Filosofía de La Química_Un Campo Emergente

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Filosofa de la Qumica: Un Campo Emergentecon Implicaciones para la Educacin enQumicaSIBEL ERDURANDepartment of Science Education, Kings College, University of London,Waterloo Road, Franklin-Wilkins Building, London SE1 8WA, UK

Resumen. Las aplicaciones tradicionales de la historia y la filosofa de la ciencia a la educacin en qumicase han limitado a ensear y aprender historia de la qumica. En este artculo se discute la recienteaparicin de la filosofa de la qumica como rea de conocimiento diferenciada. Las implicacionesdocentes de este nuevo campo se exploran en el contexto de los modelos qumicos. Las tendencias en eltratamiento de los modelos dentro de la didctica de la qumica subrayan la necesidad de re-conceptualizar la docencia y el aprendizaje de la qumica para incluir en ellos a la epistemologa qumica,lo cual representa una contribucin potencial de la filosofa de la qumica.

1. Historia y Filosofa de la Qumica y Educacin Qumica

Durante las dos ltimasdcadas, la investigacin en didctica de la qumica ha ignorado generalmente losrenovados esfuerzos de aplicacin docente de la historia y la filosofa de la ciencia (HFC) (Erduran 1997;Kauffman 1989). Brush (1978) ha argumentado que la naturaleza anti-histrica de la educacinqumica no es ms que un reflejo del escaso inters de los qumicos por las dimensiones histricasde su ciencia. Esta queja, sin embargo, confunde la situacin de la investigacin en didctica dela qumica con el estado de las dimensiones histricas y filosficas de la propia ciencia qumica.Muchos qumicos (e.g., Kauffman & Szmant 1984; Partington 1957) han contribuido conprofundos anlisis histricos de su disciplina. Los llamados qumico-historiadores,incluyendo a Kopp, Thomson, Berthelot, Ostwald e Ihde, han mantenido una larga tradicin deinters por la historia de la qumica (Russell 1985). Adems, en los Estados Unidos deobservan sugerencias para la inclusin de la historia de la qumica dentro de los estudiossuperiores de ciencias qumicas desde, al menos, los aos treinta del pasado siglo (Jaffe 1938;Oppe 1936; Sammis 1932).

El argumento central ms empleado en apoyo de la inclusin de la historia de la qumicaen la propia instruccin qumica, es el de la necesidad de motivar el aprendizaje de losestudiantes (Bent 1977; Brush 1978; Heeren 1990). A menudo, sin embargo, la historia de laqumica escrita por qumicos y desde la perspectiva del estado actual de su ciencia, acabaresultando poco til porque no es posible evaluar el pasado empleando exclusivamente valores


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y criterios contemporneos (Butterfield 1949). Adems, la historia de la qumica estgeneralmente basada en relatos hechos por los propios qumicos (Pumfrey1989). Un miembro dela profesin tiende a extraer del pasado aquello que es til para el presente como, por ejemplo, buenosejemplos de descubrimientos experimentales. Lo que necesita ser promocionado, ms bien, como indicaEllis (1989), es el punto de vista histrico de un extranjero: un anlisis de los acontecimientos histricossin dar por hecho lo que nos parece evidente hoy en da.

Una consecuencia directa de lo que podemos llamar la diferencia entre el miembro yel extranjero es que aquello que parece evidente de las asunciones histricas no debe seraceptado sin ms sino, al contrario, sometido a un cuidadoso escrutinio (Shortland & Warwick1989). Por ejemplo, los actuales criterios de los qumicos pueden convertir al modelo cido-base de Lemery en puramente mtico y al modelo de Lewis en ms real. Del mismo modo, lasexplicaciones histricas requieren algo ms que meras clasificaciones. Los modelos delcomportamiento de cidos y bases propuestos en el siglo XVII por el qumico francs NicolsLemery, no fueron en absoluto mticos en su momento. La tarea a la que se enfrentan loshistoriadores de hoy es precisamente la de investigar porqu ciertos modelos, explicacionesy teoras cientficas se dan por sentadas y otras no. Dado que los qumicos del siglo XVII nopodan anticipar modelos alternativos del comportamiento de cidos y bases (por ejemplo,todos los que estn basados en la configuracin electrnica del tomo), el historiador necesitaexaminar los factores sociales, personales y epistemolgicos, as como, desde luego, losfactores qumicos, que puedan ayudarnos a entender el camino del cambio en la comprensinde los cidos y bases que han experimentado los qumicos. Es relevante para la educacinqumica el que los alumnos acudan a clase como extranjeros, y no como miembros de ladisciplina. Es muy poco probable que dichos alumnos compartan todas las asunciones que sonnecesarias para ver una cierta explicacin qumica como la veran los qumicos o los propioseducadores.

2. Dnde est la filosofa de la qumica?

Aunque la historia de la qumica ha capturado el inters de los qumicos y encontrado su caminoen el correspondiente curriculum (Akeroyd 1984; Ellis 1989; Herron 1977; Kauffman 1989), lasdimensiones filosficas de la qumica no han recibido demasiada atencin (Scerri 1997; vanBrakel 1994). Alguna de las cuestiones centrales de la filosofa de la ciencia, tales como lascaractersticas diferenciales de la ciencia con respecto a otros empeos humanos, se hanestudiado tradicionalmente en trminos del considerado paradigma de la ciencia: la fs ica.


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Si bien el nfasis en el anlisis lgico de las teoras cientficas ha sido desafiado por filsofoscomo Popper y Kuhn, el legado del positivismo lgico as como el dominio de la fsica en losanlisis filosficos persisten hasta hoy.

El reduccionismo se ha considerado el principal factor de inhibicin del desarrollo de lafilosofa de la qumica como campo de investigacin diferenciado (Primas 1983; van Brakel &Vermeeren 1981). Desde una perspectiva positivista lgica, se ha visto a la qumica comoreducible a la mecnica cuntica. Dicha reduccin de la qumica a fsica atmica y molecularse justific como una consecuencia de la correspondencia y derivacin de las leyes de estasciencias (Nagel 1961; Nye 1993). El argumento de que la qumica es, en tal sentido, unaciencia reducida ha sido criticado por qumicos y filsofos de la ciencia (Scerri 1994a; vanBrakel 1994). Roald Hoffmann, ganador del premio Nobel de qumica, por ejemplo, hacuestionado la credibilidad de las afirmaciones reduccionistas:

La tradicin racionalista francesa, y la sistematizacin, anterior a la de otrasdisciplinas, de la astronoma y la fsica, han dotado a la ciencia de un coraznfilosficamente reduccionista. Se supone que existe una jerarqua lgica de lasciencias, y que el conocimiento debe definirse exclusivamente de forma vertical comoreduccin a la correspondiente ciencia ms fundamental. Cuanto ms matemtica,mejor. Por lo tanto, los fenmenos biolgicos deben de ser explicados por la qumica,sta por la fsica, y as. La lgica del reduccionismo filosfico se ajusta a la conocidametfora del descubrimiento: uno cava ms hondo, y as descubre la verdad. Pero elreduccionismo es solo una de las caras del entendimiento. No hemos sido hechos slopara desmontar, desconectar y analizar, sino tambin para construir. No hay examenms severo para el entendimiento pasivo que la creacin activa. Quizs examen noes la mejor palabra aqu, por cuanto construccin o creacin difieren inherentementedel anlisis reduccionista. Quiero reclamar un papel ms importante para la cienciaconstructiva, la que mira hacia delante. (Hoffmann& Torrence 1993, pp. 6778)

La creencia de que la qumica es una ciencia reducida ha prevalecido en la mentalidadde la comunidad HFC (e.g., Wasserman& Schaefer 1986). Slo a partir de los aos noventa delsiglo pasado, algunos filsofos de la ciencia han puesto en evidencia fallos en el argumentoreduccionista. Como contribuidos influyente a la emergencia de la filosofa de la qumica, EricScerri, de UCLA (Universidad de California-Los ngeles), ha afirmado que los filsofos de laciencia no han sido capaces de demostrar ni qu leyes pueden ser colocadas como primeraxioma ni que stas puedan derivarse entre distintas disciplinas (Scerri 1994a). Es adems


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cuestionable si el poder predictivo y explicativo de sus leyes, convencionalmente aceptadocomo criterio decisivo para determinar si una ciencia es paradigmtica, tiene la mismaimportancia y nfasis en otras ciencias diferentes. Mientras la historia de la fsica est llena depredicciones casi dramticas, como la curvatura de la luz estelar en campos gravitatorios y laexistencia del planeta Neptuno, la qumica, en cambio, no es conocida por sus xitos predictivos(Scerri 1994a).

Adems, Scerri (1991) argumenta que la qumica se diferencia de la fsica no tanto en losaspectos predictivos sino en los taxonmicos. Mientras que las predicciones en fsica estn basadas enmodelos matemticos, los modelos qumicos dependen ms de los aspectos cualitativos de la materia.La qumica ha estado tradicionalmente preocupada por cualidades como el color, el sabor y el olor.Aunque tanto la fsica como la qumica contienen conceptos dinmicos y cuantitativos, dichosconceptos en qumica van a menudo acompaados por otros de tipo cualitativo y taxonmico, comosucede as mismo en biologa. Adems, los conceptos taxonmicos se emplean en qumica comomedios de representacin. Algunos ejemplos son cido, sal, y elemento. Estos conceptostaxonmicos ayudan a los qumicos en la investigacin y clasificacin de nuevas substancias,justamente como la biologa se preocupa de la clasificacin de organismos. Al contrario queen qumica y biologa, en fsica la tendencia es hacia la formalizacin matemtica, no hacia laclasificacin de los fenmenos fsicos. Estas diferencias, que colocan a la fsica aparte de laqumica como reas de la investigacin cientfica, han sido, en cambio, ignoradas dentro delmarco reduccionista.

Se ha presentado generalmente a la qumica como una rama de la fsica pocointeresante para los filsofos de la ciencia, pese a lo cual es importante resaltar que la qumicarequiere una vinculacin particular con la filosofa (Scerri 1997). Al plantear cuestiones como lade la reduccin de una ciencia, digamos la biologa, a otra, por ejemplo la fsica, no se puedeignorar la cuestin de si la qumica puede, a su vez, ser reducida a fsica. Si la reduccin de laqumica a fsica falla, resulta entonces obvio que la reduccin de la biologa a fsica es an msimprobable, ya que la qumica est considerada como una ciencia intermediaria entre la fsica yla biologa.

Los desarrollos recientes de la filosofa de la ciencia se han centrado en anlisisnaturalistas de las ciencias, donde se examina de cerca lo que los profesionales de las mismasentienden por reduccionismo (Kornblith 1985). Para los qumicos y los fsicos, el intento dereducir la qumica a fsica se materializa en la qumica cuntica, desarrollada desde elmismo nacimiento de la mecnica cuntica. Los qumicos diran que, si bien alguna de sus


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leyes nace de leyes de la fsica, ciertos aspectos de los principios de la qumica no sereducen necesariamente a principios fsicos. Un hermoso ejemplo de este argumento es elque discute Scerri (1994a), quien pregunta: Es la ley peridica una ley cientfica en el mismosentido que las leyes del movimiento de Newton? Ciertamente, la ordenacin de loselementos en la tabla peridica condujo a algunas de las predicciones ms certeras de lahistoria de la ciencia, cual es el caso de los elementos galio, germanio y escandio por partede Mendeleev. Estas predicciones, en cambio, no podran haberse realizado desde laperspectiva de la qumica cuntica.

3. Filosofa de la Qumica, un campo emergente

Se observa un inters creciente en el anlisis filosfico de la qumica considerada como ramaindependiente de la ciencia Un naciente grupo de filsofos de la ciencia (Green 1993;McIntyre 1999; Scerri 1996) han contribuido a la formulacin de la filosofa de la qumica. La PrimeraConferencia Internacional sobre Filosofa de la Qumica se desarroll en 1994. En 1997, lareunin anual de la American Chemical Society dedic una sesin a temas relativos a la interaccinentre filosofa y qumica. El primer nmero de una nueva revista, Foundations of Chemistry, dedicadaa la filosofa de la qumica, se public en 1999. Existe adems una revista on-line de accesolibre, HYLE, donde se publican anlisis filosficos de la qumica.

Dado que la filosofa de la qumica es, como vemos, un campo emergente, no essorprendente que la literatura especializada haya dedicado poco espacio a las aplicaciones delmismo a la didctica de la qumica (e.g., Erduran 2000; Scerri 2000). Sin embargo, la filosofade la qumica tiene potencial para informar y guiar la educacin en qumica, particularmentea travs de la epistemologa qumica (Erduran, en prensa), una lnea de investigacin que se centraen las teoras del conocimiento qumico. Los modelos y su construccin, por ejemplo, suministran uncontexto crucial y relevante mediante el cual se pueden promocionar en el aula los aspectosepistemolgicos de la qumica.

4. Los modelos y su construccin en la didctica de la Qumica

Los qumicos han resaltado a menudo la importancia de los modelos en qumica (Suckling,Suckling & Suckling 1978; Tomasi 1988; Trindle 1984). La qumica modeliza las propiedadesfsicas y qumicas de la materia en un esfuerzo por explicar por qu la material se comporta dedeterminadas formas. En el caso de la qumica cido-bsica, por ejemplo, las propiedades fsicasy qumicas de los cidos y las bases han sido explicadas sucesivamente a travs de los modelos


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de Arrhenius, Brnsted-Lowry y Lewis (Atkins 1991). En las lneas que siguen, revisaremosbrevemente estas aproximaciones, que ejemplifican el papel de los modelos qumica.

Hacia el final del siglo XIX, Svante Arrhenius clasific los compuestos como cidos obases de acuerdo con su conducta al ser disueltos en agua para formar una disolucin acuosa.Sugiri que un compuesto puede ser clasificado como cido si contiene hidrgeno y, endisolucin, libera iones H+ (ver Esquema 1). Del mismo modo, una base se defini como uncompuesto que libera iones hidronio OH-, en disolucin acuosa:

cido: AH(aq) A-(aq) + H+(aq)

Base: BOH B+(aq) + OH-(aq)

Esquema 1. Modelo de cidos y bases de Arrhenius.

A final del mismo siglo, Johannes Brnsted y Thomas Lowry propusieron una definicinms amplia de cidos y bases donde es posible hablar de las substancias como intrnsecamentecidos o bases, con independencia de su comportamiento en agua. El Nuevo modelo se formuldespus de la observacin emprica de que las substancias pueden comportarse como cidoso bases aunque no se encuentren en disolucin acuosa (ver Esquema 2), como se requiere enel modelo de Arrhenius. En el modelo de Brnsted-Lowry, un cido es un donante de ioneshidrgeno y una base es un aceptor de iones hidrgeno. Esto no requiere la presenciade agua en el medio:

HA(aq) + B A-(aq) + BH+(aq)

Esquema 2. Modelo de cidos y bases de Brnsted-Lowry. HA es el cido y B, la base.

La qumica cido-bsica dio un completo giro cuando el papel central del protn (H+) enla misma, crucial en los modelos de Arrhenius y Brnsted-Lowry, fue desafiado. Despus detodo, la qumica se preocupa ms de los electrones que de los protones. Adems, el modelo deBrnsted- Lowry no incluye a todas las substancias que se comportan como cidos auncareciendo de tomos de hidrgeno en su estructura. Gilbert Lewis formula a principios del sigloXX una definicin an ms amplia del comportamiento cido-bsico. Lewis consider que loesencial de un cido es su capacidad para aceptar un par de electrones, y lo esencial de la base


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que pueda cederlos (ver Esquema 3). En el esquema 3, los dos puntos : se utilizan pararepresentar el par de electrones. En el contexto de Lewis, la donacin de electrones tiene comoresultado la formacin de un enlace covalente entre el cido (H+) y la base (:O2-). Lewis, por lotanto, redirigi la definicin de cidos y bases hacia lo qumicamente ms fundamental deltomo: sus electrones.

H+ + :O2 HOEsquema 3. El modelo de cidos y bases de Lewis.

Lo que ilustra esta breve revisin de los modelos de cidos y bases es que ciertoscriterios, tales como la conducta de cidos y bases con independencia de la presencia de agua,conformaron la evaluacin y revisin de cada modelo. El proceso de la propuesta, evaluacin ymodificacin de un modelo no es privativo, por supuesto, de la qumica de cidos y bases. Encintica qumica, por ejemplo, el mecanismo del cambio qumico se ha explicado a travs devarios modelos desarrollados a lo largo de la historia de la qumica (Justi & Gilbert 1999). Elllamado modelo antropomrfico describe el cambio qumico en trminos de la disposicin delos componentes para reaccionar unos con otros. El modelo de la afinidad corpuscular enfatizael cambio qumico en trminos de afinidades atmicas. El primer modelo cuantitativointroduce la nocin de proporcionalidad de los reactantes que se precisa para que el cambiosuceda. El modelo mecanstico comienza por separar las distintas etapas de toda reaccinqumica. El modelo termodinmico centra su atencin en el papel de las colisiones moleculares(con suficiente energa) en el cambio qumico. El modelo cintico introduce la idea de lafrecuencia (dependencia temporal) en las colisiones moleculares. El modelo mecnicoestadstico recurre a la mecnica cuntica e identifica una reaccin qumica como elmovimiento de un punto en el espacio de fases. Por ltimo, el modelo del estado de transicinproporciona un vnculo entre los modelos termodinmico y cintico hacienda aparecer losconceptos de concentracin y velocidad de la reaccin.

5. Los modelos y su desarrollo en Filosofa de la Qumica

El papel de los modelos en qumica ha sido sistemticamente subestimado desde laformulacin de la teora cuntica a principios del siglo XX. Se ha producido un movimientodesde la qumica cualitativa o descriptiva hacia la qumica cuntica. De forma progresiva, laqumica se ha ido proyectando como una ciencia reducida en la que sus modelos pueden sercompletamente explicados desde las teoras fsicas:


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En el futuro, esperamos encontrar un nmero creciente de situaciones en las cuales lateora ser la fuente de informacin preferida para tratar muchos aspectos de lossistemas qumicos complejos. (Wasserman& Schaefer 1986, p. 829)

Los orbitales atmicos y moleculares, formulados en el marco conceptual de la qumicacuntica, se han empleado para explicar la estructura qumica, el enlace y la reactividad (Luder,McGuire& Zuffanti 1943). Slo recientemente, ha comenzado a tomar forma una ciertaoposicin a la qumica cuntica (van Brakel & Vermeeren1981; Zuckermann 1986), haciendo unallamada al renacimiento de la qumica cualitativa. Subrayando esta oposicin emergente,aparece el argumento de que la qumica cuntica, en el fondo, no aporta ningn poderpredictivo nuevo sobre la reactividad qumica respecto al que ofrece la qumica cualitativa(Scerri 1994b). La reorganizacin del Sistema Peridico de los elementos con respecto alpropuesto originalmente por Mendeleev y otros, por ejemplo, hacia otro basado en lasconfiguraciones electrnicas, originalmente propuesta por Niels Bohr, no ha producido nuevaspredicciones acerca del comportamiento qumico o fsico de los elementos. Adems, no existeuna relacin sencilla entre la configuracin electrnica de un tomo y la qumica del elementocorrespondiente. En resumen, no existen pruebas de que nuevos descubrimientos sobre laconducta de los elementos puedan ser explicados o predichos por la mecnica cuntica.

Lo que ilustra la discusin precedente es que, aunque los modelos has sidohistricamente muy importantes en el desarrollo del conocimiento qumico, en los ltimos aosse ha dado un papel muy relevante a la teora cuntica. El propsito de este artculo no escontribuir al debate filosfico que envuelve toda consideracin acerca del estado de la qumicacomo ciencia; ms bien, este trabajo quisiera ocuparse de promocionar la consideracin einclusin en la didctica de algunas observaciones y sntesis cruciales para la filosofa de laqumica. En la siguiente seccin, el ejemplo de los modelos y su formacin, una caractersticaesencial de las ciencias qumicas (Suckling, Suckling & Suckling 1972), se propondr comocontexto digno de estudio por los filsofos de la qumica de cara a su aplicacin por loseducadores.


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6. Modelos y modelado en Didctica de la Qumica

Existe una substancial evidencia de que los nios aprenden y usan modelos desde una edadtemprana (Schauble, Klopfer & Raghavan 1991; Scott, Driver, Leach, & Millar 1993; Gilbert &Boulter 2000). El aprendizaje infantil de los modelos en el aula se ha fomentado desde lasuposicin de que estos pueden actuar como esquemas integrativos (National ResearchCouncil 1996, p. 117) unificando diversas experiencias cientficas de los estudiantes a lo largode los grados K-12. En el epgrafe Los Conceptos y Procesos Unificadores, el texto NormasNacionales para la Educacin Cientfica (The National Science Education Standards) especifica:

Los modelos son esquemas o estructuras tentativas que se corresponden con objetos,hechos o clases de hechos reales, y tienen capacidad de explicacin. Los modelosayudan a los cientficos y a los ingenieros a entender cmo funcionan las cosas. Losmodelos presentan diversas formas, incluyendo objetos fsicos, planos, construccionesmentales, ecuaciones matemticas y simulaciones por ordenador. (NRC 1996, p. 117).

El concepto La Ciencia como Investigacin enfatiza la importancia que tiene para losestudiantes la comprensin del cmo sabemos lo que sabemos en la Ciencia. Tomadas ensu conjunto, las Normas sugieren que no es suficiente que los estudiantes entiendan losmodelos en s. En otras palabras, la adquisicin de conocimiento enunciativo o informacinconceptual sobre los modelos constituyen slo un aspecto del aprendizaje. Los estudiantesnecesitan igualmente aprender a apreciar cmo y por qu se desarrollan y construyen losmodelos. Esto implica, finalmente, que los estudiantes necesitan entender cul es el procesodel conocimiento dentro de un determinado dominio de la ciencia que emplea modelos

A la luz de las mencionadas Normas, es importante evaluar cmo se han tratadoconvencionalmente los modelos en el aula de qumica. Cuando se considera su empleo docente,pueden observarse algunas tendencias que sugieren cierta falta de inters por la explicacin alos alumnos de los modelos y el modelado. En primer lugar, los modelos suelen presentarse anteel alumnado solo como versiones finales de nuestro conocimiento de la naturaleza: copias delas molculas reales en lugar de representaciones tentativas que se desarrollan en el tiempo(Grosslight, Unger, Jay, & Smith 1991; Weck 1995). Dentro del marco general de la docencia, lasmotivaciones, estrategias y argumentos que subyacen en el desarrollo, evaluacin y revisin delos modelos qumicos, suelen obviarse. Generalmente, la docencia en el aula propende alempleo de los modelos exclusivamente con fines de diferenciacin conceptual. Por ejemplo, los


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modelos se emplean para distinguir peso de densidad (Smith, Snir & Grosslight 1992), y calor detemperatura (Wiser 1987).

En segundo lugar, muchos libros de texto no hacen distinciones claras entre losdiferentes modelos qumicos (Glynn, Britton, Semrud-Clikeman & Muth 1989), sino ms biensuelen presentar modelos hbridos (Gilbert & Boulter 1997). Carr (1984) da el siguienteejemplo, que ilustra un caso frecuente de confusin entre modelos en los libros de texto:

Como el NaOH es una base fuerte, el ion Na+ es un cido conjugado extremadamentedbil; por lo tanto, no presenta tendencia a reaccionar con el H2O para formar NaOHy iones H+. (p. 101)

La primera frase est basada en el modelo de Arrhenius. La segunda, en cambio,puede interpretarse en trminos del modelo de Brnsted-Lowry, aunque la importanciade la ionizacin no sea caracterstica del mismo. Cundo y por qu se comienza a usar un modelonuevo, y cmo difiere ste de los anteriormente explicados, son consideraciones infrecuentesen los libros de texto habituales (Carr 1984).

En tercer lugar, los modelos qumicos han sido para muchos sinnimo de las bolas y lasvarillas empleadas como apoyo docente para visualizar las estructuras moleculares (Grosslightet al. 1991; Leisten 1994). Estos modelos fsicos se han diseado para suministrar informacinconceptual suplementaria, y su uso se ha justificado desde una perspectiva Piagetiana: losestudiantes en la etapa operativa concreta, en particular, necesitan modelos concretos paraentender la estructura de las molculas (Battino 1983). El problema de dicha perspectiva es triple:

La separacin entre la informacin conceptual sobre tomos y molculas y losmodelos fsicos que la representan, es inapropiada. Los modelos fsicos encarnan informacinconceptual. De hecho, su propia existencia se basa en formulaciones conceptuales acerca detomos y molculas.

Considerar los modelos qumicos como modelos fsicos subestima la diversidad ycomplejidad de los modelos en qumica. Como decamos antes, por ejemplo, los modelos decidos y bases son abstractos, y cada modelo se acompaa de diferentes conjuntos de premisassobre lo que encierra un cido o una base.


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La suposicin de que los estudiantes en la etapa operativa concreta necesitenespecialmente modelos fsicos es, sencillamente, un argumento dbil. Constituye una prcticacomn de los qumicos emplear modelos fsicos para facilitar la comunicacin y la comprensinde la estructura y funcin de las molculas. Lo que el argumento Piagetiano termina haciendoes generar una deficiencia en parte del potencial de aprendizaje de los nios.

La cuarta tendencia en el tratamiento de los modelos qumicos en clase consiste en eldesplazamiento del nfasis desde los modelos hacia las teoras, sobre todo despus de laincorporacin a la qumica de las teoras mecano-cunticas. Los libros de texto, tanto dequmica como de fsica, muestran una creciente tendencia a comenzar su ndice por elestablecimiento de conceptos tericos tales como el tomo (Abraham, Williamson, &Westbrook, 1994). Los libros de texto dejan a menudo de resaltar la naturaleza aproximada delos orbitales atmicos y llevan al alumno a la idea de que la solucin de los difciles problemasque plantea la qumica est en la mecnica cuntica (Scerri 1991).

Por ltimo, ha sido tradicional en la docencia de la qumica complementar lasenseanzas de las clases tericas con experimentos en el laboratorio que pretendenproporcionar a los estudiantes la posibilidad de experimentar la qumica como actividadinvestigadora. La experimentacin qumica, sin embargo, raramente se ha trasladado alentorno educativo como una tarea mediante la cual los modelos se desarrollan, evalan yrevisan. Al contrario, la experimentacin suele verse confinada al empleo de colecciones dedatos y verificacin del conocimiento del libro de texto en el aula. La evidencia experimentalsugiere, sin embargo, que los modelos explicativos pudieran no generarse a partir de los datosobtenidos en el laboratorio si no se insiste suficientemente en la construccin de dichosmodelos (Schauble et al. 1991).

Considerando las tendencias en la forma en que los modelos se han empleadotradicionalmente en el aula, no resulta sorprendente que los estudiantes tengan dificultadescon los dichos modelos (Carr 1984; Gentner & Gentner 1983). La comprensin de los modelosqumicos se ha caracterizado en trminos de tres niveles de comprensin en el pensamientoestudiantil (Grosslight et al. 1991). En el primer nivel, los estudiantes piensan que los modelosson maquetas o copias de la realidad que pueden ser incompletas, ya que fueronintencionadamente diseadas como tal.

En el segundo nivel, el alumno considera que los modelos han sido producidos para unfin especfico, omitiendo, suprimiendo o exaltando algunos aspectos de la realidad. Aqu, el


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nfasis reside todava en la realidad y en el modelado, ms que en las ideas representadas,como en el caso del primer nivel de la comprensin. En el tercer nivel, el estudiante ve almodelo como algo que se construye para desarrollar ideas, ms que para ser una copia de larealidad. El modelador es sujeto activo del proceso de modelado. Pocos estudiantes llegan aeste tercer nivel de comprensin de los modelos qumicos. Los errores de concepcin demuchos estudiantes sobre los modelos como representaciones de la realidad persisten inclusodespus de haber sido explcitamente instruidos al respecto (e.g., Stewart, Hafner, Johnson, &Finkel 1992).

Por todo lo dicho, es imperativo dedicar ms atencin a la enseanza y el aprendizajeefectivos de los modelos qumicos. Podemos afirmar que la omisin en clase de la heurstica, lasestrategias y los criterios que llevan a la generacin, evaluacin y revisin de los modelos,conduce al analfabetismo qumico: una forma de alienacin en la que, al no comprender del todocmo se produce el crecimiento del saber en qumica, los estudiantes se inventan misterios paraexplicar el mundo material. Las preocupaciones acerca de las interpretaciones pseudocientficasdel conocimiento qumico (Erduran 1995) y la mistificacin del trabajo de los qumicos (Leisten1994) han sido abordadas por algunos autores. Adems, en el aula, sigue disfrazndose deexperimentacin qumica lo que no es sino un mero sigue la receta, un error muyfrecuente que alguien ha denominado el problema del libro de cocina (van Keulen 1995).La qumica, la ciencia de la materia, no es accesible slo mediante recetas, coleccionesde datos y meras interpretaciones. Los qumicos contribuyen al desarrollo de su cienciaformulando modelos que intentan explicar ciertos patrones observables en los datosexperimentales que recogen. Si queremos que la enseanza y el aprendizaje efectivos dela qumica sean el resultado de una programacin, las aulas necesitan saber lo que losqumicos hacen fundamentalmente: modelizar la estructura y las propiedades de lamateria.

7. Conclusiones

Hay una tradicin en la docencia de la qumica que consiste en el manejo de conceptos yprincipios (e.g., disolucin, principio de Le Chatelier) para los estudiantes sin implicar a losmismos en el proceso de investigacin qumica que hizo posibles la generacin de talesconceptos y principios. En particular, raramente se facilita a los estudiantes la modelizacinde la estructura y las propiedades de la materia. Adems, la experimentacin que los alumnosllevan a cabo en el laboratorio de docencia se basa convencionalmente en la repeticin


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memorstica de las correspondientes recetas y no es representativa de la investigacinqumica que subyace en el trabajo de los qumicos.

La filosofa de la qumica es un Nuevo campo del conocimiento que puede incorporara la docencia de la qumica temas filosficos que son aspectos cruciales de la ciencia qumica.Las tendencias en el tratamiento de los modelos en la educacin qumica subrayan la necesidadde reconceptualizar la docencia y el aprendizaje de la qumica para integrar la epistemologaqumica, labor en la cual puede contribuir la filosofa de la qumica.

Agradecimiento

Reconozco y agradezco la ayuda econmica e intelectual de la Fundacin Spencer, de Chicago,gracias a las cuales escrib este trabajo.

Referencias

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