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LOS TRABAJOS PRÁCTICOS COMO BASE FUNDAMENTAL PARA LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA, UNA EXPERIENCIA CON GENÉTICA MENDELIANA EN ESTUDIANTES DE GRADO NOVENO Jenniffer Hasblady Anzola Ladino Universidad Distrital Francisco José de Caldas Facultad de Ciencias y Educación Proyecto Curricular de Licenciatura en Biología Bogotá, Colombia 2019 LOS TRABAJOS PRÁCTICOS COMO BASE FUNDAMENTAL PARA LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA, UNA EXPERIENCIA CON GENÉTICA MENDELIANA EN ESTUDIANTES DE GRADO NOVENO Jenniffer Hasblady Anzola Ladino Trabajo de Grado para optar al título de Licenciada en Biología Director (a): Dr. Guillermo Fonseca Amaya . Universidad Distrital Francisco José de Caldas Facultad de Ciencias y Educación Proyecto Curricular de Licenciatura en Biología Bogotá, Colombia 2019 Dedicatoria A María Victoria Vasallo Bermúdez, mi gran compañera, hermana y mejor amiga quien ha creído en mí en todo momento y ha sido mi más grande apoyo en el transcurso de mi paso por la universidad Distrital Francisco José de Caldas y en los momentos dificiles, a mi madre Rosa Helena Ladino Bautista, por enseñarme el valor de la vida y dotarme de todos los valores que se requieren para lograr un triunfo más en mi ámbito profesional, a mis hermanos Jaiber Jeisson Holguin y Maicol Ferney Holguin, por ser un constante apoyo en todas las dificultades que se nos han presentado, a mis abuelas Lucena Bautista y Luisa Bautista, por apoyar a mi madre en mis cuidados durante mi niñez. Agradecimientos Agradezco primero a la Universidad Francisco José de Caldas por haberme brindado la posibilidad de formarme como profesional en el área de la educación y abrirme las puertas hacia un mejor futuro, permitiendo crecer no solo en el ámbito profesional sino que también el personal. Agradezco sinceramente a al Dr: Guillermo Fonseca Amaya, por ser el director de tesis y mi consejero durante el transcurso de toda mi carrera, es a el a quien debo el inmenso amor a la pedagogía y mi dedicación como docente, agradezco a Katherine Zamora Ramírez, por ser mi apoyo moral y por no dejarme desfallecer en los momentos más difíciles de mi vida, agradezco a mi amiga Leidy Castellanos, quien me acompaño en el transcurso de mi carrera y elaboración de mi tesis, a mi hermano Jaiber Jeisson Holguin Ladino, por aconsejarme en el transcurso de mi investigación. Agradezco a la institución educativa Distrital Tenerife Granada Sur, por permitirme realizar mis estudios de primaria, bachillerato y mi trabajo de grado, el cual hoy pongo en sus manos como un resultado de la labor docente de muchos de mis profesores, que me inculcaron que la educación es uno de los principales pasos para conseguir lo que se quiere en la vida. Contenido 1. Planteamiento del Problema ....................................................................................................... 13 2. Pregunta problema ......................................................................................................................... 14 3. Objetivos ........................................................................................................................................... 14 4.1 Objetivo general ...................................................................................................................... 14 4.2 Objetivos específicos ............................................................................................................ 14 4. Justificación..................................................................................................................................... 14 5. Antecedentes ................................................................................................................................... 16 6. Marco teórico ...................................................................................................................................... 21 7.1 Enseñanza de la genética mendeliana. Una propuesta didáctica ............................. 21 7.2 Definición de los trabajos prácticos.................................................................................. 24 7.2.1 Clasificación de los trabajos prácticos ........................................................................ 25 7.2.1.1 Clasificación según Aurelio Caamaño 2004 ........................................................ 25 7.2.1.2 Clasificación de Leite y Figueroa (2004) .............................................................. 26 7.2.1.3 Clasificación según Correa y Valbuena (2012) ................................................... 27 7.3 Implicaciones de los trabajos prácticos en la enseñanza y el aprendizaje ............ 28 7.4 Descripción de ABP (Aprendizaje basado en problemas) .......................................... 30 7.4.1 Agentes involucrados en el proceso de enseñanza–aprendizaje ......................... 31 7.4.2 Elementos esenciales para la aplicación del ABP ..................................................... 33 7.4.3 Las competencias y los objetivos del aprendizaje ................................................ 33 7.4.4 Las situaciones problema ............................................................................................ 34 7.4.5 Desarrollo de un plan de trabajo .................................................................................... 35 7.4.6 Aplicación del aprendizaje a la situación problema ................................................. 35 7.5 Desarrollo conceptual de la genética mendeliana......................................................... 35 7.5.1 Genética mendeliana ......................................................................................................... 37 7.5.2 Las leyes de Mendel .......................................................................................................... 38 7.6 Drosophila melanogaster ..................................................................................................... 43 7.6.1 Cabeza: La cabeza se compone de seis segmentos fusionados .......................... 44 7.6.2 Tórax: El tórax está compuesto de tres segmentos fusionados ........................... 44 7.6.3 Abdomen: el abdomen está compuesto por varios segmentos ............................ 45 6. Metodología ..................................................................................................................................... 46 8.1 Tipo de investigación ............................................................................................................ 46 8.2 Caracterización del contexto escolar................................................................................ 48 8.2.1 Colegio Tenerife Granada Sur ......................................................................................... 48 8.2.2 Caracterización socio-cultural de los estudiantes .................................................... 48 8.3 Duración y diseño de las actividades ............................................................................... 49 7. Resultados y análisis de resultados ......................................................................................... 51 9.1 Diseño de la unidad didáctica ............................................................................................. 52 9.2 Implementación de la unidad didáctica ............................................................................ 54 9.2.1 Categorías de análisis ........................................................................................................... 55 9.3 Análisis de las ideas previas de los estudiantes ...............................................................57 9.3.2 Categoría 1 : menciona los procesos biológicos asociados a la herencia .... 60 9.3.3 Categoría 2: Menciona las estructuras biológicas asociadas a la herencia .. 63 9.3.4 Categoría 3: Conoce los Procesos y estructuras biológicas asociados a la herencia ............................................................................................................................................ 67 9.3.5 Categoría 4: Mención de estructuras reguladoras en el proceso de la herencia ............................................................................................................................................ 70 9.3.6 Categoría 2: Mención de estructuras reguladoras en el proceso de la herencia ............................................................................................................................................ 72 9.4 Cambio de actitudes, procedimientos y conceptos a partir de ABP mediante los trabajos prácticos .............................................................................................................................. 74 9.4.1 Desarrollo de las actividades ...................................................................................... 74 9.4.1.1 Actividad 1: la teoría antecede a la práctica ....................................................... 74 9.4.1.2 Actividad 2: planteamiento de pregunta problema, trabajando como un investigador ..................................................................................................................................... 77 9.4.1.2.1 Estrategia de aprendizaje para planteamiento de preguntas problema ...... 77 9.4.1.2.2 Planteamiento de pregunta problema ................................................................... 80 9.4.2 Análisis de las actividades que aportan a los cambios conceptuales, procedimentales y actitudinales. ................................................................................................... 83 9.4.2.1 Actividad 3: reconocimiento morfológico de Drosophila melanogaster ..... 83 9.4.2.2 Actividad 4: preparación de medios de cultivos ................................................ 87 9.4.2.3 Actividad 5: cruce de los padres y fenotipos de los hijos .............................. 91 8. Conclusiones ................................................................................................................................... 98 9. Referencias bibliografías ........................................................................................................... 101 INDICE DE TABLAS 1. Tabla 1. Antecedentes: propuestas didácticas para la enseñanza de la genética. 2. Tabla 2: Sesiones de clase planeadas en la unidad didáctica “Unidad didáctica trabajos prácticos una experiencia con la genética” 3. Tabla 3 categorías y sub categorías 4. Tabla 4.Menciona los procesos biológicos asociados a la herencia 5. Tabla 5. Menciona las estructuras biológicas asociadas a la herencia 6. Tabla 6. Conoce los Procesos y estructura Biológicas asociados a la herencia. 7. Tabla 7.Mención de estructuras reguladoras en el proceso de la herencia 8. Tabla 8. Necesidades de los estudiantes ante el concepto. 9. Tabla 9.Cambios, actitudinal, procedimental y conceptual desde planteamiento de preguntas problema. 10. Tabla 10. Hipótesis en su estado inicial y su estado final 11. Tabla 11.Objetivos de la primera práctica de laboratorio 12. Tabla 12.Objetivos de la primera práctica de laboratorio 13. Tabla 13.Objetivo actitudinal 14. Tabla 14.Resultados desde la motivación 15. Tabla 15.Conceptos iniciales y finales implementados por los estudiantes Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 10 TABLA DE FIGURAS 1. Figura 1. Rangos de edades de los estudiantes. 2. Figura 2. Fases metodológicas para el desarrollo del proyecto. 3. Figura 3. Portada unidad didactica 4. Figura 4. Categoría procesos biológicos y expresiones genéticas, sub categorías reconocimiento de rasgos físicos y no reconocimiento de rasgos físicos. 5. Figura 5: Gráfica de primera categoría 6. Figura 6: Gráfica segunda categoría 7. Figura 7: Gráfica tercera categoría 8. Figura 8: Gráfica cuarta categoría Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 11 1. Introducción En los procesos de enseñanza-aprendizaje de las ciencias biológicas los trabajos prácticos juegan un papel fundamental para el desarrollo del aprendizaje procedimental, actitudinal y conceptual, dichos trabajos prácticos son un método de enseñanza que pretende que los estudiantes adquieran habilidades, conocimientos y actitudes a través de un enfrentamiento directo con su entorno, que desde la investigación de tipo cualitativo se trabaja con un enfoque ABP (aprendizaje basado en problemas), implementado desde una unidad didáctica que tiene como objetivo dar cuenta de la comprensión que adquieren los estudiantes a cerca de la genética mendeliana a partir de la implementación de los trabajos prácticos como eje fundamental, planteados y vinculados con el enfoque en el ABP. Fundamentando lo anterior encontramos que el Aprendizaje Basado en Problemas (ABP) es un método de enseñanza-aprendizaje centrado en el estudiante y en la adquisición de conocimientos, habilidades y actitudes a través de situaciones. Su finalidad es formar estudiantes capaces de analizar y enfrentarse a los problemas de la misma manera en que lo hará durante su actividad profesional, es decir, valorando e integrando el saber que los conducirá a la adquisición de competencias profesionales (Dolors & Cónsul, 2014 como se citó en (Cárdenas, 2016, p.3). Asimismo, de la descripción que hace Carretero (2001) de la teoría constructivista, se puede resaltar que el aprendizaje es interno, no basta con la presentación que se le hace al estudiante de la información para que aprenda, ya que es necesario que el mismo la construya mediante una experiencia. La cual, y como se menciona anteriormente, será vinculada por medio de los trabajos prácticos y el ABP que se fundamentan en un paradigma constructivista, donde el aprendizaje consiste en una estructura de reorganización interna, desde que se recibe la información hasta que se asimila y posteriormente pasará a una creación de conflictos de tipo cognitivo, que permitirá un desarrollo de actividades de tipo Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 12 actitudinal, que logren dar solución a las incógnitas planteadas por los estudiantes. Es importante resaltar que, en este punto, donde los estudiantes indagan, se da la vinculación de los trabajos prácticos y su desarrollo a su vez, y como lo plantea el ABP, favorecerán enormemente la integración social y por tanto se da cuenta de uno de los tres objetivos de investigación desde la unidad didáctica, que es el desarrollo actitudinal de los estudiantes. Por otra parte, desde un desarrollo conceptual o como lo plantea el ABP el conocimiento, se desarrolla una unidad didáctica a partir del concepto genética mendeliana titulada “trabajos prácticos una experiencia con la genética”, se implementa en el colegio Tenerife Granada Sur, sede A, ubicado en Tenerife zona 5ª de Usme en la ciudad de Bogotá D.C. con estudiantes del grado noveno en la jornada tarde, con edades entre 15 y 17 años, para lo cual se hace necesario ahondar en las distintas dificultades que ha tenido la enseñanza de la genética. Martínez e Ibáñez (2006) plantean diversas problemáticas entre las cuales se resaltan las más importantes para el campo de investigación,se puede afirmar que para el caso de la biología se tiene la ventaja de que muchos conocimientos son cercanos al alumno (enfermedad, alimentación, etc.) y, aun así, es fácil encontrar libros de texto donde el estudio de la herencia se centra más en plantas y animales que en el ser humano, haciendo que la vinculación de este con su cotidianidad se dificulte a la hora de la comprensión por un método asociativo, es importante resaltar que no se están teniendo en cuenta los aspectos cognitivos y afectivos que inciden en las actitudes; y las implicaciones que este tiene en la vida cotidiana, por estas razones los estudiantes han generado una fuerte desvinculación de las ciencias y el interés por ellas, haciendo que los espacios del laboratorio que además son solo una actividad complementaria que puede tomarse o no, se torne de carácter aburridor (Peirats & Granados, 2015). Por este motivo se implementa la unidad didáctica desde los trabajos prácticos con el fin de motivar a los estudiantes, no solo a direccionar su aprendizaje, sino que también adquieran habilidades procedimentales que los encaminen al aprendizaje conceptual. Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 13 1. Planteamiento del Problema Uno de los problemas predominantes en la enseñanza de las ciencias en colegios corresponde a los trabajos prácticos, ya que estos en el aula de clase son de un tipo opcional para los docentes. A través de la historia de la educación los trabajos prácticos han sido parte fundamental del proceso de enseñanza, no solo de la biología, sino de casi todas las ciencias experimentales. Posada (2012) postula que estos trabajos prácticos “soportados en la postura de la construcción del conocimiento científico es experimental por naturaleza, por ende, el proceso de enseñanza-aprendizaje no debe ser ajeno a esta” (pág. 11). Varios estudios revelan las problemáticas del papel que cumplen los trabajos prácticos dentro del aula de clase, que revisados dentro de la categorización que hace Caamaño (2004), son de un carácter inductivo, donde se orienta al estudiante paso a paso en el desarrollo de una experiencia, y además por su carácter metodológico son de tipo cerrado, conocidos comúnmente como tipo recta, donde el papel del docente es proponer tanto el laboratorio a desarrollar como los pasos que el estudiante debe seguir. En las instituciones educativas diversos estudios han arrojado una falta de apropiación de la enseñanza de la biología a partir de los trabajos prácticos de laboratorio, ya que estas son trabajadas de acuerdo a la concepción que tenga cada docente, dichas actividades de laboratorio pasan a ser una opción que puede o no implementar el docente según sea su conveniencia, Posada (2012) expone que esta opción que tiene el maestro “deja sin ninguna relevancia los trabajos prácticos, investigativos, reflexivos e innovadores, de manera tal que no se le permite al estudiante fortalecer sus habilidades de razonamiento y del reconocimiento de distintos fenómenos naturales que suceden a diario en la vida cotidiana” (pág. 13). Como es el caso de los fenotipos que ellos mismos expresan a los cuales les dan otra connotación. Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 14 Este hecho ha generado diversos cuestionamientos de la relación teoría- práctica y los efectos que esta tiene sobre los estudiantes, así que se hace fundamental estudiar la importancia de los trabajos prácticos en la enseñanza de la biología en temas como la genética mendeliana. Por tanto, surge la pregunta que direccionara este proceso de investigación. 2. Pregunta problema ¿Cómo aportan los trabajos prácticos en el cambio conceptual, actitudinal y procedimental en los estudiantes de grado noveno del colegio Tenerife Granada Sur para el contenido genética mendeliana? 3. Objetivos 3.1. Objetivo general Aportar cambios conceptuales, actitudinales y procedimentales en los estudiantes de grado noveno, en el contenido sobre genética mendeliana a través de la implementación de una unidad didáctica articulando los trabajos prácticos como eje de su desarrollo. 3.2.Objetivos específicos Diseñar una unidad didáctica articulando los trabajos prácticos como propuesta de formación, que aporte cambios conceptuales, actitudinales y procedimentales en los estudiantes. Aplicar una unidad didáctica articulando los trabajos prácticos como eje fundamental. 4. Justificación La educación es la base de una sociedad justa y equitativa, razón por la cual es defendida constitucionalmente como uno de los derechos fundamentales de todos los colombianos, por esta razón es indispensable la Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 15 formación de educadores de alto nivel para la educación de una población que se está entrenando para los desafíos impuestos por fenómenos como la globalización. Las ciencias naturales son sustento para la adquisición de habilidades más allá de las netamente propias de la disciplina particular de estudio; un ejemplo de esto, es la resolución de problemas prácticos de investigación mediante la observación, clasificación y en general el uso del método científico para llegar a conclusiones no triviales sobre fenómenos que a simple vista resultan confusos y poco intuitivos. La metodología de aprendizaje basado en problemas (ABP) busca fortalecer las habilidades del estudiante para la búsqueda y aplicación de los conceptos básicos de una disciplina para la resolución de desafíos que se presenten en la misma, u otros campos del saber e incluso en la vida cotidiana. La genética mendeliana es uno de los temas más complejos de la biología que se encuentran Derechos Básicos de Aprendizaje, de acuerdo al Ministerio de Educación (2016), Por lo tanto, lo que se busca es proveer una metodología que se surta de la experimentación y de la observación para afianzar y fijar inequívocamente los conocimientos. Por medio de la metodología ABP y de observaciones de especies lo que se desea es generar un vínculo en el estudiante para que relacione los conceptos básicos con los trabajos prácticos de observación en el laboratorio y logre de esa manera afianzar y consolidar definitivamente los conocimientos debido principalmente a que los trabajos prácticos tienen un tiempo de permanencia mayor en el cerebro humano. Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 16 5. Antecedentes A continuación, se presenta distintos autores que en diferentes líneas de investigación han resaltado la importancia de los trabajos prácticos, así como la enseñanza de la genética mendeliana con diferentes propuestas didácticas y adicionalmente articulando los trabajos experimentales como un eje fundamental para el aprendizaje de los estudiantes, donde el constructivismo es una estrategia pedagógica que dinamiza los siguientes trabajos de investigación. Podemos resaltar que el enfoque de aprendizaje basado en problemas tiene una base constructivista que se caracteriza por el trabajo en equipo y la resolución de problemas que enriquece el aprendizaje de los educandos. Tabla 1. Antecedentes: propuestas didácticas para la enseñanza de la genética Nombre del trabajo Autor Año Vinculación a trabajos prácticos La enseñanza de la genética en el grado noveno de básica secundaria: una propuesta didáctica a la luz del constructivismo. Rafael Antonio BenítezMórelo 2013 Se destaca el enfoque didáctico sobre el cual se desarrolló este trabajo donde el constructivismo juega un papel importante que permite la investigación dirigida y el trabajo experimental que requiere la participación activa del estudiante y que les permite resolver un problema práctico o contestar un cuestionamiento teórico. Bajo esta perspectiva la propuesta estuvo encaminada a implementarse mediante una serie de actividades, que, articuladas alrededor de un eje problémico, se desarrollaron en cuatro etapas. i) formulación de las preguntas problematizadoras por parte de los estudiantes. ii) Intervención teórica para aclarar conceptos que contribuyan con el desarrollo de la investigación; iii) resolución de las preguntas problematizadoras por parte de los educandos mediante la formulación de hipótesis y la recopilación de explicaciones que van desde los conocimientos cotidianos hasta llegar a los conocimientos científicos por medio de la indagación y, por último, iv) la socialización del trabajo en la comunidad escolar. Este trabajo tiene aportes importantes a los TP en cuanto a las cuatro etapas que se desarrollaron no solo por la Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 17 importancia de las ideas previas, sino que además el desarrollo grupal que se manejó y el cambio actitudinal hacia un pensamiento científico. Propuesta didáctica para la enseñanza de la genética en grado octavo. Efrén Armando Briceño Buitrago 2014 Una de las corrientes pedagógicas adoptadas en el siglo pasado por muchos docentes y que en nuestro entorno intenta aplicarse es el constructivismo; según Carretero (2005), éste se basa en la idea de que “el individuo - tanto en aspectos cognitivos y sociales del comportamiento como en los afectivos- no es un simple producto”, por lo anterior he querido tomar de este trabajo la importancia del constructivismo ya que en el enfoque ABP es una corriente fundamental que contribuye a subsanar las falencias de las prácticas tradicionales, que todavía se desarrollan en el aula de clase, mejorando la comprensión de conceptos y de fenómenos en la ciencia, desarrollando habilidades de pensamiento y actitudes pro sociales, y genera un desarrollo del conocimiento científico. Propuesta didáctica para abordar los contenidos de genética y biología molecular utilizando el enfoque de investigación dirigida. María Palacin Fernández 2015 Los avances de la biología molecular y la genética se han precipitado en las últimas décadas, por lo que se hace indispensable dotar a los alumnos en estos temas. Desde la didáctica, la enseñanza ha tomado las ideas previas de los alumnos, evidenciando errores y falencias, que solo promoviendo el cambio en las estrategias docentes se podrá obtener un aprendizaje significativo y una evidencia del cambio conceptual. El cual desde este trabajo, se toma como un campo netamente de investigación ya que se pretende que el estudiante tomara un rol investigativo que permite desarrollar habilidades científicas en él y que al vincularlo con los TP de la presente unidad didáctica hace parte de la clasificación que hace Caamaño en el 2004 y Woolnough junto con Allsop en 1985 los cuales se describen como una metodología investigativa donde se orienta el trabajo del estudiante. Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 18 Propuesta didáctica para abordar los contenidos de genética y biología molecular utilizando el enfoque de investigación dirigida. María Palacin Fernández 2010 Al explicitar los referentes teóricos necesarios para el área de biología, exactamente en el tema de genética, se ha considerado conveniente hacer algunas reflexiones sobre las implicaciones que tienen en la pedagogía y la didáctica, debido a que el manejo de estos elementos se refleja en la calidad de la enseñanza y del aprendizaje, además del afianzamiento de los conceptos de los estudiantes. Es por este motivo que este trabajo se hace trascendental ya que la unidad didáctica busca una implementación metodológica donde se resalta los TP como eje fundamental para la comprensión de la genética mendeliana. Diseño de una unidad didáctica como estrategia para abordar la enseñanza de la herencia mendeliana en estudiantes de grado noveno. María Camila Hurtado Torres y Mayra Alejandra Cañizares Martínez 2014 Este artículo se fundamenta teóricamente en la implementación de una unidad didáctica para la comprensión de la genética, relacionada con el concepto de herencia mendeliana, en la que se buscó abordar la enseñanza de la genética de una manera más dinámica, ya que esta ciencia se considera básica para la comprensión de muchos de los fenómenos biológicos, para lo cual se plantearon tres objetivos: a) lograr por medio de una unidad didáctica la comprensión de conceptos como: homocigoto, heterocigoto, dominante, recesivo, alelo y gen; b) promover el aprendizaje por medio de resolución de situaciones problema que le permitan aplicar tanto los conceptos biológicos como algunas funciones básicas de la matemática, y c) facilitar en los alumnos el reconocimiento de los diferentes caracteres genéticos, no solo en cuanto a enfermedades sino en cuanto a algunas características morfológicas de la diversidad en la tierra. El cual hace una vinculación directa con los tres ejes fundamentales de la presente unidad. Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 19 La enseñanza de la genética una propuesta didáctica para la educación secundaria obligatoria desde una perspectiva constructivista. Francisco Javier Íñiguez Porras 2005 Cada día son más frecuentes los debates y temas de clonación, debido a las crecientes aplicaciones de la genética en la medicina. Por esta razón se hace pertinente preguntarse ¿qué grado de conocimiento real tiene la población sobre estos temas?, ¿Qué grado de conocimiento tiene las personas sobre la naturaleza y la ubicación del material hereditario?, por esto es necesario entender correctamente conceptos como gen, cromosoma o célula, entre otros, para llegar a entender la complejidad de la genética y la biotecnología, desde una correcta implementación de estrategias educacionales. Este trabajo presenta como objetivo plantear una didáctica de enseñanza para la genética, desde un modelo constructivista, que revele índices de mejoras superiores a los de modelos basados en la transición de conocimientos ya elaborados. El modelamiento como estrategia didáctica para la enseñanza de la genética clásica Guillermo León Rodríguez Tobón 2014 Ante los cambios que se están presentando en el avance del conocimiento, surge la necesidad de renovar la enseñanza, ya que se requiere de la formación de un ser humano autónomo, creativo y crítico en su proceso de pensamiento. En este proceso la docencia debe tener un rol rectificativo en la conservación y la transformación a través de la conservación y transformación del proceso educativo, con los que se pretende que el alumno se apropie con el conjunto de principios como lo son el saber y el hacer. En la formación científica de alumno se pretende que desde la postulación aprender a aprender y por medio de la búsqueda de interrogantes, que den como resultado estrategias como la implementación de Drosophila melanogaster, para la obtención de cambios en las estructuras conceptuales de los estudiantesIntroducción a la genética en la enseñanza secundaria y bachillerato l. contenidos de Gabriel Enrique Ayuso y Enrique Bannet 2002 Estos autores realizan un análisis a las referencias más importantes para la enseñanza de la genética clásica, teniendo en consideración las ideas previas de los estudiantes, recalcando las diferencias que se presentan desde Finley (1982), y los avances que ha Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 20 enseñanza de los alumnos tenido la enseñanza de la genética. Enfatizan en la importancia del conocimiento, refiriéndose a la transmisión de la información hereditaria, modelo del cromosoma, mutaciones y la importancia de la resolución de problemas. El fin de los autores es construir una propuesta didáctica, para lo cual es determinante la resolución de problemas y las dificultades que pueden presentarse en los estudiantes a la hora de abordarlos. Del cuadro anterior es notorio que muchos de los autores concuerdan en la enseñanza desde los trabajos prácticos como una estrategia asertiva, también aseguran que la implementación de las unidades didácticas aportan al aprendizaje ya que organiza las ideas y se estructura de una manera específica, Íñiguez (2005) en su trabajo la enseñanza de la genética: una propuesta didáctica para la educación secundaria obligatoria desde una perspectiva constructivista, evidencia la falencias que se pueden presentar a la hora de enseñar genética, que de acuerdo a lo que menciona Ayuso y Bannet en 2002 concuerdan en que la genética es uno de los temas de la biología de mayo complejidad dado a la cantidad de contenido conceptual, pero por el contrario Ayuso y Bannet aseguran que la genética ha sido abordada en las aulas de clase de manera errónea ya que para ellos no es pertinente iniciar esta temática con la genética mendeliana, debido a que esta metodología genera más confusión en los estudiantes dada las diferencias que existen entre los animales y las plantas, ambos textos refieren en la importancia de conceptos como gen, cromosoma y célula. Algunos autores como León en 2014 concuerdan con la importancia de experimentar con Drosophila melanogaster para enseñar genética mendeliana, solo que para este autor la experimentación es a partir de los modelamientos virtuales, sin embargo argumenta que el aprendizaje de la genética desde este organismo vivo es un modelo de aprendizaje más asertivo. Para el resto de autores la importancia de las estrategias que se implementan en el aula de clase son fundamentales ya que permiten dar claridad de la procedencia del docente, cabe resaltar que para todos Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 21 los autores las ideas previas siempre debe anteceder a cualquier tipo de enseñanza refieren que estas son el punto de partida de cualquier docente. 6. Marco teórico A continuación, se presenta un marco teórico, que permitirá enriquecer los conocimientos, acerca de los trabajos prácticos y la clasificación que hacen distintos autores de ellos, además de una amplia definición del enfoque ABP (aprendizaje basado en problemas) que deja ver las posibles implementaciones en los distintos espacios. Adicional a esto encontramos un componente conceptual del contenido enseñado desde la unidad didáctica. 6.1. Enseñanza de la genética mendeliana. Una propuesta didáctica El aprendizaje es un proceso que va más allá de un simple cambio de conducta, pues el conocer además de pensar, requiere altas dosis de afectividad, motivación que no es otra cosa que la disposición del sujeto a aprender vía deseo, dándole sentido a aquello que aprende. El proceso educativo es complejo y cuatro son los ejes principales que conforman el entramado del sistema: 1. Los profesores y su conocimiento pedagógico del contenido. 2. La estructura del currículo y las políticas que lo producen. 3. Los estudiantes. 4. El contexto social en el que se desarrolla este proceso. Por lo tanto, es importante para el profesor servirse de la psicología del aprendizaje y estar atento a las teorías en pedagogía que suelen presentar una explicación sistémica y coherente sobre el ¿cómo se aprende y cuáles son los límites del aprendizaje? (Rodríguez, 2004). Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 22 Se quiere trabajar la unidad didáctica bajo el enfoque pedagógico del ABP, el cual desde un punto de vista aporta a los cuatro ejes principales del proceso educativo centrándose en el cuarto, que expone los procesos sociales como un eje fundamental para los estudiantes, el Aprendizaje Basado en Problemas (ABP) es un método de enseñanza-aprendizaje centrado en el estudiante y en las habilidades que este adquiere producto de proceso de enseñanza, el objetivo principal es dar cuenta de los conocimientos, habilidades y actitudes a través de situaciones de la vida real. Su finalidad es formar estudiantes capaces de analizar y enfrentarse a los problemas de la misma manera en que lo hará durante su actividad profesional, es decir, valorando e integrando el saber que los conducirá a la adquisición de competencias profesionales. (Dolors, Cónsul 2002). El Aprendizaje Basado en Problemas es un enfoque de enseñanza-aprendizaje con una base constructivista que se caracteriza por el trabajo en equipo y el uso de problemas del “mundo real” es así como se sirve del trabajo en equipo para la implementación de los trabajos prácticos como un eje fundamental de la enseñanza de las ciencias, en contexto, el ABP enfatiza la investigación que ocurre cuando los estudiantes, trabajando en equipo, se preguntan qué se necesita para comprender, solucionar y mejorar una situación particular. Haciendo que este desarrolle actitudes, que vistas desde la importancia de los trabajos prácticos se caracterizan según Caamaño(2004) como los ejercicios prácticos donde el estudiante realiza actividades de laboratorio en equipo, contrasta hipótesis y al mismo tiempo adquiere destrezas, el ABP trabaja una caracterización de la solución de problemas desde el mundo de lo real que al ser vinculado en los trabajos prácticos podemos decir que este ítems lo podemos referir desde las experiencias, clasificación que hace Caamaño (2004) para referirse a los fenómenos vistos desde una forma de percibir lo que hay en el entorno. Centrándonos en lo anterior consideramos pertinente focalizar el ABP al contexto de la enseñanza a partir de los trabajos prácticos recogiendo los Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 23 siguientes principios del constructivismo, así como de la finalidad de las actividades de laboratorio: 1. El entendimiento con respecto a una situación de la realidad surge de las interacciones con el medio ambiente. 2. El conflicto cognitivo al enfrentar cada nueva situación estimula el aprendizaje y además fomenta la investigación en el estudiante. 3. El conocimiento se desarrolla mediante el reconocimiento y aceptación de los procesos sociales y de la evaluación de las diferentes interpretaciones individuales del mismo fenómeno (Fosnot, 1996). Vistos desde los tres puntos expuestos anteriormente podemos decir que desde la finalidad de los trabajos prácticos el ABP es un enfoque que enriquece y facilita la enseñanza a partir actividades de laboratorio por su carácter metodológico, donde el estudiante además de aprender de las vivencias desarrolla actividades en grupo que permitiránun desarrollo procedimental, actitudinal y conceptual. A continuación, se expone el rol del docente frente al enfoque ABP: Los profesores tienen el rol de facilitadores, tutores, guías, mentores, etc. Este debe transmitir la información a los estudiantes. Los estudiantes toman la responsabilidad de aprender y crear alianzas con el profesor. Los profesores organizan el contenido en exposiciones de acuerdo con sus disciplinas que para el caso es la biología. Los profesores incrementan la motivación de los estudiantes presentando problemas reales. Los estudiantes son vistos como sujetos que pueden aprender por cuenta propia. Los estudiantes conformados en pequeños equipos interactúan con los profesores quienes les ofrecen retroalimentación. Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 24 Los estudiantes participan activamente en la resolución de problemas, identifican necesidades de aprendizaje, investigan, aprenden, aplican y resuelven problemas. 6.2. Definición de los trabajos prácticos Para comprender mejor la importancia de los trabajos prácticos debemos ahondar en distintas temáticas, una de ellas es diferenciar las actividades prácticas de laboratorio y actividades experimentales, para las actividades prácticas según Leite y Figueroa (2004) se definen como: “cualquier actividad en la que el estudiante está activamente implicado interactuando con materiales” por ejemplo prácticas sencillas en las que los tipos de herramientas sean de fácil uso y que además puedan evidenciar resultados como la comprobación de diversos fenómenos físicos, químicos o biológicos, entonces cuando el estudiante está interactuando de manera directa con materiales se entenderá que está realizando trabajos prácticos. Por otro lado, los trabajos de laboratorio se constituyen según Leite y Figueroa (2004) como todas aquellas actividades que ponen en uso directo de materiales especializados que permitirán la ilustración de fenómenos físicos y que como su nombre lo dice se limita a espacios conocidos como laboratorios (pp20-30). Por último, las actividades de experimentales aluden a aquellas actividades que enfatizan en el estudio de fenómenos y hechos, dejando al estudiante como un investigador al cual se le permite controlar diversas variables para la formulación de hipótesis, es decir que es una práctica en la cual los resultados de la experimentación permitirán generalizar los conceptos sobre los fenómenos que acontecen, comprobaciones de leyes y principios que los rigen. Mediante la implementación de este tipo de actividades el estudiante puede establecer relaciones entre las variables, y generalizar modelos matemáticos que fortalezcan de alguna manera su trabajo práctico y apoyan contundentemente la teoría expuesta con anterioridad. Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 25 Este conocimiento acerca de los trabajos prácticos de laboratorio, a diferencia de los métodos experimentales y las actividades prácticas ayuda a conseguir una apropiación de los elementos que facilitan un buen uso de las técnicas de laboratorio que implementa el docente, su interpretación y la clasificación mismas. 6.3. Clasificación de los trabajos prácticos De acuerdo con los objetivos que se pretenden conseguir con las prácticas de laboratorio en las aulas de clase, éstas han sido clasificadas por varios autores de diferentes maneras. 6.3.1. Clasificación según Aurelio Caamaño 2004 Las experiencias Son comúnmente usadas en el proceso de enseñanza–aprendizaje de las ciencias naturales, de tal forma que utilizan los sentidos para explicar los fenómenos que ocurren con frecuencia en la naturaleza y que centra al estudiante desde una cotidianidad y lo que en ella él percibe. ● Los experimentos ilustrativos Estas actividades se toman como una orientación ilustrada de principios físicos. Con la cual se consigue mostrar a los estudiantes las diferentes relaciones entre variables, que permite una compresión del concepto en estudio y un planteamiento de hipótesis. Por lo general las presenta el maestro ya sea de una forma cualitativa o cuantitativa, de tal manera que le permita demostrar lo que acontece con dicho fenómeno. Este tipo de actividades permiten a los estudiantes una comprensión más profunda de los acontecimientos. A pesar de la poca actividad participativa de estos, es claro que si pueden evidenciar el funcionamiento de las leyes físicas y que tienen cantidad de aplicaciones en el medio que les rodea podrán llegar a obtener un cambio conceptual y afianzar el conocimiento desde las experiencias. ● Los ejercicios prácticos Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 26 En este tipo de actividades los estudiantes realizan una actividad de laboratorio para contrastar hipótesis, facilitar el aprendizaje de procedimientos y la adquisición de destrezas en los mismos con respecto a las prácticas de implementación de materiales, como la toma de medidas o el desarrollo de actividades donde implemente métodos sencillos. Un aspecto importante de este tipo de actividades es que permite que quienes los usen establezcan relaciones entre lo cualitativo y lo cuantitativo del fenómeno en estudio. Además, desarrollan habilidades de orden superior como la observación, clasificación, interpretación, formulación de hipótesis y contrastación de estas, y principalmente, que aprenda a extraer conclusiones y reflexiones propias que aporten la construcción del conocimiento y un aprendizaje de manera práctica. ● Investigaciones Estas actividades están orientadas a la resolución de problemas tanto teóricos como prácticos. En este tipo de actividades, los estudiantes abordan un problema planteado por el profesor o surgido de los intereses del mismo, cuya solución implica seguir procedimientos similares a los que utilizan los científicos expertos cuando se enfrentan a un problema. Esto permite que, durante el proceso de resolución, los estudiantes aprendan ciencia, los procedimientos de la ciencia y a hacer ciencia, resolviendo problemas es decir que el estudiante pasa a ser un mini investigador. 6.3.2. Clasificación de Leite y Figueroa (2004) ● Los ejercicios Estos permitir el aprendizaje de conocimientos procedimentales o de destrezas tales como manipular, medir, observar entre otros. Desde una enseñanza netamente tradicional, se utilizan los ejercicios para que los estudiantes adquieran destrezas en la manipulación de instrumentos de laboratorios y les permita seguir con un procedimiento de manera inductiva. Por ejemplo, aprender a medir caracteres físicos que tendrán un valor numérico y que le permitirán al estudiante en la práctica de laboratorio diferenciar los caracteres genéticos. Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 27 ● Actividades para familiarizarse con los fenómenos: Este tipo de actividades fortalecen en los estudiantes sus cinco sentidos y motivan para una mejor comprensión de los fenómenos de la naturaleza, a partir de la correcta apropiación de los conceptos analizados en el aula. ● Las actividades ilustrativas: Son presentadas por los maestros de manera muy demostrativa en el aula de clase. Estas actividades pueden contribuir al aprendizaje conceptual, pero no permiten el desarrollo de habilidades de reflexivas, interpretativas, creativas y argumentativa de los estudiantes. ● Las actividades del tipopredecir – observar – explicar – reflexionar: Son actividades muy bien vistas dentro de la comunidad educativa y en especial por los docentes de ciencias naturales, pues tiene como objetivo conocer las ideas previas de los estudiantes, presentarlas y debatirlas, y así construir la actividad práctica por ellos mismos o por el docente, para poner en común dichas ideas y acompañarlas en el aprendizaje con las ya conocidas por la comunidad científica. Tienen como propósito hacer que el estudiante indague, sea crítico, argumentativo en sus razonamientos, haciendo que él cree ciencia nueva a partir de conocimientos ya conocidos previamente. 6.3.3. Clasificación según Correa y Valbuena (2012) Esta clasificación tiene como objetivo principal construir nuevos conocimientos a partir de la solución de problemas y del conocimiento del método científico, con el propósito de ser estratégico, creativo e inductivo es decir colocar al estudiante en una postura de investigador donde la motivación sea de carácter autónomo. Estas tendencias prácticas las clasifican como las imágenes de los trabajos prácticos Correa y Valbuena (2012). Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 28 ● Imagen de práctica como estrategia de enseñanza vivencial: Esta es una imagen de práctica como una estrategia de enseñanza que permite “vivenciar y experimentar” el aprendizaje, en la cual es posible observar los fenómenos biológicos directamente, de primera mano y en tiempo real. ● Imagen de práctica como estrategia de enseñanza afectiva: Esta es una imagen de práctica como una estrategia de enseñanza que estimula, motiva e interesa al estudiante hacia el proceso de aprendizaje de la Biología y de las ciencias. ● Imagen de práctica como aproximación a la investigación: Esta es una imagen de práctica como una estrategia de enseñanza que posibilita la aproximación, exposición y/o inmersión en los procesos propios de las investigaciones científicas. ● Imagen de práctica como alternativa a otros aspectos específicos de enseñanza aprendizaje: Esta es una imagen de práctica como una estrategia que ofrece alternativas a ciertos aspectos específicos de las ciencias, diferentes a los nombrados en las imágenes anteriores (abordar aspectos afectivos, vivenciales e investigativos). Esto sin excluir el hecho de que también los pueda abordar. Por ejemplo, dentro de esos aspectos específicos de las estrategias alternativas se puede encontrar el lograr un aprendizaje significativo, mejorar la comprensión de los conceptos enseñados en clase, complementar la enseñanza expositiva del salón de clase, superar conceptos erróneos o el permitir el abordaje de los fenómenos a nivel micro y macro. 6.4. Implicaciones de los trabajos prácticos en la enseñanza y el aprendizaje Haciendo énfasis a la imagen de práctica como alternativa a aspectos específicos de enseñanza-aprendizaje, en el trabajo de Correa y Valbuena (2012) se destacan los siguientes aspectos como principales implicaciones y beneficios que traen los trabajos prácticos Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 29 ● Descansar del trabajo tradicional, debido al agotamiento que se presenta en el aula de clase no solo por parte del docente, sino que de los educandos. ● El estudio de fenómenos biológicos a nivel macroscópico y microscópico, que permite una vinculación de lo teórico a lo que ellos pueden ver es decir lo experimental. ● La enseñanza de conceptos difíciles de aprender debido a la poca vinculación que ellos realizan con lo cotidiano. ● Posibilitar la enseñanza desde un punto de vista multidisciplinar que proporciona una dinámica alternativa. ● La aclaración de ideas erróneas o lo que se conoce como un cambio conceptual que le permitirá al estudiante corregir de manera clara las ideas previas. ● Representar conceptos abstractos. ● La introducción, demostración e ilustración de conceptos que para este caso dejarán de ser un mero concepto y pasan hacer parte del conocimiento del estudiante ● El desarrollo de habilidades procedimentales que afianzarán las destrezas del estudiante ● La comprensión, aplicación y/o integración de conocimientos. ● Promover un aprendizaje activo/dinámico que se sale del marco de lo tradicional para optar por estrategias de aprendizaje como la enseñanza experimental. ● Hacer más significativo el aprendizaje al posibilitar que el estudiante recuerde a largo plazo los elementos enseñados debido al alto interés por la interacción con materiales. Esta enseñanza experimental, es esencial dado que implica reconocer los trabajos prácticos como un componente fundamental del conocimiento didáctico del contenido, pues autores como Valbuena (2007), Porlán y Rivero (1998), Carlsen (1999) y Magnusson, Krajcik y Borko (1999) identifican las estrategias de enseñanza como un aspecto fundamental en la estructuración de conocimientos didácticos del contenido que los profesores deben manejar desde su formación Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 30 inicial y que además deben ser capaces de llevarlas a las aulas de clase mejorando la comprensión y las dinámicas de aprendizaje (Correa y Valbuena 2012). 6.5. Descripción de ABP (Aprendizaje basado en problemas) El ABP es un método de aprendizaje basado en el estudiante cuya finalidad es fomentar las capacidades especiales de estos como la de análisis y resolución de problemas como lo harían en la vida profesional con el objetivo de que se puedan valorar e integrar el conocimiento para la adquisición de competencias profesionales (Dolors y Cónsul 2008). El uso de problemas como material de partida para la adquisición de conocimiento es una de las características más innovadoras de ABP. Con esto se permitirá que el estudiante se logre visualizar como protagonista de la adquisición de su propio conocimiento (Dolors y Cónsul 2008). La principal diferencia y característica de ABP es que mientras que en el aprendizaje tradicional se expone una cantidad de datos e información, y luego con este se busca una aplicación a la resolución de problemas. Con ABP primero se presenta el problema, luego se identifican las necesidades de aprendizaje, se busca la información necesaria y finalmente se soluciona el problema (Dolors y Cónsul 2008). Mediante los procesos de enseñanza se logra una amplia gama de interacciones entre las funciones cerebrales motoras, cognitivas, memorísticas, lingüísticas y prácticas, lo cual conlleva a la formación de la capacidad de abstracción, razonamiento, lógica y juicio, con lo que se logra generar una propia construcción intelectual (Dolors y Cónsul 2008). Según Carreño (1985) los principios de ABP son: Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 31 En el aprendizaje constructivo interno no basta con la presentación de la información a la persona para que aprenda, sino que es necesario que la construya o la aprenda mediante una experiencia interna. El aprendizaje consiste en un proceso de reorganización interno desde que se recibe una información hasta que se asimila completamente, la persona pasa por fases en las que modifica sus sucesivos esquemas hasta que comprende plenamente dicha información. La creación de contradicciones o conflictos cognoscitivos, mediante el planteamiento de problemas e hipótesis para su adecuado tratamiento en el proceso de enseñanza – aprendizaje que esuna estrategia eficaz para lograr el aprendizaje. El aprendizaje se favorece enormemente con la interacción social (Dolors y Cónsul 2008). ABP tienen inicios en Canadá en la universidad de MacMaster en la década de 1960 y en ese tiempo la finalidad fue el mejoramiento de la calidad de la educación médica. A través de tiempo este método se ha ido configurando como una manera de hacer docencia que promueve en los estudiantes la gestión del conocimiento, la práctica reflexiva y la adaptación a los cambios (Dolors y Cónsul 2008). 6.5.1. Agentes involucrados en el proceso de enseñanza–aprendizaje El docente en ABP Adopta una amplia gama de roles, su principal rol es de ser tutor el cual facilita y fomenta las actividades reflexivas con la finalidad de que el estudiante identifique sus propias necesidades en aprendizaje, en ABP el principal papel del tutor no es ser docente con un amplio conocimiento en la materia que dicta, sino que es la de ayudar a fomentar el pensamiento crítico sobre los temas que se están discutiendo y ser un catalizador de la investigación y en descubrimiento. Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 32 Es absolutamente cierto y acertado que el tutor deba poseer el conocimiento de los objetivos de aprendizaje y dominio de las estrategias y técnicas necesarias para desarrollar el proceso. Las características de un docente ABP son: Actitud positiva respeto al método: es decir el tutor o docente debe estar convencido de que ABP es una estrategia de aprendizaje aplicable y viable. Formación para la aplicación del método: es decir poseer todas las habilidades y conocimientos para poner en marcha ABP y poder responder a todas las preguntas que puedan surgir derivadas de ella. Según estas últimas premisas el tutor docente es el guía del proceso de gestión del conocimiento y el alumno o estudiante es el responsable de “aprender a aprender”. El discente es el elemento central dentro de un proceso sistemático y que tendrá como resultado el cambio de la concepción de aprendizaje como de la actitud ante el mismo, lo importante es que se valoren las bondades ABP y se intente modificar la actitud de receptor pasivo de la enseñanza aceptando cambios tendientes a: Asumir la responsabilidad de su propio aprendizaje y permitir que el tutor sea su orientador en la adquisición del conocimiento. Desarrollar habilidades de trabajo en grupo. Desarrollar habilidades comunicativas. Desarrollar capacidades de análisis síntesis e investigación. El método ABP promueve y fomenta el desarrollo del pensamiento crítico y creativo, la ganancia o adquisición de habilidades interpersonales y el trabajo colaborativo. Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 33 6.5.2. Elementos esenciales para la aplicación del ABP Hay dos elementos esenciales para la aplicación del enfoque de aprendizaje basado en problemas, los cuales se describen a continuación. 6.5.3. Las competencias y los objetivos del aprendizaje Como ya es sabido y teniendo en cuenta que ABP conduce a la generación de habilidades y competencias, uno de los primeros pasos para la implementación de ABP es la definición de perfil y competencias profesionales de cualquier disciplina. Por ejemplo, se entiende por perfil profesional la descripción de un conjunto de conocimientos, habilidades y destrezas que son completamente inherentes al desempeño del profesional y que proporcionan al profesional la capacidad y el poder de pensar, crear, reflexionar y asumir un compromiso frente su contexto histórico y social. Las definiciones de competencias a menudo van más relacionadas al saber cómo que al saber que, es decir que son capacidades basadas no solamente en el conocimiento de alguna disciplina sino también en experiencia y experticia del manejo de técnicas, valores y disposiciones que un profesional ha desarrollado a través de la implicación en las prácticas educativas. Los objetivos implican que después de realizar un proceso de aprendizaje, el estudiante debió de haber adquirido nuevas habilidades y conocimientos. Uno de los objetivos del aprendizaje es la descripción del desempeño que se desea que los estudiantes puedan tener antes de considerarlos como competentes en un área, así el objetivo del aprendizaje describe el resultado de la instrucción. Se deben tener en cuenta los cuatro siguientes factores para que los objetivo sean realmente útiles. Audiencia: Se debe determinar “el quién”, es decir los objetivos deben decir: “El alumno deberá ser capaz de”. Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 34 Conducta o desempeño (comportamiento): se debe determinar “el qué”, un objetivo útil siempre debe decir lo que se espera que un estudiante sea capaz de realizar o saber. Condición: se debe determinar “el cómo”, el objetivo útil siempre tiene que escribir las condiciones importantes en las que debe tener lugar el comportamiento o conducta. Grado o Rango: se debe determinar “el cuanto” es decir el objetivo debe determinar y explicar el criterio de desempeño aceptable, describiendo el grado de bondad debe tener la ejecución o realización para ser considerada como aceptable En ABP, las competencias y los objetivos de aprendizaje son la base a partir de la cual se construye todo el proceso educativo. 6.5.4. Las situaciones problema En el ABP, hay una estructuración particular del conocimiento la cual se basa en llevar a la adquisición de los conocimientos a través del planteamiento de situaciones problema derivados de las competencias profesionales. Las situaciones problema deben tener obligatoriamente ciertas características debido que no cualquier problema puede ser capaz de cumplir con las condiciones intrínsecas que se piden para desarrollar lo que se busca en un método ABP. Las características de las situaciones problema deben ser: El diseño debe despertar el interés y la motivación. El problema debe estar relacionado con algún objetivo de aprendizaje. Debe reflejar una situación de la vida real. El planteamiento de las situaciones problema deben llevar a los estudiantes a tomar decisiones basadas en los hechos. Deben justificarse todos los juicios emitidos. Las situaciones problema no deben ser divididos ni tratados por partes. Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 35 Deben permitir hacer preguntas abiertas, ligadas a su aprendizaje previo y a ser tema de controversia. Deben motivar la búsqueda propia e independiente de información. 6.5.5. Desarrollo de un plan de trabajo En esta fase los estudiantes desarrollan de forma individual o colectiva las estrategias de búsqueda, que tipo de información es relevante y/o útil, y que fuentes de consulta utilizarán. El marco donde se desarrolla la búsqueda de información respecto a las hipótesis planteadas es de los objetivos de aprendizaje y propios del estudiante. 6.5.6. Aplicación del aprendizaje a la situación problema Después de la búsqueda y análisis crítico de información de las diversas fuentes consultadas, se discute y se hace una socialización con el grupo tutorial, allí se confronta la información que se ha encontrado y analizado con la que ya se tenía y se hace nuevamente el examen para identificar nuevas necesidades de información. Después y con la base de este conocimiento se pueden extraer principios que se puedanaplicar a la situación y a situaciones similares. 6.6. Desarrollo conceptual de la genética mendeliana En el antiguo mundo se encontraron evidencias de la manipulación de especies domésticas, actividades que “posiblemente requirieron el reconocimiento de las características deseables y su selección” (Oliva, et al., 2004, p. 17), estos autores indican hallazgos de grabados de unos 6000 años en Caldea con ilustraciones de pedigríes que documentarían la transmisión de la crin de caballos, caracteres cuidadosamente seleccionados e igualmente mencionan la polinización de palmas datileras en el antiguo Egipto que da cuenta de “conocimientos detallados de la historia natural conducente a la fertilización”. La civilización griega influenció ampliamente la cultura occidental debido principalmente a que en cuanto a la herencia genética, esta civilización dejó 3 ideas fundamentales, la pangénesis, la epigénesis y el preformacionismo, las cuales se difundieron ampliamente y siguieron hombres como Lamarck y luego fueron refutadas por Wallace y Darwin Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 36 en el siglo XIX. La genética surge con los trabajos de Gregory Mendel, sobre el problema de la hibridación, quien encontró que las características heredadas se hallan en unidades discretas, que hoy conocemos como genes, los cuales se distribuyen en cada generación siguiendo patrones fácilmente observables y cuyos principios fundamentales, establecidos por Mendel, fueron publicados en dos conferencias desarrolladas en la Sociedad de Historia Natural de Brünn en el año de 1865(Curtis, et al., 2008). Cuando el trabajo de Mendel es reconocido hacia principios del siglo XX, muchos investigadores reprodujeron sus experimentos para confirmar sus principios, entre ellos se cuentan Reginald Punnett, William Bateson y Walter Sutton. Según Marantz (citada por Teixidó, 2001) los trabajos de Mendel se podían leer al finalizar el siglo XIX en bibliotecas de instituciones de renombre como la Linnaean Society, la Royal Society, entre otras, y es hacia el año de 1900 cuando Hugo de Vries, Carl Correns y Eric von Tschermak redescubren el trabajo de Mendel. Sin embargo, el término genética se le atribuye a William Bateson hacia el año de 1905, así como los términos de homocigoto y heterocigoto. En el orden cronológico de la genética post mendeliana algunos de los descubrimientos más sobresalientes son: Thomas Morgan, que descubre que los genes residen en los cromosomas en 1910. Hacia 1913 el científico Alfred Sturtevan realiza el primer mapa genético de un cromosoma. En 1918 comienza la denominada síntesis evolutiva moderna gracias a los trabajos de Ronald Fisher sobre la correlación entre parientes basado en la suposición de la herencia mendeliana. Entre 1940 a 1970 se realizan importantes trabajos sobre el ADN, siendo James Watson y Francis Crick quienes demuestran la estructura de la molécula de la herencia y en 2003 luego de muchos trabajos sobre secuenciación en procariotas y eucariotas se publican los resultados del Proyecto Genoma Humano. Aunque sólo se habla de genética a partir del trabajo de Bateson (año) en Europa, para Colombia la “genética” se describe históricamente con las evidencias de piezas cerámicas de la cultura Tumaco - La Tolita; donde se puede observar en las figurillas las diversas enfermedades genéticas que presentaban los pueblos Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 37 prehispánicos. Igualmente, los registros de Gonzalo Correal sobre enfermedades de la cultura Guane. Fray Pedro Simón y su reporte sobre albinismo en indígenas hacia 1610 siendo considerada ésta como la primera descripción de diagnóstico genético para nuestro país, entre otras descripciones de rasgos físicos hechas en crónicas de Indias (Gómez, Briceño & Bernal, 2007). Por lo que puede considerarse que la genética en nuestro país surge de la necesidad de diagnosticar alteraciones del fenotipo y tratarlas (Óp., cit). Hacia 1808 Francisco José de Caldas publica una obra en la que “busca resolver la polémica sobre las causas ambientales de la diversidad humana” viendo los genes como producto del ambiente “o mejor, como parte del ambiente” (Óp. .cit). Es solo hacia mediados del siglo XIX que se introducen “los primeros elementos precursores de la genética en Colombia” (Gómez, Briceño y Bernal, 2007) con la llegada de médicos europeos, incluyendo al médico que atendió al libertador Simón Bolívar en su lecho de muerte, que se consideran como pioneros de esta ciencia en nuestra tierra y quienes “se interesaron en la descripción detallada de anomalías del fenotipo” desde el punto de vista clínico (Óp. cit). 6.6.1. Genética mendeliana En 1866, Gregory Mendel (1822-1884) publicó los resultados de sus experimentos bajo el título “Ensayos sobre los híbridos vegetales”. Aunque este trabajo no fue valorado hasta 1900, año en que fue redescubierto de forma independiente por tres investigadores, Hugo de Vries (Holanda), Carls Correns (Alemania) y Eric von Tschermack (Austria), Mendel estableció con sus investigaciones las bases de la genética y del análisis genético y determinó la existencia de los factores hereditarios, a los que definió como unidades discretas de herencia particulada que se transmiten de forma intacta a través de las generaciones. En 1900 Hugo de Vries obtiene la forma mutante de Oenotera lamarkiana y define el concepto de mutación. En 1909 Bateson establece el concepto de genética y en el mismo año W. Johannsen define el gen como sustituto del factor hereditario de Mendel e introduce la diferencia entre genotipo y fenotipo. Posteriormente se descubrieron los genes, su localización en el Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 38 cromosoma y las mutaciones genéticas. En 1944 Avery, MacLeod y McCarty sentaron las bases de la genética molecular al descubrir que el ADN es la molécula portadora de la información genética cuya estructura de doble hélice fue establecida por Watson y Crick en 1954. Unos años más tarde Jacob y Monod demostraron la existencia de biología, geología y la Genética Mendeliana. Mecanismos de regulación genética y en 1960, a partir de estudios de la estructura fina del gen, Benzer define los conceptos de cistrón, recón y mutón, con lo que se había logrado el acceso directo al gen, su extracción y manipulación. 6.6.2. Las leyes de Mendel Mendel trabajó cultivando distintas variedades de guisante de jardín (Pisum sativum) en el jardín del monasterio agustino de Brünn. El hecho de que Mendel utilizara el guisante como material experimental fue el resultado de largas observaciones, en efecto, la elección de esta especie presentaba ciertas ventajas frente a otras, a saber: existían numerosas variedades, se podían autofecundar, podía controlarse su fecundación cruzada, requería tiempos de cultivo cortos en los que se obtenían muchos descendientes y presentaba caracteres hereditarios muy diferenciados. Entre las diferentes variedades, Mendel escogió para sus experimentos siete “caracteres unitarios” distintos para seguir su herencia, caracteres que iban desde el tamaño del tallo hasta la forma de la semilla y para los que obtuvo siete líneas puras. Aunque ya con anterioridad otros experimentadores y cultivadores de plantas y animales habían remarcado la herencia de ciertos caracteres, la singularidad de Mendel consistió en que siguió el rastro de cada carácter por separado, en que contó los distintos aspectos de cada carácter para todos los individuos de cada generación y en que analizósus resultados numéricos en forma de proporciones que expresaban las leyes de la herencia. Los trabajos de Mendel constituyen el prototipo del análisis genético y con ellos estableció los cimientos de una aproximación lógica y experimental al estudio de la herencia. Experimento de la primera ley de Mendel: Para sus experimentos Mendel Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 39 obtuvo siete líneas de plantas que había cultivado durante dos años. Una línea pura es una población que produce una descendencia homogénea para el carácter particular de estudio y un carácter es una propiedad específica de un organismo, sinónimo a característica o rasgo, como la forma de la semilla. Cada carácter podía presentar dos manifestaciones de este, por ejemplo, para el carácter forma de la semilla había dos posibilidades: rugosa o lisa. Para diferenciar estos conceptos Mendel llamó caracteres no antagónicos a cada una de las propiedades específicas (forma de la semilla, color de la semilla, longitud del tallo, etc.) y caracteres antagónicos a las dos formas que estos tenían de manifestarse (rugosa/lisa, verde/amarilla, largo/corto respectivamente). Mendel cruzo dos variedades de líneas puras: plantas con semilla lisa y plantas con semilla rugosa que constituían la generación parental (P). Los resultados esperables de estos cruces podían ser plantas con una de las dos características o bien plantas con una nueva característica intermedia. Encontró que siempre la descendencia o primera generación filial (F1) presentaba el mismo carácter antagónico e igual al de uno de los progenitores, en este caso plantas con semilla lisa independientemente de que el portador fuera el óvulo o el polen. Basándose en este hecho Mendel enunció su primera ley llamada Ley de la uniformidad de los caracteres antagónicos de la primera generación filial que se puede expresar así: “Todos los descendientes del cruce entre dos líneas puras son iguales entre sí”. Experimento de la segunda Ley de Mendel: Mendel dejó que los individuos de la F1 se autofecundaran y observó que, en la siguiente generación es decir en la segunda generación filial (F2), aparecían plantas con semillas lisas y plantas con semillas rugosas en la proporción aproximada de 3:1, es decir el 75% de semillas lisas y el 25% de semillas rugosas. Observó que el carácter antagónico que no aparece en la F1 reaparece en la segunda generación filial, por lo que infirió que las plantas F1 reciben de sus parentales la capacidad para producir tanto semillas lisas como semillas rugosas y que esas capacidades se mantenían independientes durante la transmisión a las siguientes generaciones sin sufrir modificación alguna. La información hereditaria debería encontrarse por duplicado Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 40 para describir este fenómeno definió los términos dominante y recesivo. El carácter antagónico liso es dominante sobre el rugoso y es el que aparece en mayor proporción en la F2, mientras que el carácter antagónico rugoso es recesivo respecto al liso y es el que aparece en menor proporción en la F2. A las sustancias intracelulares responsables de transmitir estas características las denominó factores hereditarios, lo que hoy denominamos genes. En virtud de este experimento Mendel enunció la segunda ley llamada “Ley de la segregación o de la disyunción de los caracteres antagónicos en la segunda generación filial”. Los dos factores hereditarios que informan para un mismo carácter son independientes y se separan o segregan entre los descendientes, emparejándose al azar. Experimento de la tercera ley de Mendel: Mendel investigó cruzamientos con individuos de líneas puras que se diferenciaban en dos caracteres no antagónicos: guisantes con semillas lisas y amarillas y guisantes con semillas rugosas y verdes. Observó que en la generación F1 todas las semillas eran amarillas y lisas. A continuación, cultivó plantas a partir de estas semillas que obtuvo por autofecundación de la F1. Recogió 566 semillas en la F2 de las cuales eran amarillas y lisas, 108 eran verdes y lisas, 101 amarillas y rugosas y 32 verdes y rugosas. Al dividir todos los resultados por el menor se obtiene la razón 9:3:3:1. Esta proporción se correspondía con la esperada de la combinación de cuatro tipos de factor hereditarios o caracteres antagónicos independientes entre sí, y de forma que dos de ellos sean dominantes sobre los otros dos que son sus antagónicos. Basándose en estos resultados, Mendel formuló la tercera ley llamada “Ley de la transmisión independiente o de la independencia de los caracteres no antagónicos” que enuncia que los factores hereditarios de caracteres no antagónicos mantienen su independencia a través de las generaciones emparejándose al azar entre sus descendientes. Para dar una mejor continuidad al desarrollo del concepto se requiere conocer una serie de conceptos para comprender y llevar a cabo el desarrollo de la temática. Gen: Unidad del material hereditario. Fragmento de ADN (excepto en retrovirus, que es ARN) que lleva la información para un carácter, los genes Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 41 se disponen alineados en los cromosomas. El gen se corresponde con el concepto de factor hereditario de Mendel. Carácter: Cada una de las particularidades morfológicas (forma del pelo), fisiológicas (hemofilia) o bioquímicas (alcaptonuria) de un ser vivo. Genotipo: Es la constitución genética o conjunto de genes que ha heredado un organismo de sus progenitores, y que excepto por mutación, es inalterable a lo largo de su vida. Fenotipo: Es la apariencia externa de un organismo, es decir, los resultados visibles del desarrollo (morfología, fisiología y comportamiento) y que es la resultante de la interacción del medio ambiente y los factores hereditarios y de la interacción de diferentes genes entre sí. Cromosomas homólogos: Par de cromosomas procedentes uno del progenitor masculino y el otro del progenitor femenino y que contienen información para los mismos genes. Los cromosomas homólogos experimentan entrecruzamientos y recombinación génica durante la meiosis. Los cromosomas que no son miembros del mismo par se denominan cromosomas no homólogos. Locus: Término latino que designa el lugar que ocupa un gen en el cromosoma. En un locus de un ser haploide hay un solo gen y en un locus de un ser diploide hay dos genes (en plural loci). Alelo: Son las formas alternativas que tiene de manifestarse un gen. Es cada una de las diferentes informaciones que pueden estar en el mismo locus genético. Los alelos surgen por mutación de otros preexistentes. Cada alelo de un gen se localiza en uno de los cromosomas homólogos. Si existen más de dos alelos para el mismo gen se habla de serie alélica. Alelo dominante: Cada alelo tiene cierto grado de expresión o penetrancia en el fenotipo. El alelo dominante es el que inhibe la expresión del otro alelo. Se manifiesta en el fenotipo, aunque esté presente en una sola dosis. Para la notación genética se representa por la primera letra del gen en mayúscula (A). Alelo recesivo: Es el alelo que no se expresa en presencia del alelo Los trabajos prácticos como base fundamental para la enseñanza de la biología, una experiencia con genética mendeliana en estudiantes de grado noveno 42 dominante y que resulta inhibido por éste. Se manifiesta en el fenotipo únicamente cuando está en dos dosis. Para la notación genética se representa por la primera letra del gen en minúscula
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