Introducción

La Historia de la Química permite identificar y caracterizar los diferentes modelos teóricos de la ciencia que se reconfiguran sistemáticamente con la reconstrucción de sus postulados, lenguajes y métodos, promueve relacionar el conocimiento científico con los problemas y finalidades, la cultura y los valores de una época (^{Quintanilla, 2020}). En lo que corresponde a la formación inicial del profesorado de química, la importancia que tiene el uso de la historia de la ciencia radica en comprender que es el pensamiento químico y promover la reflexión sobre fenómenos químicos en el aula de ciencias, contribuyendo de manera razonable a que el estudiantado se motive por aprender química porque le resulta más cercana, valiosa e interesante para comprenderla.

Lo que nos motiva en esta propuesta es articular de manera virtuosa la Historia de la Ciencia (HC) con la Filosofía de la Ciencia (FC) y la Didáctica de las Ciencias (DC). Han transcurrido 32 años desde que ^{Estany e Izquierdo (1990)} nos advertían sobre los supuestos que subyacen a la dinámica entre HC, FC y DC, constituyendo hasta hoy, una cuestión muy debatida, controversial y de interés creciente tanto en círculos de filósofos como de historiadores de la ciencia y didactólogos en un componente esencial y relevante para repensar la formación del profesorado de ciencias naturales y el aprendizaje (^{Izquierdo et al., 2016}; ^{Quintanilla, 2017}). La vinculación se ha estrechado tanto que, actualmente es tendencia cada vez más frecuente en la fundamentación teórica de las innovaciones de propuestas de secuencias de enseñanza y aprendizaje, así como de su incorporación en la formación inicial del profesorado (^{Izquierdo et al., 2014}).

En este artículo, presentamos una propuesta que, debidamente orientada, puede contribuir a promover esta tríada virtuosa HQ-FQ-DQ y que hemos venido trabajando la formación inicial y continua del profesorado de química, centrados en los aportes de estas metaciencias a la enseñanza de química (Leal et al., 2019). El aporte de los estudios meta científicos (HFC) permitirá al alumnado comprender la ciencia como un sistema de conocimiento vivo, que se modifica constantemente en función de nuevas aportaciones, de nuevas preguntas y de dudas razonables que pueden conducir a nuevos descubrimientos.

La Historia y la Filosofía de la Química en la Formación inicial Docente

La HC ha tenido una función específica, importante, en la enseñanza de las ciencias, ya que sirve de introducción al profesorado no especialista que se 'aproxima' a ella, mostrando la procedencia y origen del conocimiento científico especializado, cómo se elabora y desarrolla, su relevancia en el marco general de los conocimientos científicos, los retos intelectuales y prácticos a los que se enfrenta la formación y desarrollo profesional del profesorado y sus diferentes, teorías, lenguajes e instrumentos (^{Chamizo, 2018}). El profesorado en formación inicial ha logrado construir diversas concepciones del mundo y de las ciencias, adquiridas a través de sus experiencias, en la química escolar y luego en la formación profesional. Algunos estudios se han orientado hacia las concepciones que tienen estos profesores sobre el uso de modelos en la formación docente, la resolución de problemas científicos escolares y las imágenes o representaciones que ellos han construido sobre la historia de las ciencias (^{Quintanilla, 2017}; ^{Lires, 2022}; ^{Quintanilla y Solsona, 2019}).

La relevancia de Faraday y Lavoisier en la historia de la ciencia para la enseñanza y la formación del profesorado

En esta propuesta se introduce al Profesorado de Química en Formación (en adelante PQF) en algunas de las controversias históricas relevantes sobre materia y energía a partir de la vida y época de Lavoisier y Faraday (aclaramos que en la época de ellos no se discutía sobre materia y energía en los términos que actualmente entendemos). El primero, nació en París en 1743. Hijo de un abogado que ocupaba el cargo de procurador del Parlamento parisino, el Tribunal más importante de Francia, obtuvo el título de nobleza de "Conseillier-Secrétaire". La madre, que procedía también de una acomodada familia de juristas, murió cuando Lavoisier solo tenía 5 años. Estudió durante 9 años en el Collége Mazarin, y se graduó de abogado. En 1771, Lavoisier se casó con Marie Anne Pierrette Paulé, que entonces tenía 14 años. Se convirtió en su secretaria y ayudante personal, y aprendió inglés para traducirle las publicaciones de Priestley y Cavendish, como también el libro Essay on phlogiston de R. Kirwan (^{Gallego et al, 2015}). A diferencia de Lavoisier, Michael Faraday era de origen británico y humilde. Nació en 1791, al sur de Londres y falleció en 1867. Vivió una época de grandes avances científicos, la famosa Revolución Industrial y de la cual, Gran Bretaña, fue el centro gravitatorio en el siglo XIX. Entusiasta, extraordinariamente metódico y creativo que pensaba en términos de imágenes. No fue hasta 1813 cuando Faraday comenzó a "trabajar" en el campo de la ciencia. Su primer jefe y mentor fue el químico Humphry Davy, también británico, y que logró grandes descubrimientos en el campo del electrólisis.

Metodología e instrumentos

En este trabajo exploratorio y de innovación en la formación del profesorado de química, se adopta un enfoque cualitativo con aproximación interpretativa y naturalista hacia el objeto de estudio (^{Hernández et al, 2014}). Se utilizan tres dispositivos (Dp): (a) Un video (Dp1) que 'ambienta' de manera documentada y personificada, la vida y época de Lavoisier y Faraday, (b) Pauta de Observación(Dp2) que orienta los registros audiovisuales con preguntas problematizadoras: Ej: ¿Cómo se genera una pregunta científica?; ¿Cómo se aborda o intenta resolver el problema en una comunidad científica?; ¿Qué tipo de conflictos o disputas aparecen en la comunidad científica? ¿Cómo se enfrentan? ¿cómo se superan? y c) Dispositivo de Evaluación (Dp3) que orienta la reflexión teorizada de la actividad con preguntas específicas tales como ¿Qué ha provocado en mis conocimientos científicos, mi imagen de la ciencia, de la química esta narración histórica? ¿Qué desafíos profesionales me parecen relevantes como profesor de química en formación?, entre otras.

Participaron 14 PQF de octavo semestre de la Universidad Católica de Chile, organizados en 5 grupos de trabajo. La actividad se desarrolló durante 4 sesiones consecutivas durante el primer semestre de 2020 en ambiente remoto. La pauta de observación (D2) orientaba al profesorado para abordar la vida y época de Lavoisier y Faraday sugiriendo aspectos personales, institucionales, culturales y científicos entre otros. El dispositivo de evaluación (D3) promovía una reflexión teorizada respecto a la relevancia de incorporar la HC en la enseñanza (^{Cabrera, 2015}; ^{Izquierdo et al., 2016}).

Nuestra finalidad es mostrar al PQF, cómo las ideas, condiciones, contextos, estilos de vida, valores en disputa e instituciones en conflicto en la época de Lavoisier y Faraday fueron determinantes para la emergencia de nuevas teorías, lenguajes e instrumentos en relación con la materia y la energía. A partir de un video que ambienta la época de ambos científicos, se presenta al profesorado de química en formación a la persona 'no al personaje', con sus dilemas, angustias, frustraciones, ansiedades e inteligencia creadora en relación con dos conceptos vertebradores o modelos irreducibles en la didáctica de la química: modelo materia y modelo energía, ampliamente investigados en nuestra área (Perea y Buteler, 2016; ^{Greca y Moreira, 1998}).

El debate al que se pretende invitar al PQF requiere de un enfoque histórico-filosófico con base en una visión de la historia de la ciencia profundamente humana inspirada en el racionalismo hipotético o moderado con la intención de no limitarse a una transmisión de información sino a promover habilidades cognitivo lingüísticas (^{Izquierdo et al., 2016}; ^{Quintanilla, 2017}).

Diagrama 1 Etapas de la intervención didáctica y posterior análisis de datos (elaboración propia). 

Descripción de la actividad

La actividad se realiza en formato remoto durante el primer semestre de 2020 (24 clases de 120 min. cada una) debido a la pandemia, para lo cual se implementan Talleres de Reflexión Docente (Diagrama 2) organizados en 3 momentos: i) Momento Teórico-Informativo (MT1); ii) Resolución de la tarea colaborativa (MG2) y iii) Evaluación del Proceso y de la Tarea (ME3). En M1 se introducen los aspectos metateóricos, en M2 los estudiantes observan el video y debaten las orientaciones de la Pauta de Observación generando sus producciones escritas y en M3 evalúan la actividad estableciendo relaciones HC/FC/DC (^{Izquierdo et al., 2014}).

Diagrama 2 Orientación metodológica (momentos) de los Talleres de Reflexión Docente. 

Resultados

Los datos clasificados, sistematizados y reducidos se analizan en tres niveles según se indica en la Tabla 2 y en tres etapas consecutivas (diagrama 3): Clasificación, estructuración, reducción y síntesis.

Diagrama 3 Etapas de tabulación, sistematización y análisis de datos. 

Primer nivel de análisis (N1) Descriptivo estructural por extensión de narrativas

Se recopilaron las 5 pautas de registro. En cada una, se contabilizó el 'número de párrafos independientes' en las diferentes secciones de los dispositivos Dp2 y Dp3. Cada párrafo se consideró 'unidad textual de análisis' (UTA) según se indica en la tabla 3.

En consecuencia, se clasificaron, sistematizaron y categorizaron 232 producciones textuales (UTA), elaboradas por el PQF contenidas en los dos dispositivos (Dp2 y Dp3). Se organizaron primero dentro de cada Grupo las producciones textuales que el PQF destacaba en Dp2 y Dp3, relevando la información de la vida y época de Lavoisier y/o de Faraday. Se reconfiguraron 9 dimensiones (D) con distintos énfasis y matices (Tabla 4). Se dispone en total de 45 Macro Relatos Grupales (MRG) de los que se incluyen algunos ejemplos en la Tabla 5. Todos ellos se agruparon por 'volumen de palabras según' (UTA) tal y como se indica en la Tabla 6.

Observamos que D8 tiene un relato más denso y extenso en todos los MRG al relacionar aspectos emocionales y valóricos en disputa que el PQF identifica en la recreación histórica, considerando relevante de explicar, argumentar y justificar, así como debatir acerca de las relaciones humanas de producción de conocimiento. D9 emerge como la segunda dimensión interesante y vincula los ambientes o condiciones en que se produce el conocimiento en la HC y que considera relevante de introducir en la química escolar realizando una ambientación histórica al enseñar temáticas como materia y energía. Finalmente, D3 es otra de las dimensiones destacadas por el profesorado, reconociendo, analizando y comprendiendo los conflictos de la comunidad científica y de las instituciones de la época que están recreadas en la actividad.

Gráfico 1 Producciones del PQF acerca de la vida de Lavoisier y Faraday. 

Segundo nivel Análisis de correspondencias múltiples

Atendiendo al 'volumen semántico' de los macrorrelatos (Tabla 6) se realiza un Análisis de Correspondencias Múltiples (ACM) para analizar las relaciones de dependencia e independencia de un conjunto de variables categóricas a partir de los datos de una tabla de contingencia (Abascal y Grande, 2017), para lo cual las dimensiones, grupos y categorías de relatos (Faraday y Lavoisier) se consideran variables que se transforman en correlaciones (Tablas 7, 8 y 9).

Identificación de perfiles docentes A partir del ACM se identifican dos perfiles del PQF (diagrama 4). Llamaremos pL-50 al de Lavoisier y pF+50 al de Faraday. El primero está representado por G4 y G5 quienes se interesaron en profundizar la vida y época de Lavoisier destacando las dimensiones D2, D4, D5, D6 y D7. El perfil pF+50 incluye G1, G2 y G3, quienes profundizan en la vida y época de Faraday destacando DI, D3, D8 y D9.

Diagrama 4 Perfiles docentes a partil del ACM. 

Tercer nivel de análisis. Análisis discursivo Finalmente exploramos las 232 producciones originales, intentando reconstruir lo que el PQF observa (escribe) y explica sobre la época de Lavoisier y Faraday. Se utiliza la Teoría Fundamentada, cuyo principal enfoque es la generación de conceptos, hipótesis y proposiciones partiendo directamente de los datos (Rodríguez et al, 1999), de los cuales se interpreta el significado simbólico de las palabra de los propios sujetos, tratando de caracterizarlos lo más densamente posible. La estrategia de análisis corresponde al método de la comparación constante. Codificamos y analizamos los datos utilizando el software Atlas ti en 4 etapas: (i) comparación de los datos derivados de las narrativas; (ii) la integración de cada categoría y sus propiedades o atributos (iii) delimitación de la teoría que comienza a generarse y (iv) proceso de saturación de incidentes correspondientes a cada categoría que nos permite llegar a 'categorías duras' configurando así la teoría fundamentada. Se obtienen 14 categorías emergentes que se indican y describen brevemente en la tabla 11 y se ejemplifican algunas, por razones de extensión, en la Tabla 12.

Gráfico 2 Frecuencia de categorías emergentes (producciones docentes). 

Evaluación de los resultados obtenidos

En las producciones docentes (grafico 1), las dimensiones que obtuvieron mayor valoración (D3, D8 y D9) son significativas y coinciden con ^{Chamizo (2014)} quien plantea que en la historia de las ciencias se pueden observar las divergencias y perspectivas opuestas que conllevan a luchas, la búsqueda de "verdades" y que en ocasiones trae consigo la frustración por no alcanzar los objetivos propuestos. Esto es un aspecto importante útil para la enseñanza de la química.

Otro aspecto de los resultados, es la tendencia hacia los contenidos actitudinales y valóricos en la FPQ porque esto permitirá responder a los cambios provenientes de la ciencia y la tecnología, que contribuye a imaginar una sociedad justa, plural, satisfactoria de las aspiraciones y necesidades humanas (^{Soto y Guzmán, 2003}; ^{Solbes, J., y Traver, M. J. , 2001}; ^{Obaya-Valdivia et al., (2001)} plantean que al fortalecer la autoestima, el liderazgo favorece el pensamiento crítico y la creatividad en los PFQ a través de la resolución de problemas de diferente índole, promoviendo y desarrollando la explicación y la argumentación.

Se identificaron 2 perfiles de análisis histórico docente (PAHD) que enfatizan diferentes dimensiones a propósito de la vida y época de Lavoisier y de la vida y época de Faraday. En ambos perfiles, el PQF enfatiza diferentes aspectos que pueden caracterizarse con matices en 9 dimensiones.

Conclusiones

A partir de la experiencia de innovación, observamos que se ponen en juego diferentes procesos complejos de desarrollo profesional que dejan en evidencia representaciones epistemológicas y conocimientos especializados del profesorado acerca de la ciencia, su historia y enseñanza, dimensiones naturales del trabajo educativo en sus aulas. Emergen diferentes criterios para decidir y potenciar el trabajo colaborativo, aproximándose con esta metodología a los aspectos más relevantes y valiosos acerca de la producción de conocimiento en la HC, promoviendo una reflexión teorizada y competencial, para comprender su sentido y valor como estrategia e instrumento de aprendizaje de la química escolar. Tomando como referencia los hallazgos de la tabla 12, se pudo evidenciar que se favorecen las articulaciones teóricas, metodológicas y lingüísticas virtuosas, que contribuyen a superar la visión anacrónica del conocimiento científico, enfatizando su relevancia para la comprensión sobre la producción del conocimiento y la propia reconfiguración teórica del profesorado sobre la enseñanza de las ciencias tanto como su formación y desarrollo profesional. (^{Quintanilla et al, 2005}; ^{Esteban, S., y Peral, F. (2007)}.

Aún en circunstancias y ambiente de virtualidad debido a la pandemia del COVID-19, que atenúan la participación y el trabajo colaborativo como sería en un ambiente de presencialidad, el PQF se vio genuinamente motivado en una actividad formativa específica, debidamente justificada teóricamente para promover la comprensión de la HC como una estrategia e instrumento de aprendizaje de la química escolar.

Los TRD son una estrategia importante para la formación del profesorado porque contribuyen al análisis de los contenidos científicos, la discusión y el debate en equipo, así como la autoevaluación de sus procesos formativos y la socialización de la experiencia de innovación, explicitada en sus producciones escritas grupales: G1 (...) en la época de Faraday la electricidad era vista como una sustancia que fluía a través de un cable abriéndose paso; G2 Cuando Faraday realiza el experimento con el imán fijo y observa el cable moviéndose alrededor comenta que esta "temblando por dentro" de la emoción.

Es fundamental continuar con estudios que permitan comprender los aspectos fundamentales de la historia de las ciencias como propuesta estratégica para el aprendizaje de la química porque esto servirá como orientación para el diseño e integración de esta metaciencia en la formación del profesorado.