Imagen de una actividad realizada en mis clases.

Trabajo N° 1.

Enseñanza del concepto

de célula como unidad

funcional y estructural de

los seres vivos.

ANDRÉS AMENÁBAR FIGUEROA DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS EXPERIMENTALES I

PROFESORA CORINA GONZÁLEZ WEIL

Concepto a enseñar La célula como unidad funcional y estructural de los seres vivos. Idea Central a Enseñar:

La célula como unidad fundamental de la vida desde el punto de vista estructural (todos los seres vivos están formados por células) y funcional (los procesos de la vida son el resultado del funcionamiento de cada una de las células). En otras palabras que sean capaces de “vincular las características y funciones de los seres vivos con las características y funciones de las células” (González y Harms, 2012) Significado para los alumnos.

El comprender el concepto de célula como unidad estructural y funcional, les ayudará a entender que funcionamiento del ser vivo (el todo), es producto del funcionamiento de la parte (cada una de las células). Les permitirá tener una visión de conjunto de la función de nutrición del cuerpo, que comprendan que la necesidad de alimentarse es para entregar nutrientes a cada una de las células. Es decir, entender cómo funciona su cuerpo que en definitiva es producto del funcionamiento de cada una de nuestras células. Es importante que los aprendan bien este concepto, de tal manera que tengan una concepción correcta sobre la organización y funcionamiento de los seres vivos. Sino comprenden bien el concepto de célula difícilmente serán capaces de entender temas científicos, que hoy en día aparecen en la prensa y muchas veces son tema de conversación como son por ejemplo el proyecto genoma humano, el uso de la genética para determinar paternidad o investigar un crimen, los avances en el tratamiento de enfermedades con células madres, saber que son los probióticos, el comprender enfermedades como la malaria, el SIDA o el cáncer, comprender los procesos biotecnológicos y muchos otros temas que se podrían mencionar (González y Harms, 2012). En definitiva es un tema muy importante porque trata de cómo estamos hechos y funcionamos nosotros mismos. Y está relacionado con múltiples cuestiones de la vida diaria que requieren un conocimiento científico de este concepto para una buena compresión de esas cuestiones.

Las habilidades de pensamiento científico descritas en los planes y programas, según el programa de estudio en ciencias naturales de octavo año básico del año 2011, son las siguientes (Mineduc, 2011):

a) Formulación de hipótesis a partir de los requerimientos de la célula. b) Ejecución de procedimientos simples de experimentación que permitan la verificación de una hipótesis formulada. Ambas habilidades son tratadas ampliamente en el desarrollo de las clases planteadas en la Tabla 1. También se plantea las habilidades de pensamiento científico referidas a la elaboración de mapas conceptuales (Mineduc, 2011) lo que se

ve reflejado en la primera y segunda sesiones descritas en la Tabla 1. En la tabla 1 incluyo además las concepciones alternativas más comunes descritas en la literatura con respecto al concepto estudiado

(González y Harms, 2012) y que he considerado en el desarrollo de las actividades. Los indicadores del alumno están tomados de González et al (2010)

Sesión

Tema de la clase Conceptos

Actividad de clases Competencia Científica Asociada

Concepto alternativo asociado

1 Introducción al uso de mapas conceptuales. La célula eucarionte y

procarionte

Se introduce la técnica del uso de los mapas conceptuales según la metodología incluida en el Anexo 1. Luego de confeccionar un mapa de un tema de interés para los alumnos se confecciona un mapa con los siguientes conceptos célula eucarionte, célula procarionte, célula animal, célula vegetal y núcleo. La idea es introducir algunos conceptos nuevos, aplicar la técnica e ir corrigiendo errores. Un ejemplo de mapa conceptual con estos conceptos se incluye en el Anexo 2.

Capacidades: Identificar términos clave para la búsqueda de información científica. Justificación: Se dan cuenta que los conceptos se relacionan entre sí en un orden jerárquico.

2 Características de los

seres vivos

Los alumnos discuten acerca de las propiedades de diferentes objetos/seres vivos presentes en el aula (planta, fuego, lombriz, juguete, semilla de lenteja, ellos mismos), finalizando con una discusión acerca de qué caracteriza a un ser vivo y llevando su conclusión a un mapa conceptual. (González, 2012).

1. Capacidades: Aplicar el conocimiento de la ciencia a una situación determinada. Justificación: Se dan cuenta que el conocimiento de la ciencia se puede aplicar a situaciones cotidianas y a objetos/seres vivos comunes. 2. Conocimiento: acerca del mundo natural: Sistemas vivos. Justificación: Reflexionan y discuten sobre las características de los seres vivos

Las plantas no son seres vivos. Justificación: En la discusión se puede aclarar, que el hecho de que las plantas no se muevan, no significa que no sean seres vivos.

3 Seres vivos compuestos por

células. Nutrición como función

característica de los seres vivos.

1. Pedirle a los alumnos que realicen en sus casas lo siguiente: a) Obtengan hongos filamentosos a partir de pan mojado y de un limón mojado para obtener hongos filamentosos. También se les indica que sometan al pan y al limón a distintas condiciones, por ejemplo, más o menos agua, dejarlos a la sombra o al sol, en el refrigerador o a temperatura ambiente, se hacen preguntas sobre lo que pasará y a partir de ellas elaboran hipótesis. La idea es que ellos mismos vean las distintas condiciones a variar. Luego recolectaran datos de lo ocurrido y verificarán sus hipótesis. b) Que traigan levadura de la que se utiliza para hacer pan.

1. Capacidades: reconocer cuestiones susceptibles de ser investigadas científicamente. Justificación: Se dan cuenta que situaciones simples y cotidianas como la formación de moho es susceptible de ser investigada científicamente. 2. Capacidades: reconocer los rasgos clave de la investigación científica. Justificación: Se hacen preguntas y partir de ellas elaboran hipótesis, además recolectan datos y contrastan los datos con sus hipótesis 3. Capacidades:

1. Bacterias, plantas y hongos no

son seres vivos y tampoco se

componen de células.

Justificación: Al observar los hongos

en el microscopio se darán cuenta de que están hechos

de células.

Luego en la clase observan a simple vista, con una lupa estereoscópica y al microscopio los hongos filamentosos (pluricelulares) obtenidos. Las levaduras (hongos unicelulares), las observan haciendo una solución de agua con azúcar. También deberán explicar porque, es necesario poner las levaduras en una solución de azúcar. Luego observan células animales de la mucosa bucal teñidas con azul de metileno, células vegetales de epidermis de cebolla teñidas con rojo neutro, hojas de plantas del colegio y euglenas (protozoos) de agua estancada o agua de un florero, al microscopio óptico. Los alumnos dibujan y rotulan cada tipo celular indicando sus principales componentes, estructuras y detalles (membrana o límite celular, núcleo y citoplasma). (Mineduc, 2011) Es importante que dibujen los distintos organismos rotulando claramente las células, de tal manera que quede claro que los seres vivos están formados por células. Además es importante orientar sus hipótesis y conclusiones de tal manera que relacionen la pudrición con la nutrición como función característica de los seres vivos.

Aplicar el conocimiento de la ciencia a una situación determinada Justificación: Para ver la levadura al microscopio es necesario ponerla en una solución de agua con azúcar, los hongos filamentosos se alimentan del azúcar de la fruta en descomposición. 4. Capacidades: Describir e interpretar fenómenos científicamente y predecir cambios Justificación: Al someter el pan y el limón a distintas condiciones luego tienen que describir e interpretar sus resultados 5. Conocimiento de sistemas vivos Justificación: se asocia la pudrición de frutos y el pan a hongos filamentosos, se observan sistemas vivos en distintas escalas macroscópica y microscópica. 6. Conocimiento: sobre la investigación científica (obtención de datos) Justificación: obtienen datos para contrastar sus hipótesis planteadas. 7. Actitud: Mostrar curiosidad por la ciencia. Justificación La actividad fomenta la curiosidad por la ciencia al hacerla más cercana.

4

Estructura y funcionamiento de la célula.

Analogía entre la célula y una fábrica. Los alumnos comparan cada una de las estructuras celulares con los componentes de una fábrica realizando dibujos y explicaciones de cada una de las comparaciones realizadas. Un ejemplo de esta actividad realizada por un alumno de octavo básico, se incluye en el Anexo 3.

1. Identificar términos clave para la búsqueda de información científica. Justificación: Los alumnos buscan información sobre la célula y le asigna un significado para ser capaz de relacionarlo con algo cotidiano: una fábrica. 2. Conocimiento acerca de los sistemas vivos. Justificación: Profundizan en su conocimiento sobre sistemas vivos al hacer relaciones con cuestiones que les hacen más sentido como es el funcionamiento de una fábrica.

Imagen de la célula

con dos círculos concéntricos y sin

organelos. Justificación: al

dibujar por separado cada uno de los organelos y compararlos con

estructuras de una fábrica les queda

3. Actitud: Demostrar disposición para adquirir conocimientos y habilidades científicas adicionales, utilizando diversos recursos y métodos Justificación: Los alumnos muestran buena disposición al ser una actividad entretenida y que les hace sentido.

claro que dentro de la célula hay

variadas estructuras, con

distintas funciones. Así su imagen de

célula cambiará y la dibujaran con

organelos dentro.

5 Función global de la célula

Se pide a los alumnos que amplíen la analogía de la clase anterior. Ahora tienen que pensar que cada una de las células (fábricas en la analogía) actúan coordinadamente formando tejidos, es decir, las células trabajan en equipo y a su vez, órganos (equipos que trabajan juntos). Se les explica que la función del todo es distinta a la de la parte (noción de emergencia). La idea que al pensar en la analogía internalicen que las funciones del organismo son el resultado del funcionamiento orgánico de cada una de las células.

Idem sesión 4

6 Seres vivos compuestos de células. Niveles de organización.

Los alumnos inventan un ser vivo. La idea es que describan sus características procurando mantener la estructura de los seres vivos según los niveles de organización de tal manera que lo internalicen. Al principio describen al organismo desde el punto de vista macroscópico y luego desde el punto de vista microscópico, haciendo hincapié en cómo está formado. Tienen que plantearse cuestiones tales como ¿Cómo está hecho un ser vivo? ¿Cómo se organizan internamente? ¿Cómo crece y como se alimenta?

Idem sesión 5 La célula sólo en lugares específicos de nuestro cuerpo

como sangre u cerebro.

Justificación: Al tener que “construir”

seres vivos se podría cambiar éste concepto alternativo

7 Nutrición y

Respiración celular. La célula como unidad funcional y estructural.

Se proporciona información a los alumnos sobre el infarto al miocardio, incluyendo sólo las causas de obstrucción de las arterias, no los efectos que tiene en el corazón. Luego ellos tienen que hacer preguntas e hipótesis de los efectos de la falta de irrigación sanguínea. La idea es que reflexionen y se den cuenta de que cada célula de la zona afectada del miocardio es afectada por la falta de sangre, lo que produce un mal funcionamiento del tejido y por ende del órgano. La idea es que también lo relacionen al concepto de nutrición: la sangre lleva oxígeno y glucosa que permiten que cada una de sus células se contraiga. También se puede ahondar en como las células cardíacas actúan en conjunto, ahondando en la idea de que gracias al funcionamiento coordinado de cada célula (cada una de las células se contrae) el corazón late correctamente (se contrae y se relaja el miocardio). Así ponemos un especial énfasis en la funciones de la célula (en este caso contraerse), más que detenernos en los detalles de su estructura, para que los estudiantes logren comprender la célula como unidad funcional y estructural de los seres vivos (González, 2012)

1. Capacidades: reconocer cuestiones susceptibles de ser investigadas científicamente. Justificación: Se dan cuenta que problemas de salud comunes como el infarto al miocardio, pueden son susceptibles de ser investigadas científicamente. 2. Capacidades: reconocer los rasgos clave de la investigación científica. Justificación: Se hacen preguntas y partir de ellas elaboran hipótesis de los efectos que se dan en el corazón por la falta de irrigación sanguínea. 3. Capacidades: Aplicar el conocimiento de la ciencia a una situación determinada Justificación: Utilizan los conocimientos aprendidos en las sesiones anteriores para explicar los efectos de la falta de irrigación en el corazón 3. Actitud: Mostrar curiosidad por la ciencia Justificación: Un problema de salud tan común y que es causa de muerte despierta la curiosidad y el interés en los alumnos.

Falta de comprensión y

vinculación de las funciones de estructuras

celulares y su función global

Justificación: La actividad trata de intencionar que

vinculen la actividad de la parte

contracción de cada una de las células,

con el todo contracción del

miocardio, vinculándola

además con la nutrición individual,

necesidad de glucosa y oxígeno

para obtener energía

Bibliografía:

González, C., Bravo, P., Abarca, A., Castillo p., y Álvarez S. (2010) Promoción de competencia científica: ¿Qué capacidades, conocimientos y actitudes son

promovidas en prácticas de profesores de ciencia de educación media de la Región de Valparaíso? Ponencia presentada en el I Congreso Interdisciplinario de

Investigación en educación, 30 de septiembre, Barcelona, España. Recuperado el 20-04-13 de

http://www.ciie2010.cl/docs/doc/sesiones/22_CGonzalez_Competencia_Cientifica.pdf

González, C y Harms, U. (2012), Del árbol al cloroplasto: Concepciones alternativas de los estudiantes de 9° y 10° grado sobre los conceptos “ser vivo” y “célula”,

Enseñanza de las ciencias., 30.3, 31-52.

Programa de estudios Octavo año básico, Ministerio de educación, 2011

Segovia L., Estrategias para introducir los mapas conceptuales. Recuperado el 25-4-2012 de http://www.eduteka.org/pdfdir/MapasConceptuales.pdf

ANEXO 1

A continuación, se presentan algunas sugerencias para iniciar con los alumnos la elaboración de los mapas conceptuales. En primer lugar, antes de iniciar cualquier

actividad para la elaboración de los mapas conceptuales, el docente debe clarificar a los estudiantes los siguientes aspectos con el fin de lograr el máximo

entendimiento para su puesta en marcha:

1. Explicar la relación existente entre un mapa conceptual y un mapa de carreteras.

2. Explicar qué es un concepto, una proposición y su importancia.

3. Explicar la importancia que tiene la jerarquía entre conceptos.

4. Explicar la importancia de formar oraciones con sentido lógico, es decir, unidades semánticas.

5. Iniciar la confección del mapa.

ESTRATEGIAS PARA INTRODUCIR LOS MAPAS CONCEPTUALES

DESDE 8º BÁSICO HASTA EL NIVEL UNIVERSITARIO

A. Actividades previas a la elaboración de mapas conceptuales:

1. Prepare una lista con nombres de objetos y otra con acontecimientos que resulten conocidos para los alumnos y muéstrelas en la pizarra, o bien mediante un

proyector de transparencias. Por ejemplo, podrán servir como nombres de objetos: automóvil, perro, silla, árbol, nube, libro. Los acontecimientos podrían ser:

llover, jugar, lavar, pensar, tronar, fiesta de cumpleaños. Pregunte a los alumnos si son capaces de decir en qué se diferencian las dos listas. Trate de ayudarlos a

darse cuenta de que la primera lista es de cosas u objetos mientras que la segunda es de sucesos o acontecimientos y ponga título a las dos listas.

2. Pida a los alumnos que describan lo que piensan cuando oyen la palabra automóvil, perro, etc. Ayúdelos para que se den cuenta de que, aunque utilizamos las

mismas palabras, cada uno de nosotros puede imaginar las cosas de manera ligeramente distinta, Estas imágenes mentales que tenemos de las palabras son

nuestros conceptos: presente la palabra concepto.

3. Repita las actividades del paso dos utilizando ahora palabras que designen acontecimientos y señale de nuevo las diferencias que existen entre las imágenes

mentales, o conceptos, que tenemos de los acontecimientos. En este momento tal vez le interese sugerir que una de las razones por las que, a veces, nos resulta

difícil entendernos mutuamente, es que nuestros conceptos nunca son exactamente iguales, incluso aunque conozcamos las mismas palabras. Las palabras son

signos para designar conceptos, pero cada uno de nosotros debe adquirir sus propios significados para las palabras.

4. Ahora nombre una serie de palabras como: eres, donde, el, es, entonces, con. Pregunte a los alumnos qué se les viene a la mente cuando oyen cada una de

estas palabras. Estas palabras no son términos conceptuales; las llamaremos palabras de enlace y las utilizamos cuando hablamos y cuando escribimos. Las palabras

de enlace se utilizan conjuntamente con los conceptos para formar frases que tengan significados.

5. Los nombres de personas, acontecimientos lugares u objetos determinados no son términos conceptuales sino nombres propios. Ponga algunos ejemplos y

ayude a los alumnos a ver la diferencia entre los signos que designan regularidades en los acontecimientos y en los objetos, y los que designan acontecimientos y

objetos determinados (o nombres propios).

6. Escriba en la pizarra unas cuantas frases cortas formadas por dos conceptos y una o varias palabras de enlace, con el objeto de ilustrar cómo utiliza el ser humano

conceptos y palabras de enlace para transmitir algún significado. Algunos ejemplos pueden ser los siguientes: "El perro está corriendo" o "Hay nubes y truenos".

7. Pida a los estudiantes que formen por sí solos unas cuantas frases cortas, que identifiquen las palabras de enlace y los términos conceptuales, y que digan si

estos últimos se refieren a un objeto o un acontecimiento.

8. Si algunos de los alumnos de la clase son bilingües, pídales que digan algunas palabras del otro idioma que designen los mismos acontecimientos y objetos.

Ayude a los alumnos a darse cuenta de que el lenguaje no vea los conceptos sino que tan sólo proporciona los signos que utilizamos para designarlos.

9. Presente algunas palabras cortas pero que resulten desconocidas como atroz o terso. Éstas son palabras que designan conceptos que los alumnos ya conocen

pero que tienen significados un poco especiales.

Ayude a los alumnos a darse cuenta de que el significado de los conceptos no es algo rígido y determinado, sino que algo que puede crecer y cambiar a medida

que vayamos aprendiendo más cosas.

10. Elija una sección de un libro de texto (bastará con una página) y prepare copias para todos los alumnos. Hay que elegir un pasaje que transmita un mensaje

concreto. Como tarea de clase pida a los alumnos que lean el pasaje e identifiquen los principales conceptos (generalmente pueden encontrarse entre 10 y 20

conceptos relevantes en un texto de una página). Pida también a los alumnos que anoten algunas palabras de enlace y términos conceptuales de importancia

menor para el desarrollo del argumento de la narración.

Fuente: Segovia L., Estrategias para introducir los mapas conceptuales. Recuperado el 25-4-2012 de http://www.eduteka.org/pdfdir/MapasConceptuales.pdf

ANEXO 2

Posible mapa conceptual con los términos propuestos en la sesión 1:

ANEXO 3

Ejemplo de desarrollo de la actividad de comparación de una célula con una fábrica realizada por un alumno de Octavo Básico en mis clases.

Mi Fábrica es de lápices y la comparo con una célula.