos por molécula. Esto puede aclararse con la clasificación general de las fórmulas introducida por Jensen (1998a; 1998b):
Como resulta evidente, la distinción entre fórmulas relativas y absolutas trasciende la simple contabilidad de elementos como tradicionalmente aparece en los libros de texto, teniendo que ver más bien con una diferencia de aproximación: la fórmula relativa, que no necesita una hipótesis atómica, mientras la fórmula absoluta implica moléculas discretas. Quiere decir esto, que la introducción de la noción de la fórmula absoluta puede colocarse como problema que tensione una ruptura frente a la ponderalidad clásica. Presentar este tipo de casos a la audiencia, permite colocar límites a los conceptos y modelos que utilizamos en la comprensión de la realidad científica, justificando a su vez la aparición de nuevas formas explicativas
que
abarquen
estos
problemas
irresolubles
en
la
aproximación anterior. Desde esta perspectiva, el conocimiento científico se presenta como un discurso limitado, que no está dado en su totalidad y cuyo progreso sucede por rectificación y saltos hacia nuevos marcos de concepción. Se verá que en lo subsiguiente podemos verificar una inducción epistemológica desde lo reciente hacia lo anterior: la topología
constitucional recoge los principios ponderales y se expande a cierta porción de los problemas que no pueden resolverse desde la molaridad. No obstante, la constitución no puede mostrarse como una evolución de lo molar a lo molecular, de la composición a lo estructural, pues esto último requiere una abstracción a unidades fundamentales infinitamente pequeñas que se opone al conocimiento empírico e inductivo que caracteriza a la primera. 7.4.2.
Tratamiento Didáctico de la Constitución: El Problema
Topológico de la Estructura El problema alrededor de la constitución parece haber sido desterrado de los libros de texto escolares o de formación inicial, que tratan temas relacionados con la estructura de las moléculas. Su aparición como concepto,
puede
solo
encontrarse
en
textos
especializados
de
estereoquímica o en tratados avanzados acerca del modelado molecular (Eliel, E.L. 1970). No obstante, su importancia histórica es fundamental en tanto que introduce en química el pensamiento hipotético-dedutivo, además de la acción eminentemente realizante de la estructura molecular signada por la síntesis a partir del siglo XIX. Desde la emergencia de la constitución química de las sustancias, desde la aceptación de una hipótesis molecular, el problema de la construcción del fenómeno químico dejó de ser un problema empírico para pasar a ser un problema experimental: a partir de fórmulas estructurales, a partir del estudio de la relación de ubicación de los grupos de átomos, sería posible establecer un programa de síntesis química. En el sentido más bachelardiano, el fenómeno químico ha podido ser considerado como objeto científico, en la medida en que ha sido posible derivarlo de
un presupuesto teórico, la estructura de una molécula como resultado de su ordenación racional a través de la fórmula estructural. Desde esta perspectiva, los caracteres epistemológicos del pensamiento topológico en la consideración de la estructura química, indican la orientación didáctica que se desearía para introducir en el problema de la estructura molecular a los estudiantes. Al establecer los límites molares de la fórmula química, y al presentar las posibilidades discursivas del cambio al pensamiento hipotético-experimental, puede acordarse un conjunto de máximas didácticas que estructuren los procesos
de
enseñanza.
Atendiendo
a
esto,
presentaremos
las
problemáticas constitucionales en tres etapas: en primer lugar, lo fundante que tienen para la estructura las tesis fundamentales de la aproximación atómico-molecular que irrumpe en los albores del siglo XIX. En segunda instancia, la esencia topológica de considerar la estructura molecular como la relación de unión o conectividad de los grupos, y los efectos que esto tiene para la comprensión inicial de los isómeros así com sus limitaciones. Finalmente, el papel de las fórmulas estructurales como elementos metodológicos que señalan la forma de aparecer de la estructura molecular: antes de obtenerse en la síntesis, la estructura se realiza en lo teórico. Inicialmente, es indispensable realizar una caracterización fuerte acerca del corte entre la fórmula química y la fórmula estructural. En el aparte anterior se ha propuesto la fórmula absoluta, como un mediador entre la aproximación molar y molecular respectivamente. No obstante, tanto la fórmula relativa como la fórmula absoluta tienen en común la contabilidad de los elementos, ya sea en la forma molar del peso o en la
forma atómica, descuidando lo fundamental que resulta la ubicación de dichos átomos. En el estadio constitucional, la ubicación se describe de unos átomos con respecto a otros, así como las diferentes uniones entre los mismos, haciendo que lo topológico agregue criterios de valoración química, más alla de un simple conteo de elementos. Por esta razón, la fórmula
estructural
se
torna
herramienta
metodológica
para
la
sistematización de la información topológica:
A partir del estudio de las fórmulas estructurales, puede analizarse la forma inductiva que adquiera la fórmula química con respecto a ella, no solo en su versión absoluta, sino también en versión molar de relación de pesos con la introducción del concepto de mol. Sin embargo, el paso de la fórmula química a la fórmula estructural implica no solo una hipótesis atómica-molecular, sino además el criterio de ubicación topológica de los átomos, como lo sugieren los tipos de Berzelius y las estructuras de Gerhardt. Resultaría beneficioso para los estudiantes un análisis detallado de los documentos de Berzelius acerca de los tipos, no como unidades fundamentales de los compuestos orgánicos, sino como una noción de relación de grupos de átomos.
Ahora bien, el uso y comprensión de fórmulas estructurales es de por sí manipulación de modelos moleculares. A este respecto, anotará Ursula Klein (2001:11) que las fórmulas estructurales, inicialmente como tipos en
Berzelius
o
como
protomodelación
de
la
estructuras estructura
en
de
las
Gerhardt,
reflejan
carácterísticas
que
una se
desplegarán de manera formalizada con los modelos de Kekulé. No obstante,
existen
dos
propiedades
importantes
de
todo
modelo
molecular que pueden verificarse en las fórmulas estructurales:
La correlación directa entre propiedades químicas y ubicación de los átomos. En el caso de las fórmulas estructurales, las diferentes isomerías constitucionales de posición y función pueden resolverse al estudiarse la conectividad de los átomos, o los grupos, en la estructura.
Las implicaciones experimentales que se derivan de la manipulación del
modelo.
En
efecto,
toda
síntesis
orgánica
implica
una
manipulación previa de la fórmula estructural, de tal forma que se ubiquen los grupos unos con respecto a otros para la constitución de la estructura, y posteriormente su obtención experimental. En este sentido, la naturaleza hipotético-deductiva del trabajo científico en química puede ilustrarse con el modo de representación y actuación impuesto por los modelos moleculares, que en su etapa topológica en la constitución
de
la
estructura
molecular,
manipulación de fórmulas estructurales.
se
corresponde
con
la
7.4.3.
Tratamiento
Didáctico
de
la
Configuración:
El
Problema Geométrico de la Estructura El tratamiento de la configuración molecular implica la introducción de una hipótesis complementaria, de forma tal que pueda caracterizarse la ruptura entre la constitución de naturaleza topológica y la configuración de naturaleza geométrica: la relación entre las propiedades químicas y la ubicación de los átomos de una molécula en el espacio tridimensional. El trabajo con fórmulas estructurales obvia cualquier discusión acerca de la disposición de los átomos en el interior de los grupos, preocupándose más por la relación entre ellos mismos y los cambios químicos por cambios de posición. Pero, la aparición de los isómeros geométricos puso en evidencia los límites y restricciones de las explicaciones topológicas, para dar lugar a una transformación en la forma de representar la estructura molecular y la emergencia de nuevos modelos moleculares. En términos didácticos, la diferenciación histórica y epistemológica entre constitución y configuración resulta muy importante, pues a veces se soslaya con demasiada laxitud produciendo interconversiones entre fórmulas estructurales y representaciones tridimensionales de manera desprevenida y poco fundamentada. Se cree que son equivalentes representaciones bidimensionales con modelos de esferas y bastones por ejemplo, sin la debida discusión epistemológica, quedando sin fundamento el papel de la mediación didáctica que las pone en correlación.
En
este
sentido,
apuntaremos
a
mostrar
aspectos
relacionados con la configuración para su tratamiento en los espacios de
enseñanza y la hipótesis tridimensional que diferencia la constitución de la configuración. Inicialmente las fórmulas estructurales tienen explicación para el cambio químico según la relación de conectividad de los diversos grupos. Nótese que el trabajo históricamente construido en el campo de la estructura molecular, vino a desarrollarse en el interior de la química orgánica, pues su extensión luego a la generalidad de las estructuras químicas requirió un desarrollo teórico y experimental, que posteriormente vendría a darse en términos del concepto de valencia, enlace químico, entre otros, a la vez que ciertas técnicas de determinación estructural como la difracción de rayos X y la espectroscopía molecular. Una acotación a propósito de la enseñanza, de los conceptos y teorías estructurales en el conjunto particular de sustancias químicas orgánicas, no resultaría descabellada si se piensa en su economía teórica, además de su simplicidad en la verificación experimental, lo que de aceptarse, llevaría a replantear la forma tradicional de construir el currículo que contrariamente hace un especial énfasis en estudiar primeramente el campo de la química inorgánica. Desde esta perspectiva, toda iniciativa didáctica alrededor de la configuración, debe partir de la consideración de la hipótesis kekuliana del Carbono tetraédrico. En este punto resultan indispensables ciertas anotaciones:
Si se inteta proponer una nueva lectura didáctica, partiendo de una nueva lectura histórico-epistemológica, debe prescindirse de la anécdota y el precursor para indicar el proceso de construcción de
conceptos y teorías científicos. En el caso de Friedrich August Kekulé esto resulta fundamental, pues el relato anecdótico no solo lo presenta como un genio al resolver un problema de manera mágica, sino que, además, lo aisla de cualquier comprensión comunitaria de su trabajo. En efecto, nunca se habla de lo intensa que fué la discusión que tuvo acerca de la configuración tetraédrica del átomo de carbono en los hidrocarburos alifáticos, en el marco del Congreso de Karlsruhe en 1860, de tal forma que en vez de presentarla como una propuesta post hoc, aceptada por su valor operacional más que por sus valores teóricos y experimentales, como una gran genialidad revolucionaria (Nye, M.J. 1976). Aunque no se quisiera demeritar el aporte kekuliano, se quiere llamar la atención a la forma en que en los discursos didácticos aparecen este episodio de la historia de la química.
En segundo lugar, establecer con la mayor exactitud posible aquello planteado por Kekulé. Del Re (1998:89-90) nos recuerda que lo fundamental es el carácter analógico de lo expuesto por Kekulé: “Podríamos pensar que por las características de los átomos de Carbono en sus compuestos, las afinidades de cada uno de estos átomos se orientarían hacia los vértices de un tetraédro”.
Obviamente,
la
imagen
que
en
primera
instancia
visualiza
tal
aproximación, es efectivamente aquella que ubica el átomo de Carbono en el centro de una figura sólida tetraédrica, pero dicha representación de tetraedros fue posterior. En cambio, Kekulé pensaba en esferas de madera que tenían incrustados enganches que representaran cada una de las afinidades, que no necesariamente tendrían 110º entre sí. Los
diversos modos de visualización que resultan de un modo particular de modelar geométricamnete la estructura, pueden servir de base para introducir a los estudiantes en la idea de consecuencia de la teoría con respecto al modelo que se utilice, con los problemas derivados y estudiados en la sección 6.2.3.
8. HACIA LA CONSTRUCCIÓN DE UNA RELACIÓN ENTRE HISTORIA Y DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS
Se ha intentado, presentar en este trabajo cómo una nueva modalidad en la comprensión histórica
y epistemológica
de los conceptos
científicos, puede implicar una nueva dinámica en la construcción del discurso didáctico que posibilite la construcción de una relación entre historia y enseñanza de las ciencias como problema de investigación. Se ha arriesgado aquí una mirada particular, un conjunto particular de trabajos en el campo de la historia de las ciencias con una demarcación teórica y metodológica, además de temporal y geográfica: la historia epistemológica del pensamiento francés clásico del siglo XX. A partir de estas premisas, se han aventurado igualmente algunas formas de interpretación de las consecuencias educativas, derivadas de una reforma en la concepción histórico-epistemológica del discurso científico, además de haber adelantado la construcción algunas relaciones entre discurso histórico y didáctico. Desde esta perspectiva, no puede ser sino en este campo circunscrito de consideraciones y aproximaciones en el que
pueden
arriesgarse
las
conclusiones
de
esta
investigación
monográfica, dejando para un trabajo posterior, de mayor rigor y sistematicidad, la labor de concluir de manera más contundente, la problemática presentada en este ensayo.
8.1. Epistemologías Regionales, Didácticas Diferenciales Una nueva comprensión de la realidad del trabajo científico, es puerta para una nueva comprensión del trabajo didáctico. En los últimos lustros, hemos visto consolidarse dos campos congéneres de conocimiento e investigación, en torno al saber científico: la historia y la didáctica de las ciencias. Esta última, ha configurado un programa de investigaciones conceptual
y
metodológicamente
fundamentado,
acerca
de
los
problemas alrededor del que aprende, del que enseña, aquello con qué se enseña, las mediaciones en el proceso de enseñanza/aprendizaje, etc. Los trabajos investigativos a propósito y los resultados que ellos mismos han provisto, sugieren un núcleo fuerte de orientaciones conceptuales que rigen la construcción del discurso didáctico contemporáneo. Sin embargo, a partir de lo construido en esta monografía investigativa, podemos concluir que dicho trabajo no avisora su completitud ni mucho menos su agotamiento. Efectivamente las luces brindadas por el cruce entre problemas históricos, epistemológicos y didácticos acerca de los conceptos químicos implicados en el campo de la estructura de las sustancias y los modelos moleculares, animan a proponer una reflexión en torno a lo general que pueda ser un discurso acerca de la enseñanza de las ciencias. Se ha analizado cómo, a diferencia de otras disciplinas del conocimiento científico, la química posee modos propios y particulares de
representación
y
experimentación,
con
un
singular
estatuto
epistemológico y unas relaciones históricas que van más alla del simple progreso por reemplazo y mejoría teórica y técnica. Muy por el contrario, los diferentes procesos de modelación estructural en sus diversos
momentos
de
investigación
desarrollo química,
histórico, registran
aún
en
la
supervivencias
actualidad
de
la
conceptuales
y
solidaridades mutuas entre formas discursivas que podrían señalarse como incompatibles. Al parecer, la discusión filosófica se traslada de la manera en que caen y aparecen paradigmas científicos en química, de la forma en que se resuelven teorías rivales, a la dirección del vector epistemológico que ordena diversas formas químicas de conocer y objetivar. Desde esta perspectiva, cabe la pregunta por si los procesos de enseñanza y aprendizaje de la química, no tendrían en su natureleza una diferenciación con respecto a otras disciplinas, dadas las intrincadas relaciones entre historia, epistemología y enseñanza de las ciencias. Se atreve esta investigación monográfica, a concluir que en efecto la enseñanza de la química, al menos en el campo particular de los modelos moleculares y el problema estructural de las sustancias, comporta caracteres propios que probablemente no son comunes en otros territorios discursivos. Si los movimientos filosóficos en química, abogan por una no-reducción de la química a la física por la utilización de conceptos epistemológicos exógenos, se tendría la libertad de abogar con insistencia a una didáctica diferencial para las diversas ciencias, por una
didáctica
particular
de
la
química,
que
conjugue
aquellas
sigularidades del discurso con los problemas generales de la didáctica de las ciencias. Si la mirada insta por una epistemología regional, los resultados de lo observado en este trabajo invitan a una didáctica del detalle, de la particularidad del discurso científico objeto de enseñanza.
8.2. Del Pensamiento Francés a la Epistemología e Historia de las Ciencias Comparada Le Nouvel Esprit Scientifique, la primera gran obra de epistemología de Bachelard se publicó en 1934, el mismo año en que apareció en Viena el famoso libro de Karl Popper Logik der Forschung. Este libro asume como punto de partida de sus análisis, el mismo estado de las ciencias físicas que Bachelard; trata de los mismos descubrimientos y plantea, aparentemente, cuestionamientos análogos (Lecourt, D. 1975:129-130). No obstante, puede observarse que el rumbo que han tomado ambas reflexiones, bifurca tradiciones epistemológicas diferentes y claramente demarcadas. El presente trabajo se ha circunscrito a la tradición filosófica
iniciada
por
la
crítica
bachelardiana,
estudiando
las
implicaciones históricas y epistemológicas, así como las relaciones con los problemas didácticos, que aparecen por esta nueva forma de entender las ciencias. Cabría entonces la pregunta por la convergencia que podría instituirse entre discusiones histórico-epistemológicas y didácticas, desde diferentes marcos de referencia filosóficos. En el mismo sentido, se hace necesario adelantar procesos de investigación didáctica que dialoguen con otros modos de pensamiento histórico y epistemológico: la filosofía husserliana, las discusiones aportadas por la Escuela de Frankfurt, etc. Cuáles pueden ser los aportes a la enseñanza de las ciencias, que puedan derivarse de otras disciplinas aparecidas en el concierto epistémico del siglo XX: los estudios sociales de la ciencia, la lingüística y la antropología estructural, el psicoanálisis, entre otras. Podría concluirse, que es fundamental iniciar un diálogo abierto entre didáctica de las ciencias y otros campos de conocimiento,
de manera que puedan marcarse nuevos derroteros investigativos, nuevas miradas y nuevos problemas de estudio y de análisis. 8.3. Epílogo Realizar una historia de la química, de sus discursos y sus prácticas, de sus conceptos y sus teorías, a partir de la consideración del problema de la estructura de las sustancias, la aparición del concepto de molécula y el desarrollo teórico e instrumental de los modelos moleculares, puede resultar una tarea extraña y ajena a la tradición epistemológica disciplinaria, pues en realidad existen relatos historiográficos mucho más famosos y que han gozado de mayor divulgación en el interior de nuestras comunidades educativas: el surgimiento de la Teoría del Oxígeno frente a la decadente Teoría del Flogisto, la historia de los sistemas de nomenclatura y simbología química, la historia de los sistemas de clasificación periódica de los elementos, la historia de la síntesis orgánica y demás. El problema de las sustancias y su estructura, se relata de manera fantástica a través de la historia de los sinsabores, sacrificios y genialidades de los grandes sabios, de las grandes épocas y periodos que constituyen el desarrollo del atomismo, que desde los griegos hasta Dalton, desde Rutherford hasta Schrödinger se levantan como una oda al progreso del espíritu humano en su continuo esfuerzo por el conocimiento de la naturaleza. No obstante, estos grandes relatos de la historia de las ciencias, tan frecuentes en nuestros currículos y espacios de formación en química, plantean dos cuestionamientos primordiales: en primer lugar, lo apropiado que puedan llegar a ser esta clase de caracterizaciones
históricas de la práctica científica, para la actualidad de las discusiones en epistemología e historia de las ciencias, venidas desde principios del anterior siglo, y en segundo lugar, la significación que pueda tener para la comprensión de la historicidad del fenómeno químico, el discurso a su alrededor y la práctica de la comunidad química, una historia de la desmaterialización efectuada desde el átomo daltoniano hasta las más fundamentales partículas del universo. Tendría que ver lo presentado, entonces, con la construcción de una historia de la química que muestre el irregular desarrollo de los conceptos químicos, sus mutaciones, sus transformaciones y hasta sus desapariciones; las discontinuidades epistémicas, las rupturas de pensamiento que dan como resultado las diversas maneras de concebir el fenómeno químico y sus formas experimentales de constitución; la consonancia y relación del discurso y la práctica científicas de la química, con la dispersión de relaciones sociales y culturales que atraviesan el escenario de producción de conceptos y enunciados y que determinan sus posibilidades de significación. Una tarea de estas dimensiones necesitaba, necesariamente, un inicio no ortodoxo ni popular, tan poco tradicional como la intencionalidad misma: una historia del discurso químico tras la lente del problema de la estructura de las sustancias, el advenimiento mismo de la sustancialidad científica,
su
constitución
como
objeto
de
conocimiento,
y
la
demarcación de su campo disciplinario. Una historia del surgimiento y desarrollo de la molecularidad, el escenario de ruptura que posibilitó su conceptualización y las implicaciones teóricas y experimentales de la aproximación molecular al fenómeno científico de la química. Una
historia de los modelos de la estructura molecular de las sustancias, que muestre la real aportación kekuliana (más allá del anecdotismo de la prototeoría de valencia), su inclusión en la práctica química de investigación estructural y su progresiva matematización, hasta nuestros días. ¿Es posible vincular el problema histórico de la estructura de las sustancias en la disciplina científica de la química, con los problemas propios de la enseñanza y del discurso didáctico, tales como la recontextualización, la transposición y el currículo? Más allá de la respuesta a esta pregunta, que por demás puede no haber aparecido en este trabajo, lo que resulta fundamental al tratar de señalar el objeto de esta investigación, es la óptica problematizante a partir de la cual surge el problema por estudiar. En efecto, la importancia del problema de investigación no estriba en la consideración de una pregunta como objeto dado, sino en la mirada investigativa que le ha dado existencia, y que para el caso, resulta de aquella que concibe la enseñanza de las ciencias como un doble problema: por una parte, el de la práctica científica y del discurso de la ciencia, que tendría como óptica de aproximación la epistemología y la historia de las ciencias, o mejor, la historia epistemológica; por otra parte, el problema de la práctica de la enseñanza, el discurso didáctico y el fenómeno educativo que tendrían como mirada aproximativa la pedagogía y la didáctica de las ciencias. En el caso particular de la enseñanza de la química, esta doble acción problematizante, se concibe en esta investigación de manera polémica: por un lado, una aproximación epistemológica, histórica y crítica al momento de ruptura que significó la emergencia de la molecularidad, su
discontinuo
e
irregular
devenir
en
el
discurso
químico
y
sus
transformaciones, al igual que sus formas de objetivación a través de los modelos moleculares. Por otro lado, un acercamiento a la acción del discurso didáctico en la transformación de los discursos científicos, en los
procesos
de
recontextualización,
así
como
la
dinámica
conformación de los discursos constructores de objetos de enseñanza.
de
9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALTHUSSER, L. 1969. Epistemología e Historia de las Ciencias. En: ECO Revista de la Cultura de Occidente, Vol. 18, No. 4, pp. 395-399. BACHELARD, G. 1985. El nuevo espíritu científico. Nueva Imagen, México D.F. BACHELARD, G. 1976. El materialismo racional. Editorial Paidos, Buenos Aires. BACHELARD, 1970. La filosofía del no. Amorrortu Editores, Buenos Aires. BRUSH, S.G. 1974. Should the history of science be rated X? En: Science, No. 18, pp. 1164-1172 CANGUILHEM, G. 1980. La historia de las ciencias en la obra epistemológica de Gastón Bachelard. En: Sociología, No. 2, pp. 5-11. CANGUILHEM, G. 1978. El objeto de la historia de las ciencias. En: Sociología, No. 1, pp. 7-14. CASTELLAN,
G.W.
1987.
Fisicoquímica.
Segunda
Edición.
Pearson
Education, México D.F. COMTE, A. 1971. Discurso sobre el espíritu positivo. Ediciones Orbis S.A., Madrid.
COMTE, A. 1968. Curso de filosofía positiva. Lecciones primera y segunda. Ediciones Anthropos, Barcelona. DAGOGNET, F. 2003. Georges Canguilhem. Filósofo de la vida. En: Traducciones Historia de la Biología, No. 25. Facultad de Ciencias Humanas y Económicas, Universidad Nacional de Colombia. Medellín. DEL RE, G. 1998. Ontological status of molecular structure. En: HYLEInternational Journal for Philosophy of Chemistry, Vol. 4, No. 2, pp. 81103. DERX, H.G. 1922. Contribution à la Connaissance de la configuration des systèmes annulaires dans l’espace. En: Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas, No. 41, pp. 312-342. ELIEL, E.L. 1970. Elementos de estereoquímica. Limusa-Wiley, México D.F. FERNÁNDEZ, M. 2000. Fundamentos históricos de la didáctica de las ciencias. En: PERALES, F.J. & CAÑAL DE LEÓN, P. (ed.). Didáctica de las ciencias experimentales. Teoría práctica de la enseñanza de las ciencias. Editorial Marfil, Madrid. FICHANT, M. 1996. Apuntes Biográficos sobre Georges Canguilhem. En: Sociología, No. 19, pp. 44-46. FICHANT, M. 1983. La epistemología en Francia. En: CHATÊLET, F. (ed). Historia de la filosofía. Ideas, doctrinas. Vol. IV. Espasa-Calpe, Madrid.
FICHANT, M. 1978. Idea de una historia de las ciencias. En: FICHANT, M. & PECHEUX, M. (eds). Sobre la Historia de las Ciencias. Siglo XXI Editores, México D.F. FOUCAULT, M. 1995. La vida: La experiencia y la ciencia. En: Sociología, No. 18, pp. 7-16. FRANCOEUR, E. 2000. Beyond dematerialization and inscription. Does the materiality of molecular models really matter? En: HYLE-International Journal for Philosophy of Chemistry, Vol. 6, No. 1, pp. 63-84. GRECA, I.M.; dos SANTOS, F. 2005. Dificuldades da generalização das estratégias de modelação em ciências: O caso da física e da química. En: Investigações em Ensino de Ciências, Vol. 10, No. 1. JENSEN, W.B. 1998a. Logic, history and the chemistry textbooks I: Does chemistry have a logical structure? En: Journal of Chemical Education, Vol. 75, No. 6, pp. 679-687. JENSEN, W.B. 1998b. Logic, history and the chemistry textbooks II: Can we
unmuddle
the
chemistry
textbook?
En:
Journal
of
Chemical
Education, Vol. 75, No. 7, pp. 917-828. JENSEN, W.B. 1998c. Logic, history and the chemistry textbooks III: One chemical revolution or three? En: Journal of Chemical Education, Vol. 75, No. 8, pp. 961-969. KLEIN, U. 2001. Berzelian formulas as paper tools in early nineteencentury. En: Foundations of Chemistry, Vol. 3, No. 1, pp. 7-32.
LAZSLO, P. 2003. Foundations of chemical aesthetics. En: HYLEInternational Journal for Philosphy of Chemistry, Vol. 9, No. 1, pp. 11-32. LECOURT, D. 1999. La filosofía en la historia de las ciencias. En: Investigaciones filosóficas. Cuadernos de la Facultad de Humanidades. Universidad Nacional de Colombia, Medellín. LECOURT, D. 1984. El orden y los juegos. El positivismo lógico en cuestión. Ediciones la Rosa, Buenos Aires. LECOURT, D. 1981. La historia epistemológica de Georges Canguilhem. En: CANGUILHEM, G. Lo normal y lo patológico. Siglos XXI Editores, México D.F. LECOURT, D. 1978. Para una crítica de la epistemología. Siglo XXI Editores, México D.F. LECOURT, D. 1975. Bachelard o el día y la noche. Editorial Anagrama, Barcelona. MACHEREY, P. 1969. La filosofía de las ciencias de Georges Canguilhem. En: ECO Revista de la Cultura de Occidente, Vol. 18, No. 4, pp. 400-439. MARÍN, N.; JIMÉNEZ, E. 1997. Problemas metodológicos en el tratamiento de las concepciones de los alumnos en el contexto de la filosofía e historia de las ciencias. En: Enseñanza de las Ciencias, Vol. 15, No. 3, pp. 335-339. MARQUEZ, D.M.; CALUZI, J.J. 2005. Contribuições da história da ciência no ensino de ciências: Alternativas de inserção de física moderna e
contemporânea no ensino médio. En: Enseñanza de las Ciencias, No. Extra, Memorias del VII Congreso Internacional sobre Investigación en Enseñanza de las Ciencias, Granada 7 al 10 de septiembre de 2005. MARTINEZ, A.S.; VILLALBA, G. 2005. La noción de recurrencia conceptual en didáctica de la química. En: Techné, Episteme, Didaxis, No. Extra, Memorias del II Congreso sobre Formación de Profesores de ciencias, Bogotá D.C., 24 al 27 de mayo de 2005, pp. 241-243. MARTÍNEZ, A.S.; VILLALBA, G.; BARRAGÁN, D. 2005. Recurrencia conceptual en la formación inicial del profesorado de química. En: Memorias del V Encontro Nacional de Pesquisa no Ensino de Ciências, Sao Paulo 28 de noviembre a 3 de diciembre. MARTÍNEZ, A. et al. 2005a. Enseñanza de modelos moleculares: Aproximación a un estado del arte. Informe final de investigaciones, CIUP-Universidad Pedagógica Nacional. Próximo a publicar. MARTÍNEZ, A.S. et al. 2005b. La enseñanza de los modelos teóricos de la estructura
molecular.
Informe
final
de
investigaciones.
CENDOC-
Universidad Pedagógica Nacional. MARTÍNEZ, A.S. 2004. Química: Un mentefacto conceptual. En: Techné, Episteme, Didaxis, No. 15, pp. 85-96. MARVEL,
C.S.;
GLASS,
D.
1938.
The
possible
asymetry
of
monosubstituted Cyclononane. En: Journal of the American Chemical Society, Vol. 60, pp. 1051-1053.
MATTHEWS, M.R. 1994. Historia, filosofía y enseñanza de las ciencias: La aproximación actual. En: Enseñanza de las Ciencias, Vol. 12, No. 2, pp. 255-277. MOHR, E. 1918. Die baeyersche spannungstheorie und die struktur des diamanten. En: Journal für Praktische Chemie, Vol. 98, No.2, pp. 315-353. Traducción en FRANCOEUR, E. 2000. Beyond dematerialization and inscription. Does the materiality of molecular models really matter? En: HYLE-International Journal for Philosophy of Chemistry, Vol. 6, No. 1, pp. 63-84. MOSQUERA, C.J.; MORA, W.; GARCÍA, A. 2003. Conceptos fundamentales de la química y su relación con el desarrollo profesional del profesorado. Fondo de Publicaciones Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D.C. NELSON, P. 2002. Teaching chemistry progressively: From substances, to atoms and molecules, to electrons and nuclei. En: Chemistry Education: Research and Practice, Vol. 3, No. 2, pp. 215-228. NYE, M.J. 1984. The Question of the Atom. Tomash, Los Angeles. NYE, M.J. 1976. The nineteenth-century atomic debates and the dilemma of an indifferent hypothesis. En: Studies in the History and Phylosophy of Sciences, No. 7, pp. 245-270. OROZCO, J.C. 2005. Atajos y desviaciones. Los estudios histórico-críticos y la enseñanza de las ciencias. En: Techné, Episteme, Didaxis, No. Extra,
Memorias del II Congreso sobre Formación de Profesores de ciencias, Bogotá D.C., 24 al 27 de mayo de 2005, pp. 70-79. OROZCO, J.C. 1996a. El encanto de la diferenciación. Aproximaciones con Faraday a la Enseñanza de las Ciencias. Tesis de Maestría en Docencia de la Física. Universidad Pedagógica Nacional, Bogotá. OROZCO, J.C. 1996b. Gastón Bachelard y la historia comprometida. En: Física & Cultura: Cuadernos sobre Historia y Enseñanza de las Ciencias, No. 2, pp. 19-43. PANETH, F.A. The epistemological status of the chemical concept of element. En: Foundations of Chemistry, Vol. 5, No. 2, pp. 113-145. RAMSEY, J. 2000. Realism, essentialism and intrinsec properties: The case of molecular shape. En: BHUSHAN, N. & ROSENFELD, S. (ed.). Of minds and molecules: New philosophical perspectives on chemistry, pp. 117-128. Oxford University Press, New York. SACHSE,
H.
1890.
hexamethylenderivate.
Uber En:
die
geometrischen
Berichte
der
isomerien
Deutschen
des
Chemischen
Gesellschaft, No. 23, pp. 1363. Traducción en FRANCOEUR, E. 2000. Beyond dematerialization and inscription. Does the materiality of molecular models really matter? En: HYLE-International Journal for Philosophy of Chemistry, Vol. 6, No. 1, pp. 63-84. SAUSSURE, F. 1974. Curso de lingüística general. Editorial Losada, Buenos Aires.
SCHUMMER, J. 2004. Substances vs. reactions. En: HYLE-International Journal for Philosophy of Chemistry, Editorial, pp.04-05. SCHUMMER, J. 2002. The impact of instrumentation on chemical species: From chemical substances to molecular species. En: MORRIS, P. (ed.). From classical to modern chemistry. The instrumental revolution. Thomas Graham House, Cambridge. SCHUMMER, J. 1999. Coping with the growth of chemical knowledge. Challenges
for
chemistry
documentation,
education
and
working
chemist. En: Educación Química, Vol. 10, No. 2, pp. 92-101. SCHUMMER, J. 1998. The chemical core of chemistry I: A conceptual approach. En: HYLE-International Journal for Philosophy of Chemistry, Vol. 4, No. 2, pp. 129-162. SERRES, M. (ed.).1989. Historia de las Ciencias. Ediciones Cátedra S.A., Madrid. STENGERS, I. 1989. La afinidad ambigua: El sueño newtoniano de la química del siglo XVIII. En: SERRES, M. (ed.). Historia de las Ciencias. Ediciones Cátedra S.A., Madrid. VAN BRAKEL, J. 2000. The nature of chemical substances. En: BHUSHAN, N. & ROSENFELD, S. (ed.). Of minds and molecules: New philosophical perspectives on chemistry. Oxford University Press, New York. WHITAKER, M. 1979. History and quasi-history in physics education I. En: Physics Education, No. 14, pp. 108-112.
WIGHTMAN, W.A. 1925. The spacial structure of cycloparafins. Part I. A new
aspect
of
Mohr’s
theory
and
the
isomerism
of
Decahydronaphtalene. En: Journal of the Chemical Society, No. 127, pp. 1421-1425. ZEIDLER, P. 2000. The epistemological status of theoretical models of molecular structure. En: HYLE-International Journal for Philosophy of Chemistry, Vol., 6, No. 1, pp. 17-34.
Lihat lebih banyak...
Comentarios
