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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MANIZALES
Departamento de Educación
INCIDENCIA DE LAS REPRESENTACIONES MÚLTIPLES EN LA
FORMACIÓN DEL CONCEPTO TRANSPORTE CELULAR EN
ESTUDIANTES UNIVERSITARIOS
Omar David Álvarez Tamayo
Manizales, septiembre de 2011
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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MANIZALES
Departamento de Educación
TESIS DE MAESTRÍA
INCIDENCIA DE LAS REPRESENTACIONES MÚLTIPLES EN LA
FORMACIÓN DEL CONCEPTO TRANSPORTE CELULAR EN
ESTUDIANTES UNIVERSITARIOS
Autor Director de tesis
Omar David Álvarez Tamayo Óscar Eugenio Tamayo Alzate
Manizales, septiembre de 2011
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A mis padres y a mi hermana: Omar, Beatriz y Catalina
A mis abuelos: Alonso y Lilia
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Agradecimientos:
Quiero manifestar mis más sinceros agradecimientos a Óscar Eugenio Tamayo
Alzate por todas sus enseñanzas, consejos, disponibilidad, orientación y
paciencia durante la realización de este trabajo.
A la Universidad de Manizales, al programa de Medicina y a los estudiantes
que voluntariamente participaron en la investigación.
A Marco Fidel Chica Lasso, María Inés Menjura y Ligia Inés García, por su
valiosa colaboración y apoyo incondicional.
Al Departamento de Educación y a la Maestría en Enseñanza de las Ciencias
de la Universidad Autónoma de Manizales, a todo el equipo de docentes que
aportaron con sus conocimientos a mi formación.
A todas las personas que de una u otra forma colaboraron e hicieron posible la
realización de este trabajo.
v
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN 1 CAPITULO 1: PROBLEMATIZACIÓN 2
1.1. El problema 2 1.2. Antecedentes 4
CAPITULO 2: JUSTIFICACIÖN 13 CAPITULO 3: OBJETIVOS 15
3.1. Objetivo general 15 3.2. Objetivos específicos 15
CAPITULO 4: REFERENTE TEÓRICO 16
4.1. Formación de conceptos 16
4.1.1. La formación de conceptos en Piaget, Vygotsky y Ausubel 21 4.1.2. La formación de conceptos científicos 23
4.2. La enseñanza de las ciencias 27 4.2.1. Las representaciones como herramienta para la formación de
conceptos en ciencias
31 CAPITULO 5: METODOLOGÍA 53
5.1. Tipo de estudio 53 5.2. Diseño 53
5.2.1. Representaciones iniciales (prueba diagnóstica) 54 5.2.2. Intervención docente (intervención didáctica) 55 5.2.3. Validez 58
5.3. Unidad de trabajo 58 CAPITULO 6: ANÁLISIS 60
vi
6.1. Análisis de Daniel 61
6.1.1. Análisis general de Daniel 61 6.1.2. Estudio de caso de Daniel 68
6.2. Análisis de Luis Felipe 78 6.2.1. Análisis general de Luis Felipe 78 6.2.2. Estudio de caso de Luis Felipe 86
6.3. Análisis de Néstor 95 6.3.1. Análisis general de Néstor 96 6.3.2. Estudio de caso de Néstor 102
6.4. Análisis de William 109 6.4.1. Análisis general de William 109 6.4.2. Estudio de caso de William 116
6.5. Análisis de María 122 6.5.1. Análisis general de María 123 6.5.2. Estudio de caso de María 130
6.6. Aspectos comunes 138 CAPITULO 7: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 140
7.1. Conclusiones 140
7.1.1. Conclusiones generales 140 7.1.2. Conclusiones según las categorías del análisis 141
7.2. Recomendaciones 142 CAPITULO 8: ANEXOS 144
8.1. Anexo 1: Instrumento 1 y 6 145 8.2. Anexo 2: Instrumento 2 152 8.3. Anexo 3: Instrumento 3 158 8.4. Anexo 4: Instrumento 4 160 8.5. Anexo 5: Instrumento 5 168
CAPITULO 9: BIBLIOGRAFÍA 170
Introducción
1
INTRODUCCIÓN
Investigar la incidencia de las representaciones múltiples en la formación de
conceptos es significativo debido a su importancia en los procesos de
enseñanza y aprendizaje de las ciencias y, de manera particular, en lo
referente a la formación de conceptos. El propósito central de la presente
investigación es establecer el aporte de las representaciones de los estudiantes
a la formación de conceptos en ciencias y, de manera particular, a la formación
del concepto transporte celular. Para ello proponemos, en primera instancia,
un acercamiento teórico al problema de la formación de los conceptos desde
diferentes perspectivas teóricas; luego presentaremos los aspectos
metodológicos del trabajo de investigación, donde nos referiremos con detalle
al tipo de investigación, diseño e instrumentos empleados para la recolección
de la información. Viene a continuación el análisis y la discusión de la
información, para finalizar el documento con las conclusiones derivadas de la
investigación realizada.
Capitulo 1 Problematización
2
PROBLEMATIZACIÓN
1.1. EL PROBLEMA
La formación de conceptos científicos ha sido un problema que ha ocupado
buena parte de las discusiones en filosofía, psicología, lingüística y,
últimamente, en la didáctica de las ciencias (Tamayo 2009, Mortimer 1995,
Pozo 1989, 1996, Murphy 2004, Vigotsky 1995). Dentro de las principales
discusiones que encontramos, y que son de especial interés para la didáctica
de las ciencias, podemos citar las tensiones entre conceptos cotidianos y
científicos, y entre su formación y su cambio. Asimismo, es amplia la literatura
especializada en explicar cómo los niños forman los conceptos (Puche 2000,
Carey 1985) y cómo cambian como resultado de la enseñanza. En el contexto
de la educación superior las investigaciones sobre conceptos son aún
incipientes tanto en el ámbito internacional como nacional; de ahí la
importancia de investigar sobre esta problemática en función de cualificar los
procesos de enseñanza y aprendizaje en este nivel de la educación (Tamayo,
2010).
De manera específica en el campo de la enseñanza de la biología y, en
particular, respecto al concepto de transporte celular, los estudiantes no logran
explicar con claridad qué ocurre a las células en medios hipotónicos e
Capitulo 1 Problematización
3
hipertónicos, no visualizan la importancia de conceptos como difusión facilitada
o difusión simple; además, no reconocen la aplicabilidad de estas temáticas
para la comprensión de conceptos posteriores como propagación de impulsos
nerviosos y sinapsis, fundamentales en asignaturas como farmacología,
patología, entre otras, lo cual coincide con lo planteado por Bruner (1987) en
cuanto a las dificultades encontradas por los estudiantes frente al aprendizaje
de las ciencias.
En la formación de conceptos un aspecto es de especial importancia: las
representaciones, las cuales, en última instancia, son también indicadores de
la calidad de los procesos de aprendizaje logrados por los estudiantes. De otra
parte, algunos sostienen la necesidad de emplear múltiples sistemas de
representación para lograr de aprendizajes en profundidad, de tal manera que
los estudiantes capaces de representar un mismo fenómeno de maneras
diferentes adquirirán aprendizajes de mayor calidad que aquellos que sólo
representan el fenómeno a través de un único registro semiótico (Duval 1998,
Rivierè 1986, Tamayo et al. 2011). Otros autores que han aportado el estudio
de las representaciones en el campo de la biología son, entre otros, Nuñez y
Banet, 1996, Tamayo y Sanmarti, 2003, Diez y Caballero, 2004, quienes
emplearon las múltiples representaciones en conceptos de biología para
potenciar los procesos de enseñanza y aprendizaje.
En el ámbito universitario y desde la experiencia directa del autor de este
trabajo, se evidencian dificultades notorias en cuanto a los tipos de transporte
celular, las semejanzas y diferencias entre éstos y la aplicación de los
principios teóricos en la explicación de los diferentes fenómenos biológicos con
los cuales se relacionan. A partir de estas consideraciones proponemos la
siguiente pregunta de investigación:
¿Cuál es la incidencia de las representaciones múltiples en la formación del
concepto transporte celular en estudiantes universitarios?
Capitulo 1 Problematización
4
1.2. ANTECEDENTES
La revisión de las investigaciones realizadas durante los años 1987-2011 tanto
en el ámbito internacional como nacional, permiten identificar una serie de
estudios dedicados a la incidencia de las representaciones múltiples en la
formación de conceptos en temas de biología, química, matemática, en
educación primaria, secundaria y superior.
Destaquemos algunos estudios, trabajos teóricos e investigaciones. En el área
de la Matemática: “Representaciones semióticas y evolución conceptual en la
enseñanza de las ciencias y las matemáticas” (Tamayo, 2006), “Modelos
mentales y aprendizaje de física en electricidad y magnetismo” (Greca y
Moreira, 1998). En Biología: “Representaciones externas de los conceptos
biológicos de gen y cromosoma” (Diez y Caballero, 2004), “Estudio
multidimensional de las representaciones mentales de los estudiantes.
Aplicación al concepto respiración” (Tamayo y Sanmarti, 2003), “Modelos
conceptuales sobre las relaciones entre digestión, respiración y circulación”
(Nuñez y Banet, 1996). En Química: “Representaciones mentales, lenguajes y
códigos en la enseñanza de las ciencias naturales. Un ejemplo para el
aprendizaje del concepto de mezcla” (Galagovsky, Rodriguez, Stamati y
Morales, 2003), “¿Cómo usan los profesores de química las representaciones
semióticas” (García y Perales, 2006), “Análisis de representaciones graficas en
libros de texto de química” (López, Saldarriaga y Tamayo, 2007), “Obstáculos
para generar representaciones mentales adecuadas sobre la disolución”
(Nappa, Insausti y Sigüenza, 2005), “Una experiencia de aula para la
enseñanza del concepto de modelo atómico en 8º” (Capuano, Dima, Botta,
Follari, De La Fuente, Gutierrez y Perrotta, 2007), “Modelos Vs. Dibujos: El
caso de la enseñanza de las fuerzas intermoleculares” (Galagovsky, Di
Giacomo y Castelo, 2009), “La modelización del enlace químico en libros de
texto de distintos niveles educativos” (Matus, Benarroch y Nappa, 2011).
Capitulo 1 Problematización
5
Y en cuanto a la didáctica se han encontrado las siguientes documentos:
“Representaciones de los alumnos de biología: estado de la cuestión y
problemas para su investigación en el aula” (Serrano, 1987), “Construcción de
explicaciones multimodales: ¿Qué aportan los diversos registros semióticos?”
(Gómez, 2008), “Razonamiento basado en modelos y cambio conceptual”
(Nersessian, 2007), “Conocimiento previo, modelos mentales y resolución de
problemas. Un estudio con alumnos de bachillerato” (Solaz-Portolés y San
José; 2008), “Hacia una didáctica de las ciencias experimentales basada en
modelos” (Auduriz - Bravo, 2010), “Una tipología de los modelos para la
enseñanza de las ciencias” (Chamizo, 2010).
Estos estudios son enfocados desde dos perspectivas: las representaciones y
los modelos.
Los proyectos, trabajos e investigaciones sobre representaciones realizadas en
el mundo empiezan a mediados de 1987 con Serrano, quien plantea que el
aprendizaje se inicia en los modos de pensamiento de los alumnos, enfatizando
el desarrollo conceptual desde las etapas cronológicas fijas. En los procesos
relacionados con la enseñanza de las ciencias, los investigadores han iniciado
su labor desde las concepciones formadas por los estudiantes antes de recibir
instrucción formal; estas ideas son adquiridas y/o formadas de manera
empírica gracias al medio natural y social.
En “Representaciones de los alumnos en biología: Estado de la cuestión y
problemas para su investigación en el aula” (Serrano, 1987), se resalta la
actuación del docente; es fundamental que el profesor conozca los marcos
alternativos del alumno, tanto antes como después de la instrucción, para
poder utilizar las estrategias más convenientes en cada caso (Serrano, 1987, p.
186). Según el autor, es fundamental acceder al pensamiento del estudiante, lo
cual se consigue de dos formas: la primera, enfocada en la definición de
conceptos, la asociación de palabras, entre otros, y así ubicar al alumno en el
Capitulo 1 Problematización
6
contexto explicativo; segundo: los estudiantes son quienes plantean situaciones
más o menos reales, sin explicitar lo que se quiere estudiar.
El estudio realizado por Galagovsky et al. (2003), titulado “Representaciones
mentales, lenguajes, y códigos en la enseñanza de ciencias naturales. Un
ejemplo para el aprendizaje del concepto de reacción química a partir del
concepto de mezcla”, expone las dificultades de los estudiantes y encuentra
que los alumnos ya no aprenden por percepción directa como lo hacían con
otras asignaturas, lo que el docente debe emplear estrategias didácticas como
analogías, dibujos, experiencias de laboratorio, complementándolas con
definiciones, reglas, postulados, leyes, entre otras; acciones que conllevan a
que el estudiante forme bases conceptuales erróneas o a que aprenda de
memoria.
En la investigación se proponen para las ciencias naturales, y en particular para
el área de la química, tres niveles de pensamiento: macroscópico,
submicroscópico, y simbólico. El primero corresponde a las representaciones
mentales adquiridas a partir de experiencias relacionadas con los cinco
sentidos; el segundo nivel, a las representaciones abstractas, relacionadas con
los esquemas de partículas, de qué forma los átomos se comportan en cuanto
a los cambios de estado de una sustancia, es decir, a todo lo que no se puede
ver a simple vista pero que de forma submicroscópica se da; el ultimo nivel
involucra todo lo relacionado con la simbología como ecuaciones químicas,
operaciones matemáticas, los gráficos, entre otros (Johnstone, 1982, 1991,
citado por Galagovsky et al, 2003). El objetivo del trabajo fue “poner a prueba la
aplicabilidad del triángulo de Johnstone durante el proceso de aprendizaje de
química, centrándonos en la construcción del concepto de reacción química”
(Galagovsky et al., 2003, p. 110). Dentro de las conclusiones se señalan
deficiencias en la comunicación entre docentes y estudiantes, por la brecha
entre el lenguaje científico y el lenguaje cotidiano; se expone también la
dificultad en cuanto a los gráficos, ecuaciones y representaciones empleadas
por los docentes al momento de explicar una temática de química, claros y
Capitulo 1 Problematización
7
evidentes para el profesor mas no para el estudiante (Johnstone, 1982, 1991
citado por Galagovsky et al., 2003).
Diez y Caballero 2004 proponen emplear recursos instruccionales variados
tales como audiovisuales, material electrónico, papel, entre otros, para la
enseñanza de los conceptos gen y cromosoma. En general, el estudio se
ocupa del papel de las imágenes externas en materiales instruccionales para
facilitar el aprendizaje significativo en la enseñanza de biología (Díez y
Caballero, 2004, p. 91).
Desde la perspectiva de las representaciones presentes en los libros de texto,
García (2005) investigó el uso y la gran cantidad de información que abarcan
las representaciones gráficas presentes en ellos; por otra parte, analiza si los
autores del libro pueden de alguna forma influir en la modificación de las
características presentadas por las gráficas. En dicha investigación se plantean
dos objetivos: el primero, “establecer el uso didáctico y científico que los
autores de los libros de texto asignan a las representaciones gráficas
cartesianas incluidas en este tipo de publicaciones” y, el segundo, “comparar el
uso didáctico y científico dado a este tipo de gráficas con el volumen y el tipo
de información relevante incluida dentro y fuera de ellas con el fin de establecer
si existen tendencias por parte de los autores de los textos con respecto al uso
y a los volúmenes de información que presentan las representaciones graficas
cartesianas” (García, 2005, p. 182). Las hipótesis y variables estudiadas
fueron: primera hipótesis: “Las representaciones gráficas cartesianas incluidas
en los textos de física y química para el nivel de bachillerato, presentan en su
mayoría un uso didáctico expositivo; segunda hipótesis: “muestran en su
mayoría un uso científico teórico”; tercera hipótesis: “los volúmenes de
información que se presentan dentro y fuera de las representaciones gráficas
varían de forma importante de acuerdo al uso didáctico o científico que los
autores les asignen”. Las variables fueron el uso dado a la grafica y volumen de
información presente dentro y fuera del gráfico (García, 2005, p. 183).
Capitulo 1 Problematización
8
La investigación realizada por García (2005) concluye que la primera hipótesis
queda totalmente confirmada ya que las representaciones gráficas cartesianas
utilizadas en los textos de física y química de bachillerato en España presentan
un uso limitado, es decir, son empleadas muy poco para plantear problemas; la
segunda hipótesis no se logra comprobar del todo pues se presenta una
confusión en los libros de texto entre las gráficas cuyo uso científico es
experimental y aquellas cuyo uso científico es sólo teórico; esto puede indicar
que la presencia de una serie de datos anexa a la gráfica, responde más a la
inclinación de los autores para ofrecer un soporte empírico a las relaciones
claras entre lo expresado en las representaciones gráficas y un dominio
experimental específico; la última hipótesis también se confirma, por cuanto es
posible deducir que el volumen de información presente tanto dentro como
fuera de las representaciones gráficas cartesianas empleadas en los libros de
texto de ciencias está influido significativamente por el uso didáctico o científico
que les asignan los autores de los textos.
Nappa, Insausti y Sigüenza (2005) investigaron los obstáculos más importantes
en la generación de representaciones mentales sobre el fenómeno de
disolución. La investigación concluye que el conocimiento de las dificultades
que encuentran los estudiantes para generar representaciones mentales
adecuadas sobre el fenómeno de disolución sugieren un planteamiento
didáctico diferente en cuanto a la secuencia, organización y profundidad de los
temas involucrados en el aprendizaje de dicho fenómeno (Nappa, et al., 2005,
p. 356).
Según García y Perales (2006), las fórmulas son poco empleadas mientras que
las gráficas cartesianas son las menos utilizadas de todas en asignaturas
relacionadas con las ciencias naturales; por otra parte, las representaciones
más utilizadas son los enunciados y los diagramas. Tomaron como muestra 10
profesores de química distribuidos en tres grupos: 1. Tres docentes de la
Diplomatura en Educación de la Universidad de Granada (España); 2. Dos
profesores de la Licenciatura en Química de la Universidad de Granada
Capitulo 1 Problematización
9
(España); 3. Cinco docentes de bachillerato del colegio Champagnat (Bogotá,
Colombia). Para recolectar la información se formularon preguntas sobre dos
aspectos: la frecuencia con la que usan diferentes tipos de representaciones, y
la frecuencia con la que proponen en el aula conversiones entre diferentes
tipos de representaciones (García y Perales, 2006, p. 250). Los autores
concluyeron que estos docentes prefieren utilizar otros tipos de
representaciones semióticas diferentes a las gráficas cartesianas, pues
plantean que sus estudiantes tienen pocas oportunidades para trabajar con
ellas. La segunda conclusión es que los docentes realizan pocas actividades
entre representaciones no congruentes y concretamente la conversión de las
gráficas cartesianas en expresiones algebraicas o en enunciados; los
profesores dicen que sus estudiantes no lograron desarrollar esta habilidad ya
que no se les plantearon actividades que les permitiera entrenarse en dicho
objetivo. Una tercera conclusión fue la disminución del empleo de las
representaciones gráficas a medida que aumenta el nivel educativo, siendo
entonces más empleadas en los primeros años escolares. Los docentes
exponen que trabajar con los gráficos permite que los estudiantes ejecuten
mejor las tareas de interpretación de las mismas representaciones utilizadas
por los docentes en algún momento del curso (García y Perales, 2006).
Gómez (2008) aporta información para construir explicaciones multimodales en
la clase de ciencias, basándose en tres perspectivas semióticas: el dibujo, las
maquetas, y todo lo relacionado con la oralidad; cada una de estas
perspectivas semióticas es empleada para construir el modelo teórico sobre las
temáticas “órganos de los sentidos y sistema nervioso”. Se concluyó que tanto
el dibujo como la expresión oral y las maquetas se complementan
enriqueciendo la explicación de los estudiantes y que los docentes emplean
estas tres perspectivas semióticas con el fin de generar procesos de regulación
en el estudiante.
Tamayo y Sanmartí (2003) estudiaron las representaciones de la respiración en
estudiantes de primero de bachillerato y analizaron aspectos epistemológicos,
Capitulo 1 Problematización
10
ontológicos y cognitivo–lingüísticos de los estudiantes. La integración de estos
tres aspectos permitió construir modelos mentales del concepto estudiado.
Núñez y Banet (1996) describen las características de los modelos parciales
sobre el tema de la nutrición referentes a su representatividad en una muestra
amplia de estudiantes de diferentes niveles educativos. Los resultados
presentan una gran variedad de conclusiones respecto a la forma en que se
plantean las concepciones de los estudiantes sobre el proceso de enseñanza–
aprendizaje basado en las nociones en los niveles básicos de educación.
Greca y Moreira intentan “determinar a qué nivel de representación mental
operan los estudiantes de física general de nivel universitario cuando resuelven
problemas y cuestiones teóricas referentes al concepto de campo
electromagnético” (Greca y Moreira, 1998, p. 289). Los autores proponen que
la capacidad de entender una teoría científica estará establecida por la
capacidad del estudiante para establecer modelos que incluyan las relaciones
fundamentales de la teoría y de los cuales sea posible obtener explicaciones
acordes con las concepciones científicamente compartidas.
La investigación “Características en la construcción y rodaje de los modelos
mentales generados sobre las disoluciones” realizada en el año 2006, presenta
las principales características de la construcción y el rodaje de los diferentes
modelos mentales elaborados por los estudiantes sobre la temática disolución
(Nappa, Insausti y Sigüenza, 2006). En esta investigación de corte cualitativo
se empleó como instrumento una entrevista teachback aplicada a 32
estudiantes de dos cursos diferentes de 5º de secundaria, en la provincia de
San Juan, Argentina. Consideran que puede construirse una base conceptual
para profundizar en el conocimiento sobre los mecanismos que intervienen en
la generación de los modelos mentales (Nappa et al., 2006, p. 2).
En 2007 se realiza el trabajo “Una experiencia de aula para la enseñanza del
concepto de modelo atómico en 8º” por Capuano Vicente, Dima Gilda, Botta
Capitulo 1 Problematización
11
Ivana Lorena, Follari Beatriz, De La Fuente Ana, Gutiérrez Elena y Perrotta
María Teresa. Identifican las ideas previas sobre este tema, los conocimientos
y las dificultades relevantes, realizan un trabajo con los profesores, atendiendo
a sus concepciones sobre la ciencia y su enseñanza, y por último plantean
como estrategia la incorporación de los docentes en tareas de innovación para
generar grupos de trabajo permanentes (Capuano et al., 2007, pp. 1–2). El
objetivo de la investigación fue “comprobar si la estrategia aplicada influyó
favorablemente o no en la comprensión, por parte de los estudiantes, de los
conceptos estructura atómica y de modelos, en general, y en particular del
concepto de modelo atómico y su evolución histórica” (Capuano et al., 2007; p.
3).
Posteriormente aparece en 2008 el trabajo “Conocimiento previo, modelos
mentales y resolución de problemas. Un estudio con alumnos de bachillerato”,
donde se desarrolló un experimento para poner a prueba la teoría de modelos
mentales de John Laird, teoría que propone que a los sujetos se les debe
clasificar de acuerdo con el conocimiento previo (Solaz – Portolés y San José,
2008). El estudio se realizó en estudiantes de bachillerato de Valencia España,
a quienes se les aplicó una prueba de resolución de problemas (Solaz –
Portolés y San José, 2008). El trabajo arrojó como resultado la relación inversa
que hay entre el número de modelos mentales implicados en el problema y el
porcentaje que lo resuelve correctamente, tal y como predice la teoría; aunque
no siempre el estudiante con mayor conocimiento previo es el que resuelve
significativamente mejor los problemas (Solaz – Portolés y San José, 2008).
Galagovsky, Di Giacomo y Castelo (2009) realizan la investigación “Modelos
Vs. Dibujos: El caso de la enseñanza de las fuerzas intermoleculares” donde
analizan las explicaciones verbales y gráficas elaboradas por los profesores
para explicar los fenómenos de solubilidad, insolubilidad, y la formación de una
solución producida por la mezcla de agua, alcohol y aceite. El análisis permite
considerar la complejidad de los lenguajes expertos como fuente de obstáculos
epistemológicos en la comunicación entre docentes y estudiantes (Galagovsky
Capitulo 1 Problematización
12
et al., 2009, p. 1). Concluyen que los dibujos son como representaciones
concretas del lenguaje gráfico, en oposición a representaciones instrumentales
que se obtienen por señales provenientes de equipamientos o dispositivos
científicos, marcando así una diferencia fundamental entre modelo mental y
modelo explicito (Galagovsky et al., 2009, p. 1).
Para finalizar, en el año 2011 las investigadoras Matus, Benarroch y Nappa
proponen en su trabajo “La modelización del enlace químico en libros de texto
de distintos niveles educativos” que tanto las imágenes como las
representaciones son herramientas esenciales para el proceso de enseñanza y
aprendizaje de la química. Analizan las representaciones teniendo en cuenta
tres aspectos: su grado de inocidad, el lenguaje involucrado y el modelo
atómico exigido para su comprensión (Matus et al., 2011). La muestra
estratificada estuvo constituida por 18 libros de texto de los niveles de
enseñanza de la Educación Argentina correspondientes a 12, 15 y 18 años. En
total, se identificaron 210 imágenes que fueron analizadas (Matus et al., 2011,
p. 178).
Capitulo 3 Justificación
13
JUSTIFICACIÓN
Una de las líneas de investigación de mayor tradición e importancia en
didáctica de las ciencias tiene que ver con los estudios sobre el lenguaje y, de
manera más específica, sobre las múltiples representaciones que se emplean
tanto en los procesos de enseñanza como de aprendizaje de las ciencias. Al
interior de esta línea es pertinente mencionar la importante tradición de los
estudios centrados en el valor del lenguaje escrito y hablado, los cuales, sin
lugar a dudas, se constituyen en antecedentes valiosos para la investigación
aquí presentada.
El estudio de las múltiples representaciones, proposicionales, gráficas,
gestuales, entre otras, se consideran en la actualidad fundamentales en el
estudio de los procesos de enseñanza y aprendizaje de las ciencias. Dentro de
los aspectos más destacables del uso de las representaciones múltiples en las
aulas de clase podemos mencionar: su valor en función del logro de
aprendizajes en profundidad de los conceptos enseñados, la
complementariedad en cuanto al uso de diferentes lenguajes en la formación
de conceptos, la posibilidad de reconocer las ideas previas y modelos mentales
de los estudiantes antes de enfrentar la enseñanza, entre otros aspectos.
Capitulo 3 Justificación
14
De panera específica, presentamos en esta investigación la incidencia de la
construcción de representaciones gráficas y proposicionales en la construcción
del concepto transporte celular en el contexto de la educación universitaria,
contexto en el cual la investigación en didáctica de las ciencias es aún
incipiente.
Capitulo 3 Objetivos
15
OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GENERAL
Conocer la incidencia de una propuesta didáctica orientada a la construcción
de representaciones múltiples en la formación del concepto transporte celular
en estudiantes universitarios.
3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Indagar las representaciones iniciales que poseen los estudiantes frente
al concepto transporte celular.
Diseñar y aplicar una didáctica para la enseñanza del concepto
transporte celular centrada en la construcción de representaciones
múltiples por parte de los estudiantes.
Analizar la incidencia de una didáctica orientada a la construcción de
representaciones múltiples en la transformación del concepto transporte
celular evidenciado inicialmente en los estudiantes.
Capitulo 4 Referente Teórico
16
REFERENTE TEÓRICO
4.1. FORMACIÓN DE CONCEPTOS
Para hablar de formación de conceptos es fundamental entrar a definir la
palabra concepto y tratar de responder a la pregunta ¿qué es un concepto?
Luego se detallara de qué forma una persona estructura, procesa y transmite
los conceptos.
Trabajar con la formación de conceptos básicos permitirá con el tiempo la
formación de conceptos científicos que, se espera, sean obtenidos durante la
enseñanza de las ciencias; es fundamental asumir que cada persona procesa
la información de diferentes formas.
La formación de conceptos se aborda y discute básicamente, a lo largo del
texto, desde tres autores: Tamayo, Thagard y Pozo; quienes explican cómo se
forman los conceptos en las personas; es claro que para formar conceptos los
sujetos deben pasar por varios procesos cognitivos y didácticos tales como la
generación de ideas, pensamiento, representaciones mentales y
representaciones externas.
Capitulo 4 Referente Teórico
17
Thagard (2005) refiriéndose a Chomsky, sostiene que las reglas lingüísticas
son innatas, y que algunos filósofos como Descartes y Leibniz plantean la
hipótesis según la cual algunos conceptos básicos o fundamentales no se
aprenden porque hacen parte de la estructura mental (los conceptos lógicos,
por ejemplo: a un niño nadie le enseña la ley del Modus Ponens, y en algún
momento de su desarrollo empieza a emplearla: si A entonces B, y se A,
entonces debe darse B)
Tal y como propone Poggioli (1995) la formación de conceptos en las personas,
una de las funciones básicas, mediante la cual el sujeto se faculta y se
especializa para agrupar mentalmente los diferentes objetos de acuerdo con
sus características comunes. La categorización es una habilidad que las
personas desarrollan con el tiempo; lo importante es saber identificar las
similitudes de los objetos, agruparlos en conjunto y luego entrar a definirlos.
La formación de los conceptos se puede estudiar desde varios enfoques y
categorías, como veremos en este documento. Durante varias décadas la
perspectiva clásica sobre formación de conceptos y categorías se mantuvo
(Puente, Poggioli y Navarro, 1995); en la década de los 90’s aparecieron
posiciones alternativas sustentadas y defendidas por muchas investigaciones
de corte empírico y diversas perspectivas (Puente et al., 1995).
Puente et al. (1995) expusieron diferentes enfoques, considerados como los
más importantes en cuanto a los procesos involucrados en la formación de
conceptos; estos son: el enfoque clásico, el enfoque de prototipos y el enfoque
del mejor ejemplo.
A partir de estos enfoques se facilita comprender cómo un concepto se puede
formar, aclarando como desde las ciencias cognitivas se genera y como por
medio de la didáctica de las ciencias los docentes pueden potenciar en los
estudiantes la formación y estructuración de un concepto; posteriormente se les
Capitulo 4 Referente Teórico
18
puede llevar a la formación de un concepto científico, tal y como se señala más
adelante.
El enfoque clásico surge a partir de estudios en aprendizaje conceptual
utilizando conceptos artificiales, creados por el experimentador, con el
propósito de examinar los procesos involucrados en la adquisición de los
mismos; en un experimento clásico de formación de conceptos, los estímulos
son conjuntos de ítems que varían en un número limitado de dimensiones y
atributos como forma, color o tamaño, los cuales deben ser clasificados por los
sujetos hasta que descubran las propiedades definitorias del concepto y las
relaciones lógicas entre ellas (Puente et al., 1995, p. 154).
Por otra parte, se enseña a los estudiantes en forma explícita a encontrar la
regla (Puente et al., 1995); la diferencia está marcada en que la identificación
consiste en reconocer características del concepto, agruparlas y lograr
diferenciarlas de las demás cosas, mientras que la formación del concepto es
un proceso mucho más complejo e implica tiempos y etapas, una de ellas su
identificación. En el enfoque clásico se define la categoría como un conjunto de
atributos criterio; atributo criterio es el que poseen todos los miembros de una
categoría y permite de esta forma generar la definición de un concepto. Vale
añadir que se identifican unas delimitaciones muy marcadas de las categorías,
y de esta forma un objeto cumplirá con la definición del atributo criterio de una
categoría haciendo de esta forma que pertenezca a esta y sólo a esta categoría
(Puente et al., 1995).
El segundo enfoque es denominado enfoque del prototipo, el cual se
caracteriza por identificar los elementos centrales que permiten reconocer un
objeto y referimos a él, por ejemplo, identificar la tendencia central de la
categoría perro, silla, etcétera. Para Puente et al. (1995) categorizar es
cuestión de establecer semejanzas entre objetos o fenómenos y no de aplicar
definiciones. Este proceso de categorización es fundamental, desde la
perspectiva del prototipo, para la formación de conceptos.
Capitulo 4 Referente Teórico
19
Por medio de experimentos se apoyó el enfoque de prototipos, a partir de ellos
experiencias se dieron dos hallazgos altamente importantes: el primero se
relaciona con la clasificación, por parte de los sujetos, de patrones prototípicos
que nunca han visto antes en forma rápida y precisa (Puente et al., 1995, p.
158); el segundo hallazgo se refiere a la relación diferencial de patrones
estudiados y patrones nuevos. Cuando se insertan demoras de varios días
entre las pruebas de aprendizaje y transferencia, se constata un olvido
significativamente mayor para los estímulos estudiados en el entrenamiento
que para el prototipo y otros patrones nuevos (Goldman y Homa, 1977; Homa y
Vosburgh, 1976 Citados por Puente et al., 1995, p. 159).
Los hallazgos y las investigaciones relacionadas con formación de conceptos
permite concluir que todos las personas que estén en interacción constante
con el medio, encontrarán siempre la forma de categorizar los objetos del
ambiente, al descubrir que muchas propiedades de los objetos se repiten con
cierta frecuencia; este factor común de propiedades es el que facilita la
categorización en varios grupos.
Puente et al. (1995) presentan el enfoque del mejor ejemplo. Plantean que
los objetos de una categoría no son exclusivos de ella sino que pueden hacer
parte de otras categorías según sus semejanzas o parecidos familiares a
ciertos grupos.
En este caso ya aparecen rasgos más profundos de los objetos, similitudes de
forma y funciones, rasgos mínimos, como por ejemplo ver en el rostro humano
la forma de los ojos o de las orejas. Ha de tenerse claro, en primer lugar, que
este enfoque propone que las categorías no necesariamente están definidas
por un atributo compartido por todos los miembros de la categoría; segundo,
plantea que todos los miembros de una categoría no son iguales y así concluir
que algunos miembros de una categoría son más representativos que otros; en
tercer lugar, los miembros más típicos de una categoría forman un núcleo o
Capitulo 4 Referente Teórico
20
grupo de mejores ejemplos, en este núcleo se alojarán las características más
representativas de la categoría y mientras más se aleja del centro se
encontrarán ejemplos menos representativos; en cuarto lugar, este enfoque
propone que las categorías son conjuntos difusos ya que los límites de la
categoría no están claros o bien delimitados, como cuando a las personas se
les dificulta poner un objeto en un grupo (Puente et al.,1995).
Las categorías de los conceptos tienen diferentes grados de abstracción y se
pueden incluir fácilmente en la sociedad, desde la educación en el hogar, el
colegio y la universidad; las categorías adquiridas y empleadas en la educación
se pueden relacionar entre sí por sistemas jerárquicos los cuales reciben como
nombre “taxonomías”; acorde con los autores, las categorías se dividen en tres
de acuerdo con su nivel de abstracción: categorías superordinadas (por
ejemplo: fruta), categorías básicas (por ejemplo: naranja) y las categorías
subordinadas (por ejemplo naranja navel) Puente et al. (1995).
Con lo hasta ahora abordado en este referente teórico, se generan varios
interrogantes: ¿cómo nuestras experiencias se hacen conocimiento? y ¿cómo
puede este conocimiento recuperarse posteriormente para guiar acciones? Las
ciencias cognitivas han estudiado cómo los humanos generan
representaciones internas del mundo exterior, estableciendo que una de las
funciones básicas de todo ser humano es la categorización, en la cual las
mentes se dedican a agrupar objetos, símbolos, frases, entre otros, que tengan
similitudes y diferencias; después se podrán generar grupos o categorías.
Las categorías que se forman en la mente se llaman conceptos entendidos
como representaciones mentales de cosas relacionadas; un concepto puede
representar todos los ejemplos de un objeto físico; los conceptos pueden ser
sencillos o complejos y pueden expresar objetos, acciones, sentimientos, entre
otros.
Capitulo 4 Referente Teórico
21
Tamayo (2001) expone que dentro de las teorías cognitivas para la formación
de conceptos existen dos tendencias diferentes las cuales explican la
formación de los conceptos. La primera es la naturaleza mecanicista y
asociacionista; la segunda es la organicista y estructuralista. Existe una
diferencia entre las dos tendencias, centrada en la unidad de análisis de la cual
parte cada una.
El procesamiento de la información inicia desde unidades mínimas a partir de
las cuales construye la totalidad; dentro de esta tradición un concepto es una
lista de rasgos (Tamayo, 2001, p.19). El estructuralismo cognitivo se origina de
unidades más pequeñas; en este caso los conceptos no son un conjunto de
características acumuladas sino que hacen parte de teorías más grandes.
Aprender un concepto es, entonces, un proceso en el cual las teorías o
estructuras grandes se modifican (Tamayo, 2001).
La idea de identificar características o rasgos similares en un grupo de objetos
será el primer paso para generar el aprendizaje de un concepto; llegar,
entonces, a la formación de un concepto implica el procesamiento de un
conjunto de rasgos; como no siempre se consigue, lleva tan solo a la
identificación del concepto mas no a la formación.
4.1.1. LA FORMACIÓN DE CONCEPTOS EN PIAGET, VYGOTSKY Y
AUSUBEL
Según Piaget, la formación de los conceptos se contrapone a la concepción
positivista propia de la lógica formal tradicional y de la psicología empírica
asociacionista; en este caso y según esta teoría, el concepto no se forma por
simple abstracción y generalización partiendo de los objetos observados. Para
Piaget, al concepto subyacen las operaciones objetivas, su contenido lógico se
deriva de la identidad sistemática y de la reversabilidad, lo que le da al
concepto su forma a nivel de pensamiento formal (Tamayo, 2009, p. 130).
Capitulo 4 Referente Teórico
22
Para Vygotsky la formación de conceptos necesita del desarrollo de procesos
que se inician en la niñez y continúan en la pubertad, etapa donde las
funciones intelectuales son más evolucionadas (Tamayo, 2001). “En esta
perspectiva teórica se destaca el uso funcional de la palabra como el elemento
fundamental e imprescindible para la formación de conceptos, la palabra
permite dirigir activamente la atención, analizar, destacar atributos, abstraerlos,
y sintetizarlos. Es la palabra, y con ella, el lenguaje, el instrumento fundamental
de la regulación de la acción y del pensamiento” (Tamayo, 2001, p. 21).
Vygotsky (citado en Tamayo, 2001) propone que para la formación de
conceptos se deben dar tres fases:
Formación de cúmulos desorganizados
Formación de complejos
Formación de conceptos
Los cúmulos desorganizados se caracterizan por la forma como se dan, por
medio de ensayo y error y por la realización de agrupamientos sincréticos que
conducen a la obtención de imágenes sincréticas. “Por otra parte, la formación
de complejos está basada en los vínculos derivados de la experiencia
inmediata” (Tamayo, 2001, p. 21).
Para Tamayo (2001), un complejo es la sumatoria o conjunto de objetos
concretos originados por las uniones entre ellos. En cuanto a la formación de
conceptos, los conceptos se encuentran generalizados sólo en un atributo; en
ellos se encuentra una única unión entre los objetos, esto es, un proceso que
se da en forma uniforme. Lo importante acá es que la formación de conceptos
se funda en las uniones o conexiones equivalentes entre sí.
Ausubel define los conceptos como “objetos, eventos, situaciones o
propiedades que poseen atributos de criterio comunes y que se designan
mediante algún símbolo o signo” (Ausubel, Novak & Hanesian, 1989 citados
Capitulo 4 Referente Teórico
23
por Tamayo, 2001). Los conceptos se pueden formar por medio de procesos de
abstracción inductiva o por asimilación (Tamayo, 2001).
En estos casos se encuentran posturas diferentes pero con similitudes, las
cuales llevan a comprender actualmente qué es un concepto y obviamente
cómo se forma y a partir de qué edad este proceso ocurre.
Estas anotaciones son la base conceptual para investigar si las
representaciones múltiples inciden de alguna forma en la formación de
conceptos en ciencias y en especial en la temática “Transporte Celular” en
estudiantes universitarios, proceso que también convoca la necesidad de
algunas reflexiones sobre la formación de conceptos científicos.
4.1.2. LA FORMACIÓN DE CONCEPTOS CIENTÍFICOS
Es importante dentro de la investigación tener claridad sobre la estructuración
de los conceptos y en especial la formación de conceptos científicos en los
estudiantes, lo cual no parece sencillo pues a menudo lo máximo a que se
logra es la memorización o una leve aproximación a la formación de un
concepto.
La formación del concepto científico se puede estudiar desde dos procesos. En
el primero se encuentran algunos atributos estables que se repetirán
constantemente en los objetos, y serán los responsables de marcar las
propiedades características de un solo objeto y cómo este objeto único se
puede asociar en un grupo de objetos similares (Tamayo, 2001). Estas
características harán que un objeto sea único y que más adelante se pueda
definir, delimitar, marcar y hasta estructurar.
El segundo proceso enfatiza la posibilidad que el sujeto puede abstraer de los
objetos ciertas características; en este enfoque se encuentra que el concepto
como la generalización son el resultado de muchos hechos los cuales
Capitulo 4 Referente Teórico
24
permitirán que se forme lo que se conoce como “idea generalizadora”, la cual
se expresa por medio de la palabra (Tamayo, 2001).
Hablar de concepto implica tener en cuenta varias variables, como la
caracterización o saber clasificar por rasgos o características similares un
objeto, las cuales a la vez permitirán estructurar límites; la sumatoria de rasgos
o características de un objeto llevan a delimitación del mismo, el que será más
adelante conocido como concepto; por otra parte, es importante tener en
cuenta que llegar al dominio de un concepto implica conocer sus propiedades,
las cuales pueden ser estables y repetibles; otra característica sobre el dominio
de un concepto es saberlo emplear en condiciones concretas y saberse
desempeñar con él (Tamayo, 2001).
“Si bien se debe considerar la formación de conceptos como un proceso
continuo en el que no es perceptible el paso de los conceptos concretos a los
abstractos, conviene precisar que mientras en niños escolares la
generalización está más ligada a la percepción, en adolecentes se da como
resultado de la deducción a través de las relaciones entre atributos uniformes y
estables entre los objetos“(Tamayo, 2001, p. 24).
Desde la perspectiva de la teoría de la actividad (Leontiev citado por Davidov,
1982) la formación conceptos en cualquier área del conocimiento y en especial
en las ciencias naturales es desarrollar un conjunto de trabajos o actividades
con los estudiantes; estas actividades formarán en el alumno una estructura
conceptual gradual la cual llevará a la formación de un concepto científico.
Tamayo (2001) señala que en la teoría de la actividad empleada para la
formación de conceptos se dan tres postulados básicos:
“Se debe tener en cuenta la actividad que llevará a la formación del
concepto.
Capitulo 4 Referente Teórico
25
La actividad debe estar organizada con el fin de que el estudiante pueda
asimilar el concepto.
Organizar la actividad guiándose en las etapas de la formación de los
conceptos, sin apartar el conjunto de características esenciales del
proceso.
Desde esta perspectiva teórica, un concepto está formado cuando se da un
sumario de elaboración por etapas que luego se convierte en un proceso
mental (Talizina, 1988 citado por Tamayo, 2001). Según lo anterior, el alumno
es el que controla de forma consciente todo lo relacionado con el concepto,
permitiendo de esta forma que se forme una estructura jerárquica conceptual”.
(Tamayo, 2001, p. 24).
La organización de los conceptos en estructuras jerárquicas hace que estos se
ubiquen en una especie de casilleros, que se van ubicando de tal forma que la
categoría más grande contenga categorías más pequeñas. Por ejemplo, el
parpado es una parte del ojo, el ojo es una parte de la cara, la cara es una
parte del cuerpo, y así sucesivamente (Thagard, 2005).
Vemos entonces la importancia en la formación de conceptos y la
generalización científica la actividad realizada por el estudiante (Tamayo,
2001). Cada actividad estructurada dentro de un curso, asignatura, temática
deberá llevar a la formación de conceptos; si el concepto no logra formarse
correctamente se deben analizar varios aspectos como:
Planeación errónea por parte del docente en cuanto a la actividad.
La actividad no se realizó de forma correcta por parte del alumno, ya sea
por no entender lo que debía hacer o por errores durante la actividad.
Se empleó una actividad inapropiada por parte del docente.
En resumen, se puede decir que si una actividad no conduce a la formación de
un concepto obedece a errores de logística por parte del docente, aunque
Capitulo 4 Referente Teórico
26
también ha de considerarse la existencia de variables independientes
relacionadas con el alumno, las cuales no serán abordadas en este documento.
Según Thagard (2005) existe una gran diferencia entre un concepto y la
definición de un término y que es muy común que se pregunte por la definición
para avanzar en el intercambio de las ideas. En este caso, el error más común
al momento de estar frente a un grupo, es preguntar por definiciones de los
conceptos ya que éstas no constituyen el concepto como tal.
Una forma de emplear los conceptos es para resolver problemas, tal como lo
propone Thagard (2005), consiste en una serie de pasos:
Planificación
Toma de decisiones
Explicación
La planificación no es una búsqueda ni en un conjunto de deducciones
lógicas, sino la aplicación de conceptos (Thagard, 2005, p.109). Esta
planificación surge de una representación de la situación la cual presenta unas
metas que cumplir (Thagard, 2005).
En la toma de decisiones se recurre a los conceptos ya internalizados,
haciendo que el individuo recurra al más conveniente o reflexione sobre cuál es
el más práctico o útil (Thagard, 2005).
La explicación se puede presentar por medio de esquemas, muy similar a la
planificación; los conceptos pueden ser empleados para dar explicaciones
reflexivas; en las ciencias las explicaciones suelen tener el tinte deductivo que
les confieren la lógica y los sistemas de reglas (Thagard, 2005).
Capitulo 4 Referente Teórico
27
4.2. LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS
La enseñanza de las ciencias naturales se encuentra regida por tres
concepciones epistemológicas que manifiestan que todos los conocimientos
son copias idénticas de la realidad en la cual se vive: la realidad es una mezcla
de experiencias, modelos mentales, una mezcla de fenómenos; los modelos
mentales juegan un gran papel para explicar cómo se conforma la realidad
(Barrera, citado por Vasco, 1998).
Para poder trabajar en un aula de ciencias es fundamental saber qué tipo de
actividades se van a realizar con el fin de prever posibles fracasos al momento
de aplicarlas. Una estrategia de gran valor es el trabajo con representaciones,
a partir de las cuales hipotéticamente se logran aprendizajes más profundos
por parte de los estudiantes.
Sin perder de vista la función del docente, es estratégico que el profesor diseñe
un esquema de clase adecuado con el estilo del grupo teniendo en cuenta los
estilos de aprendizaje, estructurando sus clases de temas nuevos
intercambiando actividades interesantes para los estudiantes y así lograr un
mayor acercamiento de la biología molecular y celular en el aula sin que el
joven genere aversión una asignatura que exige actividades de corte
pragmático, teórico, reflexivo y activo.
El reto de los centros educativos y en especial las universidades es brindar
experiencias que capten la atención del estudiante; es decir, diseñar
estrategias que mantengan al estudiante interesado por aprender o por las
respectivas asignaturas; estas actividades, aparte de captar el interés, deben
desarrollar en el alumno habilidades de orden superior como el análisis y la
metacognición (Parolo et al., 2004).
Captar la atención de los estudiantes en las aulas de ciencias básicas, en un
mundo de adelantos científicos y tecnológicos, exige diseñar estrategias que
Capitulo 4 Referente Teórico
28
permitan llegarle al estudiante con facilidad y que a la vez le motiven a
aprender.
La meta del profesor o facilitador, es acompañar al estudiante o aprendiz en los
diferentes procesos, ayudando a que adquiera un conocimiento o un concepto
determinado; los alumnos, por su parte, le exigen a los docentes que les
faciliten acceder a la información necesaria para formar conceptos (Duschl,
1995).
Aceptar la importancia de educar en ciencias lleva necesariamente a pensar en
por qué, cuándo, dónde y cómo hacerlo. La educación en ciencias debe
aportar, en forma decidida, a la apropiación crítica del conocimiento científico y
a la generación de nuevas condiciones y mecanismos que promuevan la
formación de nuevas actitudes hacia la ciencia y hacia el trabajo científico
(Tamayo y Orrego, 2005, p. 14). En tal sentido, es fundamental que el docente
explore rigurosamente las ideas de los estudiantes, actividad que se realiza
antes del desarrollo de una temática y que es orientadora del trabajo del
docente en el aula.
Al trabajar a partir de las ideas aportadas por estudiantes, los profesores están
en una mejor posición para diagnosticar tanto las estructuras de conocimiento
como las estrategias de razonamiento de los estudiantes (Duschl, 1995, p. 4).
El trabajo realizado en el aula a partir de las intervenciones de los estudiantes
permitirá que el docente pueda diagnosticar los problemas o inconvenientes
que los estudiantes presentan en una temática determinada, y a la vez
permitirá indagar los adelantos en el transcurrir del tiempo, frente a los
diferentes conceptos.
Es fundamental indagar frecuentemente a los estudiantes para constatar qué
tanta claridad presentan en cuanto a un concepto determinado, identificando
para comparar los avances que se lograron al terminar el tema después de
Capitulo 4 Referente Teórico
29
haber realizado una serie de actividades. Este proceso se realiza por medios
deductivos pasando de teorías científicas encontradas en los textos guía, en el
aula o en el Internet, a la práctica, sin desconocer que también se da el
proceso contrario: de lo concreto, la práctica, a la teoría científica.
Para llegar a reconocer de manera cuidadosa las representaciones de los
estudiantes sobre un hecho o fenómeno determinado se requiere, de parte del
profesor, un conocimiento detallado acerca de los aspectos conceptuales
específicos, los cuales en unión con el conocimiento del profesor sobre la
epistemología de la ciencia, las ciencias cognitivas y las motivaciones e
intereses de los estudiantes frente a los conceptos estudiados, permiten una
diferente conceptualización sobre la enseñanza (Tamayo, 2006, p. 6).
En este proceso de conocer las representaciones de los estudiantes gana
interés el trabajo a partir de las ideas previas de ellos frente a los conceptos
enseñados. El conocimiento de las concepciones de los estudiantes es
orientador de la planeación y, en consecuencia de los procesos de evaluación y
del logro de aprendizajes significativos en los estudiantes.
El docente debe tener presente además, como lo plantea Mellado (2003), que
la escuela en general cada vez se complejiza; en las aulas se encuentra una
creciente interculturalidad por factores como la religión, ideales políticos, la
pérdida de autoridad de los docentes y sobre todo la incorporación de las
últimas tecnologías útiles herramientas y a la vez proveedoras de información
errónea dado que cualquier persona tiene la posibilidad de publicar datos y
conceptos equivocados.
El profesor tiene acceso a una información, que le permite actuar de una
manera puntual y correcta en el aula (Duschl, 1995); ya no puede dejar a la
improvisación el proceso enseñanza aprendizaje; se le exige un conocimiento
específico y llevar el estudiante a la construcción de su propio conocimiento,
ayudarle a aclarar dudas, no dejarlo a la deriva, hacerle caer en la cuenta de
Capitulo 4 Referente Teórico
30
los errores que está cometiendo y pueda de esta forma corregirlos de forma
consciente y aprender del suceso, remitirle a fortalecer las ideas, a construir
poco a poco los conceptos de las ciencias.
Animado por este propósito, el docente ha de acudir a las estrategias de
enseñanza empleadas como herramientas de estudio, y posteriormente de
aprendizaje por parte de los estudiantes; trabajará con ellos representaciones
externas o semióticas con el fin de clarificar ideas y generar un orden
específico en su proceso de aprendizaje. Allí el docente identificará las fallas de
los estudiantes en cuanto a la construcción del tema y a la vez las fortalezas, y
establecerá si los estudiantes tienen la competencia de jerarquizar, diferenciar,
infraoordinar, entre otras operaciones mentales que les permitan llegar al
dominio de un concepto.
Para llegar a reconocer de las representaciones de los estudiantes sobre un
hecho o fenómeno determinado se requiere, de parte del docente, un
conocimiento detallado acerca de los aspectos conceptuales específicos; estos,
en unión de su conocimiento sobre la epistemología de la ciencia, las ciencias
cognitivas y las motivaciones e intereses de los estudiantes frente a los
conceptos estudiados, permiten una diferente conceptualización sobre la
enseñanza (Tamayo, 1996). Ausubel al enfatizar la idea del aprendizaje
significativo, sostiene que para que éste ocurra el alumno debe relacionar las
nuevas ideas o informaciones que quiere aprender con los aspectos relevantes
y pertinentes de sus estructura cognoscitiva (Parolo et al., 2004, p. 80).
El estudiante, entonces, por su parte, está llamado a la externalización de las
tareas por medio del contexto en el cual se desenvuelve a diario, delimitando
ideas a través de cuestionarios o actividades proporcionadas por el docente
(Oliva, 1999). Estas mismas tareas pueden llevar a la formación de conceptos,
evolución de los mismos; después se puede reconocer la importancia de las
múltiples actividades del aula para que el estudiante pueda realizar sus propias
Capitulo 4 Referente Teórico
31
exploraciones del conocimiento y aprender del error con acompañamiento del
profesor.
El estudiante debe estar atento y consciente de los diferentes procesos que
realiza para obtener el conocimiento; debe percatarse con facilidad cuando
comete un error y cuál es la mejor estrategia para corregirlo, obviamente
realizando la corrección y estando atento sobre el cómo lo corrigió para no
fallar nuevamente y de esta manera aprender de él.
Muchas de las prácticas docentes están centradas en el empirismo,
pretendiendo que el estudiante aprenda por medio de la experiencia sin tener
una fundamentación teórica clara, lo cual ocasiona a largo plazo posible daño
conceptual. Una estructura sólida desde la planeación de clase y con algunos
fundamentos es una buena herramienta para la construcción del conocimiento.
4.2.1. LAS REPRESENTACIONES COMO HERRAMIENTA PARA LA
FORMACIÓN DE CONCEPTOS EN CIENCIAS
La psicología cognitiva ha encontrado que las representaciones se constituyen
en el elemento fundamental del procesamiento de la información en todo lo
relacionado con el aprendizaje. Según Pozo (2003) “Se han propuesto tres
postulados: 1. Sólo los sistemas cognitivos presentan representaciones; 2. Los
que son exclusivamente informativos no tienen la propiedad de aprender; 3. El
tercer postulado es la combinación de los primeros dos, Sólo los sistemas
cognitivos tienen la destreza de aprender, ya que estos sistemas son capaces
de adquirir representaciones y a la vez son capaces de modificarlas, estas
representaciones adquiridas que posteriormente pueden ser modificadas son
adquiridas del medio interno o externo del sujeto”.
Todas las personas durante el proceso de aprendizaje realizan diversas
acciones, las cuales están esquematizadas por medio de representaciones, ya
sea por que aprenden de representaciones que ven o escuchan, entre otras,
Capitulo 4 Referente Teórico
32
hasta representaciones que ellos mismos emplean para expresar lo que
piensan; esta forma de expresión puede ser escrita, gráfica, verbal, etc.
Toda persona posee presaberes y algunos conceptos ya estructurados los
cuales va refinando con la preparación académica y que se constata en la
progresiva expresión verbal, escrita o gráfica del estudiante.
La representación y el aprendizaje van estrechamente ligados y en esta unión
se encuentra uno de los objetos de estudio de las ciencias cognitivas (Pozo,
2003). En la mente de un sujeto en proceso de aprendizaje hay presaberes de
lo que está aprendiendo; son ideas vagas y carentes de profundidad adquiridas
sin esfuerzo mediante la televisión, la radio, la sociedad, la cultura, la religión,
entre otros medios. Otros autores las denominan representaciones iniciales.
Son punto de referencia de las modificaciones adquiridas convirtiéndose en
representaciones nuevas modificadas o evolucionadas; a esta modificación se
le conoce como aprendizaje.
Según Pozo (2003), los sistemas cognitivos se caracterizan no por procesar
información sino por tener la propiedad de generar representaciones surgidas
de la información y que pueden ser modificadas de acuerdo con el medio.
El ser humano tiene la capacidad de representar en la mente cualquier cosa
que percibe por medio de los sentidos y también puede representar lo que
imagina; las representaciones pueden las construyen todo tipo de personas
como sujetos comunes o científicos; cuando se trata de personas del común se
generan teorías intuitivas sobre el mundo, mientras que científicos construyen
teorías científicas (Tamayo, 2006).
La diferencia en cuanto a las ideas generadas por personas del común y
científicos radica en la preparación académica específica del científico, más el
tiempo dedicado a especializarse en cierto campo del conocimiento; su tipo de
representación es más estructurado y complejo, mientras que la persona del
Capitulo 4 Referente Teórico
33
común genera la representación y procesa la información de manera más
simple.
El medio interno y al externo son los responsables de las modificaciones de las
representaciones adquiridas de la información; en el momento de realizar los
diferentes procesos de aprendizaje la persona está interactuando con mucha
información obtenida de muchas fuentes; de esta información se conforman las
representaciones que llevarán a la formación del concepto; la responsabilidad
de los docentes en las escuelas primarias, secundarias y universidades es
llevar al estudiante a moldear las representaciones convirtiéndolas en
conocimientos y conceptos profundos. La adquisición de representaciones está
fuertemente influida por el contenido de lo que se aprende, y por las
representaciones que se modifican como consecuencia de esos procesos
(Pozo, 2003, p. 78).
Las representaciones se pueden comparar como piezas de un lego: no todas
las fichas encajan con todas y al hacerlo no lo hagan de cualquier forma; por lo
general se evidencian restricciones que hacen más sencillas unas
construcciones que otras (Jackendoff, 1994 citado por Pozo, 2003).
De estas consideraciones se desprende que la mente del ser humano trabaja
con representaciones, que trata al mismo tiempo las diferentes partes del
mundo con las cuales la mente interactúa; en consecuencia, el ambiente y la
mente se construyen continuamente (Pozo, 2003). Las representaciones
permiten forjar la mente del ser humano a tal punto que se parte de
representaciones pequeñas adquiridas en el medio externo y el interno y la
sumatoria y empalme de estas representaciones conformarán representaciones
más grandes hasta llegar a estructurar un complejo representacional
denominado cognición.
Mithen (citado por Pozo, 2003) propone cuatro habilidades o dominios los
predecesores debían estar altamente especializados:
Capitulo 4 Referente Teórico
34
Dominio técnico
Dominio natural
Dominio social
Dominio lingüístico
El dominio técnico presenta representaciones específicas para pronosticar la
acción de los objetos y operar mediante la manipulación y elaboración de
herramientas (Pozo, 2003). Cada vez que se necesita una herramienta para
cumplir las labores, se debe conocer el equipo, sus defectos y virtudes y así
trabajar con ella de forma más eficiente; lo primero es generar
representaciones de la herramienta, representaciones de los defectos, las
virtudes, posteriormente empalmarlas y construir una representación más
adecuada de la herramienta con la cual se planea desempeñar actividades.
En el dominio natural resaltan las representaciones del medio ambiente, de la
conducta animal y como los animales y organismos obtienen los alimentos y el
agua para poder subsistir (Pozo, 2003). Una persona que se dedique al estudio
de las ciencias naturales deberá estar versada en esta clase de dominio, donde
se generarán las representaciones del medio ambiente, de los animales y su
subsistencia; al comprender cada una de estas representaciones y al unirlas en
una más grande, como fichas de un rompecabezas, se abarcará el estudio de
un área como las ciencias naturales.
El estudio de las representaciones que marcan la conducta de los seres
humanos y cuando se presenta una manipulación intencional ocasionada por la
misma conducta, se conoce como el dominio social (Pozo, 2003). El
comportamiento social es importante al momento de estudiar la conducta de un
ser humano, y se puede representar de múltiples formas, pero debe destacarse
que estas representaciones se pueden alterar con otros comportamientos u
otras representaciones de otros seres humanos llevando al sujeto a modificar
sus representaciones iniciales.
Capitulo 4 Referente Teórico
35
El dominio lingüístico apunta a las representaciones y la consecución de
sistemas de comunicación simbólica indispensables para conservar la vida
social (Pozo, 2003). El lenguaje y la comunicación hacen que los seres
humanos se puedan comunicar ya sea por medio de señas, escritos, habla o
dibujos; lo relevante no es el tipo de representación sino la comunicación, pues
si se altera de alguna forma, la comunicación entre sujetos colapsará.
En la labor educativa estos cuatro dominios son importantes y el potenciarlos
en los docentes y en los estudiantes permitirá que el proceso de enseñanza –
aprendizaje se dé de una forma más precisa; cuando estos dominios empiezan
a fallar, el proceso de la enseñanza y del aprendizaje se complican; cada sujeto
desarrolla más algunos dominios que otros.
Algunos expertos en ciencias cognitivas no están de acuerdo con que en el
pensamiento las representaciones gráficas se encuentren desvinculadas de las
representaciones verbales (Pylyshyn, 1984, 2002 citado por Thagard, 2005).
Se han hallado evidencias psicológicas, neurológicas y computacionales que
permiten afirmar que la mente del ser humano emplea las imágenes y las
palabras para poder pensar (Thagard, 2005).
Desde allí, se afirma que la interacción imagen–palabra es esencial en el acto
de pensar y la posible desvinculación de estos factores llevaría a errores
cognitivos del ser humano; si se analiza un poco más la situación, se encuentra
que cada vez que se piensa se está procesando en la mente un conjunto de
palabras e imágenes las cuales se convertirán en representaciones esenciales
del pensamiento.
Para la didáctica de las ciencias, autores como Giordan (1989), Lombardi,
Caballero y Moreira (2005), García y Flórez (2005) y Tamayo (2006), resaltan
la importancia de las representaciones para realizar los diferentes procesos de
Capitulo 4 Referente Teórico
36
formación de conceptos en el estudiante y como las representaciones son
importantes en los procesos de enseñanza–aprendizaje.
Los estudiantes al realizar acciones como aprendizaje, pensamiento,
imaginación, formación de conceptos entre otros, trabajan por medio de
representaciones las cuales en sumatoria conformarán lo que se conoce como
modelos mentales; pero antes de hablar de estos modelos mentales
conformados por un gran bagaje de representaciones en un individuo se debe
definir y estructurar lo que es una representación y su empleo en la enseñanza
de las ciencias.
Para representar, esquematizar, modelizar, entre otros, se propone que por
medio de la didáctica los estudios referentes a las representaciones lleguen a
conformar lo que se conoce como la idea de un sujeto capaz de construir en
transcurso de su vida social y académica su saber (Giordan, 1989).
Con las representaciones de las vivencias cotidianas y el conocimiento que
adquiere en el colegio, el estudiante construye su propio conocimiento, desde
una gran variedad de medios como el internet, los libros, la televisión, la radio,
la cultura, creencias, entre otros.
La construcción del saber desde la perspectiva de Giordan (1989) se conforma
progresivamente por medio de la interacción existente entre las
representaciones internas del sujeto que aprende y la información externa que
obtiene de diferentes fuentes, es decir, que esta construcción se elabora a
través de todas las informaciones mediatizadas y las experiencias de la vida
cotidiana.
Muchos de los trabajos relacionados con representaciones externas, en
términos de Duval (1999), “dejan a la sombra el papel de las representaciones
semióticas en la actividad cognitiva”. Lo anterior se manifiesta de dos formas;
en primer lugar, expresa que las representaciones externas son empleadas en
Capitulo 4 Referente Teórico
37
los procesos de comunicación; segundo, permite clasificar a las
representaciones semióticas como la base de las representaciones mentales
(Duval, 1999).
El fenómeno importante para comprender el papel de la semiosis en el
funcionamiento del pensamiento y en el desarrollo de los conocimientos, no es
el empleo de uno u otro tipo de signos sino la variedad de los tipos de signos
que pueden ser utilizados (Duval, 1999, p. 28).
Emplear una gran variedad de signos en un proceso de enseñanza llevará a
que los estudiantes potencien los diferentes procesos cognitivos en los cuales
se puede incluir la formación de conceptos y el aprendizaje; este proceso para
cualquier sujeto que aprende no se debe ceñir a un solo tipo de signos sino a
una miscelánea de estos; la enseñanza de las ciencias sugiere que para este
tipo de procesos se requiere trabajar con múltiples representaciones, las cuales
permitirán el desarrollo de aprendizajes a profundidad.
Tamayo (2006) expone que uno de los temas de mayor interés en estos días
en áreas del conocimiento como las ciencias cognitivas, la semiótica, la
filosofía y la didáctica de las ciencias, es el tema de las representaciones; es
evidente que desde estas áreas las representaciones se conceptualizarán de
forma diferente pero con objetivos similares; por ejemplo, desde el ángulo de
las ciencias cognitivas son vistas como “cualquier noción”, “signos o conjunto
de símbolos” los cuales expresan algo del mundo interior o exterior del ser
humano (Tamayo, 2006).
Los signos están elaborados con el fin de expresar algo, un medio con el cual
las personas se comunican ya sea de forma verbal, escrita… todo lo que sea
perceptible por los cinco sentidos del ser humano. Cuando se agrupan los
signos o los símbolos que representan algo, estos pueden ser externos o
internos; las representaciones externas son conocidas también como
representaciones semióticas, pero ¿cómo distinguir las representaciones
Capitulo 4 Referente Teórico
38
externas de las internas? Es algo muy sencillo: las representaciones externas
tienen como propósito la comunicación, y pueden ser intencionadas o no
intencionadas por parte de las personas, eso depende de las necesidades del
diario vivir, como por ejemplo los mapas, dibujos, diagramas, entre otras; por
otra parte, las representaciones mentales internas se alojan en la mente de los
individuos: son los conceptos, ideas, fantasías, modelos mentales, entre otros
(Tamayo, 2006).
Conocer las representaciones de los estudiantes es necesario para los
docentes ya que les permitirá llevar al alumno a la apropiación del
conocimiento científico; para lograr dicha apropiación, los interesados en el
estudio de la enseñanza de las ciencias deben fortalecer cada día más las
investigaciones relacionadas con las representaciones internas de los
estudiantes, buscando enriquecerlas, desplazarlas, refutarlas, transformarlas; y
desde otro ángulo deben identificar el papel que desempeñan los profesores
cuando se encuentran con dichas representaciones (Giordan, 1989).
Se llega, así al punto donde el docente por medio de la enseñanza de las
ciencias debe aprender a identificar e interpretar las representaciones internas
de los estudiantes y formarlos en el proceso de externalizarlas por medio de las
representaciones semióticas. Se sabe con cierta seguridad que las
representaciones de los estudiantes no evolucionan por simple maduración, es
necesaria la orientación constante de un docente el cual los dirija a un contexto
didáctico que facilite el aprendizaje (Giordan, 1989).
En la estructura del conocimiento y en especial para el estudio en formación de
conceptos por medio de representaciones, se debe identificar que el sujeto
interactúa a diario con el medio interno como el externo, lo cual se manifiesta
con los hechos, acciones o formas de actuar del sujeto, interacción dada por
medio del lenguaje; en general, el sujeto se encuentra guiado por el idealismo,
mientras que los hechos son la base realista. En la interacción sujeto y hechos
o viceversa deben existir la coexistencia, cooperación y copresencia entre
Capitulo 4 Referente Teórico
39
ambos; el lenguaje empleado para la interacción debe emplear símbolos o
representaciones semióticas o externas y la relación entre el sujeto y los
hechos es el lenguaje, manifestado de varias formas como áreas del saber
cotidiano de cualquier sujeto, campos del conocimiento que son las
matemáticas, la lingüística y la lógica; cada una de ellos parte del conocimiento
básico de toda persona y empleado para construir conocimientos específicos
más adelantados (Véase Figura. 4.1).
Figura. 4.1 Estructura del conocimiento.1
García y Flores (2005) exponen que una teoría dedicada a la construcción del
conocimiento debe desarrollar en la mente de los estudiantes las
representaciones múltiples; los autores proponen que las representaciones
1 Estructura del conocimiento, basado en el material de José Hoover Vanegas en el curso de
Epistemología General.
Realismo
en general
Idealismo
en general
Símbolos
Formal Difusa Fonología Grafía Geometría Matemática
Lingüística Lógica Aritmética
Primado Primado
Coexistencia
Cooperación
Copresencia
Sujeto
Hechos
Lenguaje
Capitulo 4 Referente Teórico
40
episódicas (modelo mental al cual se le incluyen personas, objetos y sucesos
en parámetros especiales) se articulan a las representaciones semánticas, y
que los modelos mentales son óptimos para habilitar el carácter único e
irrepetible de la experiencia.
Otros estudios afirman que un alumno puede tener varios modelos alternativos,
cada uno de los cuales es estable en el tiempo y puede ser aplicado de manera
coherente mediante un amplio rango de fenómenos, lo cual lleva a considerar
la posibilidad de coexistencia del conocimiento cotidiano con el científico (Duit
et al., 1998; Giere, 1992; Schnotz y Peuss, 1997 citados por Tamayo, 2006, p.
45).
En cuanto a las representaciones internas se encuentra que pueden ser de tres
clases como lo plantea Johnson-Laird (citado por Tamayo, 2006):
Representaciones analógicas, Las representaciones analógicas, como
las imágenes mentales, son consideradas como una perspectiva de un
modelo mental (Johnson-Laird, 1995 citado por Tamayo, 2006, p. 40),
son específicas y pueden ser visuales, auditivas, olfativas, táctiles, entre
otras.
Representaciones proposicionales. Basadas en el lenguaje y se
encuentran organizadas de acuerdo con reglas de combinación; son
abstractas, discretas y lo más importante es que se pueden expresar
verbalmente de acuerdo a como se articulen los símbolos y signos que
las conforman (Tamayo, 2006).
Modelos mentales. Básicamente son producto de la acción cognitiva de
las personas; pueden ser manipuladas mentalmente con el fin que el
sujeto pueda generar explicaciones y predicciones de los diferentes
fenómenos, estados de ánimo de las personas (Vosniadou, 1994 citado
por Tamayo, 2006).
Capitulo 4 Referente Teórico
41
Tamayo (2006), encuentra diferencias muy marcadas en cuanto a los modelos
mentales y las representaciones proposicionales; la más evidente es que los
modelos mentales no presentan una estructura sintáctica lo que permite que
sean maleables de forma más libre; la desventaja existente entre las
representaciones proposicionales comparadas con los modelos mentales es la
funcionalidad, es decir, los modelos mentales permiten la articulación de
conceptos, intereses, experiencias, vivencias y permiten manejar altos
volúmenes de información de una forma compacta (Tamayo, 2006).
Son de gran aplicación las tres perspectivas expuestas anteriormente, pero
hay que precisar que para formar conceptos en un individuo ya sea de forma
cotidiana o en una escuela y con la orientación de un docente, se necesita de
las representaciones proposicionales ya que de esta forma tanto el docente
como el estudiante se podrán comunicar; posteriormente las representaciones
analógicas empezarán a construir ideas, formar conceptos y por último los
modelos mentales se empiezan a construir en el individuo llegando a un
aprendizaje específico. Este proceso toma un largo tiempo e involucra en la
educación al estudiante como al docente; disciplinas del conocimiento como la
didáctica la enseñanza de las ciencias, entre otras, en palabras de Tamayo
(2006) son mediadores muy fuertes en los procesos de enseñanza–
aprendizaje de conceptos, modelos y teorías científicas.
Como se ha indicado en párrafos previos, las representaciones semióticas que
también son conocidas como representaciones externas, son todo tipo de
construcción elaborado con fines comunicativos centrados en la representación
y en la expresión, y pueden contener la gran variedad de sistemas de escritura
tales como, nociones simbólicas, números, representaciones tridimensionales,
diagramas, gráficas, esquemas, entre otras. Hoy en día se debe emplear la
noción de representación para poder comprender los fenómenos relacionados
con el conocimiento (Tamayo, 2006).
Capitulo 4 Referente Teórico
42
Las representaciones semióticas presentan como característica esencial la
especificidad, o referencia a un sistema específico de signos, por ejemplo, el
lenguaje, la escritura matemática (fórmulas, escritura algebraica, etc.), entre
otros, las cuales pueden y suelen ser transformadas en otro sistema semiótico
homólogo al del partida para ser empleado por el sujeto (Duval, 1999).
Dependiendo de la necesidad del estudiante al emplear las representaciones
semióticas empleadas por el docente al momento de enseñar, se espera que el
alumno con las diferentes actividades propuestas por el profesor, unido al
acompañamiento que este le presta, fortalece las representaciones internas
previas en representaciones nuevas, las cuales con las actividades y
acompañamiento, le capacitan para generar nuevas representaciones externas
por medio de las cuales demostrará la formación de conceptos.
Los registros de representaciones semióticas conforman la libertad del sujeto
que aprende para realizar el ejercicio de ser objetivo con las ideas o
representaciones internas que tiene confusas; posteriormente el estudiante
llegará al punto de aclarar dichas ideas basado en la información obtenida por
múltiples medios para finalizar en el proceso de comunicación (Duval, 1999).
Lo importante en los procesos de la enseñanza de las ciencias en cuanto al
empleo de representaciones semióticas es hacer que los sujetos elaboren el
conocimiento con las representaciones múltiples y sin encasillarse en un sólo
tipo de representación. Recuérdese que el empleo de varias representaciones
externas permitirá que el individuo complemente su proceso de formación de
conceptos y de aprendizajes a profundidad. Posteriormente se evidenciará que
las representaciones mentales de un estudiante, después de emplear un
sistema de múltiples representaciones, refinarán las ideas y representaciones
internas las cuales se expresarán por medio de las representaciones
semióticas en el proceso de comunicación.
Capitulo 4 Referente Teórico
43
Autores diferentes como Lombardi, Caballero y Moreira (2005) proponen un
esquema diferente de clasificar las representaciones externas: en lingüísticas y
pictóricas (Eysenk y Keane, 1990 citados por Lombardi et al., 2005). Las
representaciones pictóricas son también conocidas según los autores como
representaciones gráficas, incrustaciones, imágenes visuales y gráfico-
visuales. Las representaciones lingüísticas, en términos de los autores, son
representaciones atómicas las cuales son de perfil simbólico, que se
caracterizan ya que la articulación existente entre la señal lingüística y lo que
ésta representa es improcedente; en cuanto a las representaciones pictóricas,
son representaciones molares, su estructura es parecida a la del mundo que
representa, es decir son analógicas.
Las representaciones análogas hacen parte de un segundo grupo de
representaciones pictóricas, las cuales y como su nombre dice, emplean
modelos análogos para producir representaciones de algo (Lombardi et al.,
2005).
Algunas de las características principales de las representaciones pictóricas es
que son percibidas esencialmente por la visión y así la adquirida de ellas puede
ser utilizada directamente; una segunda característica es que aportan
información espacial (Lombardi et al., 2005). Para la estructuración de un
concepto se requiere de las dos clases de representaciones, tanto las
pictóricas como las lingüísticas, pues ellas se complementarán directamente.
Cada persona interesada en el estudio del conocimiento, las ciencias cognitivas
y áreas afines, debe tener claro que las representaciones están relacionadas
de una forma muy directa con cada uno de los procesos dados al momento de
pensar, idealizar, formar un concepto y realizar procesos de aprendizaje; por
otra parte, también es importante entender que una representación mal
empleada por un docente, estudiante, o una representación mal interpretada
puede generar en el sujeto dificultades al momento de construir un concepto y
posteriormente un aprendizaje.
Capitulo 4 Referente Teórico
44
El subjetivismo está presente; cada persona puede entender una idea de
formas diferentes; una representación o gráfico pretende que los individuos lo
entiendan de la misma forma, mas cada quien lo percibe de forma diferente,
pero si los docentes en el aula ayudan a ubicar los estudiantes en un punto
similar entre todos, los errores de mal interpretación van a disminuir, labor que
exige la dedicación del docente con sus estudiantes. La meta es que las
representaciones bien empleadas por parte de los docentes y correctamente
aceptadas y comprendidas por los estudiantes generen aprendizajes a
profundidad, conformados por una gran cantidad de conceptos. Con las
diferentes actividades propuestas por el profesor, el estudiante
secuencialmente ira tejiendo una red de conceptos los cuales en sumatoria
llevarán al aprendizaje significativo.
Como lo propone Tamayo (2006), en los últimos años el empleo y la
construcción de representaciones han sido importantes para la educación en
ciencias; en la actualidad se ha notado la importancia de la construcción de
múltiples representaciones externas de los conceptos estudiados para el logro
de aprendizajes a profundidad. Los individuos al momento de trabajar con
representaciones tendrán la opción de ir evolucionando en el conocimiento
cada vez que elaboran una representación; con el transcurrir del tiempo van
elaborando conceptos, los cuales se articulan para llegar al aprendizaje
significativo. En la enseñanza de las ciencias las representaciones
desempeñan un papel muy importante en cuanto a la formación de conceptos y
de aprendizajes a profundidad, ha sido poco ortodoxo en cuanto a la dinámica
empleada en el aula ya que se cambia el estilo de enseñanza, esto quiere
decir, que se pasa de la interpretación de textos y gráficos a la elaboración y
transformación de representaciones (Tamayo, 2006). Es evidente la fuerza que
están tomando los procesos de construcción del conocimiento por medio de
representaciones elaboradas por los mismos estudiantes, en las cuales se
evidenciarán errores conceptuales y la forma como con el transcurrir del tiempo
este proceso se refina.
Capitulo 4 Referente Teórico
45
Para Giordan (1989) la mayor preocupación consiste en la búsqueda de
condiciones óptimas que faciliten aprendizajes a profundidad empleando en su
mayoría el contexto en el cual se mueve el aprendiz, por ejemplo los cursos,
experiencias, situaciones, intervenciones, libros, entre otros. Con la ayuda de la
didáctica se pretende generar una transición de lo antes nombrado a las
representaciones múltiples tales como los esquemas, analogías, metáforas,
modelos, símbolos, entre otros, empleados por el estudiante para externalizar
sus ideas.
Desde la perspectiva del aprendizaje se evidencia que este es un proceso
demasiado lento y evolutivo en el que los diferentes elementos cognitivos que
se encuentran desde el inicio del proceso no desaparecen, por el contrario lo
que hacen es coexistir con otros formados en el aula (García y Flores, 2005).
Esta idea muestra que antes de este proceso de aprendizaje se encuentra el
proceso de la conceptualización o formación de conceptos, el cual
posteriormente permitirá la producción de aprendizajes a profundidad.
Los procesos de elaboración, construcción de representaciones nuevas o la
modificación de representaciones ya existentes permiten que los sujetos que
las emplean para elaborar un concepto y posteriormente realizar un
aprendizaje significativo puedan aprender de este proceso de construcción, el
cual se dará de forma secuencial; con el pasar del tiempo cada una de estas
nuevas formaciones conceptuales se enriquecerá, llegando al punto donde el
estudiante genera conciencia de cuándo está realizando el proceso de forma
correcta o cuando está cometiendo errores.
Cada vez que se construyen y transforman representaciones se evidencia una
miscelánea de actividades entre las que se destacan las de formación, este es
el tipo de representaciones de algo que parte de un conjunto de características
o intencionalidades; “las de tratamiento”. Son la clase de representaciones
modificadas o que sufren de alguna clase de transformación sin perder esencia
Capitulo 4 Referente Teórico
46
de la representación original; por último las de conversión, cuando la
modificación de la representación da pie para que se origine una
representación nueva (Duval, 1999 citado por Tamayo, 2006).
Una de las dificultades que llaman más la atención es la transición que hay
entre una representación mental interna a una externa (Tamayo, 2006);
muchas personas encuentra gran dificultad para pasar de una representación
mental, plasmada en una idea, a representarla en un gráfico o en un escrito; la
función del docente es ayudar a que esto se dé, los profesores con las
actividades propuestas dentro de su labor docente llevarán al alumno a ir
externalizando cada una de las representaciones mentales, proceso que puede
tomar meses y hasta años.
En términos de Tamayo (2006) cuando un sujeto tiene la habilidad desarrollada
para enunciar un concepto y representarlo externamente, es porque lo ha
aprendido, y así lo perciben los docentes y los estudiantes. Se evidencia que
el aprendizaje va de la mano con la semiosis, es decir con la producción de
representaciones semióticas una representación mental interna puede quedar
comprendida y aprendida.
Otros autores como Giordan (1989) preconizan que la mejor estrategia consiste
en poner a los estudiantes en situaciones de explorar y explicar sus
representaciones sobre un concepto y más adelante, con la ayuda del docente,
obtener el concepto científico con la identificación de los errores cometidos por
el alumno y sus respectivas correcciones, llegando a una formulación
conceptual empleando un lenguaje simple y cotidiano pero aceptado por todos.
Por otra parte, se ha encontrado que en algunos procesos de enseñanza
dedicados a la búsqueda de aprendizajes a profundidad, es necesario que los
docentes se esfuercen para que se den los procesos dedicados al paso de una
representación a otra (Tamayo, 2006); para conseguirlo, los docentes deben
llevar al estudiante a que estructure, conforme y plasme sus ideas y
Capitulo 4 Referente Teórico
47
pensamientos (representaciones mentales internas) en representaciones
externas, lo cual requiere de la didáctica y de la enseñanza de las ciencias en
general, donde cada profesor tiene sus propias metodologías.
En la formación de conceptos y aprendizaje de cualquier área del conocimiento
se han hallado gran variedad de obstáculos semióticos; los de mayor
relevancia son la poca distinción entre el representante y representado, entre
un objeto y su respectiva representación, y la forma de una representación y el
contenido de la misma; por último, se evidencia disminución de la coordinación
de los diferentes registros de una representación externa, lo cual conlleva
desde la perspectiva de la enseñanza de las ciencias a que cada docente se
dedique a comprender los modos adecuados para el empleo de las
representaciones externas, como las debe contextualizar correctamente y en
qué momento se deben trabajar (Tamayo, 2006).
También se supone que existe una relación estrecha entre las
representaciones y los conceptos, o en términos generales, entre las
representaciones que se encuentran sistemáticamente organizadas y una red
conceptual (Giordan, 1989); de ahí la importancia de las representaciones para
la formación de los conceptos ya sea en términos generales o conceptos
científicos.
Considerar las representaciones como una etapa en el camino hacia la
adquisición de conceptos o afirmar que “aprender es también enriquecer las
representaciones” denota una incomprensión que resulta peligroso propagar
(Giordan, 1989, p. 58).
Desafortunadamente muchas veces los docentes caen en el error de poner a
transcribir a los estudiantes las diferentes representaciones expuestas en un
texto hacer el ejercicio de entender por lo menos un poco lo que están
haciendo, llevándolos a mecanizar y no a razonar en lo que están trabajando;
por esta razón es que se pretende que tanto los docentes como los alumnos en
Capitulo 4 Referente Teórico
48
el proceso de enseñanza y aprendizaje respectivamente desarrollen la destreza
de externalizar las representaciones mentales internas, las puedan modificar
buscando refinamiento de los conceptos y el aprendizaje o que las puedan
convertir en una representación externa nueva. Por último, se espera que si
recurren a las representaciones de los textos potencien la habilidad de
emplearlas como modelo y las puedan modificar o construir una nueva
representación partiendo de la que se encuentra en el texto.
El interés de las representaciones semióticas para la formación de conceptos
varía de acuerdo con el área de conocimiento considerada, ya sea desde las
ciencias cognitivas o la enseñanza de las ciencias; las ciencias cognitivas, en
conjunción con otros campos del conocimiento, buscan lograr mejores
comprensiones sobre la formación de conceptos (Tamayo, 2006).
Retomando las representaciones externas, Tamayo (2006) expresa que la
tendencia principal es estudiar la posibilidad de articular el proceso de
construcción de una representación externa con la formación de un concepto;
la forma adecuada para conseguirlo es desarrollar en el individuo la habilidad
de representar externamente lo que tiene representado mentalmente. Es
necesario precisar en este momento la relación dialéctica que existe entre la
construcción de representaciones externas y la formación de conceptos, por
cuanto son procesos interdependientes.
Giordan (1989) propone varias formas de emplear las representaciones y, en
sus términos, existe una “Flora de representaciones de cómo utilizar las
representaciones de los alumnos”, con lo que se puede trazar una ruta óptima
para el buen empleo de las representaciones múltiples. El autor rexpone tres
situaciones en la comunidad académica sobre el uso de las ideas previas:
Quienes ignoran las ideas de los estudiantes
Quienes evitan las ideas del sujeto que aprende
Quienes conocen las ideas del alumno y actúan a partir de ellas
Capitulo 4 Referente Teórico
49
Ignorar y/o evitar las ideas del sujeto hace que sean denominadas como un
recordatorio como lo plantea Giordan (1989). En cuanto a conocer las ideas del
estudiante, se pueden sacar varias hipótesis, la primera en cuanto a la
importancia del conocimiento de las representaciones ya que permite “precisar
objetivos”, facilita la “preparación de un curso”, “permite un ajuste continuado
del curso” y por último “da información sobre el curso” al cual va dirigido.
Con la primera situación hipótesis se encuentra la importancia de las
representaciones para potenciar tanto los procesos de enseñanza como los de
aprendizaje; las representaciones internas de los estudiantes al ser conocidas
previamente por el docente le permitirán realizar una muy buena planeación de
un curso, permitiendo identificar las falencias de sus alumnos y sus virtudes en
cuanto a un concepto; más adelante esto puede ser empleado para potenciar la
formación de conceptos y los aprendizajes a profundidad.
Una segunda hipótesis propone que las representaciones deben servir para
hacer inferencias pedagógicas. Las representaciones son también útiles en el
sentido de que sirven como fuente de motivación y son empleadas como
material de tratamiento didáctico (Giordan, 1989).
En la actualidad, las representaciones externas por parte del docente son
empleadas con frecuencia con fines didácticos buscando desarrollar conceptos
en los estudiantes; esta herramienta didáctica genera motivación, pero el
obstáculo más inminente es la dificultad que presentan algunos sujetos en
realizar la transición de una representación mental interna en una externa.
En este sentido, Giordan (1989) plantea que son muy variadas las ideas
existentes sobre el empleo de las representaciones. Hay que trabajar con las
representaciones, buscando que surjan para desarrollarlas, reorganizarlas y
oponerlas; trabajar en contra de las representaciones, buscando eliminarlas,
que las mismas representaciones se eliminen entre sí; por último se pretende
Capitulo 4 Referente Teórico
50
actuar a través de las representaciones, es decir, que se pueden emplear
infiriendo de ellas o trabajar de varias formas con ellas, según el propósito.
Cada quien concibe el trabajo y el empleo de las representaciones de varias
formas; en particular lo que se busca es su función desde la perspectiva de la
didáctica, para que un individuo pueda transmitir, representar, modelizar una
representación interna en una semiótica.
Las investigaciones enfocadas en la formación de conceptos y aprendizajes
deben no sólo identificar las representaciones de los sujetos que aprenden,
sino profundizar cómo dichas representaciones son edificadas durante sucesos
particulares y por consiguiente identificar los factores que intervienen en dicha
configuración (García y Flores, 2005).
Al realizar procesos de investigación sobre representaciones se debe centrar la
atención en la conformación de las representaciones en los sujetos, en cómo
por medio de estas se edifica el conocimiento particular hasta llegar al
conocimiento científico, y cómo el sujeto que aprende externaliza sus
representaciones mentales internas por medio de las externas, o cómo por
medio de las representaciones semióticas puede construir y fortalecer
representaciones mentales hasta llegar a formar conceptos.
Todas las destrezas que va adquiriendo el estudiante con los diferentes
procesos en los cuales se involucran representaciones semióticas facilitarán
que el aprendiz llegue al desarrollo de la conceptualización, meta de formación.
En este proceso, los sistemas semióticos deben cumplir tres actividades
cognitivas esenciales para cada representación (Duval, 1999). Primero deberá
construir un punto de referencia o un conjunto de marcas altamente
perceptibles para que el sujeto las pueda identificar fácilmente; estas marcas
pueden ser una representación de alguna cosa en un sistema determinado; en
segundo lugar deberá transformar las representaciones iniciales de un sujeto
en representaciones más elaboradas y así notar la ganancia conceptual en
Capitulo 4 Referente Teórico
51
comparación con las representaciones iniciales; en tercer lugar hay que tomar
las representaciones producidas en un sistema y convertirlas a otro sistema
totalmente diferente con el fin de que puedan explicar por medio de otras
significaciones lo que es representado (Duval, 1999).
Si en cada representación producida por un sujeto se elaboran las tres
actividades referidas en el párrafo anterior (elaborar un punto de referencia,
transformación de representaciones y convertir de las representaciones de un
sistema a otro), el estudiante podrá llegar a la formación de conceptos y de
aprendizajes a profundidad; pero si se omite una de estas actividades, el
alumno no desarrollará los aprendizajes ideales en cuanto a un concepto. Está
en manos de los docentes que los alumnos no omitan ninguna actividad y que
por consiguiente lleguen a la correcta meta de formación de conceptos.
Por medio de las representaciones semióticas, tal como se ha dicho
anteriormente, se pretende obtener formación de conceptos y aprendizajes a
profundidad, para lo cual se necesita ir de las transformaciones intencionales a
las representaciones externas. Las transformaciones intencionales “son
aquellas que para ser efectuadas toman al menos el tiempo de un control
consciente y que se dirigen exclusivamente a los datos previamente
observados, incluso en el caso de una visión furtiva del objeto” (Duval, 1999, p.
39).
Los individuos en el momento de realizar cualquier proceso cognitivo ya sea
pensar, aprender, formar conceptos deberá realizar procesos de
transformación representacional, que evidenciarán transiciones entre las
representaciones internas y las externas; por otra parte, las representaciones
semióticas a medida que un concepto va adquiriendo contenido es
transformada conservando características de las representaciones iniciales.
Por estas razones en la enseñanza de las ciencias las representaciones juegan
un papel importante para desarrollar en los sujetos que aprenden la formación
Capitulo 4 Referente Teórico
52
de conceptos pretendiendo más adelante aprendizajes a profundidad, cambios
y evoluciones conceptuales; estos últimos tres serán parte de investigaciones
de otro tipo diferente a la que aquí se desarrolla centrada en la formación de
conceptos.
Capitulo 5 Metodología
53
METODOLOGÍA
5.1. TIPO DE ESTUDIO
La investigación realizada fue de corte descriptivo cualitativo, en la que se
determinó la incidencia de una propuesta didáctica centrada en la construcción
de representaciones múltiples sobre el concepto transporte celular sobre las
concepciones iniciales de los estudiantes frente a este concepto de la biología.
De otra parte, los diferentes análisis incorporan las dimensiones cuantitativa y
cualitativa en función de lograr una comprensión más detallada de las
interacciones entre las representaciones iniciales de los estudiantes y los
conceptos enseñados por los profesores. Con fundamento en la literatura
(Hernández, Fernández, Baptista, 2006) se afirma que la investigación
corresponde a un tipo de estudio cualitativo longitudinal en el cual se trabajó
observando los cambios de los estudiantes en cuanto a la formación del
concepto estudiado.
5.2. DISEÑO
Basado en la literatura y en especial en Hernández, Fernández, Baptista
(2006), el diseño de la presente investigación es longitudinal y de panel; en el
Capitulo 5 Metodología
54
presente diseño se trabaja en tres tiempos los cuales se describirán más
adelante; en los diseños de panel hay varias ventajas que permiten identificar
los cambios que se puedan dar en el grupo (muestra), pero a la vez permite ver
e identificar los cambios individuales en quienes conforman la muestra.
Los tres momentos de la presente investigación fueron:
a) Representaciones iniciales sobre transporte celular,
b) intervención docente, y
c) formación de conceptos, (ver figuras 5.1 y 5.2).
Figura 5.1 Diseño general de la investigación.
La intervención docente, estuvo centrada en cuatro actividades diferentes:
1: Práctica de laboratorio de transporte celular.
2: Proyección de un video de transporte celular con su respectivo taller.
3: Práctica de laboratorio de transporte celular.
4: Proyección de un video de transporte celular con su respectivo taller.
A continuación nos referiremos a cada uno de los tres momentos ya descritos.
5.2.1. REPRESENTACIONES INICIALES (PRUEBA DIAGNÓSTICA)
Aplicación de un test para conocer las representaciones que tienen estudiantes
universitarios sobre el concepto transporte celular. Las diferentes actividades
presentadas se caracterizaron por presentar situaciones problema con uso de
Representaciones Iniciales:
Ideas previas de los estudiantes; se realiza la recolección de la información (primer cuestionario)
Intervención Docente:
Estudio de la temática Transporte Celular; empleo de los instrumentos, prácticas de laboratorio, proyección de videos y clases magistrales
Formación del Conceptos: Aplicar el instrumento de representaciones iniciales después de la intervención docente, comparar los posibles cambios del concepto por incidencia de las representaciones.
Capitulo 5 Metodología
55
lenguajes cotidianos (ver anexo 1). Las diferentes situaciones presentadas
exploraron los distintos tipos de transporte celular y membrana plasmática.
5.2.2. INTERVENCIÓN DOCENTE (INTERVENCIÓN DIDÁCTICA)
Constó de la aplicación de cuatro actividades cuyo propósito central es la
enseñanza de conceptos centrales de transporte celular. En estas actividades
se propuso a los estudiantes realizar diferentes tipos de representaciones
acerca de fenómenos biológicos relacionados con el transporte celular, en otras
palabras, las actividades estaban dirigidas a la realización de representaciones
gráficas y proposicionales, sobre los diferentes tipos de transporte celular:
transporte activo, difusión simple, difusión facilitada, osmosis, entre otros. De
esta manera, el alumno logra identificar la diferencia de cada uno de ellos, qué
partes de la membrana plasmática están involucradas en los diferentes
transportes, importancia de estos procesos para el ser humano, qué región de
la membrana origina cada uno de estos procesos y donde terminan. Por medio
de las cuatro actividades propuestas en la intervención didáctica los
estudiantes cada vez van construyendo su propio conocimiento con el
acompañamiento del docente, aclarando dudas en cuanto a lo conceptual y
metodológico, (ver anexos 2, 3, 4 y 5). Dentro de la propuesta se incluyen una
serie de recursos como:
1. Clases magistrales
2. Talleres
3. Ponencias
4. Laboratorios
5. Empleo de proyecciones como videos y/o películas
6. Evaluación
Como lo muestra el modelo metodológico en la intervención docente, se
trabajan cuatro actividades específicas, descritas a continuación.
Capitulo 5 Metodología
56
1. Actividad 1: Práctica de laboratorio de transporte de sustancias a través
de la membrana plasmática; incluye actividades que permitirán
retroalimentar, fortalecer y demostrar lo visto en la clase teórica.
2. Actividad 2: Proyección de un video centrado en la temática transporte
celular; Después de la proyección del video los estudiantes deberán
realizar un taller.
3. Actividad 3: Segunda práctica de laboratorio de transporte de sustancias
a través de la membrana plasmática; en esta práctica se resolverá un
test con los estudiantes.
4. Actividad 4: Proyección de un segundo video relacionado con el
transporte de sustancias a través de la membrana celular; se aplica otro
test con los estudiantes relacionado con la temática estudiada y
apoyando el componente teórico de la asignatura.
Capitulo 5 Metodología
57
Fig. 5.2. Incidencia de las representaciones múltiples para la formación de conceptos.
Figura 5.2. Incidencia de las representaciones múltiples para la formación de conceptos.
A1 A2 A3 A4
Intervención
R.I. F.C.
Incidencia
R.M.
Capitulo 5 Metodología
58
Como se observa en la figura 5.2, se pretende contrastar las representaciones
iniciales de los estudiantes y las representaciones finales con el propósito de
determinar la incidencia de la intervención didáctica y, de manera especial,
construir las diferentes representaciones elaboradas por los estudiantes en la
formación del concepto transporte celular (el cual se evidencia en la
representación final por ellos construida) (ver anexo 6).
5.2.3. VALIDEZ
Todos los cuestionarios empleados para recolectar la información
correspondiente a este proceso de investigación fueron validados por juicio de
expertos y pruebas piloto; partiendo del juicio de expertos se realizaron las
primeras modificaciones a los instrumentos; en segundo, lugar se realizó un
pilotaje de cuestionarios, gracias a los cuales se readecuaron los cuestionarios.
Con base en los rasgos característicos generales obtenidos, se diseñaron los
cuestionarios empleados para recoger la información durante las diferentes
etapas de la investigación.
En el diseño de los instrumentos empleados en la investigación se cuidó que
cada cuestionario tuviera un grupo necesario de preguntas o de situaciones
donde las respuestas dadas por los estudiantes se pudieran diferenciar. La
validación de los análisis realizados se llevó a cabo mediante la triangulación
entre los diferentes textos elaborados por los estudiantes y la asesoría del
tutor. Con base en estos análisis el estudio de los datos se precisaron
diferentes categorías y se generaron otras nuevas, con apoyo en el software
Atlas-Ti.
5.3. UNIDAD DE TRABAJO
Se toman muestras aleatorias en el grupo de estudiantes del programa de
Medicina de primer semestre ya que la población de primer semestre es
aproximadamente 90 a 120 estudiantes divididos en tres grupos de 30 cada
Capitulo 5 Metodología
59
uno; la muestra fue aleatoria y conformada por cinco jóvenes con los cuales se
realizaron los diferentes análisis antes descritos.
Capitulo 6 Análisis
60
ANÁLISIS
A continuación se presenta el análisis de la información recolectada, abordando
uno a uno los cinco casos estudiados. Como organización lógica se hace
primero un análisis general y posteriormente un análisis particular,
considerando cinco categorías: interacción célula/organismo, funciones de la
célula, funciones de la membrana celular, modelos de transportes celulares y
apropiaciones conceptuales versus errores conceptuales.
En estas cinco categorías se establece si las representaciones múltiples
generan o no algún tipo de incidencia en la formación del concepto transporte
celular en los estudiantes. Cada una de ellas se analiza desde tres
aproximaciones:
a) La exploración de representaciones iniciales en los estudiantes
b) La recolección de información en cuatro instrumentos basados en las
siguientes actividades: una práctica de laboratorio referente a transporte
celular, la proyección de un video relacionado con la temática transportes
celulares, una práctica de laboratorio sobre diferentes clases de transportes
celulares, un video de transporte celular por medio de un canal iónico activado
por receptores muscarínicos.
c) La aplicación de un posttest, haciendo uso del mismo instrumento aplicado
en la exploración de ideas previas, con el fin de comparar las diferentes
Capitulo 6 Análisis
61
respuestas dadas por los estudiantes al inicio de la investigación con las dadas
al final de la misma. Al final se presenta el análisis de cierre, identificando si el
estudiante forma conceptos por medio de la incidencia de las diferentes
representaciones trabajadas.
6.1. ANÁLISIS DE DANIEL2
En el estudiante se evidencian tendencias de claridad conceptual y algunas de
errores conceptuales. La siguiente red semántica obtenida en ATLAS ti,
propicia el análisis general y el particular posteriores.
6.1.1. ANÁLISIS GENERAL DE DANIEL
En el estudiante se observan características generales las cuales permiten
identificar cómo Daniel piensa en función del concepto “Transporte Celular”. A
partir de las diferentes actividades realizadas con el alumno durante el
semestre académico se evidenciaron progresos en cuanto a: A. la interacción
existente entre la célula y el organismo, B funciones de la célula, C. funciones
de la membrana celular, D. modelos de transporte celulares, y E. apropiación
conceptual versus errores conceptuales. A continuación se explica
detalladamente en qué consiste cada una de las características identificadas en
el sujeto.
a. Interacción célula/organismo: a medida que se aplicaban los
instrumentos, surgieron cuatro categorías relacionadas con la
interacción existente entre la célula y el organismo: 1. Articulación
célula/organismo; 2. Desarticulación célula/organismo; 3. Asociación
topográfica; 4. Asociación topográfica y funcional; las cuales se detallan
porcentualmente (ver Tabla 1)
2 Los nombres de los cinco estudiantes analizados en la investigación son seudónimos.
Capitulo 6 Análisis
62
A medida que Daniel progresaba en la resolución de los cuestionarios
(instrumentos) se observaban evidentes confusiones en cuanto al correcto
funcionamiento de la célula a servicio del organismo. Él veía la célula como un
organismo independiente del organismo; error que con el transcurrir de las
actividades académicas fue superado (ver Tabla 1). Por otra parte, Daniel
plantea al momento de la exploración de ideas previas que la célula funciona
según asociaciones topográficas, lo que en el post-test es cambiado al exponer
que el correcto funcionamiento de la célula se da de acuerdo con la asociación
topográfica y funcional de las células.
b. Funciones de la célula: El estudiante resalta algunas funciones de la
célula: 1. Metabolismo; 2. Degradación de azúcares y síntesis; 3.
Degradación de energía; las cuales se muestran en distribución
porcentual (ver Tabla 1).
Se observa mayor énfasis en la función de “metabolismo”; en cuanto a la
“síntesis y degradación de energía” y la “degradación de azúcares”, se
presenta la misma frecuencia de empleo por parte de Daniel durante la
resolución de las diferentes actividades (ver Tabla 1).
c. Funciones de la membrana celular: El sujeto hace referencia a dos
funciones específicas de la membrana celular: protección y
permeabilidad selectiva, teniendo ambas el mismo porcentaje de
empleo. El estudiante demuestra tener claridad respecto a que, dentro
de las funciones de la membrana celular, la permeabilidad selectiva es
muy importante e indispensable para el buen desempeño del transporte
celular; por otra parte, que la protección es una función elemental para
brindar protección al contenido interno de la célula (ver Tabla 1).
d. Modelos de transportes celulares: Daniel maneja varios modelos de
transporte celular: 1. Transporte activo; 2. Transporte pasivo mediado; 3.
Capitulo 6 Análisis
63
Transporte pasivo no mediado; 4. Otros transportes; porcentualmente
presentados en el gráfico siguiente (ver Tabla 1).
La clase de transporte celular más evidente es el transporte pasivo no
mediado, continuando con el transporte pasivo mediado y el transporte activo, y
culminando con otros transportes, como fagocitosis, endocitosis y exocitosis
(ver Tabla 1).
e. Apropiación conceptual versus errores conceptuales: En esta
categoría se muestran los errores más frecuentes en Daniel: la
confusión de los transportes celulares pues suele confundir con cierta
frecuencia el transporte activo con la difusión facilitada y la difusión
simple con el transporte activo; el acercamiento a la definición del
concepto “célula”. Se evidencia que por medio de las diferentes
actividades realizadas obtuvo claridad en cuanto al concepto de
permeabilidad selectiva con un alto porcentaje tal y como lo enseña la
siguiente gráfica (ver Tabla 1).
Categoría Subcategorías % Relativo % Total
Interacción célula/organismo
Articulación célula/organismo
1,80%
7,20% Desarticulación célula/organismo
1,80%
Asociación topográfica
1,80%
Asociación topográfica y funcional
1,80%
Funciones de la célula
Metabolismo 3,60%
7,20% Degradación de azúcares
1,80%
Síntesis y degradación de energía
1,80%
Funciones de la membrana celular
Protección 3,60% 7,20% Permeabilidad
selectiva 3,60%
Modelos de Transporte activo 7,20%
Capitulo 6 Análisis
64
transportes celulares
Transporte pasivo mediado
7,20%
61,30% Transporte pasivo no mediado
41,50%
Otros Transportes 5,40%
Apropiación conceptual vs. Errores conceptuales
Comprensión del concepto “Permeabilidad selectiva”
9,43%
16,63% Confusión de transportes celulares
5,40%
Definición del concepto “Célula”
1,80%
Tabla 1 Análisis general de Daniel por categorías
Capitulo 6 Análisis
65
Figura 6.1 Red semántica de Daniel Parte 1
Capitulo 6 Análisis
66
Figura 6.1 Red semántica de Daniel Parte 2
Capitulo 6 Análisis
67
Figura 6.1 Red semántica de Daniel Parte 3
Capitulo 6 Análisis
68
6.1.2. ESTUDIO DE CASO DE DANIEL
En este análisis se trabaja con las cinco categorías estudiadas en el análisis
general: a. interacción célula/organismo; b. funciones de la célula; c. funciones
de la membrana celular; d. modelos de transportes celulares; e. apropiación
conceptual versus errores conceptuales. Se abordan estas categorías desde
las respuestas dadas por el estudiante al momento de contestar los diferentes
instrumentos.
El objetivo de esta categorización es organizar la información en un esquema
deductivo, partiendo del organismo a su relación con la célula, las funciones
de la célula, hasta llegar a los diferentes transportes celulares (ver Figura 6.1
Partes 1, 2 y 3) y así identificar qué modelo de transporte celular ubica el
estudiante.
a. Interacción célula/organismo: Para realizar el análisis de forma
completa, se toman los datos ubicados en la categoría: desarticulación
célula/organismo, articulación célula organismo, asociación topográfica,
asociación topográfica funcional (ver Figura 6.1 Parte 1).
En la desarticulación célula/organismo se observa que Daniel no reconoce la
importancia de la célula para el correcto funcionamiento del organismo. Tanto
el organismo depende de la célula como la célula depende del organismo.
P5I1D ¿Cómo cree que se relaciona la nutrición del ser humano con la
nutrición celular?
DI1R5 Creo que se relacionen que la célula es la mínima unidad de algún
organismo, entonces un grupo de células que actúan juntas y metabolizan
proteínas, lípidos, etc., nutren dicho órgano y organismo y creo que así se
asocian.
Shwann concluyó que tanto las células de los animales y como de los
vegetales, son similares y propuso que “todos los organismos están
Capitulo 6 Análisis
69
compuestos de una o más células” (Karp, 2005). Desde allí se puede afirmar
que los organismos dependen de las células o viceversa.
Daniel afirma que la célula depende del organismo y no en sentido contrario,
como se ilustra a continuación:
P5I6D ¿Cómo cree que se relaciona la nutrición del ser humano con la
nutrición celular?
DI6R5 Se relaciona demasiado porque el metabolismo empieza en la boca por
medio de enzimas que metabolizan proteínas, lípidos y azúcares hasta llegar al
intestino donde se hace la absorción de nutrientes para alimentar cada sistema
por cada órgano y cada órgano formado por un grupo de células alimentar
células.
La forma de comprender la respuesta de Daniel es bajo la perspectiva
estudiada por Shwann, explicada párrafos atrás, según la cual todos los
organismos están conformados por una o varias células
Desde la perspectiva de la asociación topográfica, para Daniel hay una
asociación de las células, para acciones relacionadas a la síntesis de
sustancias (ver Figura 6.1 Parte 1).
P5I1D ¿Cómo cree que se relaciona la nutrición del ser humano con la
nutrición celular?
DI1R5 Creo que se relacionen que la célula es la mínima unidad de algún
organismo, entonces un grupo de células que actúan juntas y metabolizan
proteínas, lípidos, etc., nutren dicho órgano y organismo y creo que así se
asocian.
La asociación topográfica y funcional en el alumno se identifica en el último
instrumento, notándose diferencias evidentes, cuando Daniel expresa que de
acuerdo con la forma de las células y la cercanía entre ellas, se encuentra
relacionada la función celular (ver Figura 6.1 Parte 1).
Capitulo 6 Análisis
70
P5I6D ¿Cómo cree que se relaciona la nutrición del ser humano con la
nutrición celular?
DI6R5 Se relaciona demasiado por que el metabolismo empieza en la boca por
medio de enzimas que metabolizan proteínas, lípidos y azúcares hasta llegar al
intestino donde se hace la absorción de nutrientes para alimentar cada sistema
por cada órgano y cada órgano formado por un grupo de células alimentar
células.
P6I1D ¿De qué forma una persona que consume muchos dulces incorpora la
glucosa a la célula? Explicar
DI1R6 Por medio del trabajo activo que requiere gasto de energía.
Karp (2005) expone que las células de acuerdo a su asociación topográfica y
funcional conforman tejidos (los cuales son la asociación de células idénticas);
el conjunto de tejidos forma el órgano (asociación de tejidos que realizan una
misma función), el conjunto de órganos conforman los sistemas (asociación de
órganos con una función general), y el conjunto constituye un organismo.
b. Funciones de las células: Esta categoría comprende los procesos
biológicos realizados por la célula en general. En el caso de Daniel se
enfatiza el metabolismo, la degradación de azúcares, la síntesis y
degradación de energía (ver Figura 6.1 Parte 1 y 2).
El estudiante resalta la importancia del metabolismo para explicar los procesos
de alimentación de la célula y para responder al interrogante de cómo la célula
obtiene los diferentes nutrientes para realizar cada una de las funciones
biológicas.
P2I6D ¿Cómo cree que las células eucariotas se alimentan?
DI6R2 Se alimentan por medio de osmosis por degradación, por medio del
metabolismo de mol de glucosa por ejemplo.
Capitulo 6 Análisis
71
P7I6D ¿Cómo obtiene una célula eucariota los diferentes nutrientes y solutos
para cumplir con sus funciones biológicas?
DI6R7 Por medio del metabolismo y también hay moléculas que transportan
por ejemplo a la glucosa hasta la célula para que ella se alimente y utilice los
nutrientes.
Vemos que el estudiante tiene una idea vaga sobre el concepto metabolismo y
presenta ciertas confusiones conceptuales. Dice que para que exista un
proceso de metabolismo debe degradarse la glucosa; más adelante en el
segundo interrogante hace referencia al metabolismo como una etapa inicial
para que la célula pueda incorporar la glucosa.
El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren en el
interior de las células, e incluyen una gran variedad de conversiones
moleculares; la mayoría de estas reacciones se pueden agrupar en vías
metabólicas que contienen una serie de reacciones químicas en las que
enzimas específicas se encargan de catalizar cada reacción, el producto de
cada reacción es el sustrato de la siguiente (Karp, 2005). Para el estudiante el
concepto metabolismo es confuso, expone su importancia para el proceso de
incorporación de azúcar o nutrientes a la célula o para desdoblar la glucosa en
compuestos más pequeños.
Figura 6.2 DI6R8 Tipos de transporte celular representados por Daniel
Capitulo 6 Análisis
72
c. Funciones de la membrana celular: Dentro de las funciones de la
membrana celular Daniel menciona la protección y en la permeabilidad
selectiva; cada una de ellas desempeña actividades indispensables para
el buen funcionamiento de la célula (ver Figura 6.1 Parte 2).
El estudiante manifiesta que la protección de las células eucariotas se debe a
la membrana celular (respuestas dadas por Daniel en el instrumento de
exploración de ideas previas).
P1I1D ¿Por qué cree que las células eucariotas tienen membrana celular?
DI1R1 Para protección de sus organelos, también en forma de protección y
regulador de iones que entran y salen a las células.
Sin lugar a dudas una de las funciones principales de la membrana celular es
ofrecer protección a la célula, manteniendo aislado el contenido interno de la
célula del medio externo; la membrana celular son hojas continuas, y por esto
mismo, es inevitable que cierren compartimientos; la membrana celular cerca el
contenido de toda la célula, brindando como funciones específicas la regulación
de las múltiples actividades celulares y la protección de agentes externos que
la quieran estropear (Karp, 2005).
Desde la perspectiva de la permeabilidad selectiva, Daniel expresa que esta
función de la membrana es esencial para los procesos de transporte de
sustancias como también una de las razones por las cuales las células
eucariotas tienen membrana celular (ver Figura 6.1 Parte 2).
PcI4E5D Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
DI4E5Rc La membrana se comporta de dos maneras las primeras moléculas
las deja pasar por difusión simple y al almidón no lo deja pasar proceso que
posiblemente requiere gasto de energía (ATP) aquí posiblemente daría el
proceso de transporte activo.
Capitulo 6 Análisis
73
P1I6D ¿Por qué cree que las células eucariotas tienen membrana celular?
DI6R1 Para proteger sus organelas, para ser más selectiva con los iones y
moléculas que entran y salen de y a la célula.
Dentro de las siete funciones esenciales de la membrana celular se encuentra
la “provisión de una barrera con permeabilidad selectiva” (ver Figura 6.3),
donde se observa que la membrana celular previene el intercambio irrestricto
de moléculas de un lado al otro; al mismo tiempo, la membrana celular
proporciona los medios de comunicación entre el medio interno y el externo de
la célula (Karp, 2005); en la permeabilidad selectiva la membrana juega un
papel importante ya que permite el ingreso de sustancias necesarias para la
célula e impide el paso de las moléculas que no lo son, por otra parte permite la
salida al medio externo de las sustancias que la célula no necesita y retiene las
que son fundamentales para su correcto funcionamiento. Daniel manifiesta en
las respuestas la función de permeabilidad selectiva como una de las más
importantes y demuestra claridad en que no todas las sustancias pueden
entrar o salir de la célula.
d. Modelos de transporte celular: En cuanto a los modelos de transporte
celular, mencionó Daniel: transporte activo, transporte pasivo mediado,
Figura 6.3 DI4E5Rb Representación de Daniel sobre barrera de permeabilidad
selectiva
Capitulo 6 Análisis
74
transporte pasivo no mediado, otros transportes celulares (fagocitosis,
endocitosis, exocitosis) (ver Figura 6.1 Parte 2 y 3).
El transporte pasivo no mediado es el modelo de transporte celular con mayor
porcentaje en el estudiante. Las respuestas evidencian varios rasgos que
pueden ser alojados en este modelo de transporte: ausencia de solutos
esenciales, deshidratación celular, difusión simple, homeostasis, ósmosis,
presencia de solutos esenciales. Para explicar por qué Daniel se ubica en este
modelo, se transcriben a continuación las preguntas con sus respectivas
respuestas (ver Figura 6.4).
P4I1D ¿Cómo cree que la célula eucariota ingiere agua?
DI1R4 Por difusión simple sin gasto de energía.
PcI2E2D Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
DI2E2Rc Las moléculas pasan sin gastar energía, la célula no gasta ATP por
que la membrana permite el paso de estas moléculas.
PcI4E4D Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
DI4E4Rc La membrana permite que entren las moléculas fácilmente sin gastar
energía por difusión simple
Figura 6.4 DI1R8 Representación de Daniel de Difusión simple y transporte
activo
Capitulo 6 Análisis
75
Karp (2005) describe el proceso de transporte pasivo no mediado como el
conjunto de varios procesos biológicos y variedad en vías de transporte de
sustancias, como: la difusión simple a través de la bicapa de lípidos, difusión
simple por un canal acuoso formado dentro de una proteína integral. El
estudiante presenta claridad en el concepto ósmosis (ver Figura 6.2).
e. Apropiación conceptual versus errores conceptuales: Se encontró
en el estudiante una serie de aproximaciones conceptuales y errores
conceptuales. Como aproximaciones están la definición del concepto
célula y la comprensión del concepto de permeabilidad selectiva.
Se observa avance conceptual en cuanto al concepto de permeabilidad
selectiva. Inicialmente se notó en el segunda actividad de la intervención
didáctica que consistía en dos prácticas de laboratorio, y posteriormente con la
cuarta actividad, el cual hace referencia a otras tres prácticas de laboratorio
cuyo objetivo era ver si el estudiante era capaz de identificar y deducir el
concepto de permeabilidad selectiva y luego detallar si lograba distinguir
diferentes procesos de transporte celular; se concluyó que el estudiante logra
comprender el concepto de permeabilidad selectiva (ver Figura 6.5).
Figura 6.5 DI3Rb Propiedad de permeabilidad selectiva en la célula representada por Daniel
Capitulo 6 Análisis
76
PaI2E2D Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
DI2E2Ra Tubo 1: No hubo ninguna reacción, pues mantuvo su color azul claro.
Tubo 2: Si hubo cambio, ya que antes de colocarlo al baño maría su color era
azul claro y luego cambia a verde oliva. La solución es positiva, hubo una
difusión simple.
PaI4E3D Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
DI4E3RaTubo 1: No aparece un cambio por lo que se deduce que se mezclo el
AgNO3 con el agua destilada el control resulta negativo. Tubo 2: Al mezclar el
AgNO3 con la solución salina de un aspecto grumoso. La parte interior es
acuosa. La reacción resulta positiva. En el tubo 2 en la parte superior se forma
una sustancia lechosa y en el 3er
tubo la sustancia lechosa esta en toda la
sustancia. Esta resulta positiva.
PaI4E4D Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
DI4E4Ra Tubo 1: En el beaker había glucosa y en el intestino NaCl y al
agregarle nitrato de sodio al líquido de beaker dio una reacción positiva de un
color lechoso. Toma un color anaranjado (Positivo), es decir que la glucosa
pasa por la membrana del intestino a través de una difusión simple.
PaI4E5D Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
DI4E5Ra Se torna naranja. No hay presencia de carbohidratos. (Paso de
glucosa). Es de un color lechoso la prueba resulta positiva. Pasa por difusión
simple y filtración. Negativo el almidón no pasa al intestino.
Con las prácticas de laboratorio, más las respuestas dadas por Daniel se
evidencia comprensión del concepto de permeabilidad selectiva, ya que explica
lo ocurrido a medida que desarrolla los experimentos y da respuesta a los
diferentes instrumentos; la comprensión del concepto permeabilidad selectiva
es alcanzado en un 9,43% en Daniel (ver Tabla 1).
También mostró Daniel confusión en los diferentes transportes celulares, como
se observa a continuación.
PaI3D Explique y justifique por escrito el fenómeno observado en el video
anterior.
Capitulo 6 Análisis
77
DI3Ra La difusión facilitada que no gasta moléculas de ATP cuando salen tres
de sodio y dos de potasio entran. Aquí no hay gasto de ATP. Entran y salen por
medio del canal iónico.
PcI3D Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el transporte
de sustancias basados en el video anterior.
DI3Rc En la membrana celular se encuentra un canal iónico, ahí hace
presencia o ayuda la bomba Na+ K+ ATPasa a que por difusión facilitada
entren dos potasios y salgan tres sodios. En el espacio intracelular se abre el
canal iónico y salen tres sodios inmediatamente se abre en el espacio
intracelular y entran dos potasios.
PcI4E5D Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
DI4E5Rc La membrana se comporta de dos maneras las primeras moléculas
las deja pasar por difusión simple y al almidón no lo deja pasar proceso que
posiblemente requiere gasto de energía (ATP) aquí posiblemente daría el
proceso de transporte activo.
Daniel presenta confusión entre difusión facilitada-transporte activo y entre
difusión simple-transporte activo (ver Figura 6.1 Parte 3). Karp (2005) define
cada uno de estos transportes dándoles características específicas a cada uno,
como se enunció párrafos atrás.
“Las representaciones semióticas hacen referencia a todas aquellas
construcciones de sistemas de expresión y representación que pueden incluir
que pueden incluir diferentes sistemas de escritura, como números, notaciones
simbólicas, representaciones tridimensionales, gráficas, redes, diagramas,
esquemas, etcétera” (Tamayo, 2006, p. 41). Para explicar el transporte de
sustancias a través de la membrana, Daniel emplea como sistemas de
comunicación y representación la escritura y los esquemas. En muchas de las
respuestas, se evidencia poca claridad y carencia de precisión en lo que Daniel
desea plantear.
Capitulo 6 Análisis
78
En conclusión, sobre el caso de Daniel se puede decir que el estudiante se
encuentra ubicado en el modelo de transporte pasivo no mediado, por el alto
porcentaje de rasgos reunidos de este modelo (41,50%); en Daniel se visualiza
apropiación conceptual y claridad en el concepto de permeabilidad selectiva;
también se observan confusiones entre el transporte activo, difusión simple y
difusión facilitada.
6.2. ANÁLISIS DE LUIS FELIPE
Luis Felipe presenta un avance en cuanto a la conceptualización del concepto
transporte celular y permeabilidad selectiva. Se hace a continuación un análisis
general y uno particular los cuales surgen de la siguiente red semántica
obtenida en ATLAS ti.
6.2.1. ANÁLISIS GENERAL DE LUIS FELIPE:
En Luis Felipe se observa una serie de características generales que permiten
identificar como el estudiante piensa en función del concepto transporte celular.
En las diferentes actividades realizadas con el estudiante durante el semestre
académico se observaron progresos en cuanto a: a. la interacción existente
entre la célula y el organismo, b. funciones de la célula, c. funciones de la
membrana celular, d. modelos de transporte celulares, y e. apropiación
conceptual versus errores conceptuales. Veamos detalladamente en qué
consiste cada una de las características identificadas en el sujeto.
a. Interacción célula/organismo: A medida que se aplicaron los
instrumentos surgieron dos categorías relacionadas con la interacción
existente entre la célula y el organismo: Articulación célula/organismo,
y asociación topográfica y funcional (ver Tabla 2).
A medida que fue dando solución a los diferentes instrumentos, mostró
inclinación a dos variables específicas, la articulación célula/organismo y la
Capitulo 6 Análisis
79
asociación topográfica y funcional de las células, con una mayor tendencia
hacia la primera.
b. Funciones de la célula: El estudiante resalta algunas funciones de la
célula: metabolismo, degradación de azúcares, transducción,
procesamiento celular de sustancias (ver Tabla 2).
Metabolismo y degradación de azúcares son las categorías que más enfatiza el
estudiante, encontrando que ambas ocupan proporcionalmente el mismo
porcentaje (4,17%); en cuanto al procesamiento celular de sustancias le
corresponde un 1,39%; el proceso de transducción es utilizado por Luis Felipe
en un 2,78%.
c. Funciones de la membrana celular: El sujeto hace referencia a tres
funciones específicas de la membrana celular: protección,
permeabilidad selectiva y señalización celular. El estudiante demuestra
claridad frente a que dentro de las funciones de la membrana celular, la
permeabilidad selectiva es una función muy importante e indispensable
para el buen desempeño del transporte celular. Por otra parte, la
protección es una función elemental para brindar amparo al contenido
interno de la célula. Por último, se observa que Luis Felipe sabe que
para que se den correctamente algunos transportes celulares se
necesitan procesos de señalización celular, los cuales son los
responsables de permitir que el transporte se dé (ver Tabla 2).
El estudiante enfatiza la permeabilidad selectiva como la función más
importante de la membrana celular; la función de protección y señalización
celular son funciones de carácter secundario para él.
d. Modelos de transportes celulares: En el caso de Luis Felipe se
encuentran gran variedad de modelos de transporte celular resaltando:
Capitulo 6 Análisis
80
transporte activo, transporte pasivo mediado, transporte pasivo no
mediado, otros transportes (ver Tabla 2).
La clase de transporte celular más evidente es el transporte pasivo no
mediado, continuando con el transporte pasivo mediado; y luego otros
transportes. El transporte activo es el menos empleado por el estudiante (ver
Tabla 2).
e. Apropiación conceptual versus errores conceptuales: Se encontró
en Luis Felipe comprensión del concepto de “Permeabilidad selectiva”
en un porcentaje de 9,43% (ver Tabla 2).
Como se observa, no se encontraron errores conceptuales que llamen la
atención para la investigación en cuestión; por esta razón aparece en la grafica
una sola variable.
categorías Subcategorías % Relativo % Total
Interacción célula/organismo
Articulación célula/organismo
5,56%
5,34% Asociación topográfica y funcional
2,78%
Funciones de la célula
Metabolismo 4,17%
12,51%
Degradación de azúcares
4,17%
Transducción 2,78%
Procesamiento celular de sustancias
1,39%
Funciones de la membrana celular
Protección 2,78%
11,12% Permeabilidad selectiva
5,56%
Señalización celular
2,78%
Modelos de transportes celulares
Transporte activo 4,17%
59,74%
Transporte pasivo mediado
12,50%
Transporte pasivo no mediado
37,51%
Capitulo 6 Análisis
81
Otros transportes 5,56%
Apropiación conceptual vs. Errores conceptuales
Comprensión del concepto “permeabilidad selectiva
9,43%
9,43%
Tabla 2 Análisis general de Luis Felipe por categorías
Capitulo 6 Análisis
82
Figura 6.6 Red semántica de Luis Felipe Parte 1
Capitulo 6 Análisis
83
Figura 6.6 Red semántica de Luis Felipe Parte 2
Capitulo 6 Análisis
84
Figura 6.6 Red semántica de Luis Felipa Parte 3
Capitulo 6 Análisis
85
Figura 6.6 Red semántica de Luis Felipe Parte 4
Capitulo 6 Análisis
86
6.2.2. ESTUDIO DE CASO DE LUIS FELIPE
a. Interacción célula/organismo: Es importante resaltar en Luis Felipe
que a medida que fue dando solución a los diferentes cuestionarios
entendió la articulación célula/organismo, y expone que la alimentación
de la célula depende de lo que consuma el ser humano (ver Figura 6.6
Parte 1). En cada uno de las siguientes afirmaciones se verá la postura
del estudiante frente a este aspecto, que lo ubica en un porcentaje
5,56%, mayor a la asociación topográfica y funcional con un porcentaje
de 2,78%.
P5I1LF ¿Cómo cree que se relaciona la nutrición del ser humano con la
nutrición celular?
LFI1R5 Se relaciona directamente ya que la ingesta de alimentos se metaboliza
y se obtienen macromoléculas y electrolitos los cuales son con los que se va a
nutrir la célula y la afectan directamente.
PcI5LF Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el transporte
de sustancias basados en el video anterior.
LFI5Rc Permite la ubicación de las proteínas integrales las cuales mediante la
transducción de señales permitirán el movimiento de las moléculas según la
necesidad del organismo (específicamente la célula para generar
modificaciones mayores).
P1I6LF ¿Por qué cree que las células eucariotas tienen membrana celular?
LFI6R1 Poseen membrana celular para su protección, pero también y mucho
más relevante para la interacción con el medio extracelular, y así poder realizar
actividades como intercambio de iones o moléculas según las necesidades de
la célula y del organismo.
P5I6LF ¿Cómo cree que se relaciona la nutrición del ser humano con la
nutrición celular?
LFI6R5 Se relaciona de una manera directa, ya que los alimentos ingeridos se
metabolizan quedando en moléculas, y estas serán las cuales aprovechará la
célula, entonces dependiendo del tipo y la calidad de alimentos dependen la
alimentación de la célula, y su funcionamiento.
Capitulo 6 Análisis
87
Luis Felipe expone en primera instancia que la ingesta de alimentos se
relaciona directamente con la alimentación de la célula; en segundo lugar,
plantea que la transducción de señales es la responsable del movimiento de las
diferentes moléculas, y que esto depende de lo que requiera el organismo de
acuerdo a sus funciones fisiológicas; dice además que la membrana celular es
la que permite la interacción de la célula con el medio externo u otras células.
Dentro de la biología existen dos postulados, conocidos como los principios de
la teoría celular. El primero consiste en que “todos los organismos están
compuestos de una o más células”; el segundo, que “la célula es la unidad
estructural de la vida”; de allí que el conjunto de células del mismo tipo podrán
formar un tejido, el conjunto de tejidos órganos, el conjunto de órganos forman
los sistemas y por último, el conjunto de sistemas conforman el ser vivo.
En el estudiante comprende que el organismo está constituido por gran
variedad de células que trabajan con el fin de brindarle estabilidad al ser
viviente; por otra parte la célula depende del organismo y de esta misma forma
el organismo depende de la célula (ver Figura 6.7).
b. Funciones de la célula: En el caso de Luis Felipe se presentan dos
funciones celulares específicas de todas las células, el metabolismo y la
Figura 6.7 LFI1R8 Representación de Luis Felipe de una célula con algunos
procesos de transporte celular.
Capitulo 6 Análisis
88
degradación de azúcares (ver Figura 6.6 Parte 1), cada una empleada
por el estudiante con la misma recurrencia al momento solucionar los
diferentes cuestionarios.
En relación con el metabolismo, el alumno empleó esta categoría para explicar
la relación existente entre la nutrición del organismo con la de la célula.
P5I1LF ¿Cómo cree que se relaciona la nutrición del ser humano con la
nutrición celular?
LFI1R5 Se relaciona directamente ya que la ingesta de alimentos se metaboliza
y se obtienen macromoléculas y electrolitos los cuales son con los que se va a
nutrir la célula y la afectan directamente.
P5I6LF ¿Cómo cree que se relaciona la nutrición del ser humano con la
nutrición celular?
LFI6R5 Se relaciona de una manera directa, ya que los alimentos ingeridos se
metabolizan quedando en moléculas, y estas serán las cuales aprovechará la
célula, entonces dependiendo del tipo y la calidad de alimentos dependen la
alimentación de la célula, y su funcionamiento.
P12I1LF Si para calmar los síntomas de sed este individuo consume agua,
¿cree usted que la sensación de sed desaparece inmediatamente en la
persona?, SI - NO -
LFI1R12 No, no desaparece inmediatamente, pero sí poco a poco de acuerdo
al metabolismo de la persona, entonces el agua no es el mejor hidratante pero
ayuda a metabolizar el alcohol y eliminará la sed poco a poco.
P9I6LF Una persona en una fiesta consume gran cantidad de alcohol etílico, al
día siguiente se siente muy indispuesto, con dolor de cabeza y mucha sed;
¿Qué cree usted está sucediendo en las células de esta persona para generar
estos síntomas?
LFI6R9 Al ingerir alcohol etílico, la célula mediante osmosis elimina agua hacia
el espacio extracelular, lo cual hace que esta se deshidrate ocasionando estos
síntomas.
Luis Felipe expone la importancia del metabolismo para realizar los diferentes
procesos de nutrición de la célula y del organismo; para Karp (2005) el
Capitulo 6 Análisis
89
metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas que se dan en el interior
de las células en la cual se ve gran variedad de cambios moleculares
ocasionados por las reacciones antes nombradas; estas reacciones actúan en
grupo por medio de un proceso conocido como vías metabólicas, y pueden
actuar de forma individual dependiendo de la necesidad de la célula. El
estudiante al responder los cuestionarios demuestra claridad en la relación
existente entre célula – organismo, por otra parte resalta el metabolismo como
una función de importancia para la célula.
Las respuestas elaboradas por el estudiante, en relación con la degradación de
azúcares, fueron empleadas al momento de explicar cómo una persona que
consume gran cantidad de dulces incorpora la glucosa a la célula. En cuanto a
las representaciones graficas se encuentran imprecisiones en el estudiante (ver
Figura 6.8). Lo anterior demuestra la importancia del transporte celular y en
especial de las moléculas transportadoras, protagonistas en la difusión
facilitada.
P6I6LF ¿De qué forma una persona que consume muchos dulces incorpora la
glucosa a la célula? Explicar
LFI6R6 Los dulces son metabolizados en el organismo que los descompondrán
en monosacáridos = Glucosa, los cuales los absorben la célula gracias al glut -
4 y serán controlados por la insulina, el exceso de estos se almacenará en el
glucógeno.
Figura 6.8 LFI4E5Rb Representación elaborada por Luis Felipe sobre el paso
de azúcares del exterior al interior de la célula.
Capitulo 6 Análisis
90
P6I1LF ¿De qué forma una persona que consume muchos dulces incorpora la
glucosa a la célula? Explicar
LFI1R6 Cuando se metabolizan los dulces por medio de las distintas enzimas
se obtiene glucosa, la célula en su membrana extracelular tienen marcadores
Glut 4 apoyados con insulina los cuales atraen la molécula de glucosa y esta
entra en la célula.
Para Luis Felipe los azúcares son degradados en estructuras más pequeñas,
permitiendo que éstas puedan ser ingeridas por la célula como alimento siendo
y de esta forma poder realizar las diferentes actividades metabólicas. Los
azúcares son moléculas que al ser oxidadas generan energía que será
empleada por la célula, proceso de oxidación que se da en dos etapas: a. la
citosólica que se da por medio de la glucólisis anaeróbica; b. el proceso
conocido como etapa mitocondrial, el cual se da en el proceso de la respiración
celular, en presencia de oxigeno (Karp, 2005).
c. Funciones de la membrana celular: Para Luis Felipe es más
representativa la función de permeabilidad selectiva en la membrana,
empleada por el estudiante para explicar la propiedad de la membrana
de permitir el paso de las sustancias necesarias para la célula e impedir
el paso de las que no le son útiles, o permitir la salida de las sustancias
que no son necesarias para la célula y retener las que sí (ver Figura 6.6
Parte 2 y 3). Se evidencia claridad en el concepto permeabilidad
selectiva, una función de importancia para el proceso de transporte
celular (ver Figura 6.9).
PcI2E1LF Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
LFI2E1Rc La membrana controla el paso de moléculas de acuerdo al tamaño,
ya que solo permite el paso de moléculas con un tamaño, mediante una
difusión de un lugar de mayor concentración a uno de menor concentración.
Capitulo 6 Análisis
91
PcI3LF Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el transporte
de sustancias basados en el video anterior.
LFI3Rc La membrana celular permite el paso de los iones ya que estos son
muy pequeños y se mueven gracias al gradiente de concentración, permitiendo
así la membrana celular obtener una permeabilidad a las moléculas pequeñas
y evitar el paso de las grandes.
PaI4E5LF Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
LFI4E5Ra El tubo 1 se tornó amarillo demostrando así el paso de glucosa por
la membrana; tubo 2 la sal (NaCl) pasa por difusión simple y por filtración, y el
color de la reacción es leche (positivo) con un precipitado; tubo 3 el resultado
es negativo ya que el almidón no atraviesa la membrana debido a su gran
tamaño como polisacárido.
PcI4E5LF Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
LFI4E5Rc Las moléculas salen por la membrana (la atraviesan) gracias a la
difusión (y la sal también por filtración), pero el almidón, como explicamos en
experimentos pasados no puede atravesar la membrana por su gran tamaño al
ser un polisacárido.
La permeabilidad selectiva es la propiedad que tienen todas las membranas
celulares de dejar pasar ciertas sustancias hacia el interior de la célula;
permeabilidad significa que es permeable más o menos en un 80% al agua
pero selecciona las partículas y sustancias del medio extracelular (Karp, 2005).
Figura 6.9 LFI2E1Rb Representación elaborada por Luis Felipe sobre el concepto de
permeabilidad selectiva.
Capitulo 6 Análisis
92
d. Modelos de transportes celulares: El estudiante se encuentra ubicado
en el modelo de transporte pasivo no mediado (ver Figura 6.10); este
transporte se da a favor de un gradiente de concentración, lo que evita el
consumo de energía y, por otra parte, no requiere de moléculas
transportadoras de solutos, como se observa en las respuestas dadas
por el estudiante (ver Figura 6.6 Parte 3 y 4).
P2I1LF ¿Cómo cree que las células eucariotas se alimentan?
LFI1R2 Se pueden alimentar por difusión ya sea simple o facilitada, pinocitocis.
PcI2E1LF Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
LFI2E1Rc La membrana controla el paso de moléculas de acuerdo a el
tamaño, ya que solo permite el paso de moléculas con un tamaño, mediante
una difusión de un lugar de mayor concentración a uno de menor
concentración.
PaI3LF Explique y justifique por escrito el fenómeno observado en el video
anterior.
LFI3Ra Difusión simple; la difusión simple es el transporte de iones a través de
la membrana sin ningún intermediario, sino que se da gracias al gradiente de
concentración, entonces se mueven del lugar de mayor concentración al lugar
de menor concentración.
PcI4E4LF Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
LFI4E4Rc La membrana celular permite por difusión simple la entrada de
glucosa y la salida de los iones Na+ y Cl
- (que luego mediante la reacción con el
Figura 6.10 LFI1R11 Representación de transportes celulares elaborada por Luis
Felipe
Capitulo 6 Análisis
93
AgNO3 se condensarán para formar NaCl), así que al ser estas moléculas
pequeñas se mueven de acuerdo al gradiente de concentración por la
membrana buscando un equilibrio.
El transporte pasivo no mediado es un transporte simple de moléculas a través
de la membrana celular, en este proceso la célula no requiere energía por
efecto del gradiente de concentración. En este proceso se presentan dos tipos
principales de difusión: transporte de sustancias por medio de la bicapa y
transporte mediante canales iónicos (Karp, 2005).
e. Apropiación conceptual versus errores conceptuales: Como se
expreso en el análisis general, solo se observó presencia en esta
categoría de una variable denominada comprensión del concepto de
permeabilidad selectiva; no se encontró ningún error conceptual
relacionado significativo para estudiar en este caso (ver Figura 6.6 Parte
2).
PaI2E1LF Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
LFI2E1Ra El tubo 1 se observa color naranja oscuro indicando negativo para
carbohidratos, el tubo 2 se observa un color negro lo que indica positivo para
carbohidratos. El almidón no puede atravesar la membrana ya que es una
molécula muy grande al ser polisacárido, y los monosacáridos si pueden
atravesar la membrana. Para lograr el paso de este carbohidrato es necesario
hidrolizar el almidón en unidades sacaridas.
PaI2E2LF Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
LFI2E2Ra En el tubo 1 no hay cambio de color negativo para carbohidratos; el
tubo 2 luego de ser calentado se vuelve color verde opaco arrojando positivo
para carbohidratos. La glucosa atraviesa la membrana mediante la difusión
facilitada al ser un monoscarido y poseer un bajo tamaño, por ello en el beaker
será positivo encontrar carbohidratos.
PaI4E3LF Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
LFI4E3Ra El nitrato de plata es un compuesto que sirve para identificar o
detectar la sal, entonces el tubo 1 al no haber sal no hubo reacción y el
resultado fue negativo, pero en el tubo 2 como sí había presencia de sal,
Capitulo 6 Análisis
94
entonces hay reacción de el AgNO3 y los iones de la sal Na+ y Cl
- ocasionando
que estos iones se unan luego de una reacción, y el tubo 2 entonces se
observa con un precipitado (sal) y un color lechoso, todo esto luego de que por
osmosis la solución salina allá atravesando la membrana y demostrándonos un
resultado positivo para la sal.
PaI4E4LF Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
LFI4E4Ra En el beaker había glucosa y en el intestino NaCl y el agregado de
nitrato de plata, en el tubo 1 la reacción resulto dar positiva de un color lechoso
parecido al patrón de NaCl se observa entonces la difusión de AgNO3 en la
glucosa, y el tubo 2 tomo un color anaranjado, una reacción positiva. Por la
membrana se mueven las moléculas mediante la difusión simple.
PaI4E5LF Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
LFI4E5Ra El tubo 1 se tornó amarillo demostrando así el paso de glucosa por
la membrana; tubo 2 la sal (NaCl) pasa por difusión simple y por filtración, y el
color de la reacción es leche (positivo) con un precipitado; tubo 3 el resultado
es negativo ya que el almidón no atraviesa la membrana debido a su gran
tamaño como polisacárido.
A medida que se evolucionó con las diferentes actividades académicas, el
estudiante demostró comprensión del concepto de permeabilidad selectiva, ya
definido párrafos atrás. El estudiante explicaba correctamente por qué en los
experimentos algunas sustancias se difundían y otras no (ver Figura 6.6 Parte
2).
“Todos los sistemas semióticos deben cumplir tres actividades cognitivas
inherentes a toda representación. Primero, constituir una marca o un conjunto
de marcas perceptibles que sean identificables como una representación de
alguna cosa en un sistema determinada. En segundo lugar, transformar las
representaciones de acuerdo con las únicas reglas propias al sistema, de modo
que se obtengan otras representaciones que puedan constituir una ganancia de
conocimiento en comparación con las representaciones iniciales. Por último,
convertir las representaciones producidas en un sistema de representaciones
en otro sistema, de manera tal que estas que éstas últimas permitan explicitar
Capitulo 6 Análisis
95
otras significaciones relativas a aquello que es representado” (Duval, 1999, p.
29). Los cinco casos estudiados se basan en este esquema, en el que se parte
de una representación inicial, modificada con el conjunto de reglas involucradas
en el proceso, y por último se obtienen representaciones nuevas que se
pueden transformas en cualquier clase de representación (verbal, grafica,
esquemática, entre otras).
Para concluir el caso de Luis Felipe, el estudiante se encuentra ubicado en el
modelo de transporte pasivo no mediado por el alto porcentaje de rasgos
reunidos de este modelo; se visualiza apropiación conceptual y claridad en el
concepto de permeabilidad selectiva.
6.3. ANÁLISIS DE NÉSTOR
A medida que Néstor fue desarrollando las diferentes actividades orientadas
por el docente, se observó en el estudiante su inclinación hacia determinadas
posturas al momento de contestar los diferentes cuestionarios. Lo primero que
se observó fue la tendencia hacia el transporte pasivo no mediado, con un
porcentaje considerablemente alto; la mayoría de sus respuestas fueron dadas
bajo esta postura.
Desde el punto de vista de las funciones de la célula identificadas en el escolar,
la mayoría de respuestas fueron ubicadas o relacionadas con el metabolismo
de la célula; en las funciones de la membrana celular se ve en Néstor
tendencia hacia la permeabilidad selectiva de la membrana como la función
más importante; en relación con la interacción célula/organismo, otra de las
categorías trabajadas, en Néstor se observa tendencia a responder los
diferentes cuestionarios bajo la postura de la asociación topográfica y funcional.
Finalmente se visualiza la categoría de las apropiaciones conceptuales versus
los errores conceptuales presentes en Néstor, permitiendo identificar plena
comprensión del concepto de permeabilidad selectiva.
Capitulo 6 Análisis
96
En el análisis general y particular se verán detalladamente cifras porcentuales,
las respuestas dadas en los diferentes instrumentos y la ubicación en las
diferentes posturas nombradas en el párrafo anterior. Dichos análisis parten de
la siguiente red semántica obtenida en ATLAS ti.
6.3.1. ANÁLISIS GENERAL DE NÉSTOR:
En el caso de Néstor se observa una serie de características generales, las
cuales permiten identificar como es que el estudiante piensa en función del
concepto “Transporte Celular”. Por medio de las diferentes actividades
realizadas con el alumno durante el semestre académico se observaron
progresos en cuanto a: a. la interacción existente entre la célula y el organismo,
b. funciones de la célula, c. funciones de la membrana celular, d. modelos de
transporte celulares, y e. apropiación conceptual versus errores conceptuales;
las cuales se explican detalladamente en cada una de las características
identificadas en el estudiante.
a. Interacción célula/organismo: a medida que se aplicaban los
instrumentos surgieron dos categorías relacionadas con la interacción
existente entre la célula y el organismo: 1. Articulación célula/organismo;
2. Asociación topográfica y funcional (ver Tabla 3).
Para Néstor hay una relación evidente entre las funciones de la célula basadas
en la forma, clase y tipo. En cuanto a la articulación célula/organismo el
estudiante no le da tanta importancia a esta categoría.
b. Funciones de la célula: El estudiante resalta algunas funciones de la
célula haciendo énfasis en ellas: 1. Metabolismo; 2. Degradación de
azúcares; 3. Digestión celular (ver Tabla 3).
Capitulo 6 Análisis
97
El alumno muestra mayor interés por el metabolismo, considerado éste como la
función celular de mayor importancia, da respuesta a varios de los
interrogantes bajo esta postura y aloja el metabolismo con un porcentaje de
4,08%, los procesos de digestión celular y degradación de azúcares son
considerados importantes sin enfatizar en ellos, empleándolos en un 2,04%
cada uno (ver Tabla 3).
c. Funciones de la membrana celular: Néstor hace referencia a tres
funciones específicas de la membrana celular: transporte celular,
permeabilidad selectiva, señalización celular (ver Tabla 3). El estudiante
demuestra tener claridad, acerca de que, dentro de las funciones de la
membrana celular, la permeabilidad selectiva es una función muy
importante de la membrana celular, e indispensable para el buen
desempeño del transporte celular.
Para Néstor, el transporte celular es una función indispensable para el
intercambio de sustancias del medio interno al externo y en sentido contrario en
la célula. Tiene claridad en cuanto a que se requiere de la señalización celular
para que se den correctamente algunos transportes celulares; la señalización
en este caso es la responsable para que el transporte celular opere
adecuadamente. Desde el punto de vista de la permeabilidad selectiva, el
estudiante señala esta función de la membrana como la más trascendental.
d. Modelos de transportes celulares: En Néstor trabajó una variedad de
modelos de transporte celular: transporte activo, transporte pasivo
mediado, transporte pasivo no mediado; 4. Otros transportes (ver Tabla
3).
Se observa en Néstor una inclinación muy marcada hacia el transporte pasivo
no mediado; continúa con el transporte pasivo mediado, el transporte activo y
otros transportes son los menos empleados.
Capitulo 6 Análisis
98
e. Apropiación conceptual versus errores conceptuales: Se visualiza
en el estudiante comprensión del concepto de “Permeabilidad selectiva”
en un porcentaje de 6,12%; a la vez se identificaron en él destrezas para
identificar que el calor en los experimentos realizados influye en los
procesos de permeabilidad selectiva en la membrana celular, 2,04% (ver
Tabla 3).
Néstor muestra mayor inclinación en cuanto a la comprensión del concepto de
permeabilidad selectiva, pero a la vez tiene claro en algunas respuestas que el
calor incide en los procesos de permeabilidad de la membrana celular.
Categorías Subcategorías % Relativo % Total
Interacción célula/organismo
Articulación célula/organismo
2,04%
8,16% Asociación topográfica y funcional
6,12%
Funciones de la célula
Metabolismo 4,08% 8,16% Degradación de
azúcares 2,04%
Digestión celular 2,04%
Funciones de la membrana celular
Transporte celular 4,08%
20,41% Permeabilidad selectiva
14,29%
Señalización celular
2,04%
Modelos de transportes celulares
Transporte activo 6,12%
55,08% Transporte pasivo mediado
10,20%
Transporte pasivo no mediado
34,68%
Otros transportes 4,08%
Apropiación conceptual vs. Errores conceptuales
Comprensión del concepto “Permeabilidad selectiva”
6,12%
8,16%
Alteraciones de la permeabilidad selectiva por calor
2,04%
Tabla 3 Análisis general de Néstor por categorías
Capitulo 6 Análisis
99
Figura 6.11 Red semántica de Néstor Parte 1
Capitulo 6 Análisis
100
Figura 6.11 Red semántica de Néstor Parte 2
Capitulo 6 Análisis
101
Figura 6.11 Red semántica de Néstor Parte 3
Capitulo 6 Análisis
102
6.3.2. ESTUDIO DE CASO DE NÉSTOR
a. Interacción célula/organismo: Posee claridad en cuanto a que las
células tienen como función característica la capacidad de asociarse de
acuerdo con su función y ubicación en el organismo (ver Figura 6.11
Parte 1).
P7I1N Cómo obtiene una célula eucariota los diferentes nutrientes y solutos
para cumplir con sus funciones biológicas.
NI1R7 Después de que los alimentos son ingeridos, son degradados una
pequeña parte en el estómago y la gran mayoría en el intestino delgado donde
van dirigirse a las células por medio de los vasos quilíferos.
En términos de Karp (2005), un tejido es el conjunto de células que se originan
en un sitio en común y desempeñan la misma función, para lo cual la célula
debe tener características morfológicas similares.
b. Funciones de la célula: El estudiante expone que el metabolismo es la
función de la célula de mayor relevancia al momento de explicar cómo
en una persona que consume muchos dulces, las células de su
organismo incorporan la glucosa (ver Figura 6.11 Parte 1).
P6I1N ¿De qué forma una persona que consume muchos dulces incorpora la
glucosa a la célula? Explicar.
NI1R6 Los dulces contiene carbohidratos que se van a degradar en diferentes
compuestos entre ellos la glucosa, que finalmente va a ser conducida hacia el
hígado donde se va a depositar en forma de glucagón.
P6I6N ¿De qué forma una persona que consume muchos dulces incorpora la
glucosa a la célula? Explicar
NI6R6 Al ingerir las altas dosis de dulces estos van a ir hacia el estómago y
luego hacia el intestino delgado donde ya descompuestos en monosacáridos
como la glucosa van a ser digeridos al torrente sanguíneo y posteriormente al
hígado y allí la glucosa se va a almacenar como glucagón, lista para ser
utilizada como fuente de energía en cualquier momento.
Capitulo 6 Análisis
103
Se observa en la primera respuesta que no contesta la pregunta, explica el
proceso de una forma metabólica, mas no de la forma solicitada en el
cuestionario; posteriormente en el post – test frente a la misma pregunta,
muestra una aproximación más directa a la forma cómo la célula puede
incorporar la glucosa; interesante en este caso es que el estudiante hace un
análisis partiendo de lo ocurrido en el organismo y lo articula con lo que ocurre
en la célula al momento de incorporar los azúcares para sus funciones en
general.
El metabolismo comprende una serie de transformaciones químicas y procesos
energéticos que ocurren el ser vivo; para que estas transformaciones ocurran
se necesitan enzimas encargadas de generar sustancias las cuales
posteriormente serán productos de otras reacciones; el conjunto de reacciones
son conocidos como vías metabólicas o rutas metabólicas (Karp, 2005).
c. Funciones de la membrana celular: Néstor llega recurrentemente al
punto donde expone que la permeabilidad selectiva es la función de la
membrana celular de mayor importancia en esta organela (ver Figura
6.12); varias veces mostró el interés en esta función al momento de
contestar los diferentes cuestionarios (ver Figura 6.11 Parte 2 y 3).
Figura 6.12 NI2E1Rb representación elaborada por Néstor sobre el concepto
permeabilidad selectiva.
Capitulo 6 Análisis
104
PcI3N Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el transporte
de sustancias basados en el video anterior.
NI3Rc La membrana tiene que actuar como una barrera semipermeable y
permitir el paso de sodio a través de canales iónicos y de esta manera que se
cree un gradiente de concentración para el paso de otra molécula.
PcI4E3N Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
NI4E3Rc Tiene que actuar como una barrera semipermeable permitiendo que
el sodio de la solución salina difunda por la membrana a través de los canales
ionóforos que son especiales para este tipo de compuesto.
PcI4E4N Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
NI4E4Rc Actúa como una membrana semipermeable y se vuelve aun más
permeable por que el calor vuelve la bicapa más “liquida” e inestable por lo que
confiere más facilidad a la glucosa para difundirse.
PcI4E5N Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
NI4E5Rc Tiene que actuar como una barrera semipermeable, dejando pasar
las moléculas solubles, ya que las grandes como el almidón no pueden pasar;
logrando así que la célula no vaya a ser agredida de ninguna manera.
PcI5N Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el transporte
de sustancias basados en el video anterior.
NI5Rc La membrana actúa como una barrera semipermeable con proteínas
intermembranosas que tiene receptores muscarinicos y permiten la activación
de moléculas que van a desnaturalizar otros canales para darle paso hacia el
exterior al potasio y que así se dé el proceso completo.
P1I6N ¿Por qué cree que las células eucariotas tienen membrana celular?
NI6R1 Las células eucariotas tienen membrana celular porque necesitan una
barrera que en este caso es semipermeable y sirve para controlar la entrada y
salida de sustancias hacia y desde el interior celular.
Como se observa en las respuestas dadas por el estudiante hay una postura
definida al momento de decir que la permeabilidad selectiva es una de las
Capitulo 6 Análisis
105
funciones más importantes de la membrana celular. La permeabilidad selectiva
esta en todos los procesos de transporte de sustancias de la célula; se
restringe el paso de sustancias que no son necesarias para la célula o que
pueden generar algún tipo de daño, y se permite el paso de otros solutos
indispensables para el buen funcionamiento de la célula. Por otra parte la
permeabilidad selectiva permite la retención de sustancias que son necesarias
para la célula y permite la salida de los solutos que no son indispensables para
la célula.
d. Modelos de transportes celulares: Néstor se encuentra en el enfoque
de transporte pasivo no mediado (ver Figura 6.13); la mayoría de las
respuestas las dio desde esta perspectiva; fueron muchos los
interrogantes resueltos por el estudiante bajo la perspectiva de ósmosis
(ver Figura 6.14), difusión simple, entre otros (ver Figura 6.15). En este
punto se hará mayor énfasis en el proceso de ósmosis, mostrando las
respuestas de Néstor en las cuales involucró este concepto (ver Figura
6.11 Parte 3).
Figura 6.13 NI1R8 Representación elaborada por Néstor sobre el modelo de
transporte pasivo no mediado
Capitulo 6 Análisis
106
P4I1N ¿Cómo cree que la célula eucariota ingiere agua?
NI1R4 Por medio de la pinocitosis regulada por osmosis.
P4I6N ¿Cómo cree que la célula eucariota ingiere agua?
NI6R4 La célula ingiere agua mediante difusión simple por un proceso que se
conoce como osmosis, en el cual se busca el equilibrio entre el soluto y
solvente.
P12I6N Si para calmar los síntomas de sed este individuo consume agua,
¿cree usted que la sensación de sed desaparece inmediatamente en la
persona?, SI - NO -
NI6R12 Si la sensación de sed desaparece inmediatamente ya que el agua
entra muy fácil a la célula movida por osmosis logrando así equilibrar las
proporciones soluto/solvente.
Figura 6.14 NI1R13 Representación del concepto ósmosis elaborada por Néstor
Figura 6.15 NI3Rb Representación elaborada por Néstor de otros modelos de
transporte celular
Capitulo 6 Análisis
107
El proceso de ósmosis es el proceso por medio del cual el agua pasa de un
medio extracelular a uno intracelular o en sentido contrario; este proceso no
consume energía, no se encuentra relacionado con el movimiento de solutos
en una solución ante una membrana semipermeable y es muy importante para
la fisiología celular. Osmosis es el proceso por medio del cual el agua se
mueve con cierta facilidad a través de una membrana semipermeable de una
región con poca concentración de solutos a otra con alta concentración de
solutos (Karp, 2005).
e. Apropiación conceptual versus errores conceptuales: En el
estudiante se observa comprensión en el concepto de permeabilidad
selectiva, noción que complementa más adelante, identificando que el
cambio de temperatura incide en el proceso permeabilidad de la
membrana celular (ver Figura 6.16).
PaI2E1N Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
NI2E1Ra Al adicionarle el lugol la prueba a de almidón da negativa ya que es
un polisacárido negativo ya que es un polisacárido y primero tiene que
hidrolizarse para pasar la membrana por difusión simple.
PaI2E2N Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
NI2E2Ra La solución se tornó amarilla al agregarle el reactivo de Benedict, lo
que indica que el resultado es positivo frente a la presencia de glucosa; por tal
razón se puede deducir que hubo transporte a través de la membrana del
intestino de cerdo, ya que la glucosa es un monosacárido y puede pasar por
difusión simple.
PaI4E3N Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
NI4E3Ra El resultado del experimento dio positivo para la presencia de
solución salina, lo que demuestra que se difundió a través de la membrana,
demostrando así que tiene gran facilidad para difundir por la membrana.
PaI4E4N Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
NI4E4Ra Al realizarse todo el proceso, la prueba para la presencia de glucosa
dio positivo, demostrando una vez más la facilidad que tienen los
monosacáridos para difundirse.
Capitulo 6 Análisis
108
PaI4E5N Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
NI4E5Ra El tubo 1 y tubo 2 dieron positivo, lo que indica que tanto la solución
salina como la glucosa difundieron fácilmente por razones ya comentadas;
mientras que el tubo 3 dio negativo permitiendo observar que el almidón no
pudo difundir a través de la membrana por su gran tamaño.
Néstor demuestra tener plena claridad del concepto de permeabilidad selectiva
(ver Figura 6.11 Parte 2); lo fue adquiriendo a medida que realizaba las
diferentes actividades durante el semestre académico; cada uno de los
experimentos, proyección de videos, clases magistrales, entre otros, llevaron al
estudiante a comprender dicho concepto.
“la creciente atención que en los últimos años ha captado la producción e
interpretación de representaciones externas ha llegado al ámbito de la
educación en ciencias. En la actualidad, se reconoce la importancia, para el
logro de aprendizajes en profundidad, de la construcción de múltiples
representaciones externas de los conceptos estudiados” (Tamayo, 2006, p. 41).
Néstor demuestra tener claridad de muchos de los conceptos indagados en los
diferentes instrumentos, mostrando claridad tanto en las explicaciones escritas
como en las graficas.
Figura 6.16 NI4E4Rb Representación elaborada por Néstor sobre la influencia
de la temperatura para el paso de sustancias a través de la membrana celular.
Capitulo 6 Análisis
109
En conclusión sobre el análisis del caso de Néstor, se puede decir que el
estudiante se encuentra ubicado en el modelo de transporte pasivo no
mediado, por el alto porcentaje de rasgos reunidos de este modelo; en él se
visualiza apropiación conceptual y claridad en el concepto de permeabilidad
selectiva.
6.4. ANÁLISIS DE WILLIAM
Evidencia ciertas tendencias de claridad conceptual sin mostrar señas de
errores conceptuales de interés para esta investigación. Se presenta un
análisis general y uno particular, estructurados a partir de la red semántica
obtenida en ATLAS ti.
6.4.1. ANÁLISIS GENERAL DE WILLIAM
Unas características generales permiten identificar cómo piensa en función del
concepto transporte celular. Por medio de las diferentes actividades realizadas
durante el semestre académico se observaron progresos en cuanto a: la
interacción existente entre la célula y el organismo, funciones de la célula,
funciones de la membrana celular, modelos de transporte celulares, y
apropiación conceptual versus errores conceptuales. A continuación se explica
detalladamente en qué consiste cada una de las características identificadas en
el estudiante.
a. Interacción célula/organismo: A medida que se aplicaban los
instrumentos surgió una categoría relacionada con la interacción
existente entre la célula y el organismo: Articulación célula/organismo
(ver Tabla 4).
Se puede ver en el estudiante, en cuanto a la interacción célula/organismo, una
actividad plena en sus respuestas hacia esta tendencia; no se observó la
presencia de otras variables.
Capitulo 6 Análisis
110
b. Funciones de la célula: William destaca algunas funciones de la célula
enfatizando metabolismo, función nutrición, función reproducción y
conservación energética (ver Tabla 4).
William expone con el desarrollo de los diferentes instrumentos, que el
metabolismo es una de las funciones más importantes dentro de la célula,
función que reúne varios procesos y se articula con otras actividades de la
célula.
c. Funciones de la membrana celular: El estudiante hace referencia a
cuatro funciones específicas de la membrana celular: transporte celular,
permeabilidad selectiva, señalización celular, interacción medio
intracelular/extracelular (ver Tabla 4). El estudiante demuestra tener
claridad sobre el hecho de que dentro de las funciones de la membrana
celular, la permeabilidad selectiva es muy importante e indispensable
para el buen desempeño del transporte celular.
A medida que solucionaban los cuestionarios por parte de William, se encontró
que la permeabilidad selectiva se presentaba con más frecuencia en las
respuestas dadas (ver Tabla 4).
d. Modelos de transportes celulares: En William se encuentran gran
variedad de modelos de transporte celular, siendo los más trabajados:
transporte activo, transporte pasivo mediado, transporte pasivo no
mediado, y otros transportes (ver Tabla 4).
En el estudiante se evidencia una marcada tendencia hacia el transporte pasivo
no mediado. En la tabla 4 se ve que ocupa un 32,16% de las respuestas, a
diferencia de los otros modelos de transportes celulares los cuales fueron poco
empleados por William.
Capitulo 6 Análisis
111
e. Apropiación conceptual versus errores conceptuales: El estudiante
presenta una apropiación completa en cuanto a la comprensión del
concepto de permeabilidad selectiva; no se observa presencia de otras
variables (ver Tabla 4).
William comprende a cabalidad el concepto de permeabilidad selectiva; no se
encontraron más variables de importancia.
Categorías Subcategorías % Relativo % Total
Interacción célula/organismo
Articulación célula/organismo
3,57% 3,57%
Funciones de la célula
Conservación energética
1,79%
8,94% Función de reproducción
1,79%
Función nutrición 1,79%
Metabolismo 3,57%
Funciones de la membrana celular
Interacción medio intracelular/extracelular
3,57%
17,85% Permeabilidad selectiva
7,14%
Señalización celular 3,57%
Transporte celular 3,57%
Modelos de transporte celular
Transporte activo 10,28%
54,93% Transporte pasivo mediado
3,57%
Transporte pasivo no mediado
32,16%
Otros transportes 8,92%
Apropiación conceptual vs. Errores conceptuales
Comprensión del concepto “Permeabilidad selectiva”
14,28%
14,28%
Tabla 4 Análisis general de William por categorías
Capitulo 6 Análisis
112
Figura 6.17 Red semántica de William Parte 1
Capitulo 6 Análisis
113
Figura 6.17 Red semántica de William Parte 2
Capitulo 6 Análisis
114
Figura 6.17 Red semántica de William Parte 3
Capitulo 6 Análisis
115
Figura 6.17 Red semántica de William Parte 4
Capitulo 6 Análisis
116
6.4.2. ESTUDIO DE CASO DE WILLIAM
a. Interacción célula/organismo: La interacción célula/organismo, es una
variable que predomina en el estudiante con un porcentaje de 3,57%
(ver Tabla 4); no se encontraron más variables acompañando este
proceso. William tiene claro que la interacción célula/organismo es
fundamental para comprender la relación existente entre la nutrición del
ser humano y la nutrición de las células (ver Figura. 6.17 Parte 1).
P5I1W ¿Cómo cree que se relaciona la nutrición del ser humano con la
nutrición celular?
WI1R5 Pienso que la relación que hay entre ambos es similar en la forma de
tomar lo necesario para las funciones y la forma de consumir sustancias
energéticas para necesidades que pueda tener la célula como también el
organismo.
P5I6W ¿Cómo cree que se relaciona la nutrición del ser humano con la
nutrición celular?
WI6R5 La nutrición celular se asemeja a la del ser humano ya que ésta
intercambia materia y energía con el medio. Las sustancias asimiladas como
en el ser humano tienen distintos fines, en la célula ocurre igual.
William en ambas respuestas dice que la nutrición del ser humano y la célula
están relacionadas; plantea que es un proceso en el cual la depende del ser
vivo. Este proceso se ubica en el concepto de cómo es que una célula obtiene
energía; para la mayoría de las células la energía viene preempacada en forma
de glucosa obtenida de la nutrición del ser vivo; en las personas la glucosa
obtenida en la alimentación pasa a través del hígado hacia la sangre, que
circula a través del cuerpo y libera energía química en las células (Karp, 2005).
b. Funciones de la célula: William enfatiza el metabolismo, considerando
éste como la función de mayor importancia para la célula; cada vez que
se le preguntaba sobre cuál era para él la forma por medio de la cual la
Capitulo 6 Análisis
117
célula incorporaba la glucosa, el estudiante citaba procesos metabólicos,
tal y como se observa a continuación (ver Figura 6.17 Parte 2 y 3).
P6I1W ¿De qué forma una persona que consume muchos dulces incorpora la
glucosa a la célula? Explicar
WI1R6 Por medio de la glucólisis transformar azúcares o otros componentes
relacionados con glucosa para convertirla en glucosa, que esta se convertirá en
piruvato para la energía celular.
P6I6W ¿De qué forma una persona que consume muchos dulces incorpora la
glucosa a la célula? Explicar
WI6R6 Por el proceso de glucólisis.
Se observa una desarticulación en la respuesta dada por William ya que no da
respuesta a los interrogantes propuestos en los instrumentos, y una inclinación
a solucionar la pregunta por medio de explicaciones de procesos metabólicos,
en este caso puntualiza en la glucólisis. La glucólisis es un proceso metabólico
que se da en el citoplasma de la célula; consiste en una serie de diez
reacciones, cada una catalizada por una enzima determinada la cual permite la
transformación de una molécula de glucosa en dos moléculas de piruvato, el
enol - piruvato y el ceto – piruvato (Karp, 2005).
El estudiante no emplea la explicación apropiada para indicar la forma correcta
por medio de la cual la glucosa es incorporada por la célula (ver Figura 6.18),
William se desvía explicando procesos metabólicos y en especial hace énfasis
en la glucólisis, proceso al interior de la célula.
Capitulo 6 Análisis
118
c. Funciones de la membrana celular: La permeabilidad selectiva es la
función de la membrana celular más empleada por William (ver Figura
6.19). Esto se puede observar en las siguientes respuestas dadas por el
estudiante (ver Figura 6.17 Parte 2).
P1I1W ¿Por qué cree que las células eucariotas tienen membrana celular?
WI1R1Tienen membrana para controlar las sustancias que nutren la célula
como electrolitos y otras sustancias necesarias para el funcionamiento de la
célula, como también es necesaria para la excreción de sustancias, para la
comunicación con el medio externo y estructura a la célula.
PcI2E1W Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
WI2E1Rc Tubo 1: Almidón no pasó a través de la membrana debido a su peso
molecular. No hay transporte a través de la membrana. Tubo2: Toma un color
verde oscuro, azulado comparación del tubo #1 positivo.
Figura 6.18 WI4E5Rb Representación del paso de glucosa del exterior al
interior de la célula elaborada por William
Figura 6.19 WI1R8 Representación del concepto permeabilidad selectiva
elaborada por William
Capitulo 6 Análisis
119
PcI4E3W Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
WI4E3Rc La reacción fue positiva. El cloruro de sodio atraviesa la membrana
por el tamaño de las moléculas. La muestra contenía solución salina y
reaccionó a las mezclas.
PaI4E5W Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
WI4E5Ra Tubo 1: coloración amarillenta para la glucosa. Tubo 2: Es positiva,
por lo tanto se ve glucosa y con un precipitado.
La permeabilidad selectiva es la función celular más presente en el estudiante.
En los experimentos William tenía claro cuál era la razón por la cual unas
sustancias podían atravesar la membrana semipermeable y otras no podían.
d. Modelos de transportes celulares: El transporte pasivo no mediado es
el proceso de intercambio de sustancias más trabajado por parte de
William al momento de dar respuesta a los interrogantes de los
instrumentos (ver Figura 6.20). Cada vez que se trabajaba en los
modelos de transporte celular se notaba inclinación pronunciada hacia
este tipo de transporte (ver Figura 6.17 Parte 3 y 4).
P2I1W ¿Cómo cree que las células eucariotas se alimentan?
WI1R2 Por endocitosis, por difusión simple, facilitada y pinocitosis.
Figura 6.20 WI2E1Rb Representación de los transportes celulares elaborados
por William en los que predomina el transporte pasivo no mediado
Capitulo 6 Análisis
120
P7I1W Como obtiene una célula eucariota los diferentes nutrientes y solutos
para cumplir con sus funciones biológicas.
WI1R7 Por medio de transportes a través de la membrana celular, a veces por
difusión simple, donde las moléculas entran por canales o por filtración por
moléculas de una proteína transportadora o por canales iónicos donde todo lo
que entrara a la célula será para la función que la célula necesite.
PaI4E4W Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
WI4E4Ra Tubo 1: Reacción positiva debido a su coloración, con respecto al
patrón fue blanca viscosa con precipitado. Tubo 2: Reacción positiva. Tomo
color amarillo, es decir la glucosa pasó a través de la membrana del intestino
por difusión simple.
Como se puede ver en las respuestas dadas por el estudiante, el transporte
pasivo no mediado se encuentra presente en mayor proporción; el transporte
pasivo no mediado es la sumatoria de varios procesos, entre los cuales se
encuentran la difusión simple a través de la membrana, difusión simple por
medio de un canal iónico; estos procesos se dan a favor de un gradiente de
concentración, por lo que la célula no tiene que consumir energía (Karp, 2005).
e. Apropiación conceptual versus errores conceptuales: La
comprensión del concepto “permeabilidad selectiva” se encuentra
altamente presente en el estudiante y no se evidencian otras variables
como posibles errores conceptuales (ver Figura 6.17 Parte 1). Son
varias las preguntas en las que el estudiante demuestra compresión del
concepto, siendo las siguientes las más representativas:
PcI2E1W Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
WI2E1Rc Tubo 1: Almidón no pasó a través de la membrana debido a su peso
molecular. No hay transporte a través de la membrana. Tubo2: Toma un color
verde oscuro, azulado comparación del tubo #1 positivo.
PaI2E2W Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
Capitulo 6 Análisis
121
WI2E2Ra Hay presencia de glucosa, ya que la reacción observada al llevarlo al
baño maría por si obtuvimos el mismo color del tubo # deducimos que hubo
transporte a través de la membrana de glucosa.
PcI2E2W Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
WI2E2Rc Con respecto a cómo tiene que funcionar la membrana en este
experimento tomamos como ejemplos los 2 tubos: Tubo 1: No hubo ninguna
reacción al baño maría por cinco minutos permaneció su color azul claro,
Benedict no tiene aldehídos. Tubo 2: Si hubo cambio, ya que antes de colocarlo
al baño maría, su color era azul claro cambio a verde oliva.
PaI4E4W Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
WI4E4Ra Tubo 1: Reacción positiva debido a su coloración, con respecto al
patrón fue blanca viscosa con precipitado. Tubo 2: Reacción positiva. Tomó
color amarillo, es decir la glucosa pasó a través de la membrana del intestino
por difusión simple.
Al momento de trabajar con los estudiantes en el laboratorio los experimentos
relacionados con el transporte de sustancias, se encontró que William
comprendía el concepto de permeabilidad selectiva (ver Figura 6.21),
identificaba y explicaba la razón de por qué una sustancia no atravesaba la
membrana y por qué otros solutos sí lograban atravesar dicha membrana.
Para concluir, el estudiante se encuentra ubicado en el modelo de transporte
pasivo no mediado por el alto porcentaje de rasgos reunidos de este modelo;
en él se visualiza apropiación conceptual y claridad en el concepto de
permeabilidad selectiva.
Capitulo 6 Análisis
122
“Las representaciones semióticas pueden ser el objeto de dos miradas
diferentes: pueden ser aprendidas solo bajo el aspecto de representante o bien
únicamente bajo el aspecto de lo que es representado” (Duval, 1999, p. 36).
William estructura el concepto de transporte celular desde las ideas previas, la
intervención docente en la que trabaja representaciones semióticas escritas y
representaciones graficas, para terminar en la evaluación final. Se encuentran
características puntuales en las que se ve claridad en el concepto transporte
celular.
A medida que se trabajó con William, fue estructurando el concepto de
transporte celular, empleando las diferentes herramientas dadas en el curso
por el docente, más las diferentes actividades planteadas, tales como
cuestionarios, prácticas de laboratorio, presentación de videos, entre otras.
6.5. ANÁLISIS DE MARÍA
Con el desarrollo de las múltiples actividades por parte de María, se tendencia
a determinadas posturas como la tendencia hacia el transporte pasivo no
mediado, con un porcentaje considerablemente alto; la mayoría de las
respuestas las dio bajo esta postura. Desde el punto de vista de las funciones
de la célula, la mayoría de sus respuestas fueron compartidas entre el
metabolismo de la célula, función nutrición, función reproducción, conservación
Figura 6.21 WI5Rb Representación del concepto de permeabilidad selectiva
elaborada por William
Capitulo 6 Análisis
123
energética y degradación de azúcares; en las funciones de la membrana
celular se ve en María tendencia hacia la permeabilidad selectiva de la
membrana como la función más importante; en la interacción célula/organismo
se observa tendencia a responder los diferentes cuestionarios bajo la postura
de la articulación célula/organismo; finalmente, se visualiza la categoría de las
apropiaciones conceptuales versus los errores conceptuales presentes en
María, permitiendo identificar plena comprensión del concepto de
permeabilidad selectiva.
En el análisis general y particular se presentan valores porcentuales y
ubicación en las diferentes posturas nombradas. Dichos análisis parten de la
siguiente red semántica obtenida en ATLAS ti.
6.5.1. ANÁLISIS GENERAL DE MARÍA
¿Como el estudiante piensa en función del concepto transporte celular? Por
medio de las diferentes actividades realizadas durante el semestre académico
se observaron progresos en cuanto a: la interacción existente entre la célula y
el organismo, funciones de la célula, funciones de la membrana celular,
modelos de transporte celulares, y apropiación conceptual versus errores
conceptuales. A continuación se explican cada una de las características
identificadas en el sujeto.
a. Interacción célula/organismo: A medida que se aplicaban los
instrumentos surgieron dos categorías relacionadas con la interacción
existente entre la célula y el organismo: 1. Articulación célula/organismo,
2. Polidipsia (ver Tabla 5).
María manifiesta tendencia hacia la articulación célula/organismo durante la
resolución de todos los cuestionarios, abarcando un 3,64%; el 1,82% restante
es empleado para alojar la polidipsia como un proceso que relaciona los
procesos de la célula con los del organismo (ver Tabla 5).
Capitulo 6 Análisis
124
b. Funciones de la célula: María destaca algunas funciones de la célula
haciendo énfasis en metabolismo, función nutrición, función
reproducción, conservación energética, degradación de azúcares,
conservación energética.
En trabajo que se realizó con María se observó una repartición equitativa
porcentual de las cinco categorías empleadas por la estudiante al momento de
responder los seis instrumentos; el valor porcentual por cada categoría es de
1,82%.
c. Funciones de la membrana celular: El estudiante hace referencia a
cuatro funciones específicas de la membrana celular: transporte celular,
permeabilidad selectiva, señalización celular, interacción medio
intracelular/extracelular. María demuestra tener claridad respecto a que
dentro de las funciones de la membrana celular, la permeabilidad
selectiva es una función muy importante dentro de las actividades
destacadas de la membrana celular, e indispensable para el buen
desempeño del transporte celular (ver Tabla 5).
María expresa por medio de las respuestas dadas a los interrogantes de los
instrumentos, que la permeabilidad selectiva es la función que se encuentra
más presente.
d. Modelos de transportes celulares: En la estudiante se encuentran
gran variedad de modelos de transporte celular: transporte activo,
transporte pasivo mediado, transporte pasivo no mediado, otros
transportes. En María se encontró que el transporte pasivo no mediado
es la clase de transporte celular más empleado (ver Tabla 5).
e. Apropiación conceptual versus errores conceptuales: en este caso
se destaca en el estudiante: comprensión del concepto de permeabilidad
Capitulo 6 Análisis
125
selectiva, confusión de transportes celulares, y confusión en el concepto
de permeabilidad selectiva (ver Tabla 5).
María comprende el concepto de permeabilidad selectiva, pero muestra
confusión en el concepto de gradiente de concentración y en algunos
transportes celulares.
Categorías Subcategorías % Relativo % Total
Interacción célula/organismo
Articulación célula/organismo
3,64% 5,46%
Polidipsia 1,82%
Funciones de la célula
Conservación energética
1,82%
9,10% Función de reproducción
1,82%
Función nutrición 1,82%
Metabolismo 1,82%
Degradación de azúcares
1,82%
Funciones de la membrana celular
Interacción medio intracelular/extracelular
1,82%
27,27% Permeabilidad selectiva
16,36%
Señalización celular 1,82%
Transporte celular 7,27%
Modelos de transporte celular
Transporte activo 3,64%
41,82% Transporte pasivo mediado
3,64%
Transporte pasivo no mediado
27,27%
Otros transportes 7,27%
Apropiación conceptual vs. Errores conceptuales
Comprensión del concepto “permeabilidad selectiva”
9,09%
12,73% Confusión de transportes celulares
1,82%
Confusión del concepto “gradiente de concentración”
1,82%
Tabla 5 Análisis general de María por categorías
Capitulo 6 Análisis
126
Figura 6.22 Red semántica de María Parte 1
Capitulo 6 Análisis
127
Figura 6.22 Red semántica de María Parte 2
Capitulo 6 Análisis
128
Figura 6.22 Red semántica de María Parte 3
Capitulo 6 Análisis
129
Figura 6.22 Red semántica de María Parte 4
Capitulo 6 Análisis
130
6.5.2. ESTUDIO DE CASO DE MARÍA
a. Interacción célula/organismo: La interacción célula/organismo es una
variable que predomina en María con un porcentaje de 3,64%; recurre al
concepto “polidipsia” empleándolo en un 1,82% (ver Tabla 5); tiene claro
que la interacción célula/organismo es fundamental para comprender la
relación existente entre la nutrición del ser humano y la nutrición de las
células (ver Figura 6.22 Parte 1).
P5I1M ¿Cómo cree que se relaciona la nutrición del ser humano con la
nutrición celular?
MI1R5 En que si no se ingiere alimento hay desnutrición conllevando al
debilitamiento posteriormente a la muerte; igualmente la célula si no se
alimenta se muere debido a su deshidratación.
P5I6M ¿Cómo cree que se relaciona la nutrición del ser humano con la
nutrición celular?
MI6R5 La nutrición celular y la del ser humano se asemeja por el intercambio
de materia y energía con su medio. Son sustancias asimiladas como en el ser
humano tienen distintos fines y en la célula sucede lo mismo.
Es interesante que María relacione la nutrición del ser humano con la nutrición
de la célula, como lo señala en la primera respuesta al decir que en la medida
en que una persona muere por desnutrición, las células que lo conforman
también perecerían; por otra parte, en la segunda respuesta hace una especie
de comparación entre la nutrición del humano y la de la célula extrayendo como
factor común el intercambio de materia y energía del medio.
b. Funciones de la célula: Dentro de las funciones de la célula, María
relaciona cinco específicas: metabolismo, función nutrición, función
reproducción, conservación energética y degradación de azúcares (ver
Figura 6.22 Parte 1); cada una de las anteriores presenta el mismo
porcentaje (1,82%) (ver Tabla 5).
Capitulo 6 Análisis
131
P6I6M ¿De qué forma una persona que consume muchos dulces incorpora la
glucosa a la célula? Explicar
MI6R6 Por medio de glucólisis.
Como se ve, María recurre a la vía metabólica “glucólisis”; esta vía metabólica
tiene como función oxidar la glucosa con el objetivo de obtener energía para la
célula, ruta metabólica conformada por diez reacciones enzimáticas
consecutivas convirtiendo una molécula de glucosa en dos moléculas de
piruvato: el enol – piruvato y el ceto – piruvato (Karp, 2005).
María también trabaja con la función nutrición, como se observa a continuación.
P7I6M Como obtiene una célula eucariota los diferentes nutrientes y solutos
para cumplir con sus funciones biológicas.
MI6R7 Función nutrición: la membrana celular se pone en contacto con el
medio extracelular con el fin de intercambiar sustancias. Conservación
energética: en la mitocondria se encuentran las cadenas respiratorias que
proporcionan la energía para todas las funciones vitales. Función reproducción:
todas las células surgen de una única célula inicial.
La estudiante recurre al término “función nutrición” buscando explicar cómo la
célula adquiere nutrientes para cumplir sus funciones; si se observa
detalladamente, María está mostrando con su respuesta el intercambio de
sustancias a través de la membrana celular, cómo es que la célula permite el
paso de estas sustancias necesarias para su buen funcionamiento.
Posteriormente la estudiante se refiere a la función reproducción de la célula, y
tiene claro el origen de las células.
P7I6M Cómo obtiene una célula eucariota los diferentes nutrientes y solutos
para cumplir con sus funciones biológicas.
MI6R7 Función nutrición: la membrana celular se pone en contacto con el
medio extracelular con el fin de intercambiar sustancias. Conservación
energética: en la mitocondria se encuentran las cadenas respiratorias que
Capitulo 6 Análisis
132
proporcionan la energía para todas las funciones vitales. Función reproducción:
todas las células surgen de una única célula inicial.
Para María, las células provienen de una célula inicial, respuesta que está muy
aproximada a la realidad. Karp (2005) expone que las células se reproducen
por el proceso de división celular, proceso que se da a partir de una célula
madre la cual se divide posteriormente en dos células hijas si es una célula
somática, o se puede dividir en cuatro células hijas es una célula sexual.
La conservación energética es otra función celular destacada en la estudiante
como se muestra en la respuesta a continuación:
P7I6M Cómo obtiene una célula eucariota los diferentes nutrientes y solutos
para cumplir con sus funciones biológicas.
MI6R7 Función nutrición: la membrana celular se pone en contacto con el
medio extracelular con el fin de intercambiar sustancias. Conservación
energética: en la mitocondria se encuentran las cadenas respiratorias que
proporcionan la energía para todas las funciones vitales. Función reproducción:
todas las células surgen de una única célula inicial.
La estudiante relaciona la mitocondria como la organela encargada de generar
energía en la célula por medio de los diferentes procesos metabólicos internos
que ésta realiza.
Degradar azúcares es la última función de la célula que María enfatiza, función
relacionada con el metabolismo y conservación energética y fundamental para
que la célula desempeñe correctamente las múltiples funciones.
PcI2E1M Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
MI2E1Rc La membrana celular forma canales por los cuales entran o salen
ciertas sustancias y/o moléculas de forma selectiva, pero en este caso hubo
transporte a través de la membrana. Se requerirá de una síntesis del
polisacárido en monosacáridos para que pueda traspasar la membrana celular.
Capitulo 6 Análisis
133
Se detecta un pequeño error conceptual. María habla de “síntesis” refiriéndose
a convertir una molécula grande en una pequeña; la definición de este término
varía de acuerdo con el contexto; en las ciencias químicas y biológicas
sintetizar es generar o producir una sustancia nueva. En la estudiante se
observa una correcta concepción de la función “degradación de azúcares”.
c. Funciones de la membrana celular: María en sus respuestas mostraba
cierta inclinación hacia la permeabilidad selectiva como la función más
presente (ver Figura 6.22 Parte 2).
P4I1M ¿Cómo cree que la célula eucariota ingiere agua?
MI1R4 Por medio de la membrana celular, que es una bicapa muy selectiva, y
la que permite la entrada y salida de nutrientes a la célula, y entre éstas el agua
para la hidratación.
PcI2E1M Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
MI2E1Rc La membrana celular forma canales por los cuales entran o salen
ciertas sustancias y/o moléculas de forma selectiva, pero en este caso hubo
transporte a través de la membrana. Se requerirá de una síntesis del
polisacárido en monosacáridos para que pueda traspasar la membrana celular.
PcI5M Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el transporte
de sustancias basados en el video anterior.
MI5Rc La membrana celular cuya función es ser permeable al estímulo que se
produce, permitiendo la apertura y el cierre de los canales cuando haya
relajación y/o contracción respondiendo a la necesidad de la célula.
María muestra en sus respuestas tendencia a la permeabilidad selectiva como
la función de la membrana celular más representativa.
d. Modelos de transportes celulares: El transporte pasivo no mediado es
el transporte más presente en la estudiante (ver Figura 6.23, 6.24 y
6.25), como se muestra en sus respuestas más representativas (ver
Figura 6.22 Parte 2, 3 y 4).
Capitulo 6 Análisis
134
PaI3M Explique y justifique por escrito el fenómeno observado en el video
anterior.
MI3Ra Difusión simple: en este tipo de transporte hay proteínas que atraviesan
la membrana formando canales, los cuales permiten el paso e moléculas
específicas con mucha facilidad.
PcI3M Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el transporte
de sustancias basados en el video anterior.
MI3Rc En la difusión simple las sustancias que traspasan la membrana, se
difunden con mucha facilidad ya que son permeables ya sea por su peso
molecular.
A medida que María solucionaba los cuestionarios trató de explicar en qué
consistía el proceso de difusión simple y cuáles eran las características que
presentaba. Se visualiza en la estudiante una aproximación evidente en cuanto
al concepto de difusión simple, permitiendo ubicar a la estudiante en el modelo
de transporte pasivo no mediado.
Figura 6.23 MI6R11 Representación del concepto ósmosis “transporte pasivo no
mediado elaborado por María
Figura 6.24 MI6R13 Representación elaborada por María sobre transporte pasivo
no mediado
Capitulo 6 Análisis
135
e. Apropiación conceptual versus errores conceptuales: María muestra
compresión en el concepto de permeabilidad selectiva como se observa
a continuación (ver Figura 6.22 Parte 2 y 3).
PaI2E1M Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
MI2E1Ra Tubo 1: La coloración es un rojo constante indicando que es
negativo, es decir, el almidón no paso a través de la membrana debido a su
alto peso molecular. Tubo 2: Toma un color verde oscuro, al realizar el
procedimiento, el color de la solución es verde azulado oscuro indicando que
es positivo.
PcI2E2M Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
MI2E2Rc En este procedimiento el resultado es positivo ya que hubo un tubo
patrón positivo que al compararlo con el tubo 2 se observa cambio, indicando
que hubo transporte a través de la membrana, pues la glucosa es un
monosacárido y es permeable a la membrana, sería un trasporte activo.
PaI4E3M Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
MI4E3Ra Tubo 1: El resultado es negativo, pues no se forma ninguna
precipitación. Tubo 2: En este tubo si se logra observar cambios, cómo una
parte liquida blanca con partículas negras, su concentración es lechosa en la
parte de arriba y en la mitad es transparente, transcurso de minutos se torna
violeta gis, demostrando presencia de solución salina.
Figura 6.25 MI5Rb Intercambio de sustancias a través de la membrana celular sin
mediador elaborado por María
Capitulo 6 Análisis
136
PaI4E5M Explique y justifique por escrito el fenómeno observado.
MI4E5Ra Tubo 1: Su color es azul claro, al calentar amarillo fuerte indicando
reacción positiva. Tubo 2: Su color es blanco lechoso indicando presencia de
cloruro de sodio (reacción positiva). Tubo 3: esta reacción es negativa ya que
se observa el mismo color del lugol no hubo cambio.
También se identificó en la estudiante una confusión en cuanto al concepto de
gradiente de concentración (ver Figura 6.22 Parte 2 y 3).
PcI4E5M Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
MI4E5Rc El transporte a través de la membrana en el tubo 1 y tubo 2 es por
difusión, es decir, atraviesa la membrana sin necesidad de ningún gradiente de
concentración y/o ATP, en cambio en el tubo 3 la reacción fue negativa ya que
con el lugol es para identificar carbohidratos y nombrándolo anteriormente el
almidón contiene moléculas muy grandes convirtiéndolas impermeables a la
membrana.
En este caso María manifiesta que el paso de algunas sustancias ocurre sin
necesidad de un gradiente de concentración y/o ATP; en este caso se observa
una desarticulación en el concepto de gradiente de concentración ya que todos
los transportes celulares exceptuando el transporte activo, trabajan en función
de un gradiente de concentración.
También se presentó confusión en el concepto de transportes celulares, María
está confundiendo el transporte activo con difusión simple por medio de un
canal acuoso (ver Figura 6.22 Parte 3), como se observa a continuación:
PaI5M Explique y justifique por escrito el fenómeno observado en el video
anterior.
MI5Ra Al producirse un estímulo hay gasto de GTP. Saliendo Na+ al exterior de
la célula, se abren las compuertas que permiten la salida de éste. Luego entra
K+ produciendo el cierre de los canales de Na
+ y contribuyendo a la relajación.
Capitulo 6 Análisis
137
Karp (2005) plantea que los canales iónicos hacen parte de las proteínas
transmembrana que contienen poros acuosos, los cuales son activados y
desactivados con frecuencia; cuando dichos canales se abren permiten el paso
de iones específicos a través de la membrana celular; la activación de los
canales iónicos se da por varios procesos como la activación por voltaje,
activación por un ligando o por procesos mecanosensibles. María confundió la
activación del canal iónico por medio de un ligando que en este caso es el GTP
con el transporte activo el cual es una bomba, requiere ATP y va en contra de
un gradiente de concentración permitiendo el intercambio de tres iones de
sodio que salen de la célula por dos de potasio que entran, ambos transitando
por el mismo canal.
“En el conocimiento de los procesos de construcción y transformación de
representaciones intervienen diferentes tipos de actividades, dentro de las que
se destacan las de formación, como aquellas representaciones de algo a partir
de un conjunto de caracteres e intencionalidades; las de tratamiento, cuando
una transformación produce otra dentro de un mismo registro; y las de
conversión, cuando la transformación produce otra representación en un
registro distinto al de la representación inicial, por ejemplo, la transformación
analógica a la digital” (Duval, 1999 citado por Tamayo, 2006, pág. 41). María
demuestra claridad al momento de representar gráficamente el transporte de
sustancias a través de la membrana celular; las representaciones iniciales se
ven toscas e incompletas, mientras que las representaciones encontradas en el
instrumento final se encuentran más elaboradas, esta característica vista en las
representaciones finales demuestra la formación del concepto estudiado.
Para concluir, se puede decir que María se encuentra ubicada en el modelo de
transporte pasivo no mediado, por el alto porcentaje de rasgos reunidos de este
modelo; en el estudiante se visualiza apropiación conceptual y claridad en el
concepto de permeabilidad selectiva.
Capitulo 6 Análisis
138
6.6. ASPECTOS COMUNES
En el trabajo realizado, los cinco estudiantes observados muestran una serie
de factores comunes, similitudes que permiten ubicarlos en modelos
conceptuales específicos partiendo de las categorías analizadas en cada caso
(a. interacción célula/organismo; b. funciones de la célula; c. funciones de la
membrana celular; d. modelos de transportes celulares; e. apropiación
conceptual versus errores conceptuales).
En la primera categoría, interacción célula/organismo, se observa que los cinco
estudiantes coinciden en que existe una articulación entre las células y el
organismo en cuanto a las múltiples funciones; la célula depende de los
alimentos ingeridos por el organismo, y el organismo necesita del correcto
funcionamiento celular.
Respecto a la función de la célula, la que más predomino en los cinco casos
fue el metabolismo. Cada uno de los estudiantes expuso al momento de
resolver los instrumentos que esta función es la más importante de la célula y
expresan que la célula adquiere energía para su funcionamiento gracias a esta
función; la vía metabólica mas nombrada por los estudiantes al momento de
responder los cuestionarios fue la glucólisis.
Dentro de las funciones de la membrana celular trabajadas por los estudiantes
la presente en los cinco casos es la permeabilidad selectiva; los estudiantes la
resaltan como la función más importante de la membrana celular debido a que
impide el paso de solutos que no son necesarios para la célula y permite los
indispensables para ella; además permite la salida de las sustancias que deben
ser desechadas e impide la salida de las necesarias para la célula; en los cinco
casos, la permeabilidad selectiva fue la función de mayor valor porcentual.
En los modelos de transporte celular, cuarta categoría trabajada, se observa
como rasgo común en los cinco casos el transporte pasivo no mediado; cada
Capitulo 6 Análisis
139
estudiante al momento de responder los cuestionarios se situó en este modelo
de transporte celular; se identifica la claridad presente en los alumnos al
momento de responder que la permeabilidad selectiva es la función más
significativa en la membrana celular.
La apropiación conceptual versus errores conceptuales, quinta categoría
analizada en los estudiantes, permitió identificar que en todos los casos hay
una alta comprensión del concepto “permeabilidad selectiva”; al tener este
concepto comprendido los estudiantes podrán potenciar el desarrollo de
nuevos conceptos relacionados con el transporte celular de sustancias.
Como lo plantea Duval (1999) “No es posible estudiar los fenómenos relativos
al conocimiento sin recurrir a la noción de representación”. Por esta razón el
presente trabajo de investigación ha tenido como objeto de estudio el empleo
de las representaciones en la formación del concepto transporte celular.
Capitulo 7 Conclusiones y Recomendaciones
140
CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
7.1. CONCLUSIONES
Las conclusiones que se presentan a continuación son coherentes con la
estructura de construcción del análisis, acudiendo a las cinco categorías
expuestas.
7.1.1. CONCLUSIONES GENERALES
Los diferentes casos estudiados nos permitieron observar la incidencia
de las representaciones gráficas y proposicionales en la formación del
concepto transporte celular en estudiantes universitarios. Las
interacciones entre estos tipos de representaciones permitieron que los
estudiantes identificaran sus ideas previas sobre el tema estudiado y
realizaran los ajustes conceptuales requeridos en función de los
desarrollos actuales reconocidos desde la biología.
El proceso de enseñanza seguido partió del reconocimiento de las ideas
previas de los estudiantes acerca del concepto transporte celular. Una
vez identificadas las ideas previas se diseñaron actividades de
Capitulo 7 Conclusiones y Recomendaciones
141
enseñanza que invitaban a los estudiantes a realizar diferentes
representaciones de los conceptos enseñados. Los diferentes textos y
representaciones gráficas elaboradas por los estudiantes permitieron
evidenciar la complementariedad entre estos tipos de representación, en
función de la comprensión de los conceptos enseñados.
El estudiante emplea representaciones gráficas y proposicionales, en
primera instancia, para tratar de expresar las representaciones internas,
sus comprensiones, acerca de un fenómeno determinado. La producción
de estas representaciones externas le permitió al profesor actuar en
función de realizar los ajustes requeridos para el logro de aprendizajes
de los estudiantes.
7.1.2. CONCLUSIONES SEGÚN LAS CATEGORÍAS DEL ANÁLISIS
INTERACCIÓN CÉLULA/ORGANISMO
Se observa en los estudiantes la elaboración de explicaciones más
coherentes y claras en cuanto al concepto “articulación
célula/organismo”. En todos los casos identifican que la célula actúa
en función del organismo y el organismo actúa en función de la
célula.
La asociación topográfica y funcional de la célula es una variable
identificada al momento de indagar sobre la relación existente entre
la alimentación del ser humano y de la célula.
FUNCIONES DE LA CÉLULA
La función celular más destacada por los estudiantes fue
“metabolismo”; los estudiantes entienden esta función de la célula
como la responsable de la síntesis de energía.
Capitulo 7 Conclusiones y Recomendaciones
142
La degradación de azúcares se encuentra presente con alta
frecuencia en la resolución de preguntas relacionadas con el proceso
de incorporar glucosa a la célula.
FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR
La función de la membrana celular de mayor importancia para los
estudiantes es la permeabilidad selectiva.
MODELOS DE TRANSPORTES CELULARES
El modelo de transporte celular presente en los cinco casos fue
transporte pasivo no mediado.
APROPIACIÓN CONCEPTUAL VERSUS ERRORES CONCEPTUALES
Después de realizada la intervención didáctica, los estudiantes
lograron mejores comprensiones del concepto “permeabilidad
selectiva”.
Se observan confusiones en la distinción entre algunos transportes
celulares.
7.2. RECOMENDACIONES
Se recomienda el empleo constante de las representaciones múltiples
en el aula por parte de los docentes con el fin de buscar aprendizajes en
profundidad en los estudiantes. El profesor debe conocer en mayor
detalle el papel de los diferentes lenguajes en función del logro de
aprendizajes en profundidad en los estudiantes. Emplear las
representaciones múltiples como estrategia didáctica, permitirá a
Capitulo 7 Conclusiones y Recomendaciones
143
estudiantes y profesores la realización de procesos educativos de mayor
calidad.
Se debe enseñar y motivar al estudiante hacia el trabajo con las
representaciones múltiples como estrategia de estudio y de esta manera
lograr aprendizajes en profundidad.
Se requiere adelantar procesos de formación docente encaminados a
lograr que los profesores conozcan más acerca del papel de los
diferentes lenguajes en los procesos de enseñanza y de aprendizaje de
las ciencias.
Capitulo 8 Anexos
144
ANEXOS
Capitulo 8 Anexos
145
ANEXO 1
INSTRUMENTO 1 Y 6
MAESTRÍA EN ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS
INSTRUMENTO DE INVESTIGACIÓN
REPRESENTACIONES MÚLTIPLES EN EL TEMA TRANSPORTE CELULAR
NOMBRE:_______________________________ FECHA:________________
A continuación encontrará una serie de preguntas frente a las cuales debe
representar gráficamente y justificar claramente su respuesta. Es muy
importante que en la respuesta trate de explicar lo que cree que sucede.
Procure emplear todo el espacio dado para la respuesta.
1. ¿Por qué cree que las células eucariotas tienen membrana celular?
2. ¿Cómo cree que las células eucariotas se alimentan?
Capitulo 8 Anexos
146
3. ¿Cómo cree que las células eucariotas eliminan sus desechos?
4. ¿Cómo cree que la célula eucariota ingiere agua?
5. ¿Cómo cree que se relaciona la nutrición del ser humano con la nutrición
celular?
6. ¿De qué forma una persona que consume muchos dulces incorpora la
glucosa a la célula? Explicar.
Capitulo 8 Anexos
147
7. ¿Cómo obtiene una célula eucariota los diferentes nutrientes y solutos
para cumplir con sus funciones biológicas?
8. Por medio de un dibujo trate de explicar los diferentes movimientos de
las sustancias desde el exterior al interior de la célula y viceversa.
Capitulo 8 Anexos
148
9. Una persona en una fiesta consume gran cantidad de alcohol etílico; al
día siguiente se siente muy indispuesto, con dolor de cabeza y mucha
sed; ¿Qué cree usted está sucediendo en las células de esta persona
para generar estos síntomas?
10. Si para calmar los síntomas de sed este individuo consume una
gaseosa, ¿cree usted que la sensación de sed desaparece
inmediatamente en el individuo?, ¿Por qué? ¿Cree usted que la
sensación de sed aparece de nuevo al cabo de unos pocos minutos?
SI___ NO ___
¿Por qué?
11. Explique por medio de un dibujo lo expuesto por usted en la respuesta
anterior, destacando lo que le ocurre a la membrana celular y a la
célula. Elabore los dibujos en los respectivos espacios.
MEMBRANA CELULAR CÉLULA
Capitulo 8 Anexos
149
12. Si para calmar los síntomas de sed este individuo consume agua, ¿cree
usted que la sensación de sed desaparece inmediatamente en la
persona?, SI___ NO___
¿Por qué?
13. Explique por medio de un dibujo lo expuesto por usted en la respuesta
anterior; señalando qué le ocurre a la membrana celular y a la célula.
Elabore los dibujos los respectivos espacios.
MEMBRANA CELULAR CÉLULA
Capitulo 8 Anexos
150
14. Si para calmar los síntomas de sed este individuo consume suero casero
(un litro de agua con 4 cucharadas de azúcar y 2 cucharadas de sal),
¿cree usted que la sensación de sed desaparece inmediatamente en el
individuo? SI___ NO ___
¿Por qué?
15. Explique por medio de un dibujo lo expuesto por usted en la respuesta
anterior; muestre lo que le ocurre a la membrana celular y a la célula.
Elabore los dibujos en cada uno de los respectivos espacios.
MEMBRANA CELULAR CÉLULA
3
3 Instrumento empleado para explorar ideas previas y como post - test
Capitulo 8 Anexos
151
Capitulo 8 Anexos
152
ANEXO 2
INSTRUMENTO 2
MAESTRÍA EN ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS
INSTRUMENTO DE INVESTIGACIÓN
REPRESENTACIONES MÚLTIPLES EN EL TEMA TRANSPORTE CELULAR
NOMBRE: _______________________________ FECHA:________________
A continuación encontrará una serie de experimentos explicados de forma
sencilla, y una serie de preguntas que buscan desarrollar el análisis,
interpretación y justificación, complementados a través de representaciones
gráficas.
Es indispensable que en la ejecución de las anteriores actividades emplee la
totalidad del espacio brindado para cada respuesta..
TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA
Objetivo:
Demostrar que las membranas biológicas son más que paredes pasivas que
separan a las células.
Comprender los fenómenos de transporte que se realizan a través de la
membrana, su importancia y sus efectos sobre las células.
Aplicar los conocimientos teóricos adquiridos a fenómenos fisiológicos
normales.
Capitulo 8 Anexos
153
Material:
Parrilla eléctrica
Termómetros
6 Tubos de ensayo
Goteros
Intestino de cerdo
Pita
Beakers
Agua destilada
Solución de glucosa al 10%
Solución de almidón al 10%
Solución de NaCl al 10%
Nitrato de plata al 0.1%
Reactivo de Benedict
Lugol
Pipetas
Metodología:
a. Modelo de transporte a través de una membrana semipermeable
Experimento 1:
1. Tome un trozo de intestino de cerdo y selle uno de sus extremos con
un pedazo de pita.
2. Deposite luego dentro del intestino, con una pipeta, 10 ml de solución
de almidón al 10% y selle el otro extremo del intestino con pita
(verifique que ambos extremos queden bien sellados).
3. Más adelante, coloque el intestino con la solución dentro de un
beaker y añada agua destilada hasta cubrir totalmente el preparado.
4. Deje el montaje en reposo durante 20 minutos.
Capitulo 8 Anexos
154
5. Mientras pasan los 20 minutos prepare el siguiente patrón utilizando
para ello dos tubos de ensayo, así:
a. Tubo 1: agregue 2 ml de agua destilada y adicione 5 gotas de
Lugol. Observe lo ocurrido.
b. Tubo 2: agregue 2 ml de solución de almidón al 10% y
adicione 5 gotas de lugol. Observe lo ocurrido y compare con
el tubo 1; conserve el tubo 2 como patrón.
6. Una vez transcurridos los 20 minutos tome 2 ml de contenido del
beaker, llévelos a un tubo de ensayo y adiciónele 5 gotas de lugol.
7. Observe lo ocurrido y compare con el tubo 2.
a. Explique o justifique por escrito el fenómeno observado.
________________________________________________________________
________________________________________________________________
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Capitulo 8 Anexos
155
b. Represente gráficamente lo que ocurre en la práctica anterior en
cuanto al movimiento de las moléculas en la membrana celular.
c. Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
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Capitulo 8 Anexos
156
Experimento 2:
1. Tome un trozo de intestino de cerdo y selle uno de sus extremos con
un pedazo de pita.
2. Lego deposite dentro del intestino, con una pipeta, 10 ml de solución
de glucosa al 10% y selle ahora el otro extremo del intestino con pita
(verifique que ambos extremos queden bien sellados).
3. Posteriormente, coloque el intestino con la solución dentro de un
beaker y añada agua destilada hasta cubrir totalmente el preparado.
4. Deje el preparado en reposo durante 20 minutos.
5. Mientras pasa este tiempo prepare el siguiente patrón utilizando dos
tubos de ensayo, así:
a. Tubo 1: agregue 2 ml de agua destilada y adicione 5 gotas de
de reactivo de Benedict, caliéntelo durante 5 minutos a baño
maría y observe lo que ocurre.
b. Tubo 2: agregue 2 ml de solución de glucosa al 10% y
adicione 5 gotas del reactivo de Benedict, caliéntelo durante 5
minutos a baño maría, observe lo ocurrido y compárelo con el
tubo 1; conserve el tubo 2 como patrón.
6. Transcurridos los 20 minutos tome 2 ml del contenido del beaker,
llévelos a un tubo de ensayo, adiciónele 5 gotas del reactivo de
Benedict y caliéntelo durante 5 minutos al baño maría
7. Observe lo que sucede y compárelo con el tubo 2.
a. Explique o justifique por escrito el fenómeno observado.
________________________________________________________________
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Capitulo 8 Anexos
157
OJO: CAMBIAR ESTE TEXTO c. SEGÚN LA OBSERVACIÓN ANTERIOR
4
4 Instrumento 2, prácticas de permeabilidad selectiva 1 y 2. Obtenidas de (Barco Ríos y
Castaño Molina, 2005).
b. Represente gráficamente lo que ocurre en la práctica anterior en
cuanto al movimiento de las moléculas en la membrana celular.
c. Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
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Capitulo 8 Anexos
158
ANEXO 3
INSTRUMENTO 3
MAESTRÍA EN ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS
INSTRUMENTO DE INVESTIGACIÓN
REPRESENTACIONES MÚLTIPLES EN EL TEMA TRANSPORTE CELULAR
NOMBRE: _______________________________ FECHA:________________
A continuación encontrará una serie de videos los cuales explican de una forma
muy gráfica el transporte celular; estos videos son complementados con
preguntas que buscan desarrollo, interpretación y justificación a través de
interpretaciones gráficas.
Es indispensable al realizar estas actividades emplee la totalidad del espacio
brindado para cada respuesta.
Video 1: http://www.youtube.com/watch?v=GTDhbBzigNk
d. Explique o justifique por escrito el fenómeno observado en el video
anterior.
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Capitulo 8 Anexos
159
5
5 Proyección de un video sobre el tema transporte celular obtenido de:
http://www.youtube.com/watch?v=GTDhbBzigNk
e. Represente gráficamente lo que ocurre en el fenómeno anterior
observado en el video en cuanto al movimiento de las moléculas
en la membrana celular.
f. Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el video anterior.
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Capitulo 8 Anexos
160
ANEXO 4
INSTRUMENTO 4
MAESTRÍA EN ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS
INSTRUMENTO DE INVESTIGACIÓN
REPRESENTACIONES MÚLTIPLES EN EL TEMA TRANSPORTE CELULAR
NOMBRE: _______________________________ FECHA:________________
A continuación encontrará una serie de experimentos explicados de forma
sencilla, los cuales son complementados con una serie de preguntas que
buscan desarrollar el análisis, interpretación y justificación, complementados a
través de representaciones gráficas.
Es indispensable que en estas actividades emplee la totalidad del espacio
brindado para cada respuesta.
TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA
Objetivo:
Demostrar que las membranas biológicas son más que paredes pasivas que
separan a las células.
Comprender los fenómenos de transporte que se realizan a través de la
membrana, su importancia y los efectos que tienen sobre las células.
Aplicar los conocimientos teóricos adquiridos a fenómenos fisiológicos
normales.
Capitulo 8 Anexos
161
Material:
Parrilla eléctrica
Termómetros
6 Tubos de ensayo
Goteros
Intestino de cerdo
Pita
Beakers
Agua destilada
Solución de glucosa al 10%
Solución de almidón al 10%
Solución de NaCl al 10%
Nitrato de plata al 0.1%
Reactivo de Benedict
Lugol
Pipetas
Metodología:
b. Modelo de transporte a través de una membrana semipermeable.
Experimento 3:
1. Tome un trozo de intestino de cerdo y selle uno de sus extremos con un
pedazo de pita.
2. Deposite luego dentro del intestino, con una pipeta, 10 ml de solución
salina al 10% y selle ahora el otro extremo del intestino con pita
(verifique que ambos extremos estén bien sellados).
3. Posteriormente, coloque el intestino con la solución dentro de un beaker
y añada agua destilada hasta cubrir totalmente el preparado.
Capitulo 8 Anexos
162
4. Deje el montaje en reposo durante 20 minutos.
5. Mientras pasa este tiempo prepare el siguiente patrón utilizando 2 tubos
de ensayo, así:
a. Tubo 1: agregue 2 ml de agua destilada y adicione 5 gotas de
nitrato de plata (AgNO3). Observe lo ocurrido.
b. Tubo 2: agregue 2 ml de solución salina al 10% y adicione 5 gotas
de AgNO3. Observe lo ocurrido y compare con el tubo 1; conserve
el patrón 2 como patrón.
6. Una vez transcurridos los 20 minutos tome 2 ml del contenido del
beaker, llévelos a un tubo de ensayo y adiciónele 5 gotas de AgNO3.
7. Observe lo sucedido y compare con el tubo 2.
a. Explique o justifique por escrito el fenómeno observado.
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
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________________________________________________________________
Capitulo 8 Anexos
163
b. Represente gráficamente lo que ocurre en la práctica anterior en
cuanto al movimiento de las moléculas en la membrana celular.
c. Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
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_______________________________________________________________
Capitulo 8 Anexos
164
Experimento 4:
1. Tome un trozo de intestino de cerdo y selle uno de sus extremos con un
pedazo de pita.
2. Deposite luego dentro del intestino, con una pipeta, 10 ml de solución
salina al 10% y selle ahora el extremo del intestino con pita (verifique
que ambos extremos estén bien sellados).
3. Posteriormente, coloque el intestino con la solución dentro de un beaker
y añada solución de glucosa al 10% hasta cubrir totalmente el
preparado.
4. Deje el montaje en reposo durante 20 minutos.
5. Una vez transcurridos los 20 minutos tome 2 tubos de ensayo y proceda
de la siguiente manera:
a. Tubo 1: deposite 2 ml del contenido del beaker y adicione 5 gotas
de AgNO3; observe lo que sucede y compare con el patrón
respectivo.
b. Tubo 2: deposite 2 ml del contenido del intestino y adicione 5
gotas del reactivo de benedict, caliéntelo a baño maría durante 5
minutos. Observe los resultados y compare con el patrón
respectivo.
a. Explique o justifique por escrito el fenómeno observado.
________________________________________________________________
________________________________________________________________
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________________________________________________________________
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Capitulo 8 Anexos
165
b. Represente gráficamente lo que ocurre en la práctica anterior en
cuanto al movimiento de las moléculas en la membrana celular.
c. Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
Capitulo 8 Anexos
166
Experimento 5:
1. Tome un trozo de intestino de cerdo y selle uno de sus extremos con un
pedazo de pita.
2. Deposite luego dentro del intestino, con una pipeta, 5 ml de solución
salina al 10% y 5 ml de solución de glucosa al 10%, selle ahora el otro
extremo del intestino con pita (verifique que ambos extremos estén bien
sellados).
3. Posteriormente, coloque el intestino con las soluciones dentro de un
beaker y añada solución de almidón al 10% hasta cubrir totalmente el
preparado.
4. Deje el montaje en reposos durante 20 minutos.
5. Una vez transcurridos los 20 minutos tome tres tubos de ensayo y
proceda de la siguiente manera:
a. Tubo 1: deposite 2 ml del contenido del beaker y adicione 5 gotas
del reactivo de Benedict, caliéntelo a baño maría durante 5
minutos. Observe lo sucedido y compárelo con el patrón
respectivo.
b. Tubo 2: deposite 2 ml del contenido del beaker y adicione 5 gotas
de AgNO3. Observe lo sucedido y compare con el patrón
respectivo.
c. Tubo 3: deposite 2 ml del contenido del intestino y adicione 5
gotas de Lugol, observe lo sucedido y compare con el patrón
respectivo.
a. Explique o justifique por escrito el fenómeno observado.
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Capitulo 8 Anexos
167
6
6 Tres practicas de laboratorio referente al tema transporte celular y permeabilidad selectiva.
Obtenidas de (Barco Ríos y Castaño Molina, 2005).
b. Represente gráficamente lo que ocurre en la práctica anterior en
cuanto al movimiento de las moléculas en la membrana celular.
c. Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el experimento anterior.
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
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_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
Capitulo 8 Anexos
168
ANEXO 5
INSTRUMENTO 5
MAESTRÍA EN ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS
INSTRUMENTO DE INVESTIGACIÓN
REPRESENTACIONES MÚLTIPLES EN EL TEMA TRANSPORTE CELULAR
NOMBRE: _______________________________ FECHA:________________
A continuación encontrara una serie de videos los cuales explican de una forma
muy grafica el transporte celular, estos videos son complementados con una
serie de preguntas que buscan desarrollar, interpretación y justificación a través
de interpretaciones graficas.
Es indispensable que en el desarrollo de las anteriores actividades emplee la
totalidad del espacio brindado para cada respuesta.
Video 2: http://www.youtube.com/watch?v=ldRZcmppQM8
a. Explique o justifique por escrito el fenómeno observado en el video
anterior.
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Capitulo 8 Anexos
169
7
7 Proyección de un video dedicado al tema “transporte celular activado por receptores
muscarínicos”, obtenido de: http://www.youtube.com/watch?v=ldRZcmppQM8
b. Represente gráficamente lo que ocurre en el fenómeno anterior
observado en el video en cuanto al movimiento de las moléculas
en la membrana celular.
c. Explique cómo tiene que funcionar la membrana celular en el
transporte de sustancias basados en el video anterior.
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
Capitulo 9 Bibliografía
170
BIBLIOGRAFÍA
Auduriz - Bravo A., (2010). Hacia una didáctica de las ciencias experimentales
basada en modelos. CiDd: II Congreso , pp. 1 - 5.
Barco Ríos J., Castaño Molina E., (2007). Transporte a través de la
membrana. Barco Ríos J., Castaño Molina E. (Eds). Fundamentos teórico–
prácticos de biología celular. (pp. 77 – 112). Manizales: Editorial Litoarte.
Barrera De Aragón M., (1998). La epistemología en el aula de clase:
oportunidades y limitaciones. En Vasco Uribe C.E.(Ed). Constructivismo en el
aula ¿ilusiones o realidades? (pp. 43-54). Santa Fe de Bogotá: Centro Editorial
Javeriano, CEJA.
Capuano V., Dima G., Botta I.L., Follari B., De la Fuente A., Gutiérrez E.,
Perrotta M.T., (2007). Una experiencia de aula para la enseñanza del concepto
de modelo atómico en 8º. Revista Iberoamericana de Educación, Nº 44 (2), pp.
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Capitulo 9 Bibliografía
171
Chamizo J.A., (2010). Una tipología de los modelos para la enseñanza de las
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