Formación inicial del profesorado: réplica de los experimentos de Eunice Foote (1856)

Tamara Amorín de Abreu[a], J. Francisco Serrallé Marzoa[b], Mari M. Álvarez Lires[c] y Azucena Arias Correa[d]

Introducción

Los Acuerdos de París (ONU, 2015a) concluyeron que era necesario “reforzar la respuesta mundial a la amenaza del Cambio Climático” (en adelante, CC). La Agenda 2030 (ONU, 2015b) definió 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), entre ellos el ODS 13 Acción por el clima. Dichos acuerdos fueron una esperanza de futuro, pero el informe Estado del clima mundial, 2022, de la Organización Meteorológica Mundial (WMO, 2023), muestra el continuo avance del CC en la atmósfera, zonas continentales y océanos, debido a emisiones antropogénicas récord de Gases de Efecto Invernadero (GEE, en adelante), una situación de emergencia planetaria. La concentración de CO2 atmosférico alcanzó en 2022 las 418,9 partes por millón (ppm) y, si continúa esta tendencia, los efectos serán devastadores para la vida en este planeta:

Las sequías, las inundaciones y las olas de calor afectaron a comunidades de todos los continentes y ocasionaron pérdidas por valor de miles de millones de dólares. La extensión del hielo marino de la Antártida retrocedió a mínimos históricos y el deshielo de algunos glaciares europeos alcanzó niveles inéditos. La sequía persistente en África oriental, las lluvias que azotaron Pakistán y las olas de calor récord en China y Europa afectaron a decenas de millones de personas, provocaron inseguridad alimentaria, impulsaron migraciones masivas y empeoraron las condiciones de gran parte de los 95 millones de personas ya desplazadas (WMO, 2023).

Los efectos antropogénicos sobre el Sistema Tierra son innegables (Steffen y Stafford, 2013), de modo que es necesario realizar acciones urgentes, desde la investigación, la educación y la Educación Química (EQ, en adelante), en particular, y los ámbitos político y económico, hacia un cambio del modelo de desarrollo actual basado en un crecimiento económico y un consumo ilimitados, generador de desigualdades, insustentable y éticamente injusto (Girault y Sauvé, 2008; Folch, 2011; de Poorter, 2014), para caminar hacia la sostenibilidad.

En este contexto, mostrar la importancia crucial de los descubrimientos de Eunice Foote (1856) sobre el efecto invernadero (EI, en delante) y el CC servirá, además, para incluir en la EQ aspectos de historia de la ciencia y de la técnica (HCT, en delante) (Quintanilla, 2006), de educación para la sustentabilidad (Autoría, 2023) y de presencia de mujeres que fueron silenciadas y olvidadas; Foote lo fue por más de 150 años (Perlin, 2018; Melero y Solís, 2012).

Eunice Newton Foote (1819-1888), estadounidense con una formación científica de élite en esa época, pionera de la ciencia climática, primera investigadora físico-química destacada de su país, inventora y activista de los derechos de las mujeres, fue la primera persona que propuso, como conclusión de sus estudios y experimentos (Foote, 1856), realizados en un laboratorio diseñado y montado por ella misma en su casa, que un incremento de la concentración de CO2 en la atmósfera iba acompañado por un aumento de la absorción de radiación solar, que podía provocar un aumento significativo de la temperatura de la Tierra (EI y calentamiento global). Pero, la fama la llevó el irlandés John Tyndall en 1861 (Perlin, 2019) y no se supo de Foote hasta la publicación de Sorenson (2011).

Eunice expuso al sol y a la oscuridad tubos de vidrio de 4 pulgadas de diámetro por 30 de longitud, que contenían diferentes gases (aire seco, húmedo y CO2), en los que se insertaron termómetros. Al medir el cambio de sus temperaturas, observó que el CO2 y el vapor de agua absorben calor (energía) suficiente para que pudiera afectar al clima. Sabía del estudio de las causas del clima cálido y húmedo del Devónico tardío y el inicio del Carbonífero, hace 360 millones de años. Postuló que en ese periodo la atmósfera contenía gran concentración de CO2:

El receptor que contiene este gas (CO2) se calentó mucho más y sensiblemente más que el otro, y, al ser retirado [del Sol], tardó mucho más tiempo en enfriar.

Una atmósfera del dicho gas le daría a nuestra Tierra una alta temperatura y si, como se supone, en un período de su historia, el aire se mezcló con este en mayor proporción que en la actualidad, debe resultar necesariamente un aumento de la temperatura (Eunice Foote, 1856).

Para Jon Perlin (2019), “desde entonces, esta relación entre el CO2 y el clima se ha convertido en uno de los principios clave de la ciencia climática. Su artículo sobre el calentamiento global fue el primero de autoría femenina presentado ante la Asociación Americana para el Avance de las Ciencias (AAAC) y sus escritos científicos fueron los únicos artículos de una mujer en el ámbito de la física, publicados en respetadas revistas científicas, hasta finales del siglo XIX. La única explicación de su invisibilidad y de que nadie reconociera que Foote fue la primera en hacer este descubrimiento fue su condición de mujer”.

Por lo que respecta al enfoque didáctico de esta experiencia, asumimos que la EQ debe afrontar grandes retos, entre ellos el de enfrentarse a una situación de auténtica emergencia planetaria, por lo que la alfabetización científica en temas medioambientales debe tener un papel fundamental. Para ello, la EQ es una importante herramienta educativa, que permite formar una ciudadanía respetuosa con el medio, preparada para que piense, comprenda y actúe de manera crítica y responsable (Quintanilla, 2006).

Por su parte, Torres y Solbes (2016) subrayan el impacto de las intervenciones sobre cuestiones sociocientíficas actuales —con enfoques Ciencia-Tecnología-Sociedad, Ambiente (Cebrián y Junyent, 2014) y de Sostenibilidad y Género (González y Fernández-Jimeno, 2016)— en el desarrollo del pensamiento crítico del profesorado en formación inicial (PFI) (Jiménez-Liso et al., 2010). Además, el enfoque del aprendizaje en contexto permite transferir el conocimiento construido desde la ciencia escolar a la acción —a través de la indagación, la argumentación y la modelización— de modo que motive hacia el aprendizaje, propicie la formulación de preguntas pertinentes, la búsqueda de soluciones, la satisfacción de hallarlas, y la realización de acciones a favor de la comunidad escolar, del entorno próximo o global, a partir de contextos socioculturales determinados (Sanmartí y Márquez, 2017). Se ha de partir de preguntas o problemas, capaces de darle sentido a la tarea, y planificar actividades que permitan formular hipótesis, diseñar experimentos, ponerlos a prueba, compartir los resultados, elaborar explicaciones y conclusiones (Izquierdo et al., 2022). Por ello, se necesita profesorado capaz de diseñar secuencias didácticas que contribuyan a desarrollar competencias científicas.

En este caso, la utilización del Informe WMO (2023) fomenta la relación con la realidad, la motivación y la actitud positiva del estudiantado hacia la ciencia (Moraga et al., 2019), así como su actuación a favor del medio, a través de debates en los que pueda exponer, discutir sus opiniones y aprender a argumentar las razones de dichas opiniones, sus decisiones y sus actuaciones (Cipamocha, 2022).

Metodología

La experiencia se llevó a cabo en la materia de Didáctica de las Ciencias Experimentales del Máster de Profesorado de Ciencias de Secundaria (curso académico 2022-2023) durante cuatro semanas, en cuatro sesiones presenciales, de 2 horas cada una, y dos telemáticas, de idéntica duración a través del aula virtual de la materia en el Campus Remoto de una universidad española. El grupo estaba formado por 18 alumnas y 5 alumnos con graduación en Biología, en Geología, en Física y en Química.

Como propósito general, se pretende hacer evolucionar los modelos de partida del estudiantado a través de la reflexión sobre aspectos de la construcción histórica científico-tecnológica, la interdisciplinariedad, las relaciones Ciencia/Tecnología/Género/Sociedad (CTGS), realización de análisis y síntesis, formulación de preguntas, fomento del espíritu crítico y aprender haciendo, para construir modelos de interpretación cada vez más complejos (Autoría, 2013)

Los objetivos son los siguientes:

• Comprender el fenómeno del CC, sus causas, sus efectos y los aspectos interdisciplinares que implica.
• Identificar aspectos didácticos del CC en su integración en las clases de ciencias experimentales, para explicitar el conocimiento pedagógico del contenido científico (PCK) (Shulman, 1986) en la formación inicial de docentes.
• Analizar la investigación de Eunice Newton Foote (1856), como caso de estudio, identificar la evolución del conocimiento científico del siglo XIX al XXI y la presencia de mujeres notables en los avances tecnocientíficos.
• Interpretar el trabajo experimental, la evidencia empírica y la formulación de explicaciones para promover el desarrollo de competencias científicas, pensamiento crítico, la resolución de problemas y avanzar en el modelo explicativo.
• Formular secuencias didácticas de trabajos prácticos experimentales para promover procesos de aprendizajes en aulas de educación secundaria.
• Reflexionar metacognitivamente sobre los propios conocimientos y la futura práctica docente.

Secuencia didáctica

Para desarrollar la secuencia didáctica, se ha utilizado el Ciclo de Aprendizaje de Karplus adaptado, según la Teoría de la Actividad (Jorba y Sanmartí, 1996; Daniels et al., 2010), que a través de diferente tipología de actividades permite formular preguntas, construir aprendizajes, regularlos y relacionarlos con la evaluación (Escobedo y Cordero, 2023).

1. Actividades de exploración – Evaluación inicial

Para conocer las ideas y conocimientos iniciales del grupo de estudiantes, se suministró un instrumento de evaluación metacognitiva, el formulario Knowledge and Prior Study Inventory (KPSI) (Zazo et al., 2019), con un conjunto de afirmaciones de autoevaluación personal, agrupadas en seis ámbitos, en correlación con los objetivos formulados:

Tabla 1. Formulario KPSI.

Cada estudiante respondió individual y anónimamente a su cuestionario, vía telemática, asignando valores, según su grado de conocimiento autopercibido del ítem (1-no sé nada, 2-sé algo, 3-sé bastante y 4-sé mucho, podría explicarlo a otra persona).

Con la recapitulación global de las respuestas, se establece un debate, a través del aula virtual del Campus Remoto, moderado por el profesor o la profesora. Al verbalizar las explicaciones de sus respuestas, cada estudiante reflexiona en grupo sobre ellas, y contrasta su nivel de conocimiento declarativo con la colectividad. Después, según el significado científico del término o del proceso, ha de revisar el valor que asignó inicialmente al ítem considerado. Los debates se graban en el aula virtual, a fin de que el profesorado pueda evaluar el estado de los conocimientos e ideas del grupo y constituyan un referente para la autorregulación del alumnado.

En el KPSI inicial, el alumnado afirma conocer el significado de CC, EI, los principios de la interacción de la radiación electromagnética con la materia y la teoría cinética de los gases. En el debate se observa que una gran parte de su conocimiento es declarativo: desconoce que el EI es un efecto natural y lo achaca en exclusiva a la quema de combustibles fósiles. Lo mismo sucede con el resto de las cuestiones: es capaz de formular definiciones, pero no de modelizar los procesos. Muestra preocupaciones ambientales, pero desconoce informes y acciones internacionales. No conocía la existencia ni las aportaciones de Eunice Foote ni otras contribuciones científicas a la ciencia climática. No percibe la interdisciplinariedad en el fenómeno del CC ni en su estudio (¿es física o es química?). Tras el debate, cada estudiante debe revisar sus respuestas y modificarlas si es preciso.

Actividades de introducción de nuevos conocimientos

A la vista de los resultados del KPSI y del debate realizado, se procede a proporcionar información sobre diversos aspectos, que deben analizar en grupo, mediante estrategias de trabajo cooperativo. Lectura compartida del Informe WMO (2023) y de artículos sobre la influencia del CO2 y del vapor de agua en la absorción del calor (energía) de los rayos del Sol.

Revisión y análisis colectivo de la comunicación de Eunice Newton Foote (1856) ante la AAAC para comprender la metodología seguida y evaluar sus conclusiones, en el marco del conocimiento científico de la primera mitad del siglo XIX. Como fuente adicional de contraste, se propone lectura y análisis al artículo de Ortiz y Jackson (2020).

Los análisis realizados se suben al aula virtual, de acuerdo con una rúbrica de evaluación (Tabla 2) previamente establecida (Autoría, 2013), exponen sus producciones por grupos y se realiza un debate en gran grupo, que se graba. De esta manera, alumnado y profesorado disponen de las producciones orales y escritas de dicho grupo, a fin de realizar un seguimiento de los aprendizajes y reflexionar sobre ellos en cualquier momento. Modifican sus producciones, si es preciso, y se efectúa una coevaluación. Las producciones estudiantiles orales y escritas se han examinado mediante la técnica de análisis de contenidos (Cook y Reichardt, 2005).

Tabla 2. Rúbrica de evaluación.

Actividades de estructuración: reproducción del experimento de Eunice

Se plantea una realización actualizada al siglo XXI de dicho experimento, en lo que respecta al marco teórico y a la utilización de tecnologías electrónicas e informáticas: medidas ultrarrápidas y manejo de elevados volúmenes de datos.

El grupo clase de 23 personas se divide en 5 pequeños grupos. Las experiencias se realizaron en orden secuencial a lo largo de cuatro semanas. Cada grupo se encargó de realizar uno de los experimentos propuestos y las gráficas, de presentar al grupo clase los resultados obtenidos, así como de exponer y defender las conclusiones a las que ha llegado (Tabla 3). El profesorado evalúa las actividades realizadas, mediante la rúbrica establecida, y se realiza una coevaluación con el grupo-clase. Las actividades y los debates quedan registrados en el aula virtual de la materia.

Tabla 3. Temporalización de la experiencia.

El intervalo temporal entre los experimentos 1A - 1B y el resto queda totalmente justificado a continuación.

• Se efectuó el procesamiento de datos experimentales, cálculos y representaciones gráficas, con la suite ofimática LibreOffice como software libre opensource.
• La selección del equipamiento experimental se realiza de acuerdo con las disponibilidades de Eunice, que utilizó material de uso común (botellas y termómetros). Utilizamos botellas de refrescos de 2 L de PET incoloro y transparente (así, disponemos de gran número de recipientes iguales estandarizados), reactivos comunes (bicarbonato sódico, ácido acético, papel de filtro, hidróxido sódico, agua destilada y silicagel de tapones de cápsulas deshidratantes (Figura 1).


Figura 1. Material utilizado.

• Como equipamiento de medida, termómetros de dilatación. Para registro electrónico de temperaturas frente a tiempo, dos opciones: b1- sensor termométrico PS-2125 PASPORT, SPARK Science Learning System PS-2008, con su sensor de temperatura ambiente y software SPARKvue 4.7.x; o bien, vía Smartphone, mediante bluetooth PASCO AIRLINK PS-3200 software SPARKvue 4.8.
• También se emplearon: la tarjeta Arduino UNO Rev. 3, el DHT22 AM2302 sensor de temperatura ambiente, la DS18B20 sonda digital de temperatura y el software Arduino Science Journal (s.f.). Se obtuvieron los mismos resultados que en los casos anteriores.

Se realiza una batería de experiencias, cuyos objetivos se detallan en cada uno de ellos:

• Experimentos preliminares 1A y 1B: Tienen por objetivo comprobar la viabilidad de medición de diferencias significativas de temperaturas del interior de botella de PET, por exposición al sol y a la sombra, contra la temperatura ambiente y verificar la correlación de medidas con termómetros de dilatación y digitales.

Se toman dos botellas llenas de aire a presión atmosférica, con tres sondas termométricas digitales, una en el interior de la botella cerrada expuesta al Sol, otra sonda en el interior de la botella colocada a la sombra y la tercera sonda al aire libre, a la sombra, para registrar la temperatura ambiente.

Al mismo tiempo, se toman otras dos botellas llenas de aire a presión atmosférica, con tres termómetros de dilatación de alcohol, uno con el bulbo en el interior de la botella cerrada expuesta al Sol, otro termómetro con el bulbo en el interior de la botella colocada a la sombra y el tercer termómetro a la sombra al aire libre para registrar la temperatura ambiente.

Gráfica 1. Experimento 1A. Registros de temperatura frente al tiempo.

Las representaciones gráficas de ambos registros 1A y 1B muestran la coincidencia de valores termométricos en tiempo (Gráficas 1 y 2), medidos con termómetros de dilatación de alcohol y con sondas digitales, lo que los valida como instrumentos científicos. Muestra también los diferentes valores de temperatura de las botellas con el tiempo de exposición. Su comportamiento varía según esté al Sol o a la sombra; por lo tanto, los rayos del Sol (radiación) aportan calor (energía) que es absorbida por el aire encerrado en la botella y hace subir su temperatura.

Gráfica 2. Experimento 1B. Registros de temperatura frente al tiempo.

• Experimento 2: Tiene por objetivo determinar la influencia en el aumento de temperatura de la presencia de vapor de agua en la atmósfera.

Para ello, se registran las temperaturas (Gráfica 3), con sendas sondas digitales termométricas, en el interior de dos botellas expuestas a irradiación solar directa, una con aire atmosférico seco y la otra con aire húmedo saturado, junto a la sonda de temperatura ambiente.

Gráfica 3. Experimento 2. Influencia del vapor de agua.

La representación gráfica de los registros muestra el calentamiento progresivo de ambas botellas. Considerando los valores de temperatura, a partir de los 800 ± 1 s hasta final, podemos interpolar unos promedios de 23,3 ± 0,1 °C de temperatura ambiente, para la botella con aire húmedo de 41,2 ± 0,1 °C y para la botella con aire seco de 40,4 ± 0,1 °C. Estos valores dan una diferencia de 0,8 ± 0,14 °C. Con un 17% de error relativo se puede afirmar la positiva influencia del vapor de agua en la mayor absorción del calor (energía) de los rayos del Sol.

• Experimento 3º: determinar la influencia de la presencia de CO2 en la temperatura y su variación con la concentración.

Se registran las temperaturas con sondas digitales termométricas, en el interior de cuatro botellas expuestas a insolación solar directa, la primera con aire seco atmosférico sin CO2, la segunda con aire seco atmosférico estándar, la tercera con una mezcla seca de aire atmosférico y CO2 gas al 50% y la cuarta con CO2 gas seco al 100% (Gráfica 4).

La representación gráfica de los registros muestra las diferencias de comportamiento con concentraciones de CO2 del 100%, el 50% y del 0%. Para estimar estas diferencias, si se toman los 500 últimos datos, para focalizarse hacia un estado cuasi-estable, tendremos que la botella con CO2 gas al 100% presenta un incremento de temperatura de +4,4 ± 0,14 °C (3,2 % de error relativo) con respecto a la temperatura de la botella con aire sin CO2 y que la botella con CO2 al 50% de +3,3 ± 0,14 °C (4,2 % error relativo). Aunque las diferencias de temperatura entre la botella con aire atmosférico estándar y la botella sin CO2 no son significativas, por lo que debemos excluirlas de la conclusión, los datos demuestran que un incremento de la concentración de CO2 aumenta la absorción del calor (energía) de los rayos (radiación) del Sol.

Gráfica 4. Experimento 3. Variación de la T según los gases de las botellas.

• Experimento 4: Su objetivo es evidenciar que la naturaleza de la molécula condiciona la evolución del sistema termodinámico.

Para comprender el equilibrio dinámico que se establece en cada uno de los experimentos anteriores, se realiza el registro de un calentamiento controlado y del enfriamiento de dos botellas, una con aire atmosférico y otra con CO2 al 100%. Se introducen en una cámara termostática a 45 °C, que la sonda termométrica ambiente fija en 43,5 ± 0,1 °C; a los 10 minutos se extraen las dos botellas y la sonda de control y suspendidas a la sombra se exponen a la temperatura ambiente botellas y la sonda ambiente de 14,7 ± 0,1 °C, de media.

La representación gráfica de los registros (Gráfica 5) muestra que, aunque la botella de CO2 y la de aire se calientan a la misma temperatura, el CO2 alcanza una temperatura mayor que la del aire. Al ser expuestas a la temperatura ambiente, podemos apreciar que ambas botellas se enfrían, cediendo calor (energía) al medio ambiente hasta acabar a su misma temperatura, pero la botella de aire se enfría más deprisa.

Gráfica 5. Experimento 4. Equilibrio dinámico de los experimentos anteriores.

Cada grupo debe registrar sus actividades en el aula virtual, exponerlas y formular sus conclusiones, según el orden de los experimentos.

De sus producciones escritas y orales, se muestran los siguientes aspectos:

• Sus ideas iniciales han evolucionado y muestran comprensión de las causas del CC, del aumento del EI (Cipamocha, 2022), de la secuencia experimental, de la influencia del CO2 y del vapor de H2O en la atmósfera sobre la temperatura y un cierto acercamiento a la HCT en la temática estudiada, pero no así de la interpretación de los fenómenos.
• Carencia de referencias en su propia formación científica durante el Bachillerato y el Grado.
• Creencia de que las actividades prácticas mejoran automáticamente el rendimiento estudiantil y su dominio de la materia.
• Apenas establecen una relación entre el experimento y su fundamento teórico.

Actividades de aplicación y evaluación final

De acuerdo con los resultados de la evaluación, efectuada hasta el momento, se procede a realizar las siguientes actividades de aplicación y de reflexión, cuyos objetivos son: interpretar los fenómenos observados y diseñar una intervención docente para educación secundaria, que explique y modelice, en el nivel submicroscópico, los efectos macroscópicos registrados experimentalmente (aumento de la temperatura):

A partir del conocimiento termodinámico actual, se efectúa una revisión de los conceptos empleados por Eunice Newton (calor por energía), se realiza una revisión elemental de los flujos de energía en el sistema experimental (Figura 2).

Figura 2. Flujos de energía en el sistema experimental.

Las conclusiones del experimento 1 indican que la botella expuesta al Sol recibe la energía -radiación incidente [ERi], parte es reflejada [ERr], el resto atraviesa la capa de polietileno PET transparente de la botella, interacciona con el aire o el gas contenido que absorbe otra parte [E] y la restante [ERt] sale. A medida que el aire o el gas contenido absorbe energía, junto a la botella, se calienta e incrementa su temperatura interior [Ti], con respecto a la temperatura del ambiente exterior [Te], por lo que empieza a ceder energía al ambiente [Ep] por conducción. Mientras que la botella a la sombra no recibe la [ERi] y, por lo tanto, tampoco emite la [ERt] y al mantenerse a la misma temperatura ambiente ([Ti] = [T]) tampoco emite [Ep].

Se formulan preguntas relacionadas con el modelo:

“Si dos botellas iguales, del mismo volumen e idéntica presión atmosférica, una con de aire húmedo (mezcla N2, O2 y H2O) absorbe más energía que otra con aire seco (mezcla N2 y O2), ¿Cómo puede producir este efecto el vapor de agua?”.

“La presencia del CO2 aumenta la absorción de energía y a mayor concentración más intensidad, ¿Cómo el CO2 es capaz de producir este efecto?”.

La respuesta está relacionada con la estructura de las moléculas presentes, N2 gas y O2 gas (diatómicas) o H2O y CO2 (triatómicas), y sus formas de vibración en el infrarrojo, temática que se debe abordar según el nivel académico en que se desarrolle la experiencia.

“¿Por qué si las dos botellas están a la misma temperatura en la cámara, el CO2 alcanza más temperatura que el aire?”.

La respuesta implica que el alumnado consulte la capacidad calorífica a presión constante del aire 1,01 y del CO2 0,84 (Linstrom, 2017; Engineering ToolBox, 2003).

“¿Por qué se enfría más deprisa la botella con aire que la botella con CO2?”.

La respuesta se ha de basar en la conductividad térmica (Tabla 4).

Tabla 4. Conductividad térmica del aire y del CO2.

Temperatura (°C)		35	20	15
	Aire	26,99	25,87
	CO2	17,50	16,20	15,80

Para comprobar la posible influencia del polietileno de la botella, se busca su conductividad térmica: 500

Las respuestas justificadas y aprobadas en el debate telemático del grupo-clase, quedan consolidadas en el modelo definitivo. La actividad queda registrada en el aula virtual, de acuerdo con la rúbrica previamente establecida.

Se solicita el diseño de una intervención docente para educación secundaria, que explique y modelice, en el nivel submicroscópico, cómo la presencia del CO2 y del H2O produce los efectos macroscópicos registrados experimentalmente (aumento de la temperatura).

Igual que en los casos anteriores, la actividad queda registrada en el aula virtual, y se debate en gran grupo sobre dichas propuestas. Se graba en el aula virtual.

Se procede al análisis de contenidos y se detecta que:

• Muestran dificultades iniciales en la resolución de las preguntas formuladas para aproximarse a un modelo explicativo, por lo que se ha requerido la mediación del profesorado.
• Existe un conflicto significativo entre los objetivos que atribuyen a la implementación de experimentos y la forma en que pretenden llevarlos a las aulas, manipulando equipamiento experimental en vez de “manipular” ideas.
• Una parte del grupo considera que las fases reflexivas consumen demasiado tiempo lectivo.
• La idea de que las actividades experimentales implican algo más que “hacer” un experimento no la han interiorizado completamente.

Actividades de evaluación y coevaluación final

Se suministra de nuevo el KPSI, para comparar sus respuestas con las iniciales y reflexionar sobre su proceso de aprendizaje.

Cada estudiante, en grupo, explora el cambio en sus ideas iniciales, después del proceso de aprendizaje, a través de debates, evaluación y coevaluación con el profesorado de sus producciones orales y escritas (respuestas y justificación de las respuestas a las preguntas efectuadas, análisis de sus propuestas, formulación de dudas y de necesidades de formación).

El alumnado, mayoritariamente (65%), muestra su satisfacción por el trabajo realizado y los conocimientos adquiridos, en particular con aquellos relacionados con HCT, afirma actitudes de conservación y defensa del medioambiente, fórmula dificultades y necesidades de formación para superar las carencias detectadas.

A continuación, se muestran algunas contribuciones del alumnado, que ilustran lo afirmado (Tabla 5).

Tabla 5. Aportaciones del grupo de estudiantes.

Pero, también hemos detectado persistencia de ideas previas, en dos grupos (35%), tales como: “es un método muy lento”, “el alumnado de secundaria necesita dar el temario”, “para aprobar las oposiciones no se necesita reflexionar, solo estudiar el temario y resolver problemas”. En dichos grupos no se hace referencia a la HCT, ni a la interdisciplinariedad, ni se mencionan necesidades de formación.

Conclusiones

Todo parece indicar que la formación recibida por el profesorado en formación inicial en sus estudios de Bachillerato y de Grado no ha redundado en aprendizajes significativos y es necesario que elabore y experimente secuencias didácticas de aula motivadoras, contextualizadas y acompañadas de evaluación metacognitva y autorreguladora de su conocimiento y de su práctica, para avanzar hacia un pensamiento crítico (Couso, 2020; Izquierdo et al., 2022; de Poorter, 2014).

Para ello, se ha de tener en cuenta que la realización de actividades, con una metodología innovadora respecto al modelo transmisivo de la enseñanza de las ciencias, suele producir, como ha sucedido en este caso, sensaciones iniciales de sorpresa, desconcierto e incluso resistencia y reticencias, porque se ponen en cuestión sus concepciones previas.

En efecto, desde hace algunas décadas, se ha puesto de manifiesto la dificultad de modificar las ideas y concepciones iniciales de alumnado y profesorado (Trinidad-Velasco y Garritz, 2003). Por nuestra parte, hemos podido comprobar que no es fácil propiciar el convencimiento de que únicamente se aprende mediante la acción y la reflexión desde la “ciencia escolar”. Tampoco lo es el poner en cuestión sus concepciones sobre metodología, trabajo autónomo y evaluación o sobre la HCT, entendida no como algo inmutable y acumulativo, sino como un proceso de reconstrucción, como actividad humana y social que implica valores y complejidad (relaciones C/T/G/S). De esta manera, se propiciarán “nuevas formas de pensar, sentir y actuar, que permitan explicar y transformar el mundo” (Izquierdo et al., 1999). Es necesario dejar de pensar en “temas” y estudiar fenómenos significativos actuales, es decir, contextualizados, en este caso el CC, que permitan interpretaciones, formular preguntas y contribuyan a que la educación científica ofrezca un marco para la construcción de un mundo más justo y sostenible (Izquierdo et al., 2022; Quintanilla, 2006).

Respecto a las metodologías, convencer al alumnado de que el proceso de construcción, regulación y autorregulación de sus propios aprendizajes es más conveniente que el de repetir definiciones y leyes, requiere grandes dosis de empatía, accesibilidad y disponibilidad del profesorado. Este ha de estar dispuesto a resolver dudas, ofrecer alternativas, proporcionar recursos, reestructurar ideas… en definitiva, a mediar en los procesos de enseñanza y de aprendizaje (Autoría, 2013).

Coincidimos con Pujol (2008) en que se trata de organizar las clases alrededor de contextos comunes para compartir vivencias y experiencias, construir conocimientos —colaborativa e interdisciplinariamente— comprender los fenómenos y diseñar acciones para construir modelos de interpretación cada vez más complejos de procesos reales.

En este punto, nos hemos encontrado con otro problema, el enfoque interdisciplinar, que se contrapone con la experiencia previa del alumnado. Se entiende por tal un proceso en el que cada disciplina puede aportar diferentes visiones para el estudio del problema, de forma integrada y no sumativa (Autoria, 2009). De esta manera, “cada disciplina mantiene su integridad, al tiempo que se nutre de las demás, y al hacerlo aumenta la potencialidad para la comprensión integral de la situación estudiada. Se han de tener en cuenta, además, el contexto histórico y los factores sociales implicados en el proceso de construcción tecnocientífico” (Adame-Rodríguez et al., 2021), más allá de la idea positivista de un conjunto acumulativo de conocimientos correspondientes a disciplinas estanco.

Finalmente, se ha detectado un cierto avance en la construcción de modelos explicativos, pero no caeremos en el optimismo ingenuo de pensar que, con una experiencia por compleja que sea, vamos a solucionar los problemas del aprendizaje científico, pero los resultados obtenidos parecen indicar la posibilidad de avanzar hacia la adquisición de competencias científicas docentes desde las materias de Didáctica de las Ciencias Experimentales, en particular desde la EQ, en estudios de grado y master de formación del profesorado.

Referencias

Adame-Rodríguez, J. D., García-Berlanga, O.M. y Pina, T. (2021). Concepciones didácticas del profesorado en formación inicial de ciencias naturales y educación ambiental en Colombia: una aproximación desde la interdisciplinariedad de las ciencias experimentales. Tecné, Episteme y Didaxis: TED, 3256-3261.https://revistas.pedagogica.edu.co/index.php/TED/article/view/14987

Álvarez Lires, M. (2023). Precursoras da sustentabilidade e da Axenda 2030. Deputación de Pontevedra. https:/www.depo.gal/es/-/precursoras-da-sustentabilidade-e-da-axenda-2030

Álvarez Lires, M., Arias Correa, A., Pérez Rodríguez, U. y Serrallé Marzoa, J. F. (2013). La historia de las ciencias en el desarrollo de competencias científicas. Enseñanza de las ciencias, 31(1), 213-233. https://doi.org/10.5565/rev/ec/v31n1.622

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Cipamocha, S. (2022). El desarrollo de los combustibles. Un contexto de aprendizaje para la enseñanza de la química. Educación química, 33(4). https://doi.org/10.22201/fq.18708404e.2022.4.0.82383

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Recepción: 22/06/2023.
Aceptación: 04/01/2024

Cómo citar:

Amorín de Abreu, T., Serrallé Marzoa, J. F., Álvarez Lires, M. M., y Arias Correa, A. (2024, abril-junio). Formación inicial del profesorado: réplica de los experimentos de Eunice Foote (1856). Educación Química, 35(2). https://doi.org/10.22201/fq.18708404e.2024.2.86053.