CONTENIDO
Descripción del estudio
Problemas de comprensión
Concepción general de la célula
Conclusiones
Algunas consideraciones para la enseñanza
Introducción
Es común pensar que los estudiantes después de clase o
de haber estudiado un texto se quedan con una idea aproximada
de lo que escucharon o leyeron. Sin embargo, no es así.
La investigación sobre las concepciones de los estudiantes
en torno a los temas científicos nos ha mostrado (en los
últimos veinte años) que, por el contrario, ellos construyen
su propia interpretación y que ésta, por lo general, no
coincide con la que se pretende que adquieran a partir de
su paso por la escuela. Las investigaciones sobre las ideas
previas o concepciones alternativas han puesto de manifiesto
que el aprendizaje es un proceso mucho más complejo y que,
en particular, aquéllas que se refieren a los conceptos
científicos presentan, además, una serie de características
que las hacen muy difíciles de modificar, al menos por las
formas tradicionales de enseñanza (Flores F. y Gallegos
L. 1993, Gallegos L. 1998).
Este problema, que se ha investigado más para el aprendizaje
de la física, también se presenta en el campo de la biología,
especialmente en temas como la célula, en los que se requiere
de la construcción de una imagen (funcional y estructural)
o representación abstracta con relaciones y procesos complejos.
Mostraremos aquí una parte de nuestra investigación (Flores,
Tovar, Gallegos, Velásquez, Valdés, Saits, Alvarado y Villar,
2000) en la que se han seleccionado los temas más cercanos
a la educación básica como son respiración, reproducción
y nutrición. A continuación presentaremos algunos aspectos
de esa investigación que llevamos a cabo con alumnos de
bachillerato pero, como sabemos, en buena medida los resultados
obtenidos sobre la representación de esos alumnos es compartida
por los estudiantes de secundaria. Mostraremos cómo los
alumnos comprenden y se representan la célula y algunos
de sus procesos, presentando sus ideas previas y cómo su
comprensión del funcionamiento de organismos pluricelulares
como animales y plantas son un factor determinante para
su representación de ésta, lo que les lleva a elaboraciones
conceptuales que se alejan del conocimiento científico e
impone serios obstáculos para la comprensión de este tema
importante de la biología.
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Descripción del estudio
Para cada uno de los temas (reproducción, respiración y
alimentación) se elaboró un cuestionario que se validó con
aplicaciones previas, comentarios de expertos y criterios
estadísticos de confiabilidad. Además, se elaboró un guión
de entrevista para analizar en detalle algunas de las respuestas
de los alumnos. Los cuestionarios fueron, para estos temas,
4 en total. La investigación se llevó a cabo con 1200 estudiantes
del bachillerato de primero a tercer año.
Las ideas previas
A partir de los cuestionarios se obtuvieron datos para
cada tema, los que se resumen a continuación. Los resultados
que se presentan se han seleccionado de manera que sean
útiles para la enseñanza básica. Hemos suprimido los que
corresponden al nivel bachillerato. Las principales ideas
previas o concepciones alternativas de los alumnos son:
Sobre la respiración
. De la respiración se obtiene energía para que los organismos
realicen sus funciones.
. El oxígeno purifica la sangre
. La respiración es un intercambio de gases.
. La respiración aerobia se realiza en los órganos (pulmones)
o tejidos (sangre).
. Sólo los organismos terrestres pueden ser aerobios.
. El agua participa en la respiración y en la fotosíntesis.
. Las plantas realizan la fotosíntesis en el día y la respiración
por la noche.
. La fotosíntesis es similar a la respiración.
. Las plantas no requieren oxígeno para respirar, son anaerobias.
. Los organismos unicelulares respiran anaerobiamente porque
son sencillos.
. Los organismos unicelulares no tienen el mismo tipo de
respiración que los organismos multicelulares.
. El núcleo distribuye el oxígeno y dirige el funcionamiento
de la célula.
Sobre la nutrición de las plantas
. La fotosíntesis se realiza durante el día y la respiración
en la noche.
. La fotosíntesis es un intercambio de gases.
. La fase oscura de la fotosíntesis se realiza en la noche,
durante ésta se libera oxígeno.
. La fase luminosa se realiza durante el día; en ella se
absorbe la energía.
. La clorofila da el color verde a las plantas.
. Las hojas toman los nutrientes que necesitan las plantas.
. Las plantas toman del medio nutrientes como agua, proteínas
y sales minerales.
. Las hojas absorben la luz solar y su energía.
. La fotosíntesis es un proceso para el cual la planta requiere
de luz solar, agua y minerales de la tierra que toma por
la raíz.
. La membrana y la pared celular seleccionan los nutrientes
necesarios para que pasen al interior de la célula.
Sobre la nutrición de los animales
. Las vitaminas son nutrientes que proporcionan energía.
. Los compuestos orgánicos se encuentran en los seres vivos.
. Los alimentos en los animales primero son degradados y
después sintetizados.
. La sangre transporta los nutrientes.
. Los organelos celulares son como órganos.
. La digestión en la célula es una trituración, desintegración
o filtración.
Sobre la reproducción
.Para que exista reproducción sexual se necesita el contacto
sexual.
. Las plantas se reproducen asexualmente porque no hay contacto
entre ellas.
.El polen es como una semilla.
. En la reproducción humana se juntan 2 células que actúan
conjuntamente (no se transforman en una; siguen siendo dos).
. El ser humano no se origina de una célula porque es multicelular.
. En la regeneración de los tejidos las células nuevas son
inicialmente diferentes por muchos factores como ser jóvenes,
fuertes, con diferente información genética y apariencia.
. En el ser humano no se identifica el aporte equitativo
de material
genético de ambos progenitores.
. La reproducción asexual es equivalente a la multiplicación
celular.
. La multiplicación de las células se obtiene por una división,
sin procesos previos.
. La célula es una entidad homogénea que se divide
. La mitosis es una bipartición.
. La meiosis es un mecanismo de reproducción sexual.
. El núcleo es el organelo en el que se lleva a cabo la
reproducción.
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Problemas de comprensión
A partir de estas ideas previas y de las consideraciones
en torno a los problemas conceptuales que a ellas se pueden
asociar es posible notar que los principales problemas de
comprensión, en cuanto a las funciones de la célula, que
presentan los alumnos son los siguientes:
. Los estudiantes comprenden que todos los organismos están
formados por unidades estructurales. Sin embargo, no presentan
ninguna concepción de cómo esas unidades estructurales se
articulan en el caso de los organismos multicelulares.
. La fotosíntesis y la respiración se confunden y, por
tanto, no existe comprensión de ninguno de los dos procesos
ni en lo correspondiente al nivel multicelular ni al celular.
. Clasifican a los organismos en simples y complejos, lo
que lleva a pensar que la célula es un organismo simple
y que por ello carece de algunas funciones básicas.
. Se muestra un amplio desconocimiento de los procesos
de reproducción no sólo celular, sino también de organismos
como animales y plantas.
Cuando se analizan ambos aspectos (las ideas
previas y los problemas conceptuales) puede inferirse la
representación de la célula que los alumnos han construido
y que, como se verá, no incorpora los aspectos abstractos
y funcionales que se requieren para entender la célula y
sus procesos básicos, como se esperaría de la enseñanza
que han recibido. Por el contrario, se muestra que la enseñanza
no ha favorecido la construcción de nociones abstractas
y que, en muchos casos, ha llevado a comprensiones inadecuadas.
Para ello es necesario agrupar las ideas y problemas en
categorías que permitan, de manera descriptiva, dar cuenta
de las principales características del pensamiento de los
estudiantes
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Concepción general de la célula
La concepción que los estudiantes tienen de célula se puede
resumir en las siguientes categorías:
. Visión antropomórfica. Es un concepto muy generalizado
que proviene desde la enseñanza en la primaria y se manifiesta
en el traslado de las funciones humanas a las funciones
de la célula. Por ejemplo, los estudiantes conciben que
para respirar las células requieren de oxígeno, de la misma
forma que los humanos, y que el oxígeno pasa a una especie
de sistema respiratorio que imaginan se encuentra en el
interior de la célula.
. Semejanza de la función de los órganos y sistemas con
las funciones de la célula. Los resultados muestran que
hay también una analogía con los organismos pluricelulares,
por la que los estudiantes establecen una igualdad entre
los procesos correspondientes a órganos y sistemas con los
de la célula. Por ejemplo, el proceso de nutrición en la
célula es, según su concepción, semejante al que ocurre
en un sistema digestivo donde los alimentos son triturados
y procesados.
. La reproducción celular ocurre a partir de dos células.
Esta concepción parece tener origen en las funciones de
los humanos. La principal fuente de analogía es la reproducción
sexual.
. La célula 'decide' acerca de sus requerimientos. Gran
parte de los estudiantes asignan a la célula la atribución
de tomar decisiones. Por ejemplo, determinar la cantidad
de agua que debe pasar a su interior.
. La mitosis y la meiosis son iguales. Esto muestra que
ciertos procesos celulares, en los que se insiste de manera
importante en la escuela, se interpretan sólo esquemáticamente.
. Las células crecen y envejecen. La célula pasa por un
proceso de envejecimiento hasta su muerte. El ciclo celular
es equivalente al ciclo de vida de los animales.
. Un organismo multicelular debe proceder de dos células.
Esta idea es también un traslado de la reproducción sexual.
Esto muestra que no hay distinción entre el proceso de fecundación
y el de reproducción del cigoto.
. El núcleo regula y ejecuta todos lo procesos celulares.
Esta es una interpretación muy difundida del funcionamiento
de la célula entre los estudiantes. Sin embargo, no se ve
ampliada por ningún mecanismo para saber cómo ocurre esa
regulación. Aunque nombran algunos otros organelos celulares,
no les asignan funciones específicas más que la de almacenaje.
. Los organelos de las células tienen funciones desconocidas.
Esto es correspondiente con asignar al núcleo todas las
funciones. Sólo enfatiza el hecho de que, aunque conozcan
el nombre de algunos organelos, no les asignan función.
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Conclusiones
De lo expuesto puede asegurarse que hay problemas serios,
tanto por la aparición de numerosas ideas previas como porque
los estudiantes revelan desconocimiento de los procesos
de los organismos pluricelulares que utilizan para representar
a la célula. Es interesante hacer notar que algunos de estos
resultados también han sido reportados por investigadores
de otros países y, en lo particular, hay coincidencias por
lo que respecta a las ideas previas de los estudiantes de
secundaria. Esto indica que muchos problemas son compartidos
y no son, necesariamente, debidos a las deficiencias de
los profesores de los alumnos analizados. Sin embargo, esto
no implica que no sea un problema de enseñanza que debe
ser superado.
Entre los aspectos a enfatizar se encuentra que la capacidad
de establecer representaciones abstractas en torno a este
tema es particularmente pobre. Esto implica que la estructura
de la célula (organelos, membrana, núcleo) y los procesos
celulares (reproducción, fotosíntesis, nutrición, reproducción)
sólo son comprendidos parcialmente sin ser articulados en
una visión integral.
Los resultados obtenidos plantean que el problema de comprensión
y representación que acusan los alumnos puede dividirse
en niveles de comprensión. Estos niveles van desde la comprensión
de funciones generales de los organismos pluricelulares
como el funcionamiento de aparatos y sistemas para la respiración
digestión y reproducción, hasta los procesos y estructura
de la célula, como la respiración, los proceso de mitosis
y meiosis en la reproducción y sus diversos organelos como
el núcleo, las mitocondrias, etcétera. Esto indica una desvinculación,
prácticamente total, entre sus representaciones y lo planteado
en los textos y programas; organización curricular del tema
que, por otro lado, guarda gran similitud en la mayoría
de los cursos y textos no sólo del bachillerato, sino también
de la secundaria.
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Algunas consideraciones para la enseñanza
Las conclusiones apuntadas sugieren posibles directrices
para proponer algunos aspectos que deben tomarse en cuenta
para enseñar este tema.
A continuación se presentan cuatro consideraciones generales
para la enseñanza, las que pueden ser aplicadas a un tema
como el de la célula.
. No todos los conceptos científicos deben ser tratados
de la misma forma. Los conceptos científicos tienen distintos
niveles de comprensión y de alcance dentro de las teorías
científicas a las que pertenecen, por ello no pueden ser
tratados de igual manera. Requieren ser situados en un contexto
que permita al estudiante una construcción y, por lo tanto,
asignación graduable de significado. Esto implica que los
profesores deben diferenciar qué conceptos son más abstractos
o requieren de mayor elaboración y tiempo para que sean
comprendidos y plantear, con ello, una estrategia de clase
que tome en cuenta esta diferencia. Generalmente, los conceptos
más abstractos requieren de apoyos mayores como representaciones
gráficas, otro tipo de explicaciones, apoyo en analogías
(adecuadamente seleccionadas) o bien de describir cómo se
fueron desarrollando los conceptos a lo largo de la historia.
El otro aspecto importante que hay que tomar en cuenta es
el tiempo. No es conveniente dedicar el mismo tiempo a los
diferentes tipos de conceptos, aunque diversos programas
así lo indiquen.
. Las ideas previas. Las ideas previas no constituyen entidades
conceptuales aisladas. Representan conjuntos que permiten
establecer interrelaciones entre ellas, sobre todo en este
caso donde la transferencia de características de los organismos
pluricelulares es el proceso básico (representado como organismo
multiceluar-célula) sobre el cual los estudiantes construyen
sus representaciones. Es conveniente que las ideas previas
se organicen en estrecha relación con los niveles de complejidad
que el problema de enseñanza plantea. Escuchar las ideas
de los alumnos es una de las partes centrales de la enseñanza.
Conocer sus concepciones permite a los profesores estar
atentos al proceso de construcción conceptual, difícil y
complejo, que los alumnos llevarán a cabo.
. Creación de un ambiente de cobertura. La representación
de conceptos y de un campo de la ciencia, en especial uno
tan vasto como la célula, requiere que en una estrategia
de enseñanza en la que los estudiantes queden inmersos en
una atmósfera o ambiente que no permita la atomización de
los conceptos. La creación de un ambiente implica que en
todas las acciones y estrategias que el profesor decida
llevar a cabo los estudiantes cuenten con referencias, textos
adicionales, actividades, experimentos, datos históricos,
apoyos audiovisuales, etc., que permitan, durante el tiempo
destinado a la enseñanza del tema, que lleven a cabo relaciones,
analogías e inferencias y que construyan explicaciones que,
con el conjunto de elementos presentados, los apoyen para
construir una representación articulada.
. El cuidado en las explicaciones y analogías. Varias de
las ideas previas que se encontraron en los estudiantes
tienen un claro origen en lo que sus profesores les dijeron.
Es común que para intentar una mejor comprensión de los
conceptos se recurra a analogías o bien a frases que intentan
sintetizar una explicación. Sin embargo, estas frases, en
muchas ocasiones, se quedan como si fuesen la explicación
de los procesos o conceptos y sus consecuencias no son las
deseables para la enseñanza.
Pongamos dos ejemplos: "Las plantas toman
lo que necesitan del suelo". Los estudiantes han oído esta
idea previa desde pequeños y es correspondiente con lo que
observan porque a las plantas hay que ponerles tierra, abono
y agua. Esta idea, sin embargo, lleva a la concepción de
que las plantas, como los animales, son consumidores pero,
además, se traslada a las células de las plantas, a las
que también ven como consumidores y que se resume en otra
idea previa como "las células toman lo que necesitan del
medio".
Si en lugar de quedar esta idea de las plantas
se logra hacer ver que las plantas son productoras de alimento
(si bien utilizan sustancias para ello), entonces esta función
se llevará a otros niveles identificando a los responsables
de esta producción de alimentos, por lo que entonces el
papel de la célula como partícipe de este proceso sería
más claramente comprendido.
Otro ejemplo es la idea previa "el núcleo
es regulador de todo proceso, como el cerebro lo es de un
organismo". Nuevamente vemos que la analogía puede llevar
a confusiones, porque nunca se aclara de qué es regulador
el núcleo y a quién regula. Si lo que se quiere resaltar
es el proceso de organización funcional de la célula, entonces
es necesario hacer hincapié en que la célula está constituida
por diversos organelos que funcionan de manera conjunta
y que este funcionamiento está organizado por procesos que
ocurren en el núcleo de la célula, indicando que estos procesos
están ligados a las funciones vitales de alimentación, respiración
y reproducción, entre otras.
Bibliografía
Flores, F. y Leticia, G. "Consideraciones sobre la estructura
de las teorías científicas y la enseñanza de la ciencia".
Perfiles Educativos, 62, 1993. páginas 24-30.
Flores, F., Tovar, Ma. E., Gallegos, L., Velásquez, Ma.
E., Valdés, S., Saitz, S., Alvardo, C. y Villar, M. Representación
e Ideas Previas acerca de la Célula en los Estudiantes del
Bachillerato. UNAM, México, 2000.
Gallegos, L. La formación de conceptos y su relación con
la enseñanza de la Física. Tesis de Maestría,
UNAM. México, 1998.
