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Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales Facultad de Ciencias de la Educación
Presentada para optar al Grado de Doctor por
Editor: Editorial de la Universidad de GranadaAutor: Jesús Sánchez Tallón D.L.: ISBN: GR 1181-2012 978-84-695-1159-
Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales Facultad de Ciencias de la Educación
Jesús Sánchez Tallón
DIRIGIDA POR EL PROFESOR: Dr. D. Manuel Fernández González Universidad de Granada
PARA OPTAR AL GRADO DE: Doctor por la Universidad de Granada
PROGRAMA DE: Doctorado en Didáctica de las Ciencias Experimentales
Granada 2011
Fdo._____ ______________ Jesús Sánchez Tallón El Doctorando
Fdo._____ ______________ Manuel Fernández González El Director
Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales Facultad de Ciencias de la Educación
Jesús Sánchez Tallón
DIRIGIDA POR EL PROFESOR: Dr. D. Manuel Fernández González Universidad de Granada
PARA OPTAR AL GRADO DE: Doctor por la Universidad de Granada
Doctorado en Didáctica de las Ciencias Experimentales
Granada 2011
Quiero Mostrar mi agradecimiento a todos aquellos que me han dado ánimos para concluir este trabajo. A mis maestros Ramón Gago y Miguel Giménez Yanguas del Taller de Restauración del Patrimonio Científico e Industrial (UGR). Al profesor Luis Castellón, por las facilidades prestadas para el estudio de la colección del I.E.S. Padre Suárez de Granada. Y muy especialmente a mi director de Tesis, Dr. Manuel Fernández Gonzalez, por su apoyo y ayuda de valor incalculable.
Ilustración de cubierta: Máquina de Wimshurst de dos discos F. Dalmau (ca. 1895) del I.E.S. Padre Suárez restaurada por el autor del presente trabajo en 2007 en el Taller de Restauración del Patrimonio Científico e Industrial (UGR).
La física, como las demás ramas del saber, ha experimentado a lo largo de los siglos una evolución de la que da cumplida cuenta la historia de la ciencia. Sin despreciar aportes anteriores, si hay que señalar un punto de arranque, éste habría que situarlo en la antigua Grecia. Los griegos llevan a cabo una sistematización del saber, situando los conocimientos dispersos en un marco teórico coherente que justifica los acontecimientos del mundo natural (Sambursky, 1990). Es la herencia que legan a la posteridad. A partir de ahí la ciencia ha evolucionado más o menos lentamente, salpicada de periodos en que el ritmo se acelera y que representan lo que se llama revolución científica (Kuhn, 1971). Por lo que respecta a la física, tiene lugar en los siglos XVI y XVII, con Galileo y Newton, una revolución científica de gran trascendencia que da paso a la ciencia moderna (Buchwald y Cohen, 2001). Unos siglos más adelante, a finales del siglo XIX y principios del XX, se señala otro periodo de conmoción que corresponde a la revolución cuántica y relativista (Gamow, 1968; Cohen, 1989: cap.27). La ciencia moderna, y la física en particular, surge pues en los siglos XVI y XVII como consecuencia de un modo diferente de elaborar los conocimientos teóricos y una manera distinta de investigar los fenómenos. El método científico que inicia Galileo y sigue la posteridad rompe con la tradición aristotélica-escolástica (Koyré, 1966). Para Galileo la realidad puede estudiarse indirectamente, es decir, construyendo un modelo simplificado de la misma que, de esta manera puede ser tratado matemáticamente (Matthews, 1994: cap.6). Esta metodología es la que ha hecho posible el desarrollo de la ciencia hasta nuestros días. Los diversos campos que constituyen la física tradicional ni han aparecido ni se han desarrollado simultáneamente. La astronomía de observación se encuentra muy avanzada desde la antigüedad y recibe en el siglo XVII la decisiva aportación de Kepler con las tres leyes del sistema solar, dentro del marco innovador del heliocentrismo. A
Por otra parte, el arranque de la física moderna con Galileo y Newton lleva consigo el estudio matemático de los fenómenos naturales. En el siglo XVIII las ramas de la física más avanzadas con relación a las demás, como la astronomía, la mecánica y la óptica, muestran esta base matemática, hasta tal punto que aparecen en muchos tratados de matemáticas como una rama de ellas: las “matemáticas mixtas” o “matemáticas aplicadas” (Ten, 1991). Así pues, en su camino hacia la consolidación como disciplina propia, la física debe también marcar las distancias con las matemáticas, sin que esto suponga renunciar a ellas. El uso de las matemáticas en física se extiende a la electricidad (ley de Coulomb) y ya en los albores del siglo XIX se acentúa en la mecánica (Laplace) y la electricidad (Biot), que imponen el ideal cuantitativo como muestra de calidad de una teoría (Solís y Sellés, 2005: 771-3). Puede entonces comprenderse el gran impacto que causa en los ambientes científicos la matematización de todos los fenómenos relacionados con el calor mediante una teoría emergente: la termodinámica (Locqueneux, 1996). El calor ya puede adquirir el mismo rango que la mecánica, hasta entonces considerada como depositaria del espíritu de la verdadera física. Por si esto fuera poco, debe señalarse que la emergencia del electromagnetismo y la termodinámica provoca un duro golpe al enfoque mecanicista (Einstein e Infeld, 1965: cap.2), que a partir de entonces comienza a dejar paso a un enfoque de tipo energetista.
La atención que se presta en la actualidad a la enseñanza de las ciencias por los gobiernos de todos los países es creciente. La investigación sobre esta temática ha alcanzado un auge considerable y aunque, dada la complejidad del sujeto estudiado, es muy difícil encontrar soluciones globales, es cierto que se han alcanzado resultados esperanzadores. La didáctica de las ciencias es una disciplina que ha surgido recientemente (hacia los años 70), recogiendo y estructurando las aportaciones de estas investigaciones (Perales y Cañal, 2000). Hoy día a través de artículos y libros podemos conocer fácilmente la situación en que se encuentra la enseñanza de cualquier materia, pero si volvemos la vista hacia el pasado no encontramos tanta luz acerca de dicho tema.
El perfil de la enseñanza de una disciplina ha de ser evidentemente reflejo de las características de la misma. Y si éstas cambian también lo hace su enseñanza, bien entendido que con el natural desfase. Por eso es tan importante el conocimiento de la historia. Así, a mediados del siglo XVIII todavía se encuentra vigente la física escolástica, que muestra una estructura, contenidos y terminología que se asemejan en mucho a los cursos de filosofía de la época, en los que con frecuencia se incluye. A partir de ahí comienza a abrirse paso la física experimental, con el consiguiente abandono del espíritu especulativo mantenido hasta entonces y reforzando la dimensión matemática y experimental. A este respecto escribe Despretz en el prólogo de su Física esperimental (1839):
La Física, en el estado a que ha llegado en la actualidad, no tiene de común más que el nombre con la Física llamada escolástica, que los preceptos de Bacon y los ejemplos de Galileo han contribuido felizmente a desterrar de la enseñanza pública (p. XIII).
Como consecuencia de la irrupción de la física experimental la enseñanza sufre un cambio de orientación, pasando de ser una enseñanza libresca, donde el manual es el único recurso de enseñanza y la memorización la sola estrategia de aprendizaje, a ser una enseñanza donde toman protagonismo los instrumentos y donde el conocimiento y modo de funcionamiento de éstos forma parte de los contenidos de enseñanza. Los nuevos manuales prestan atención especial a las máquinas, aparatos e instrumentos. Los recogen, hacen de ellos descripciones exhaustivas y los utilizan como apoyo de leyes y teorías (Fernández, 2005). Hacia mediados del siglo XIX las autoridades educativas toman conciencia del cambio de orientación de la física y promueven en los centros de enseñanza gabinetes, dotados de aparatos para permitir a los estudiantes una mínima formación empírica. Aunque antes existía algún centro que contaba con gabinete, esta tendencia recibe en España un serio impulso al ser creados los institutos en esa época. De todos modos, la inercia del sistema y las penurias económicas hacen que la implantación se haga lentamente y con retraso y, además, sea desigual. A los factores citados se suma otro como es el fuerte enraizamiento que tenía la física escolástica en la enseñanza, de tal modo que cuando a finales del siglo XVIII apenas quedaban rastros de ella en países como Francia, en España, con el apoyo de las instituciones eclesiásticas, aún se resistía
Vemos pues, que el modo de entender la disciplina y las características que muestra, como no podía ser de otra manera, impregna también su enseñanza. Hoy día sigue existiendo esta relación aunque mucho más atenuada ya que la didáctica de las ciencias matiza más fuertemente el saber experto para su conversión en saber escolar (Chevallard, 1992). De todas maneras, si se siguen una por una sus líneas maestras, pueden verse reproducidas, más o menos adaptadas, en el saber transmitido. Para perfilar con nitidez el ámbito de la investigación habrá que aclarar que ésta no va a tratar sobre la historia y evolución de la física en un periodo determinado, lo que nos situaría en una óptica histórica centrada en la ciencia. Tampoco va a indagar las posibilidades de la historia de la ciencia para una enseñanza más efectiva de la propia ciencia, lo que entraría de lleno en un terreno puramente didáctico. La investigación que vamos a emprender, por el contrario, va a introducirse en un campo mucho menos estudiado cual es el de la enseñanza de dicha disciplina en un ámbito y época pasada, lo que corresponde a una aproximación a los aspectos educativos del pasado dentro del marco de la historia de la ciencia. La enseñanza de la física en el siglo XIX en España permanece escasamente estudiada. No faltan trabajos sobre la educación en general, sobre la legislación y organización escolar, o aquellos que tratan aspectos sociológicos de la educación. Las carencias se producen en parcelas afines a lo que actualmente llamamos didáctica de las ciencias, es decir, sobre el modo en que se llevaba a cabo la enseñanza de los contenidos de física que formaban los programas. Igualmente, y descendiendo a una temática más concreta, tampoco hemos encontrado estudios que, como el nuestro, traten de encontrar vínculos entre los instrumentos presentados por los manuales antiguos y los instrumentos encontrados procedentes de los antiguos gabinetes. Por tales motivos las aportaciones de nuestro trabajo podrían constituir una base sólida para progresar en el conocimiento de la enseñanza de la física en el pasado. Puesto que la investigación emprendida no cae dentro de ningún patrón puramente didáctico, deberemos seguir metodologías diferentes a las habituales en este campo. Hoy día para realizar cualquier diagnóstico en el ámbito escolar basta con ir al aula y recoger datos diversos sobre alguna propuesta establecida previamente. ¿Cómo averiguar entonces lo que ocurría en el pasado? En tales casos podemos utilizar
determinadas fuentes históricas que proporcionan datos valiosos con los que puede reconstruirse, al menos parcialmente, la situación de la enseñanza en una época anterior. Entre ellas y en primer lugar es fundamental conocer el desarrollo histórico de la disciplina, en nuestro caso la física, tal y como hemos hecho en el arranque de este capítulo. Este conocimiento permite establecer el marco de la investigación y sirve de guía a la misma. En un ámbito más general puede citarse la legislación de la época, que esboza el sistema educativo mostrando niveles, cursos y asignaturas, señalando materiales escolares (libros, aparatos), promoviendo instalaciones (gabinetes) e indicando problemas a corregir. Igualmente disponemos de un recurso típicamente escolar como es el manual. No es difícil tener acceso a los manuales de física que se sucedían en España a lo largo del siglo XIX. Los manuales reflejan fielmente la idiosincrasia de la asignatura en cada época. De su estudio pueden deducirse características esenciales de su práctica en el aula (Choppin, 2000). Por último tenemos los instrumentos de gabinete. Estos sí son específicos de las ciencias experimentales y particularmente de la física. Pueden proporcionar datos acerca del grado de experimentalidad con que se impartía la materia y de la dinámica de los trabajos prácticos de laboratorio. La investigación que nos proponemos llevar a cabo se centra en la implantación y desarrollo de la física experimental en España. Nos hemos situado para ello en el siglo XIX, extendiéndonos algo en el XX. En nuestro estudio vamos a prestar especial atención a dos elementos básicos que intervienen en la enseñanza de esta disciplina: los libros de texto, por la parte teórica, y los instrumentos, por la parte empírica. Los libros de texto antiguos y el equipamiento de los laboratorios proporcionan un enfoque histórico de la materia entonces impartida, que vamos a utilizar como base de partida para el estudio de la enseñanza de la física en el siglo XIX y principios del XX. El estado de la física y las condiciones de su enseñanza pueden ser mostradas estudiando los manuales que entonces existían (Fernández, 2004). El análisis de los libros de texto permite reconstruir las prácticas de enseñanza y el papel cambiante que han jugado los instrumentos en las aulas de ciencias (Simón, 2005: 110). Hay que decir que los manuales constituyen habitualmente la fuente más utilizada en el estudio de la enseñanza en el pasado. En nuestro caso, quizás lo más original es la atención concedida a otra de las fuentes, los instrumentos, cuyas
