Introducción
La enseñanza de la Física y la Química no puede limitarse a la transmisión de fórmulas, leyes o teorías como productos acabados e inmutables. Comprender la génesis histórica de los conceptos científicos resulta esencial para interpretar su significado, su alcance y sus límites. En este sentido, la LOMLOE (Ley Orgánica 3/2020) otorga un papel central a la Naturaleza de la Ciencia (NOS), incorporando explícitamente la historia de la ciencia y la perspectiva de género como elementos vertebradores del currículo.
Este tema se vincula directamente con los bloques de “Destrezas Científicas Básicas” en ESO y “Cultura Científica” en Bachillerato, ya que permite al alumnado comprender que el conocimiento científico surge como respuesta a problemas concretos y que avanza mediante crisis, debates y cambios de paradigma, tal como se analizó en el Tema 1.
Asimismo, el análisis de la investigación actual conecta la materia con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), mostrando la utilidad social de la ciencia frente a retos globales como el cambio climático, la transición energética, la salud o la sostenibilidad de los recursos. De este modo, la Física y la Química se presentan como disciplinas vivas, estrechamente ligadas a las necesidades de la sociedad contemporánea.
1. Momentos Claves en el Desarrollo de la Física
La historia de la Física puede estructurarse en grandes etapas caracterizadas por profundos cambios conceptuales que transformaron la forma de entender el universo físico.
1.1. La Revolución Científica (siglos XVI–XVII): nacimiento de la Física Clásica
Este periodo marca el paso de una concepción cualitativa y aristotélica de la naturaleza a una visión matemática y experimental del mundo físico. El cambio fundamental consiste en abandonar el geocentrismo y la física basada en la autoridad para adoptar el método científico y la cuantificación.
El hito culminante es la publicación de los Principia Mathematica (1687) de Isaac Newton, donde se unifican la física terrestre (Galileo) y la celeste (Kepler) mediante las leyes del movimiento y la ley de gravitación universal. Por primera vez, los mismos principios explican la caída de los cuerpos y el movimiento de los planetas, consolidando una visión determinista del universo.
Dificultad del alumnado: suelen interpretar esta etapa como “el inicio definitivo de la verdad científica”, sin percibir que la física newtoniana tiene un dominio de validez limitado.
1.2. La unificación del electromagnetismo y la termodinámica (siglo XIX)
Durante el siglo XIX se producen avances decisivos en la comprensión de la electricidad, el magnetismo y el calor. El gran logro es la unificación conceptual.
Las ecuaciones de Maxwell (1865) integran los fenómenos eléctricos y magnéticos en un único marco teórico y predicen la existencia de ondas electromagnéticas, identificando la luz como una de ellas. Este resultado demuestra el enorme poder predictivo de la teoría física.
Paralelamente, la termodinámica y la mecánica estadística, desarrolladas por Clausius, Kelvin y Boltzmann, conectan las magnitudes macroscópicas (temperatura, presión, entropía) con el comportamiento microscópico de partículas. Boltzmann introduce una interpretación estadística de la entropía, relacionándola con el número de microestados accesibles a un sistema.
Dificultad del alumnado: confunden calor con temperatura y no comprenden el significado probabilístico de la entropía.
1.3. La Revolución de la Física Moderna (inicios del siglo XX)
A comienzos del siglo XX, la física clásica resulta incapaz de explicar fenómenos relacionados con velocidades próximas a la de la luz o con dimensiones microscópicas.
1.3.1. Teoría de la Relatividad
En 1905, Albert Einstein formula la Relatividad Especial, que elimina los conceptos de espacio y tiempo absolutos e introduce la equivalencia entre masa y energía. En 1915, la Relatividad General describe la gravitación como curvatura del espacio-tiempo.
1.3.2. Nacimiento de la Mecánica Cuántica
En 1900, Max Planck introduce la cuantización de la energía para explicar la radiación del cuerpo negro. Posteriormente, Einstein, Bohr, Heisenberg y Schrödinger desarrollan la mecánica cuántica, que describe la materia y la radiación a escala atómica mediante conceptos probabilísticos.
Dificultad del alumnado: la ruptura con el determinismo clásico genera una fuerte resistencia conceptual.
2. Momentos Claves en el Desarrollo de la Química
La Química ha evolucionado desde prácticas empíricas y cualitativas hacia una ciencia cuantitativa, explicativa y predictiva.
2.1. Nacimiento de la Química Moderna (siglo XVIII)
El punto de inflexión lo marca Antoine Lavoisier, quien refuta la teoría del flogisto y establece la ley de conservación de la masa, introduciendo el uso sistemático de la balanza. Además, sienta las bases de la nomenclatura química moderna, dotando a la disciplina de un lenguaje preciso.
2.2. Teoría atómico-molecular y ordenación de los elementos (siglo XIX)
John Dalton recupera el atomismo para explicar las leyes ponderales. Avogadro distingue claramente entre átomos y moléculas, permitiendo el desarrollo de la estequiometría moderna. El Congreso de Karlsruhe (1860) unifica criterios y prepara el camino para la tabla periódica de Mendeleev (1869), que no solo organiza los elementos conocidos, sino que predice propiedades de elementos aún no descubiertos.
2.3. Revolución estructural y del enlace químico (siglo XX)
La aplicación de la mecánica cuántica a la química, impulsada por Linus Pauling, permite comprender la naturaleza del enlace químico y la geometría molecular. Estos avances hacen posible explicar la reactividad química y determinar estructuras biológicas fundamentales, como el ADN, donde el trabajo de Rosalind Franklin fue decisivo.
3. Principales Científicos y Grupos Implicados
La ciencia ha evolucionado desde el modelo del genio individual hacia la Big Science, caracterizada por grandes equipos y colaboraciones internacionales.
3.1. Figuras individuales relevantes
Destacan figuras como Galileo, Newton, Marie Curie (única persona con dos premios Nobel en ciencias distintas), Einstein o Bohr, cuyos trabajos marcaron cambios de paradigma.
3.2. Grupos y grandes colaboraciones
• Conferencias Solvay (desde 1911): debates fundamentales sobre los fundamentos de la mecánica cuántica.
• Proyecto Manhattan: ejemplo de gran proyecto científico-tecnológico con implicaciones éticas profundas.
• CERN: colaboración internacional para el estudio de las partículas elementales y el descubrimiento del bosón de Higgs.
3.3. Visibilización de la mujer en la ciencia
Es imprescindible destacar a científicas como Lise Meitner, Emmy Noether o Margarita Salas, integrando la perspectiva de género exigida curricularmente.
4. Problemas Físicos y Químicos Prioritarios en la Investigación Actual
4.1. En Física
• Cosmología y física de partículas: materia oscura, energía oscura y unificación de teorías.
• Fusión nuclear: proyectos como ITER para obtener energía limpia.
• Tecnologías cuánticas: computación, sensores y criptografía.
4.2. En Química
• Química verde y sostenible: catalizadores eficientes, reducción de residuos y captura de CO₂.
• Almacenamiento de energía: baterías de nueva generación.
• Nanotecnología y nuevos materiales: grafeno, materiales bidimensionales y superconductividad.
Aplicación Didáctica (El Aula de FyQ)
Este tema permite trabajar la competencia de “conciencia cultural” y la alfabetización científica.
• Situación de Aprendizaje (SdA): “El Congreso Científico del Tiempo”.
o Nivel: 4º ESO o 1º Bachillerato.
o Contexto: Los alumnos se dividen en grupos representando a científicos de distintas épocas (ej. Grupo Newton, Grupo Curie, Grupo CERN).
o Desarrollo:
1. Investigación sobre el contexto social y el problema que resolvieron.
2. Debate (Role-Playing): Debaten sobre un tema transversal (ej. “¿Es la luz onda o partícula?”, “¿Debe la ciencia tener límites éticos?”).
3. Elaboración de una Línea de Tiempo Interactiva (usando herramientas TIC como Genially) que incluya hitos de mujeres científicas (perspectiva de género LOMLOE).
o Vinculación Curricular: Se trabaja el criterio de evaluación de “interpretar la ciencia como un proceso en construcción” y la comunicación científica.
Conexión Interdisciplinar y Orientación Profesional
El Tema 2 presenta un elevado valor didáctico, ya que permite contextualizar los contenidos de Física y Química dentro de un proceso histórico de construcción del conocimiento, favoreciendo una comprensión profunda de los conceptos científicos y evitando un aprendizaje meramente memorístico.
Desde el punto de vista curricular, este tema contribuye de manera directa al desarrollo de la competencia científica, en particular a la interpretación de la ciencia como actividad humana, social y cultural, tal como recoge la LOMLOE. Asimismo, permite trabajar de forma transversal la competencia en comunicación lingüística, la competencia digital y la competencia ciudadana, mediante el análisis crítico de fuentes, el debate argumentado y la reflexión ética.
Propuesta de Situación de Aprendizaje:
“La ciencia como respuesta a problemas históricos y actuales”
Nivel recomendado: 3.º/4.º ESO o 1.º Bachillerato.
Contexto didáctico:
El alumnado analiza distintos momentos clave del desarrollo de la Física y la Química para comprender cómo los problemas científicos surgen de necesidades concretas (tecnológicas, sociales, económicas o culturales) y cómo su resolución genera nuevas preguntas.
Objetivos didácticos:
• Comprender que la ciencia evoluciona en respuesta a problemas reales.
• Relacionar hitos históricos con conceptos científicos actuales.
• Desarrollar pensamiento crítico frente a una visión dogmática de la ciencia.
• Visibilizar el papel de las mujeres científicas y de la ciencia colaborativa.
Actividades principales:
1. Análisis de casos históricos
Trabajo en grupos sobre un hito (Newton, Maxwell, Lavoisier, Bohr, Curie…), identificando:
o El problema científico original.
o El contexto histórico y social.
o Las consecuencias científicas y tecnológicas.
2. Línea del tiempo científica comentada
Elaboración de una línea del tiempo digital o mural, integrando hitos de Física y Química, con especial atención a científicas y a cambios de paradigma.
3. Debate guiado
¿Qué problemas actuales (energía, clima, salud) podrían generar las “revoluciones científicas” del futuro?
Dificultades de aprendizaje frecuentes:
• Considerar la ciencia como un conjunto cerrado de verdades.
• Pensar que los avances científicos son fruto exclusivo de genios individuales.
• Dificultad para relacionar conceptos científicos con su contexto histórico.
Este enfoque favorece una enseñanza competencial, contextualizada y significativa, alineada con el currículo LOMLOE.
Conexión interdisciplinar y orientación profesional
• Historia:
Relación entre revoluciones científicas y contextos históricos como el Renacimiento, la Revolución Industrial o la Guerra Fría.
• Filosofía:
Análisis del cambio de paradigma, el concepto de verdad científica y la demarcación entre ciencia y pseudociencia (Popper y Kuhn).
• Lengua y Literatura:
Trabajo de la argumentación, el comentario de textos científicos históricos y la divulgación científica.
• Tecnología y Digitalización:
Uso de herramientas digitales para líneas del tiempo, presentaciones, simulaciones y análisis de datos científicos.
Orientación académica y profesional
El estudio de los problemas científicos actuales permite acercar al alumnado a salidas profesionales reales en el ámbito STEM, tales como:
• Investigación en Física, Química y Ciencia de Materiales.
• Ingeniería energética y medioambiental.
• Biotecnología, farmacología y química industrial.
• Divulgación científica, docencia e innovación educativa.
Asimismo, contribuye a romper estereotipos de género, mostrando referentes femeninos y modelos de trabajo colaborativo en ciencia.
Conclusión
La evolución de la Física y la Química refleja la curiosidad humana por comprender el universo. Cada avance ha abierto nuevas preguntas y retos. Como docentes, transmitir esta visión dinámica y social de la ciencia es clave para formar ciudadanos críticos y despertar vocaciones STEM.
Normativa y Bibliografía
Normativa educativa
• LOMLOE, Ley Orgánica 3/2020, de Educación.
• Real Decreto 217/2022, por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria.
• Real Decreto 243/2022, por el que se establece el currículo básico del Bachillerato.
• Normativa autonómica vigente de desarrollo curricular.
Bibliografía científica y didáctica
• Asimov, I. Breve historia de la química. Alianza.
• Chalmers, A. F. ¿Qué es esa cosa llamada ciencia? Siglo XXI.
• Holton, G. Introducción a los conceptos y teorías de las ciencias físicas. Reverté.
• Kuhn, T. S. La estructura de las revoluciones científicas. Fondo de Cultura Económica.
• Sánchez Ron, J. M. El poder de la ciencia. Crítica.
• Solbes, J. y Traver, M. J. Estudios sobre historia y didáctica de las ciencias.
PREGUNTAS CLAVE PARA EL REPASO Y DEFENSA
1. ¿Por qué la historia de la ciencia es esencial para comprender los conceptos físicos y químicos actuales?
2. Explique la importancia de la unificación del electromagnetismo en el desarrollo de la Física.
3. Justifique el valor predictivo de la tabla periódica en el desarrollo de la Química.
4. Analice el papel de la Big Science en la investigación científica contemporánea y sus implicaciones éticas.
5. Relacione un problema científico actual con los Objetivos de Desarrollo Sostenible y el currículo de Física y Química.