Historia y Filosofía de las Ciencias en la Enseñanza de Física Anna Maria Pessoa de Carvalho Laboratorio de Investigación y Enseñanza de Física – LaPEF Facultad de Educación – Universidad de São Paulo

Enfoque de la presentación De qué manera la Historia y la Filosofía de las Ciencias pueden auxiliar en la enseñanza y en el aprendizaje de Física en la educación media.

Cuestiones ¿Cuáles son los aportes de la Historia y de la Filosofía de las Ciencias a la formación escolar? ¿Qué características deben tener las actividades de Historia y Filosofía de las Ciencias en un curso de nivel medio? ¿Cómo implementarlas? ¿Qué aprenden los alumnos en esas clases?

Partimos del principio de que: No existe una formulación “cerrada” para un concepto de ciencia (Borges, 1996; Chalmers, 1993). La naturaleza del trabajo científico es un tema en debate en que hay divergencias entre los filósofos de la ciencia y también entre algunos autores que analizan a tales filósofos.

Algunos consensos La ciencia es una construcción histórica, humana, viva, y por ende, una interpretación del hombre, que interpreta el mundo desde su propia perspectiva; La construcción de este conocimiento se guía por paradigmas que influyen en la observación y en la interpretación de cierto fenómeno; La ciencia es un conocimiento abierto, que está sujeto a cambios y reformulaciones; El conocimiento científico no se construye puntualmente, y uno de los objetivos de la ciencia es crear interacciones y relaciones entre las teorías.

Consecuencias para la enseñanza Las actividades: tomando como base textos de H&F de las Ciencias y con la proposición de cuestiones por discutir entre y con los alumnos deben conducirlos a:

1- Valorar adecuadamente los procesos internos del trabajo científico, a saber: los problemas tratados, la importancia de los experimentos, el lenguaje científico y sus formas de argumentación, el formalismo matemático, la evolución de los conocimientos (crisis, controversias y cambios internos).

2- Valorar adecuadamente los aspectos externos, a saber: el carácter colectivo del trabajo científico, las implicaciones sociales de la ciencia (C/T/S), la relación con los cambios ambientales (C/T/A).

Relación entre los objetivos de las actividades de H&F de las Ciencias y su implementación en clase La organización social del aula debe permitir las interacciones: Estudiante/texto (lectura individual), Estudiante/estudiante (pequeños grupos), Estudiantes/profesor (gran grupo), de tal modo que los alumnos logren expresar los puntos centrales del texto.

Ejemplos de actividades ya probadas por nuestro grupo de investigación en escuelas de educación media

Posibles puntos por valorar: la estructura de la actividad científica; Fragmento de una carta de Fahrenheit en que relata su sorpresa y su deseo de constatar la existencia de un grado fijo de temperatura en el proceso de ebullición (Magie,1935 p. 131) Posibles puntos por valorar: la estructura de la actividad científica; el cambio de información entre científicos; la necesidad de comprobar los datos; el avance de la técnica en función de cuestiones de la ciencia.

Fragmentos de una conferencia de Joseph Black quien, en 1760, sugiere la necesidad de distinguir el calor de la temperatura (Magie, 1935, pp.134-135) Posibles puntos por valorar: los problemas tratados; la importancia de los experimentos; la evolución de los conocimientos; la dificultad de la construcción conceptual.

El texto original de Rumford en que describe la experiencia con la perforación de cañones y sus dudas relativas a la naturaleza del calor (Maggie, 1935 p. 151-152 y 160-161). Posibles puntos por valorar: la ciencia como actividad humana; el carácter provisional del conocimiento científico; la visión histórica y problemática de la ciencia; la relación C/T/S.

Un diálogo escrito por Stillman Drake (1983) entablado entre contemporáneos imaginarios de Galileo, relativo al episodio del perfeccionamiento del telescopio. Posibles puntos por valorar: la intencionalidad de la observación científica; las implicaciones sociales de la ciencia; la relación C/T/S.

Ejemplos de episodios de aprendizaje recogidos cuando pusimos en práctica esas actividades.

Discusión de un grupo de alumnos (texto de Rumford) Alumno 3: ¿Qué usó para hacerlo? Alumno 1: Lo que acabo de decir, que él... como él trabajaba con cañón y tal... la fricción... él estaba fuera, y pensaba que... Notó que los dos materiales estaban fríos, el cañón estaba frío, la barrena estaba fría, y él dijo, lo voy a poner debajo del agua, porque puede ser el aire que está calentando, y lo puso debajo del agua, así lo hizo debajo del agua, ¿entendiste? Alumno 1: El profesor habló de lo que él hizo, ¿cuál fue la experiencia... la que hizo en el trabajo... Alumno 1: ¿Cómo llegó a esa conclusión de que era por el roce...? Alumno 3: ¿Que si venía del aire o del metal? Alumno 1: Eso, él quería saber si venía del aire o del metal, por eso lo puso debajo del agua.

Respuesta escrita de un estudiante al que se le preguntó directamente sobre las dudas del científico “Rumford tenía el concepto de que el cuerpo con más temperatura transmitía su temperatura a un cuerpo con menos temperatura; sólo que al observar la perforación del cañón le vino la duda: ¿de dónde venía el calor, si los dos cuerpos tenían la misma temperatura? Y la segunda duda principal: ¿qué es el calor?”.

Un episodio de interacción profesor/clase cuando se discutió el texto referente a Galileo BE En el caso del telescopio, la tecnología precede a la ciencia. Sin embargo, nuestra respuesta no está de acuerdo sobre el desarrollo científico y tecnológico. Pero concluimos que una depende de la otra. P Tu respuesta ¿”no está de acuerdo sobre el desarrollo científico y tecnológico"? AN No. No está de acuerdo con lo que pensábamos antes. P Ah, antes. ¿Por qué? ¿Que pensaban antes? AN Que la ciencia venía antes de la tecnología. P Entiendo. AN Es decir, no siempre. P No siempre antes. A veces viene antes, a veces no. Por ejemplo, en el caso de la bomba atómica – la bomba atómica fue un desarrollo tecnológico, sólo que para fabricar la bomba atómica hubo que acumular durante siglos un conocimiento sobre la estructura del átomo. Entonces, fue necesario tener conocimiento científico antes, para luego tener tecnología. BE Así, en el caso del átomo, profesor, pero antes de descubrir el átomo, estaba el microscopio también que no sabían explicar cómo funcionaba. [...] P El microscopio se utiliza hoy en Biología para observar las células [...] El átomo no se puede ver.

Referencias Bibliográficas Carvalho, A.M.P., Vannucchi, A.I. (2000) History, Philosophy and Science Teaching: some answers to “how?”, Science & Education, 9, 427-448. Castro, R.S.(1993) História e Epistemologia da Ciência; Investigando Suas Contribuições Num Curso de Física de Segundo Grau. São Paulo, Disertación de maestría, IF/FEUSP, SP. Castro, R.S. y Carvalho, A.M.P. (1992) História da Ciência: Investigando como usá-la num curso de segundo grau. Cadernos Catarinenses de Ensino de Física, v. 9 (3) 225-37, Florianópolis. Castro, R. S., Carvalho, A.M.P. (1995) The Historic Approach in Teaching: Analysis of an Experience, Science & Education, 4(1), 65-85. Nascimento, V.B. (2003), Disertación de maestría, IF/FEUSP, SP. Solbes, J. y Traver, M. Resultados Obtenidos Introduciendo Historia de la Ciencia en las Clases de Física y Química: Mejora de la Imagen de la Ciencia y Desarrollo de Actitudes Positivas. Enseñanza de las Ciencias. 19(1), 151-162. 2001. Vannucchi, A.I.(1996) História e Filosofia das Ciências – da teoria para sala de aula, Disertación de maestría. IF/FEUSP, SP.