IDEAS PREVIAS CONCEPCIONES ALTERNATIVAS ERRORES CONCEPTUALES CONCEPCIONES Y MODELOS

¿Es correcto llamarlas “ideas previas”? Errores conceptuales Estructura conceptual Preconceptos Concepciones o ideas espontáneas *Concepciones alternativas* Concepciones erróneas Ciencia intuitiva Ciencia de los alumnos Teorías implícitas Teorías en acción Ideas previas CONCEPCIONES Y MODELOS *Implica la existencia de una idea que le permite a un sujeto, interpretar un proceso o fenómeno y que cuenta, al menos, con otra idea alterna entre las que elige conscientemente la que considera la mejor explicación*

Desde la teoría del APRENDIZAJE SIGNIFICATIVO Novak Wandersee, Novak y Mintzes (1994) se adhieren al término "concepciones alternativas", propuesto por Driver y Easley (1987), considerándolo el más adecuado porque involucra una visión "ideográfica", es decir, que con este término se toman en cuenta las ideas de los alumnos como concepciones personales que tienen significado y utilidad para interpretar cierta fenomenología y, porque no implica una denominación en sentido negativo, esto es, considerarlas como un error de comprensión o un conocimiento incompleto, denotación que está implícita en el término "error conceptual" (misconception)

Desde la teoría del APRENDIZAJE SIGNIFICATIVO Novak “Ideas previas" a las concepciones de los estudiantes por ser un término que indica, por un lado, que se refiere a una concepción que no ha sido transformada por la acción escolar y porque es un término fácilmente identificable por los profesores

EL PROBLEMA DE LOS ERRORES CONCEPTUALES desde la teoría del AS de Novak Importancia de este tema - Los alumnos y las alumnas llegan al aula con una serie de concepciones alternativas acerca de los objetos y los acontecimientos naturales, concepciones que manifiestan una gran consistencia y tenacidad. Estas concepciones en muchas ocasiones están en contradicción con los significados científicos consensuados Wandersee, Mintzes y Novak (1994) Profesor Novak en la Universidad de Cornell (USA)

Importancia de este tema EL PROBLEMA DE LOS ERRORES CONCEPTUALES desde la teoría del AS de Novak Importancia de este tema Muchos investigadores dan un énfasis especial a la consecución del aprendizaje significativo (en fuerte contraste con el aprendizaje memorístico que supone la repetición mecánica), que es considerado como un adelanto estimable en el terreno de los errores conceptuales. Wandersee, Mintzes y Novak (1994) Profesor Novak en la Universidad de Cornell (USA)

UNA NUEVA VISIÓN DE LOS ERRORES CONCEPTUALES Los errores conceptuales adquieren sentido en relación a una estructura cognitiva con una organización jerárquica no lógica. En este sentido Novak denomina y define los errores conceptuales como “Limited or Inappropriate Propositional Hierarchies” (LIPH)”.

Tópicos a tratar desde la perspectiva de los conocimientos previos Seres vivos Definición. Niveles de organización. Dimensiones. Estructura celular. Estructura y función. Funciones. Diversidad, clasificación e identificación. Fenómenos hereditarios ecosistema

SERES VIVOS

SERES VIVOS (Mayr. modificado por P. Jimenez*) COMPOSICIÓN QUÍMICA Los mismos componentes que la materia inanimada, pero organizados en moléculas específicas: proteínas, ácidos nucléicos, hormonas, etc. ORGANIZACIÓN Sistemas complejos, ordenados, con capacidad de regulación; la célula, unidad de organización. SISTEMAS ABIERTOS Intercambian energía y materiales del medio. CICLO VITAL Los organismos pasan por secuencias precisas de etapas, por ejemplo: cigoto, embrión o larva y adulto. REGULACIÓN Mecanismos reguladores y de control que mantienen el sistema en equilibrio dinámico. PROGRAMA GENÉTICO Las macromoléculas se sintetizan de acuerdo con las instrucciones del programa genético transmitido hereditariamente. EVOLUCIÓN Los organismos cambian como resultado de la acción de la selección natural sobre incontables generaciones. * Enseñar ciencias. Grao, 2003

Cómo entendemos los SSVV/vida Sistema material: Los mismos componentes que la materia inanimada, pero organizados en moléculas específicas. Intercambio de materia y energía con el entorno. Funciones y estructuras. Sistemas complejos, ordenados, con capacidad de regulación. Niveles de percepción: Modelo celular Modelo organismo Modelo población-comunidad Mecanismos reguladores y de control que mantienen el sistema en equilibrio dinámico. Evolución

SSVV/vida construcción histórica Creación y generación espontánea/1862 Pasteur/1953 Miller síntesis abiótica de aminoácidos. Ser vivo: nace, crece, muere. Ser vivo como sistema material con determinados atributos. Fijismo y evolucionismo. Simbiogénesis. Trasmisión de caracteres continua o discontinua. Desarrollo. Epigénesis o preformismo. Estructura celular. Hoocke, teoría celular. Comunicación entre células.

CONOCIMIENTO DEL ALUMNADO DE 1º de la ESO OBSTÁCULOS

ORIGEN Y EDAD DE LA VIDA La vida es fundamentalmente a nivel de organismo pluricelular. Se ignora el origen procariota y el tiempo que transcurre para lograr lasprimeras células. El microcosmos tiene poca relevancia y escaso significado. La vida se origina en el tiempo cerca de los organismos pluricelulares.

NATURALEZA CELULAR DE LA VIDA No dar significado funcional a la célula. No relacionar función celular con la función del organismo pluricelular. No dar significado a los distintos tipos de células en un organismo pluricelular. Problemas relacionados con la dimensión microscópica de la célula, uso del microscopio y la interpretación de las imágenes que nos ofrece.

CINCO REINOS Desconocimiento sobre MONERA (y su importancia evolutiva), PROTOCTISTAS y HONGOS. Conocimiento sobre plantas y animales descontextualizado. Desconocimiento de especies concretas. Entender la clasificación como algo cerrado y preestablecido.

MODELOS conceptuales Dificultades: MODELOS DE SERES VIVOS: Vivo/ inerte ó vivo/muerto No identificar a los ssvv los atributos que les caracteriza (cuadro anterior) Establecer una identificación de “ser vivo” con “animal”, negando atributos de ssvv a plantas y microorganismos. Presencia no universal de células Complejidad del hecho evolutivo. Confusión entre factor y carácter hereditario. Confusión entre certezas y probabilidades. Relaciones SSVV y ambiente MODELOS DE SERES VIVOS: Vitalismo/materialismo Origen del primer ser vivo/ creación/ generación espontánea Teoría celular Fijismo/evolucionismo Herencia continua/discontinua Desarrollo. Epigénesis/preformismo Ecosistemas

MODELOS conceptuales Dificultades: MODELOS DE SERES VIVOS: A la hora de diferenciar los niveles Aplicar la lógica de un nivel meso al micro o macro. No establecer relaciones entre los elementos de un sistema y tampoco establecerlos con los sitemas inferiores o superiores. Desconocimiento de los seres vivos próximos. MODELOS DE SERES VIVOS: Perspectiva sistémica del SV. Diferenciación de los diferentes niveles de organización de lo vivo. Dimensiones y comportamiento de la materia. Relaciones entre niveles y relaciones intraniveles. Dominio del modelo animal, y dentro de éste dominio de los grandes mamíferos. Problemas para identificar todos los reinos. Dudas ante la pregunta ¿Las semillas son seres vivos?

MODELOS procedimientos y actitudes MODELOS DE SERES VIVOS: Clasificación e identificación Narración histórica y fenómenos únicos Pluralismo causal Azar y probabilidad Sesgos ante la diversidad Identificación de microorganismo con “perjudicial” DIFICULTADES: Clasificación superando lo morfológico. Dificultades para la identificación con claves. Dificultad para identificar animales y plantas del entorno, por ejemplo árboles. Falta de interés por la conservación de las plantas e insectos

Teoría celular

TEORÍA CELULAR Problema de los niveles de organización: explicar fenómenos microscópicos y/o nanométricos con modelos de lo macroscópico. Considerar que las plantas o algunos invertebrados estén formados por células. No todos los órganos están formados por células. La respiración es un proceso pulmonar (las células no respiran) Lo importante de las células es que cada una tiene su “vida” propia, independiente de las demás células. Tener una visión plana de la célula, modelo de “huevo frito”. Dificultades para identificar células a través del microscopio.

ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO CELULAR Dimensiones molecular y celular sin diferenciar. Por ej. Vesículas que atraviesan la membrana plasmática. -

FENÓMENOS HEREDITARIOS

Grupo de investigación sobre el Aprendizaje de la Ciencia (Learning in Science Research Group) Universidad de Leeds (1994-1997) Puntos de partida 60% Todas las células tienen la misma información genética 11% Todas las células del mismo tipo tienen la misma información genética. Cada tipo de célula tiene distinta información genética %45 Cada célula es diferente a todas las demás %8 Diferenciación de las células somáticas y germinales 30% Todas las células somáticas tienen la misma información genética. Todas las células germinales tienen la misma información genética. Las células somáticas tiene distinta información genética que las germinales. Cada tipo de célula tiene información genética diferente a todos los demás tipos. Cada célula tiene información genética diferente del resto de las células germinales. 22% Todas las células somáticas tienen información genética distinta. Todas las células germinales tienen la misma información genética, distinta de las células somáticas. Comprensión científica 8% Todas las células somáticas tienen la misma información genética. Cada célula germinal tiene información genética distinta del resto de las células germinales. Las células germinales tienen información genética distinta de las somáticas. * Wood-Robinson, C, Lewis, J., Leach, J y Driver, R. Enseñanza de las Ciencias, 1998, 16 (1), 43-61.

¿Contienen estos organismos cromosomas/información genética) NO NO SABE CROMOSOMAS INFORMACIÓN GENÉTICA ÁRBOLES 48,5 69,1 26,8 17,2 24,7 13,8 MAMÍFEROS 87,5 91,6 3,0 1,8 9,5 6,6 HELECHOS 40,8 57,7 29,5 15,5 29,7 VIRUS 35,3 49,6 34,5 26,0 30,2 24,5 HONGOS 55,9 23,5 20,6 BACTERIAS 41,5 55,2 30,4 23,4 28,1 21,4 INSECTOS 82,1 88,6 4,2 13,7 8,5

HERENCIA (aportaciones E. Banet, E. Ayuso**) Las células de un organismo llevan distinta información hereditaria. Los cromosomas sexuales se encuentran exclusivamente en los gametos Una vez entendido que todos los SSVV están constituidos de células, no creer que en estas se hallan los cromosomas y/o genes. Éstos formarían parte de las personas y de otros animales. En ocasiones admiten que un determinado organismo pueda tener cromosomas, pero no genes, o viceversa. La mayoría piensa que la información hereditaria se encuentra exclusivamente en los gametos. Cada célula sólo llevaría la información (¿hereditaria?) relacionada con las funciones que desarrolla en el organismo. En consecuencia, muchos estudiantes piensan que las células somáticas (nerviosas, musculares, cutáneas), no llevan cromosomas ni genes. Los cromosomas sexuales son exclusivos de los gametos. ** La herencia biológica en la educación secundaria. Reflexiones sobre los programas y las estrategias de enseñanza. Alambique 16.

Transmisión de la información hereditaria (aportaciones E. Banet, E Transmisión de la información hereditaria (aportaciones E. Banet, E. Ayuso*) Sólo las personas y los vertebrados se reproducen sexualmente. No se reconoce el dimorfismo sexual en muchos seres vivos. La aportación de información hereditaria de ambos progenitores no tiene por qué ser la misma: con frecuencia, el mayor parecido a uno de ellos se explica como consecuencia de que ha recibido mayor cantidad de información hereditaria de éste o que ésta sea más fuerte o poderosa. No se relaciona el proceso de mitosis con la transmisión de información hereditaria de célula a célula. Transmisión de información hereditaria de célula a célula No se comprende que el proceso de mitosis supone la transmisión de información hereditaria idéntica de la célula madre a las células hijas. El cigoto reparte la información hereditaria a las células, según las funciones que éstas vayan a desarrollar en el organismo. No se comprende la relación de la meiosis con la transmisión de las características hereditarias, con la formación de gametos haploides y con la generación de diversidad. * La herencia biológica en la educación secundaria. Reflexiones sobre los programas y las estrategias de enseñanza. Alambique 16.

Transmisión de la información hereditaria (aportaciones E. Banet, E Transmisión de la información hereditaria (aportaciones E. Banet, E. Ayuso*) Relaciones entre cromosomas, genes y alelos Confunden cromosoma homólogo con cromátida. No sitúan los alelos en los cromosomas homólogos. - No conocen las relaciones entre gen y alelo. Mutaciones - Las mutaciones se producen como consecuencia de cambios en el medio ambiente. - Las mutaciones en células somáticas pueden transmitirse a la descendencia. Las mutaciones se producen como consecuencia de cambios en el medio ambiente. Las mutaciones en células somáticas pueden transmitirse a la descendencia. Resolución de problemas No comprenden las relaciones entre cromosomas, genes, alelos y carácter. Interpretaciones no adecuadas de homocigosis y heterocigosis. Interpretaciones no adecuadas de dominancia, recesividad y herencia intermedia. No relacionan la meiosis con la resolución de problemas de genética * La herencia biológica en la educación secundaria. Reflexiones sobre los programas y las estrategias de enseñanza. Alambique 16.

NUTRICIÓN EN ANIMALES RESPIRACIÓN: Dificultades para ubicar la respiración. Se mencionan al pulmón, branquias, tráqueas, … Dificultades para pensar en términos microscópicos , en muy pocos casos se mencionan las mitocondrias. La respiración sólo ocurre en las células del sistema respiratorio. La respiración de los animales es distinta a la de los vegetales. se desconoce que la respiración es una fuente de obtención de energía.

REPRODUCCIÓN DE LOS ANIMALES Los invertebrados no tienen reproducción sexual. No reconocen la presencia de un embrión en las semillas, ya que las plantas tampoco tendrían reproducción sexual Ningún animal tiene reproducción asexual

PLANTAS. Nutrición: Las plantas se alimentan del agua y suelo por medio de las raíces. La fotosíntesis es la respiración de los vegetales. Confusión entre fotosíntesis y respiración. La fotosíntesis la realizan para crecer. Las plantas realizan la fotosíntesis de día y respiran por la noche: no se puede dormir con plantas en la habitación porque consumen oxígeno. Los gases necesarios para la fotosíntesis son absorbidos por las raices y los tallos. Confusión entre el papel del oxígeno y el dióxido de carbono. Desconocimiento de la función de las hojas: sirven para captar agua de lluvia o para recibir alimentos. Las transformaciones de energía solar en energía química no se mencionan, no obstante se reconoce que las plantas necesitan luz. Apenas se menciona la elaboración de hidratos de carbono Clorofila: Dar color a las hojas Sangre de las plantas Se combina con el dioxido de carbono para dar glucosa

PLANTAS Reproducción: Respiración: considerar que las plantas no respiran. respiración como sinónimo de intercambio de gaseoso. Escasa comprensión sobre el lugar donde se realiza la respiración. Reproducción: Atribución de presencia de flores y frutos sólo a plantas que los tienen conspicuos. Confusión fruto/fruta

EL CUERPO HUMANO Falta de una visión sistémica del cuerpo humano Perspectiva sistémica del SH. Diferenciación de los diferentes niveles de organización de lo vivo. Relaciones entre niveles y relaciones intraniveles No se integran diferentes sistemas para explicar un hecho.

Falta de una visión sistémica del cuerpo humano IDEAS PREVIAS DE LOS ESTUDIANTES DE BIOLOGÍA REPORTADAS EN LA LITERATURA (PERALES Y CAÑAL DE LEÓN, 2000). ALIMENTACIÓN, SALUD y CONSUMO Falta de una visión sistémica del cuerpo humano Los alimentos energéticos (leche, carne,…) son ricos en proteínas. Confunden los conceptos de alimentación y nutrición. Creencias inadecuadas sobre la dieta equilibrada Dificultades para interpretar etiquetas de alimentos Falta de disposición a seguir una dieta equilibrada de forma continuada.

NUTRICIÓN HUMANA Falta de una visión sistémica del cuerpo humano El estómago es el órgano central de la digestión. El corazón limpia y purifica la sangre. No todos los órganos del cuerpo necesitan nutrientes y oxígeno Los “buenos” productos obtenidos del proceso de digestión son absorbidos, los que no son “buenos” salen fuera. El proceso químico de la digestión queda oculto. Confusión entre excreción y defecación. No se relaciona la alimentación, respiración y circulación de la sangre con procesos celulares, y en concreto con la respiración celular. Se ignoran los nutrientes plásticos

FUNCIONES DE RELACIÓN El cerebro, único órgano del sistema nervioso. Los invertebrados o los animales que no tienen determinados comportamientos (como las personas) carecen de sistema nervioso

Reproducción humana Insuficiente conocimiento sobre reproducción, embarazo, ETS, estereotipos sobre contagio. Estereotipos sobre sexualidad y roles de género.

EVOLUCIÓN Los seres vivos mutan para adaptarse al medio. Ideas similares a las de Lamarck sobre la evolución

Interpretando la evolución de los seres vivos Susana García Barros, Cristina Martínez Losada Universidad de La Coruña M.ª del Carmen Tiburzi Universidad Nacional del Litoral (Argentina)* Reflexión sobre cómo se producen los cambios en los seres vivos. La mayoría de los sujetos interpretan los cambios desde una perspectiva lamarckiana (uso y desuso de órganos). los cambios tienden a la complejidad o perfección. La transmisión de caracteres a la descendencia (idea c) se utiliza poco en todos los casos. El empleo de ideas darwinistas es anecdótico. La idea de la lucha por la supervivencia (que favorece que sobrevivan los más aptos) es la más empleada. Únicamente una minoría de estudiantes es capaz de justificar adecuadamente la importancia que tiene la diversidad dentro de la población, para susupervivencia en un medio cambiante. Alambique Didáctica de las Ciencias Experimentales | núm. 67 | pp. 88-95 | enero 2011

OBSTÁCULOS EN ECOLOGIA (recogido de la tesis doctoral de ): Ecología, muestran que los principales obstáculos para el aprendizaje del conocimiento ecológico son: - No contemplar como elementos de los ecosistemas las entidades pertenecientes a los niveles de organización del microcosmos (nivel celular, molecular y atómico) y al macrocosmos (nivel poblacional). - No comprender que un mismo hecho que ocurre en un ecosistema, simultáneamente puede tener diferentes implicaciones dependiendo de los niveles de organización de la naturaleza con los cuales esté relacionado. Es así como una misma acción puede ser al mismo tiempo antagónica o complementaria, destructiva u organizadora. - Considerar el biotopo como algo pasivo y estático, en el que sus elementos no interactúan entre sí y mucho menos con los elementos de la biocenosis. - Concepción mecánica y lineal de la causalidad de los fenómenos biológicos que implica un relación unidireccional y simple entre simple entre los elementos del medio (“la ley del todo o nada”).

ecología Ecosistema restringido a ssvv Percepción lineal y estática de las relaciones Dificultades en la interpretación de redes alimentarias Escala de tiempo Atribución causal Concepción restringida de problemática ambiental. Recursos abióticos? Responsabilidad personal?

ECOLOGÍA Capa de ozono donde rebotan las ondas y las moléculas Concepciones alternativas sobre el ciclo de la materia o sobre las relaciones entre organismo y el medio abiótico. Ideas antropocéntricas de especie y población

OBSTÁCULOS Niveles macro-meso-micro y nano de las interpretaciones de los hechos biólogicos. Interpretar estructuras y procesos celulares con referentes macroscópicos. Imposibilidad para describir fenómenos biológicos en términos químicos. Reminiscencias de las teorías científicas del pasado Errores en libros de texto. Planteamiento de las asignaturas.

Propuestas para la ESO Visión integrada sobre los organismos y sus funciones Establecer relaciones entre aparatos y sistemas. Intercambio de gases en alveolos Composición del aire, del aire inspirado e espirado Aspectos relativos al transporte de gases Intercambios a nivel de tejidos y la utilización del oxígeno en el nivel celular.

PROPUESTA-RESPIRACIÓN MECÁNICA RESPIRATORIA ASPECTOS FISICO-QUÍMICOS ASPECTOS CELULARES ASPECTOS CITO-BIOQUÍMICOS Y ENERGÉTICOS BIOQUÍMICA FISIOLÓGICA ECOSISTÉMICA