Marco teórico

Los aportes de la historia de las ciencias a la educación en ciencias están asociados a su incorporación en el diseño de unidades didácticas y en la formulación de situaciones problemáticas para la educación básica y media. Por ejemplo, Quintanilla y Merino (2008) avanzaron hacia la elaboración de materiales a partir de los aportes de la historia, y ^{Muñoz, Valencia y Cabrera (2017)} diseñaron situaciones científicas escolares problematizadoras, a partir del análisis de un experimento histórico elaborado por Robert Boyle (1627-1691).

Otra tendencia corresponde a la incorporación de la historia de las ciencias en la formación de profesorado en ejercicio. En este caso, tenemos a ^{Álvarez (2006)}, quien propuso estrategias que permitían incorporar a su desarrollo profesional. Es importante visualizar esta tendencia en la formación inicial de profesores de ciencias. Para este fin, se identificaron estudios orientados hacia el desarrollo de una propuesta que permitió el cambio de concepciones en profesores de educación parvularia en la enseñanza de la ciencia a través de la historia de las ciencias (^{Camacho, Cuéllar, Quintanilla, & Orellana, 2006}). En consonancia con lo expresado en la última tendencia, este artículo considera fundamental continuar explorando y conceptualizando las concepciones y la importancia de la historia de las ciencias que tienen los profesores en formación inicial.

Método: planteamientos procedimentales del estudio

Dentro del curso Historia y Enseñanza de las Ciencias se estableció como finalidad estudiar la historia de las ciencias como marco conceptual para la investigación y la reflexión, así como para orientar el proceso de enseñanza-aprendizaje y evaluación de las ciencias en la formación educativa científica. En este sentido, adquirió importancia el propósito de identificar las concepciones que poseía un grupo de futuros profesores de ciencias, antes y después de la aplicación de una propuesta didáctica.

El enfoque metodológico del estudio fue el cualitativo, de tipo descriptivo e interpretativo (^{Flick, 2004}; Hernández, Fernández, & Baptista, 2008; ^{Latorre, del Rinón, & Arnal, 1996}), ya que se enfoca en las ideas elaboradas por los participantes antes y después de interactuar con nuevas experiencias académicas desarrolladas a lo largo de un periodo determinado. Los participantes fueron veinticinco estudiantes de la Licenciatura en Educación Básica con Énfasis en Ciencias Naturales y Educación Ambiental de la Universidad del Valle (Cali, Colombia). Ellos firmaron un consentimiento por escrito y aceptaron el alcance de la investigación.

En concordancia con el enfoque cualitativo seleccionado y basados en los planteamientos sugeridos por ^{Quintanilla et al. (2006)}, en el inicio del curso se aplicó un cuestionario con tres preguntas abiertas en el que los participantes debían: (a) elaborar un texto en el que determinaran la función que debe desempeñar la historia de las ciencias en la enseñanza de las ciencias; (b) establecer una relación entre historia de las ciencias, filosofía de las ciencias y enseñanza de las ciencias; y (c) describir cómo la ciencia se ha logrado consolidar a lo largo del tiempo.

Al culminar el curso, se les solicitó a los participantes que entregaran un documento escrito que diera respuesta al propósito del programa y que tuviera como eje un caso de estudio histórico de biología, química o física. La elaboración de dicho documento estuvo basada en los elementos de Cabrera (2016) y ^{Holton (1995)} (tabla 1). A efectos del estudio que se está presentando, la interpretación se centró solo en la introducción, la importancia histórica y actual del caso, el análisis del textos científico-históricos y los aportes a la enseñanza.

Tabla 1 Elementos para la elaboración del trabajo final del curso Historia y Enseñanza de las Ciencias 

Para el procesamiento analítico de la información, se consideraron los planteamientos de Hernández et al. (2008) y ^{Flick (2004)}, y las tres fases propuestas por ^{Bardin (2002)}: preanálisis correspondiente a la lectura previa, selección y transcripción con un procesador de texto (Word) de los cuestionarios completamente resueltos por los participantes. Estos cuestionarios constituyeron el corpus de documentos que fueron sometidos a la descripción e interpretación.

La explotación del material se dio con la desfragmentación en unidades de análisis (UA) (oraciones completas) relevantes y significativas, que se asociaban a los códigos, subcategorías y categorías predeterminadas, conceptualizadas y adaptadas a partir de la revisión de la investigación de Quintanilla et al. (2006) y tratando de expresar los datos en forma de conceptos o ideas que estén en concordancia con el propósito de la investigación (^{Gibbs, 2012}) (tabla 2). Este proceso se complementó con el uso del software Atlas.ti versión 7.5.16 para determinar las unidades de análisis (UA) que estructuraron los hallazgos.

Tabla 2 Compilado de categorías, subcategorías y códigos estado final 

El tratamiento y la interpretación de los resultados obtenidos consistió en la inferencia realizada a partir de las UA significativas seleccionadas y organizadas por medio de redes que daban información relevante para el propósito del estudio.

La propuesta didáctica del curso se dividió en tres momentos: primero, para el diseño del curso, se programaron actividades para las quince sesiones que duraba el periodo académico. Se consideraron aspectos conceptuales sobre la filosofía de la ciencia, las perspectivas sobre historia de la ciencia y las relaciones entre ellas, y se estudiaron casos históricos desde una mirada educativa y didáctica (^{Boido, & Lombardi, 2012a}; ^{Echeverría, 1998}; ^{Hernández, 2011}; ^{Kragh, 1990}; ^{Valencia, Muñoz, & Cabrera, 2014}).

Para el segundo momento, se desarrollaron sesiones con la finalidad de considerar las expectativas de los estudiantes en relación con el contenido, la metodología y los criterios de evaluación de este. Sumado a ello, se aplicó el cuestionario diseñado con el propósito de identificar las concepciones que los profesores en formación inicial tenían sobre historia de la ciencia.

En otras sesiones, se desarrollaron las siguientes fases: lectura previa de investigaciones y desarrollos teóricos reportados en capítulos de libros y artículos de revistas; socialización de ideas fundamentales de las lecturas asignadas para la sesión con diferentes modalidades de trabajo grupal (seminario, debate, torbellino de ideas); y conclusión con la que el profesor cerraba y sintetizaba la sesión. Participación de tres invitados quienes desarrollaron conferencias orientadas hacia la presentación de algunos estudios de caso histórico desde una mirada educativa y didáctica (la experimentación en Newton, el experimento V de Boyle y Homeostasis).

Igualmente, los estudiantes desarrollaron dos talleres. El primero estuvo orientado hacia la búsqueda y selección del caso histórico y la indagación del o los textos científico-históricos (e.g., artículos, cuadernos de notas de laboratorio, bitácoras, discursos, capítulos y libros, conferencias, entrevistas) escritos por algún científico en un periodo determinado. El segundo consistió en el análisis de libros de texto universitarios de ciencias naturales en los que se identificaron aspectos inherentes a la historia de la ciencia. Finalmente, para la evaluación del curso, los participantes entregaron un documento escrito en atención a las indicaciones y estructura que aparece en la tabla 1.

Resultados y discusión

A partir de la información obtenida con los cuestionarios iniciales y los trabajos finales entregados por los participantes del estudio, logramos identificar las UA relacionadas con la historia de la ciencia, lo que contribuye al reconocimiento de las concepciones iniciales y finales sobre esa metadisciplina. En la tabla 3, se presentan las UA desde el punto de vista de la frecuencia y el porcentaje de participación en las diferentes categorías, subcategorías y códigos en fase inicial y fase final.

Tabla 3 Comparación de frecuencia y porcentajes por código 

* Total de citas por código.

En cuanto a la categoría Visión de la HC y, específicamente, la subcategoría Anacrónica, identificamos que los profesores en formación inicial incluyeron en sus respuestas 31 UA asociadas al código (acumulativa), de las que el 67,7 % las utilizaron al inicio y el 32,3 % al finalizar el proceso acaecido durante el semestre. Algunas de las UA fueron las siguientes: "La idea de explicar la naturaleza a través de la ciencia y verla como exacta y verdadera", y "La historia de las ciencias y la historia en general en demasiadas ocasiones han sido un punto de partida y un poderoso instrumento para quienes se interesan en legitimar el presente".

Los resultados del cuestionario coinciden con los planteamientos de Urzúa y Rodríguez-Pineda (2015), ya que la visión anacrónica o el perfil epistemológico positivista como ellos la denominan fue el dominante porque conciben la ciencia como empírica.

En la subcategoría Diacrónica, los profesores en inicial emitieron 46 UA relacionadas con el código valoración del contexto, de ellas, el 41,3 % las expresaron al inicio y el 58,7 % al final. Algunas de las UA fueron: "La ciencia está sometida de cierta manera a unas particularidades, como la época, la cultura, las creencias y los métodos" y "Es fundamental el contexto histórico en el que se desarrollaron sus planteamientos y el impacto que generó en los científicos de la edad moderna".

De acuerdo con los resultados, se logra establecer que inicialmente los futuros profesores presentan una visión acumulativa y, después del proceso académico, empezaron a valorar el contexto. Sin embargo, algunos estudiantes continúan representando la ciencia como exacta, verdadera y legítima. Esto se da porque los discursos hegemónicos que prevalecen en las clases y en los libros de texto universitario son difíciles de cambiar (^{Borrachero, Brígido, & Costillo, 2011}). Es necesario avanzar hacia propuestas que presenten la importancia de valorar la ciencia como una actividad humana que responda a particularidades de la época, evalúe diversas perspectivas y reconozca los aspectos culturales, sociales y las creencias situadas en un contexto determinado en el que se evidencian las transformaciones de una sociedad (^{Padilla, Furió, & Azcona, 2005}; ^{Quintanilla, 2006a}).

En la medida en que se diseñen, desarrollen y evalúen propuestas tanto en asignaturas del componente didáctico como disciplinar, en las que se destacan y valoran las perspectivas de los diferentes científicos como integrantes y partícipes activos de la sociedad, se avanzará paulatinamente hacia la superación de las ideas simplistas de la ciencia y el papel individualista del científico (^{Gallego, & Gallego, 2007}).

En cuanto a la categoría Función de la HC y, específicamente, la subcategoría Disciplinar, observamos que los profesores en formación inicial explicitan en sus respuestas 26 UA asociadas al código conceptual, de las que el 53,8 % las utilizaron al inicio y el 46,2 % al finalizar. Algunas de las UA fueron las siguientes: "El proceso de enseñanza no solo necesita un componente pedagógico, sino que él debe estar ligado a un componente científico" y "Con ayuda de la historia de la ciencia, podemos crear o ser parte de la creación de un concepto de científico como un ser cualquiera que se interesó en descubrir fenómenos, ampliar conceptos o innovar". En el caso del código actividad experimental, los futuros profesores expresan en sus respuestas 14 UA, de estas el 7,1 % las utilizaron al inicio y el 92,9 % al finalizar. Algunas de las UA fueron: "Por medio de experimentación, exponiendo hipótesis, leyes y teorías, con el aporte, no solo de una persona, sino de una comunidad, donde se logre demostrar de alguna manera el fenómeno o experimento" y "La comprensión del modelo instrumental en el proceso de pasteurización incita a responder el cómo, por qué y para qué de esos instrumentos por medio del textos científico-históricos".

En la subcategoría Actividad social, los profesores en formación inicial emitieron 29 UA relacionadas con el código práctica educativa, de ellas, el 13,8 % las expresaron al inicio y el 86,2 % al final. Algunas de las UA acumulativa fueron las siguientes: "La historia de las ciencias proporciona los lineamientos, las estrategias y los parámetros que me permiten llevar a cabo en el acto educativo la enseñanza de las ciencias" y "Reflexionar en una enseñanza más flexible, con metodologías que centren la actuación en el alumno, para favorecer la metacognición, es decir, aprender a aprender". Mientras que en el código formación de profesores los futuros profesores expresan en sus respuestas 29 UA, de estas el 58,6 % las utilizaron al inicio y el 41,4 % al finalizar. Algunas de las UA fueron: "Estas son características muy necesarias en lo que es la formación en la ciencias y su enseñanza" y "Entender y enseñar la historia de la ciencia es un proceso que requiere la preparación del profesorado en historia y filosofía de las ciencias desde su formación".

En la subcategoría Recurso, los profesores en formación inicial emitieron 23 UA relacionadas con el código uso de materiales, de ellas, el 13 % las expresaron al inicio y el 87 % al final. Algunas de las UA fueron las siguientes: "Ayuden a construir un conocimiento que sea diferente del que se plasma en los textos escolares, ya que en estos se incluyen conclusiones de la misma ciencia que no brinda suficiente contenido para analizar" y "La importancia que poseen las ilustraciones que utilizan los libros de texto de ciencias para la comprensión de su contenido". En cuanto al código formulación de preguntas, los participantes enunciaron 112 UA y el 100 % las identificamos al final. Algunas de las UA: "¿Qué tipo de neurona intervino en ello?", "¿Piensa que ser alguien que cambie el giro de la ciencia u otra área es algo imposible?" y "Se realizará una socialización sobre el concepto y sus términos, y la importancia en la actualidad".

En la categoría Función de la historia de la ciencia, fue donde más UD elaboraron los profesores en formación inicial. Se logró identificar ideas relacionadas con los componentes desarrollados durante el semestre; por ejemplo, al finalizar, los participantes otorgaron un papel preponderante a la actividad experimental, la práctica educativa, el uso de materiales y la formulación de preguntas. En este último caso, las preguntas que formularon estaban distribuidas en los tres planos de análisis y desarrollo, es decir, instrumental operativo (preguntas centradas en el contenido, relaciones que lo caracterizan, las posibles soluciones, estrategias, procedimientos, fórmulas, cálculos, gráficos, tablas de datos y axiomas), personal significativo (preguntas que indagan procesos y estados personales, puntos de vista, creencias, experiencias personales y contextos cotidianos) y relacional social (preguntas que promueven interacción y socialización entre los estudiantes) (^{Labarrere, & Quintanilla, 2002}). La formulación de este tipo de preguntas incentivará a los estudiantes de educación que se apliquen, y al desarrollo de competencias de pensamiento científico, como la explicación, la justificación y la argumentación (^{Muñoz et al., 2017}).

Se pudo evidenciar que los profesores en formación inicial solo relacionan la Función de la historia de la ciencia como aspecto conceptual, y no consideran la actividad experimental como aspecto fundamental en la etapa inicial. Sin embargo, en los resultados finales, se puede determinar un cambio al analizar la frecuencia de la concepción de la actividad experimental. Esperamos que durante su proceso de formación universitaria las asignaturas permitan adquirir experiencias para coaccionar la actividad experimental y la conceptual, y mejorar esa concepción de verlas desligadas.

Es importante que los futuros profesores de ciencia comprendan las funciones de la historia de la ciencia tanto en la práctica educativa como en la formación de profesores, ya que ofrece un panorama de las ciencias en el que se pueden determinar aspectos conceptuales, que desde una visión didáctica permitirán su enseñanza y aprendizaje. Además, esta metadisciplina adquiere valor en la medida en que incluye a los estudiantes como partícipes de la cultura, les permite destacar sucesos que permitieron la construcción de conocimiento científico, favorece la elaboración de nuevos modelos y proporciona lineamientos, estrategias y parámetros que permiten llevar a cabo la enseñanza de las ciencias.

En otras palabras, en la formación de profesores y en la práctica educativa, es necesario que los participantes conozcan, interpreten, exploren, indaguen e investiguen sobre casos históricos de la ciencia. Asimismo, se deben planificar actividades académicas escolares en las que se incorporen el uso de textos científico-históricos como herramientas que faciliten la comprensión de contenidos de la ciencia, la evaluación e innovación metodológica y, sobre todo, la función de la mujer en el desarrollo científico (^{Solsona, 2015}). Esto conlleva la implementación de cambios en la estructura escolar, ya que se incorporarán los hallazgos obtenidos a partir de los estudios de caso históricos, que innovarán los procesos de construcción de conocimiento científico en el aula (^{Acevedo, García-Carmona, & Aragón-Méndez, 2017}).

La historia de las ciencias como recurso y, específicamente, el uso de materiales tales como los libros de texto escolares permitirán mostrar en ellos el proceso y las dificultades por los que atravesó la investigación científica. De forma paralela, se debe continuar el diseño y la producción de materiales didácticos que la incorporen como un recurso para comprender el desarrollo del conocimiento científico (Cabrera, 2012; ^{Muñoz Bello, & Bertomeu, 2003}; ^{Quintanilla, & Merino, 2008}; ^{Velasco, 2008}).

Por último, el código conceptual mantuvo un margen equilibrado entre los resultados iniciales y finales del semestre; por ello, se puede establecer que estos son fundamentales para la comprensión de argumentos, teorías, conceptos y modelos de las ciencias por parte de los estudiantes. Se debe hacer énfasis en que estos contenidos no se deben continuar presentando de manera tradicional, es decir, como un listado, sino que se han de construir núcleos temáticos en los que se vislumbre los aportes de la historia de la ciencia y se adapten a las controversias científicas actuales en las que participan los profesores en formación inicial (Cabrera, 2016; Izquierdo, 2005).

Finalmente, en la categoría Aplicación de la HC, y concretamente la subcategoría Desarrollo, observamos que los profesores en formación inicial explicitan en sus respuestas 16 UA asociadas al código aplicación, de las que el 50 % las utilizaron tanto al inicio como al final. Algunas de las UA fueron las siguientes: "Por los avances en las investigaciones científicas, ella ha logrado consolidarse como el punto central en el campo de la investigación, de ahí radica su importancia a nivel mundial" y "Los avances realizados, las distintas asociaciones identificadas y los términos usados son un reflejo de lo valioso que fue su trabajo para el desarrollo evolutivo del término simbiosis y los aportes tan significativos para el estudio de la biología".

Los profesores en formación inicial interpretan que, a partir de la historia de las ciencias, se puede identificar que la producción de conocimiento está relacionada con el desarrollo y avance de las ciencias, gracias a sus aportes a la sociedad, y porque permite plantear soluciones a problemas sociocientíficos del entorno social y ambiental, con las que se logre la estabilidad económica y el mejoramiento de la calidad de vida. Además, asumen que la producción de conocimiento está entendida como avances, estudios e investigaciones que contribuyen principalmente a la salud e innovación de campos médicos y forenses.

Conclusiones

De acuerdo con los hallazgos obtenidos, se logró identificar que las concepciones sobre historia de las ciencias que los profesores en formación inicial han elaborado corresponden a las visiones anacrónica y diacrónica, funciones como actividad social, recurso y disciplinar, y producción de conocimiento. En este sentido, se deben desarrollar e implementar propuestas didácticas que tengan componentes propios de la historia de las ciencias, que serán de mucha ayuda para la comprensión de asuntos científicos y contextuales, tanto para los profesores como para los estudiantes.

La implementación de propuestas didácticas enfocadas en la historia de las ciencias incentiva a los profesores en formación inicial al reconocimiento, la reflexión y el uso de componentes históricos en sus prácticas educativas. Las investigaciones de este tipo permiten reconocer los estados de las concepciones de estudiantes en formación, lo que es importante para futuras propuestas didácticas, para la reformulación de enfoques curriculares o para innovar o modificar planteamientos académicos. Para finalizar, se describen algunas de las conclusiones obtenidas a partir del análisis descriptivo de la investigación.

En la categoría Visión de la historia de las ciencias, se evidencia una transformación de ideas asociadas por los profesores en formación inicial, ya que, después de la propuesta didáctica, las UA relacionadas con el código acumulativo disminuyeron a 10 y las UA de valoración del contexto ascendieron a 27. La propuesta didáctica permitió mejorar el reconocimiento de los diferentes contextos que incurren en la construcción de los conocimientos y en la importancia e incidencia de estos, además, aleja la idea de construcción individualista y cronológica de la ciencia.

El análisis que se realizó en torno a la categoría Función de la historia de las ciencias estableció resultados fundamentales para las futuras investigaciones. Por ejemplo, las UA relacionadas con el código actividad experimental mostraron un cambio muy alentador para la investigación, pues inicialmente solo se había relacionado una UA, pero después de la propuesta didáctica aumentó a 13. La propuesta didáctica rescató la experimentación como un actor importante en la transformación de la construcción de conocimiento científico, y brindó herramientas a los profesores formación inicial que permiten el reconocimiento y uso de esta en las aulas de clase.

Del mismo modo, en la subcategoría Actividad social, las UA asociadas al código práctica educativa mostraron un desarrollo significativo, ya que inicialmente se relacionaron cuatro UA, pero luego de la práctica didáctica relacionaron 25. Esto permite concluir que el reconocimiento y uso de la historia de las ciencias en las prácticas educativas por parte de los profesores en formación inicial será importante como ejes estructuradores de los conocimientos en ciencia. Otro punto a resaltar es la subcategoría recurso, pues demuestra que finalmente los futuros profesores hacen mayor uso de la historia de las ciencias para la construcción de sus propuestas didácticas.

Finalmente, se destaca la importancia que los profesores en formación inicial dan a la formulación de preguntas como recurso en pro de la funcionalidad, ya que estas están asociadas a la construcción de conocimientos de ciencia, representado como código formulación en la fase final por una frecuencia de 112 UA. Esto puede ser proyectado para que futuras investigaciones traigan a colación esa necesidad de estructura que pueden brindar las preguntas orientadoras enfocadas en la historia de las ciencias y los estados de desarrollo.