En el artículo se exponen los resultados de una investigación realizada en el marco del proyecto FONDECYT 1070795, cuyo objetivo consistió en identificar y caracterizar las nociones que tienen los profesores de nivel medio respecto a las competencias de pensamiento científico y solución de problemas, y la manera en que ambos deben trabajarse en la enseñanza de la química. Con el empleo de una muestra intencional de 33 profesores, seleccionados de un total de 117 que se incorporaron a otras fases de la investigación y mediante la administración de un cuestionario especialmente diseñado, se logró poner de manifiesto que en ellos predomina una imagen fragmentada y a veces contradictoria de la solución de problemas y de las competencias de pensamiento científico; dicha representación incorpora aspectos de inestimable valor para la formación del estudiante competente, a la vez que incluye otros que en manera alguna favorecen dicha formación en correspondencia con las exigencias actuales. Es notable que competencias de pensamiento científico y solución de problemas no se constituyan como sistema totalmente coherente en la conceptualización de los profesores investigados. Como dato relevante, se constató la oscilante valoración del carácter subjetivo de las situaciones problémicas y los problemas; junto al papel importante que, en opinión de gran parte de los profesores, desempeña el lenguaje, se le otorga un valor oscilante al trabajo con la teoría por parte de los estudiantes; igualmente resulta difusa, y a veces contradictoria, su aproximación a los procesos de algoritmización.