biologia 2006 icfes

INSTITUTO COLOMBIANO PARA EL FOMENTO DE LA EDUCACIÓN SUPERIOR

ICFES

SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA GRUPO DE EVALUACIÓN DE

LA EDUCACIÓN BÁSICA Y MEDIA

BIOLOGÍA

ANÁLISIS DE RESULTADOS 2006

EXAMEN DE ESTADO PARA INGRESO A LA EDUCACIÓN SUPERIOR

Javier Toro Baquero (ICFES) Carmen Reyes Blandón (Universidad Nacional)

Rosario Martínez (Universidad Nacional)

Bogotá, mayo 2007

ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE ESTADO

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ANÁLISIS DE RESULTADOS 2006 Grupo de Evaluación de la Educación Superior - ICFES Claudia Lucia Sáenz Blanco Grupo de Evaluación de la Educación Básica y Media - ICFES Flor Patricia Pedraza Daza © ICFES ISSN: 1909-3993 Diseño y diagramación: Secretaría General, Grupo de Procesos Editoriales – ICFES


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ALVARO URIBE VÉLEZ

Presidente de la República

FRANCISCO SANTOS CALDERÓN Vicepresidente de la República

CECILIA MARÍA VÉLEZ WHITE

Ministra de Educación Nacional

INSTITUTO COLOMBIANO PARA EL FOMENTO DE LA EDUCACIÓN SUPERIOR

Director General DIRECTORA GENERAL

MARGARITA PEÑA BORRERO

SECRETARIO GENERAL GENISBERTO LÓPEZ CONDE

SUBDIRECTOR DE LOGÍSTICA

FRANCISCO ERNESTO REYES JIMÉNEZ

SUBDIRECTOR ACADÉMICO JULIAN PATRICIO MARIÑO VON HILDEBRAND

OFICINA ASESORA DE PLANEACIÓN CLAUDIA NATALIA MUJICA CUELLAR

OFICINA ASESORA JURÍDICA

MARTHA ISABEL DUARTE DE BUCHHEIM

OFICINA DE CONTROL INTERNO LUIS ALBERTO CAMELO CRISTANCHO


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INFORME DE RESULTADOS EXAMEN DE ESTADO 2006_1 Y 2006_2 DE LA PRUEBA DE BIOLOGÍA (NÚCLEO COMÚN Y

PROFUNDIZACIÓN)1

Introducción La educación en las instituciones escolares debe ser un proceso a través del cual se contribuya a formar un ciudadano capaz de actuar y de vivir integralmente en la sociedad. La expresión vivir integralmente, en este contexto, ha de entenderse como el ejercicio pleno del derecho que tiene todo ser humano para formarse y construir durante su existencia un proyecto de vida que desarrolle sus potencialidades y que contribuya al progreso de la sociedad. En este sentido, la educación debe crear escenarios para que cada individuo perfeccione todas sus capacidades hasta los niveles más altos de excelencia. La prueba de núcleo común consta de 24 preguntas de única respuesta, que dan cuenta de tres componentes (celular, organísmico y ecosistémico) y tres competencias específicas para la educación en ciencias: identificar, explicar e indagar. Las competencias específicas se ajustaron a las que se han evaluado en las pruebas SABER, porque se reconoce la importancia de integrar los estándares en el diseño de la prueba de Estado y la necesidad de pasar de las competencias comunicativas a competencias más específicas para el área de Ciencias Naturales. Las preguntas buscan en su conjunto dar cuenta de la apropiación, comprensión y manejo de los conocimientos que se adquieren en el ámbito escolar para resolver o comprender eventos cotidianos o científicos, desde una perspectiva informada. Los resultados de esta prueba además de servir a las universidades en el proceso de selección de estudiantes constituyen un insumo que permitirá a los docentes e instituciones de la educación básica y media hacer un balance de la formación en ciencias que están impartiendo, no para tomar como modelo y único fin la estructura de la prueba sino para revisar, ampliar o mejorar la enseñanza de las ciencias.

1 Elaborado por: Javier Toro Baquero, Profesional de Icfes y Doctorando en educación con énfasis en ciencias naturales, Carmen Reyes, Docente Universidad Nacional, Magíster en Ecología y Rosario Martínez autora Estándares básicos en Competencias en Ciencias Naturales, Magíster en Microbiología


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PRUEBA DE BIOLOGÍA Es importante recordar que a partir del año 2005 en la prueba de biología se ha transformado la forma de preguntar; la evaluación pasa de tener ítems sueltos y desarticulados a conjuntos de ítems que hacen parte de un contexto o una situación dada. Los contextos se plantean como un eje articulador, que centra al estudiante en una situación de la cual surgen preguntas, que puede responder haciendo un uso comprensivo y competente de lo que ha aprendido en la educación básica y media. Teniendo en cuenta el objetivo principal de la prueba de Estado que es el ingreso a la universidad, la prueba también busca fomentar el interés y la disposición para el estudio de las ciencias naturales. Por ejemplo, el trabajo de estudiantes en la ciénaga, el contexto del tapir, los problemas genéticos derivados de tener descendientes con familiares cercanos y la vida en el desierto, han sido los temas escogidos para elaborar la prueba de núcleo común de este año. Estos temas tienen dos funciones principales, primero, centrar al estudiante en una situación y desde allí cuestionarlo sobre sus conocimientos y competencias en biología, dándole pautas y herramientas para que pueda identificar y relacionar lo que ha aprendido en sus 11 años de estudio y motivarlo a aprender más. La segunda función es proponer ejemplos para el trabajo en el aula, haciendo énfasis en la competencia indagativa, que es fundamental en la formación actual en ciencias. Colombia es un país megadiverso, pero en la actualidad no se conoce a cabalidad lo que tenemos; adicionalmente la mayoría de los colombianos desconoce la riqueza de nuestra fauna, flora y otros recursos naturales. Hablamos poco de animales nuestros, como el tapír o los monos tití, y ejemplificamos una cadena trófica utilizando animales como el león y la gacela. De la misma manera siendo Colombia un país con páramos, muchos desconocen cómo son estos ecosistemas y por qué son importantes. La educación escolar y la formación en ciencias deben ayudar a apreciar lo propio y velar por su conservación ampliando el universo conceptual de los ciudadanos en formación. En este orden de ideas, el grupo colegiado que ha venido trabajando en la elaboración de las pruebas de biología propone el uso de contextos e imágenes orientadoras o de casos interesantes y llamativos para que los jóvenes estudien, reconozcan y aprecien la complejidad de la naturaleza y la posibilidad de ir más allá de lo superficial gracias al conocimiento. El estudio de los sistemas vivos y las relaciones con el entorno permite a los miembros de una sociedad identificar las circunstancias y las características de su supervivencia, así como las problemáticas más imperantes en su entorno. El aprendizaje ligado a la realidad poco a poco tendrá más individuos que quieran participar activamente en la solución de problemas o conflictos de la comunidad. Esto ha sido tema de discusión en muchas organizaciones educativas y de algunos grupos de estudio, cuyo interés es ¿Cómo aportar a la transformación de la mirada desarticulada de la biología?, que algunos autores llaman una “mirada desinformada”. La prueba busca proponer estrategias para el aprendizaje escolar explorando uno de muchos temas posibles y cercanos para los jóvenes. Por ejemplo, al pensar en un caso como el de la ciénaga, presentado en una de las pruebas de 2006, docentes y estudiantes pueden profundizar en las condiciones ambientales, o de flora y fauna de un ecosistema cercano, y hacer trabajos de laboratorio o de documentación al respecto, tratando de responder con base en evidencias y en información disponible, las preguntas que surjan en el grupo. A continuación se presentan los resultados del período 2006-1 (calendario B) y 2006-2 (calendario A) según la aplicación de cada examen y un análisis detallado de algunas preguntas de las aplicaciones.


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RESULTADOS EXAMEN DE ESTADO 2006_1 Y 2006_2

Resultados Históricos

Las últimas 7 aplicaciones de la prueba de biología para cada calendario, han mostrado un aumento paulatino en el puntaje. Para calendario A, por ejemplo, se ha dado un aumento en dos puntos, manteniendo así un crecimiento interesante. Este crecimiento muy probablemente refleja que el trabajo en el aula se ha venido transformando y ha permitido formar a más estudiantes competentes con respecto al conocimiento de los sistemas vivos y su relación con el entorno. Es positivo, además, reconocer que el aumento ha sido gradual y continuo, lo cual deja ver que se han aprovechado las fortalezas e identificado las dificultades de cada comunidad educativa para perfeccionar las herramientas pedagógicas y facilitar el proceso de enseñanza- aprendizaje con sentido. Las aplicaciones 2006-1 y 2006-2, muestran que los estudiantes del calendario A tienen un puntaje promedio muy similar al del año 2005 (46,8% a 47,1%). Los resultados del calendario B, reflejan un leve descenso en el puntaje promedio con relación al año anterior (47,71% a 46,21%). Estos resultados indican que en el calendario A hay un incremento gradual en el puntaje promedio de los estudiantes en los últimos cinco años, indicando mejoramiento de la calidad de la educación impartida. Históricamente en el calendario B se ha observado un comportamiento más irregular y no siempre en ascenso, pero sí por encima de los puntajes obtenidos al comienzo de la evaluación por competencias (año 2000). Los resultados del calendario B, indican que en el año 2005 hubo un incremento de alrededor de 2,5 puntos en relación con el puntaje promedio del año 2004. Este crecimiento algo irregular se niveló con los resultados del 2006, donde se sigue viendo una tendencia a aumentar medio (0,5) punto anualmente.


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Resultados Examen De Estado 2006_1 Y 2006_2

Los estudiantes de las dos aplicaciones muestran tendencias similares entre los que obtienen menos de 40 puntos y los que pasan de 60. El porcentaje de estudiantes que obtiene 30 y 35 puntos se incrementó con respecto a lo observado en las aplicaciones del 2005, esto coincide con una tendencia ya señalada en el informe de 2005, donde se afirma que “se ha incrementado la brecha entre los estudiantes con un dominio bueno de la biología y los que no alcanzan los Estándares Básicos esperados en grado 11”. Al hacer una comparación directa con la aplicación del 2005 se puede identificar que las poblaciones mantienen un porcentaje similar en los rangos hasta 40 puntos y de 45 a 60, sin embargo, muestran un aumento de 0,5 % en los puntajes de 65 en adelante. En este año las diferencias se observan en el rango de 40 a 60 puntos pero con tendencias diferentes a las observadas en el año 2005. En las dos aplicaciones del 2006 el porcentaje de estudiantes que obtuvo hasta 40 puntos se incrementó, lo cual no es óptimo, pero es un indicador positivo del mejoramiento en la formación en ciencias. El porcentaje de estudiantes en calendarios A y B que obtiene 45 puntos es similar en los dos años consecutivos. El mayor cambio se observa en los estudiantes de calendario A que obtienen 50 y 55 puntos, porque disminuye el número de estudiantes que obtiene hasta 50 puntos pero aumenta el número de estudiantes que obtienen hasta 55 puntos, lo que puede interpretarse también como un indicador positivo de la formación. Una situación parecida se observa en los estudiantes de calendario B, pero en los intervalos de 55 y 60 puntos, donde se ve un desplazamiento hacia mejores puntajes en la población evaluada. En términos generales la gráfica muestra que en el 2006 más estudiantes obtienen mejores puntajes, especialmente en el calendario A, y que en B se mantiene una tendencia similar a la del año anterior, pero siempre en sentido positivo.


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Resultados por Competencia en las Aplicaciones 2006-1 y 2006-2 Las competencias básicas generales, Interpretar, Argumentar y Proponer2, se desarrollan y diferencian a lo largo de la experiencia escolar. Aprendemos en la escuela una manera de relacionarnos con el acumulado simbólico heredado en las ciencias y en las artes, con lo escrito y con la argumentación. Aprendemos a hacer uso del lenguaje hablado y escrito para planear nuestras acciones y hacer juicios o balances sobre ellas. Pensar en las competencias generales es básico en la formación escolar. Cada área del conocimiento desarrolla formas particulares de comprender los fenómenos que le son propios e indagar acerca de ellos. Puede decirse también que cada disciplina desarrolla lenguajes especializados y en ellos las competencias generales adquieren connotaciones y formas de realización específicas. Para dar cuenta de esta especificidad en la enseñanza de las ciencias naturales conviene definir ciertas competencias específicas que dan cuenta de manera más precisa de la comprensión de los fenómenos y del quehacer en el área. Para el área de ciencias naturales se han definido siete competencias específicas que corresponden a capacidades de acción que se han considerado relevantes, pero sólo tres de ellas, Identificar, Indagar y Explicar, son evaluadas en la prueba. Las otras cuatro competencias: Comunicar, Trabajar en equipo, Disposición para reconocer la dimensión social del conocimiento y Disposición para aceptar la naturaleza cambiante del conocimiento deben desarrollarse en el aula como parte de la formación en ciencias, aunque de momento no se puedan rastrear desde una evaluación externa. (Colegiaturas, 2006) Competencia Identificar “En la escuela es preciso fomentar que los estudiantes se conviertan en observadores permanentes y cuidadosos del universo del que hacen parte y estimular la búsqueda de todo tipo de diferencias, analogías, interrelaciones, causas y efectos. Esta primera competencia está íntimamente relacionada con el conocimiento disciplinar de las ciencias naturales, pero es importante enfatizar que no se trata de que el estudiante repita de memoria los términos técnicos, sino de que comprenda los conceptos y las teorías y de que sepa aplicar sus conocimientos en la resolución de problemas.” (Colegiaturas, 2006)

2 Para una ampliación del significado de estas competencias se puede consultar el documento “Nuevo Examen de Estado para el ingreso a la educación superior. Cambios para el siglo XXI”. ICFES, 1999.


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La competencia identificar tiene un comportamiento similar para los dos calendarios en relación con los estudiantes ubicados en los niveles I y II, sin embargo, es importante señalar que el 98% de los estudiantes de calendario A se ubica entre estos dos niveles de competencia, lo cual muestra que sólo están llegando al uso de nociones y conceptos en la solución de un problema (ver tabla de niveles). Esto indica que debe fortalecerse el trabajo orientado a ampliar el universo conceptual y hacer un uso competente de él en situaciones problematizadoras. Por ejemplo, que el estudiante reconozca el remedio pertinente para ayudar a una persona que presenta anomalías ya sean genéticas o fisiológicas utilizando los conocimientos aprendidos en la escuela. (Ver pregunta 26 del contexto los beduinos del desierto). El 14% de los estudiantes de calendario B se ubica en el nivel III de esta competencia reflejo de una aplicación pertinente de conceptos y cuerpos teóricos de la biología en la resolución de algunos problemas. Competencia Indagar “La educación en ciencias busca promover una forma de trabajo propia de las ciencias naturales como un tipo particular de indagación en el que se parte de una pregunta pertinente y se establecen los elementos que deben ser considerados para resolverla (lo cual implica apoyarse en la información fáctica, en el conocimiento adquirido y en la capacidad de crear o imaginar estrategias de solución posibles). Una vez se ha logrado formular una pregunta relativamente precisa, se puede proceder a establecer un método de trabajo para resolverla El proceso de indagación en ciencias puede implicar, entre otras cosas, observar detenidamente la situación, plantear preguntas, buscar relaciones de causa–efecto, recurrir a los libros u otras fuentes de información, hacer predicciones, identificar variables, realizar mediciones y organizar y analizar resultados. La capacidad de buscar, recoger, seleccionar, organizar e interpretar información relevante para responder una pregunta es central en el trabajo de las ciencias. En el aula de clase no se trata de que el alumno repita un protocolo recogido de una metodología o elaborado por el maestro, sino de que el estudiante plantee sus propias preguntas y diseñe —con la orientación del maestro— su propio procedimiento. Sólo de esta forma podrá “aprender a aprender” (Colegiaturas, 2006)

Los resultados en las dos aplicaciones son muy similares en su comportamiento, el porcentaje de los estudiantes en los niveles bajo, medio y alto se concentran en iguales proporciones. Casi un cuarto de la población se ubica en el nivel bajo, indicando que los estudiantes comprenden el objetivo de un experimento o de una actividad pero no trascienden esta etapa, quedándose en la obtención de datos que no son aprovechados efectivamente.


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Los estudiantes que alcanzan el nivel medio, el 70%, no sólo reconocen la intención o el diseño de un experimento sino que también pueden aprovechar los resultados obtenidos para establecer relaciones causa-efecto haciendo uso comprensivo de la información proporcionada en el enunciado. Alrededor del 5% de los estudiantes alcanzó el nivel III de esta competencia, lo cual indica que estos jóvenes tienen una gran capacidad de análisis y de abstracción unidas a una base teórica sólida. Sin embargo, este bajo porcentaje muestra la necesidad de promover la investigación con todo lo que ella conlleva, de manera que el tiempo, los recursos y el trabajo invertidos en una actividad se traduzcan en un proceso de construcción individual y colectiva del conocimiento. Competencia Explicar “La explicación en la vida cotidiana aparece de manera espontánea y laxa; consiste en la producción de razones sobre el por qué de un fenómeno, sobre sus causas y sobre las relaciones que guarda con otros fenómenos, desde distintos marcos de referencia. Hay explicaciones desde la religión, desde la magia, desde los mitos o desde las ciencias. Cada una de estas formas de explicación utiliza referentes propios de su concepción de mundo. Los mitos, por ejemplo, son respuestas a preguntas que el ser humano se hace sobre el origen del mundo y sobre la razón de ser de los fenómenos que lo afectan. En el caso particular de las ciencias, las explicaciones se construyen dentro del marco de sistemas de conceptos, principios, leyes, teorías, convenciones, etc. que han sido propuestos y acogidos por la comunidad científica. En las ciencias las explicaciones de un mismo fenómeno cambian cuando los marcos conceptuales cambian” (Colegiaturas, 2006)

En la competencia explicar los estudiantes de calendario B muestran un mejor desempeño en los niveles II y III donde se concentra el 86% de la población evaluada, mientras que en el calendario A se ubica el 67%. Esta diferencia puede relacionarse con un mayor manejo conceptual por parte de quienes presentaron la aplicación de 2006-1. Los resultados de la prueba muestran que es necesario apoyar a los maestros en la búsqueda de estrategias de aula que conduzcan a que los conceptos sean realmente comprendidos en diferentes contextos, y que tengan un significado en los estudiantes para la resolución de problemas y para el entendimiento de las relaciones existentes en la naturaleza. Es importante que cada persona use los resultados para identificar sus falencias y corregirlas tanto si tiene interés en las ciencias naturales, como también para ampliar su visión informada del mundo.


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A continuación se muestra una tabla que describe cada uno de los niveles –alto, medio y bajo- de las competencias Identificar, Indagar y Explicar en la prueba de biología del Núcleo común. Tabla de Niveles en las Competencias La siguiente tabla presenta las características que describen cada uno de los niveles de desarrollo de las competencias en la prueba de Biología:

C1 IDENTIFICAR

C2 INDAGAR

C3 EXPLICAR

Nivel

2006-1 2006-2 2006-1 2006-2 2006-1 2006-2

15,68% 20,88% 26,28% 24,06% 13,63% 32,08%

Bajo

En este nivel el estudiante reconoce y diferencia, es decir, discrimina entre fenómenos y eventos tangibles y cercanos, en el nivel celular, del organismo y del ecosistema empleando nociones construidas desde la vida cotidiana y escolar.

En este nivel el estudiante tiene nociones de elementos del diseño experimental, comprende el objetivo de un experimento y hace interpretaciones directas de la información presentada en gráficas y tablas.

En este nivel el estudiante da razones de fenómenos y eventos tangibles y cercanos poniendo en juego la imaginación y el dominio de nociones y relaciones lógicas sencillas en el nivel celular, del organismo y del ecosistema.

70,12% 76,88% 68,91% 73,51% 77,72% 64,5%

Medio

En este nivel el estudiante reconoce y comprende características, variables y relaciones cualitativas y cuantitativas empleando nociones y conceptos pertinentes para el análisis de eventos o procesos en el nivel celular, del organismo y del ecosistema.

En este nivel el estudiante hace deducciones a partir de información cuantitativa y cualitativa presentada en tablas, gráficas y modelos haciendo un uso comprensivo de la información biológica que se suministra en el problema con base en nociones y conceptos.

En este nivel el estudiante da explicaciones de fenómenos, eventos y procesos tangibles y abstractos del nivel celular, del organismo y del ecosistema a partir de la aplicación de conceptos pertinentes y la comprensión de su significado biológico.

14,2% 1,17% 4,81% 1,36% 8,64% 2,35%

Alto

En este nivel el estudiante reconoce, comprende y analiza fenómenos y eventos tangibles y abstractos, en el nivel celular, del organismo y del ecosistema empleando conceptos pertinentes y aproximaciones teóricas de la biología.

En este nivel el estudiante abstrae e interpreta la información contenida en gráficas, tablas ó modelos, relaciona dicha información con conceptos y aproximaciones teóricas de la biología y se vale de lo anterior para resolver un problema o para establecer relaciones de causa-efecto.

En este nivel el estudiante da explicaciones a fenómenos, eventos y procesos tangibles y abstractos, en el nivel celular, del organismo y del ecosistema basándose en la aplicación de conceptos y aproximaciones teóricas de la biología y en el uso de un pensamiento relacional con la información proporcionada.


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ANÁLISIS DE PREGUNTAS DE NÚCLEO COMÚN DE LAS APLICACIONES 2006-1 Y 2006-2

A continuación se analizan preguntas para tratar de explicar la elección de la clave y de las otras opciones de respuesta por parte de los evaluados. Las preguntas surgen de contextos cuya intención es la de ubicar al estudiante en situaciones completamente distintas y hacerle ver que en cada caso la gama de preguntas posibles es amplia y heterogénea, por cuanto a partir de una misma situación se pueda preguntar por genética, adaptaciones, evolución o metabolismo entre otros grandes temas. Las opciones de respuesta se construyen con el fin de identificar la comprensión de los conceptos, la presencia de algunos preconceptos, analizar la objetividad o subjetividad al dar una respuesta y el uso de la evidencia para dar razón de una situación. Contexto “El Laboratorio” El propósito de este contexto es mostrar que en el colegio se pueden realizar actividades de investigación escolar relacionadas con situaciones cercanas. En este caso se elige una ciénaga, tanto por la importancia que tienen estos ecosistemas en muchas regiones del país, como para darlos a conocer a otras personas. Así mismo, se busca proponer nuevos espacios para el trabajo escolar, motivando a la comunidad de docentes y estudiantes para que conozcan un poco más y de manera planeada su entorno cotidiano, identificando temas de interés para la clase de ciencias. El trabajo en el laboratorio de un colegio plantea un problema relacionado con microorganismos, para recalcar que este grupo de seres vivos no sólo ocasiona infecciones, sino que se encuentra en todos los habitats, cumpliendo una función ecológica fundamental. También se plantea que para comenzar a estudiarlos una de las primeras preguntas o aspectos que se deben resolver son las condiciones de crecimiento de un organismo. En este caso son las bacterias, pero puede ser cualquier organismo; un conejo, un roble, etc. Otro aspecto que se tiene en cuenta en este contexto es la formación en ciencias a partir de prácticas que van más allá del desarrollo de una actividad, llegando a la actividad sólo después de que se ha planteado de manera más o menos concreta el problema o la pregunta de investigación.

El Laboratorio En el laboratorio de un colegio se realiza un estudio para investigar el efecto de las condiciones ambientales en el metabolismo y en la tasa de reproducción de diferentes especies de microorganismos aisladas de una muestra de suelo de una ciénaga de Colombia. El primer aspecto que deben resolver los estudiantes es la identificación de las condiciones óptimas para el crecimiento de un tipo de bacteria que abunda en la ciénaga. Para esto, aislaron las bacterias y las colocaron en tubos de ensayo con diferentes condiciones como se muestra en el siguiente gráfico:


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Pregunta de dificultad Media

26. Al cabo de 24 horas hay más bacterias en los tubos con oxígeno que en los tubos sin oxígeno porque A. la glucosa inhibe la reproducción de las bacterias cuando no hay oxígeno disponible. B. las bacterias no se reproducen en condiciones anaeróbicas porque el oxígeno es fundamental para su metabolismo. C. la glucosa tiene el oxígeno necesario para la reproducción de las bacterias. D. en condiciones aeróbicas las bacterias obtienen más energía y por eso se reproducen más.

C 0 | 9579 16 | -.55 .01 . En este ítem de la competencia explicar se parte de un diseño experimental que busca establecer cuál es el papel del oxígeno y de la glucosa, una fuente de energía, en el crecimiento de las bacterias. La gráfica muestra los resultados de la fase experimental, los cuales deben ser interpretados en función de la pregunta de investigación. Las opciones de respuesta tienen en cuenta las dos variables que se consideraron en el diseño: El oxígeno (condiciones aeróbicas o anaeróbicas) y la glucosa (variación en la concentración de esta sustancia). La gráfica de crecimiento de bacterias en 24 horas muestra que el número de bacterias es comparativamente bajo cuando las bacterias crecen en condiciones de baja disponibilidad de glucosa, pero a medida que se eleva la concentración de glucosa las bacterias aumentan, en presencia o ausencia de oxígeno. Para responder a esta pregunta se debe tener en cuenta que la cantidad de bacterias después de 24 horas está determinada por la velocidad a la cual se reproducen y que todas las actividades de los organismos, desde el movimiento hasta la reproducción, se hacen a expensas del ATP disponible. En consecuencia, a mayor disponibilidad de esta molécula, mayor actividad metabólica y más posibilidades de reproducirse si las demás condiciones son apropiadas. El análisis de los resultados del experimento planteado en el ítem requiere el empleo de los conocimientos acerca de las vías que tienen los organismos para sintetizar la energía que necesitan, dependiendo de la disponibilidad o ausencia de oxígeno.

Porcentaje por opción de Respuesta A B C D

11% 36% 16% 38%

Componente: Organísmico Competencia: Explicar Clave: D Dificultad: 0,3456


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En primera instancia se debe tener en cuenta que la glucosa al formarse ha acumulado energía que se libera durante su degradación u oxidación. En el citoplasma de las células las moléculas de glucosa se dividen en 2 moléculas de 3 carbonos (piruvato), liberando parte de la energía química que es utilizada para dejar un balance a favor de 2 moléculas de ATP. Estos 2 ATP representan la energía producida cuando no hay oxígeno disponible. Cuando hay oxígeno disponible el piruvato pasa al sistema de membranas, o a las mitocondrias en los organismos eucariontes, donde a través de una serie de reacciones se oxida completamente a CO2 produciendo 36 o 38 ATP. Por esta razón en condiciones aeróbicas se produce más energía que en condiciones anaeróbicas y por tal motivo en los tratamientos con oxígeno hay más energía disponible; esto se refleja en un crecimiento de bacterias comparativamente mayor al observado en los tubos de ensayo sin oxígeno. La opción A, elegida por el 11% de los estudiantes, propone como explicación de la gráfica que cuando la glucosa no está acompañada de oxígeno hay inhibición de la reproducción, es decir, no aumentaría el número de bacterias durante el experimento. Si bien es cierto que la cantidad de bacterias es menor en condiciones anaeróbicas que en condiciones aeróbicas, los resultados muestran que en todas las concentraciones de glucosa evaluadas hay crecimiento de bacterias, aún en ausencia de oxígeno. Si se presentara inhibición de la reproducción, las barras blancas que representan la condición anaeróbica tenderían a cero (0). Al elegir esta opción el estudiante no usa adecuadamente la información de la gráfica, reflejando dificultades en la interpretación de las mismas, aspecto que es parte importante de la formación en ciencias. La opción B, elegida por el 36% de la población, plantea que las bacterias no se reproducen en condiciones anaeróbicas. En la gráfica, la columna blanca que representa el crecimiento en condiciones anaeróbicas, es mayor a cero (0) en todos los tratamientos, lo cual indica que sí hubo reproducción. En la grafica se puede ver que aunque la barra oscura es mayor que la barra de color blanco, en ambos casos hay bacterias después de 24 horas, de lo cual se puede deducir que la falta de oxígeno afecta o retrasa la reproducción de las bacterias, pero no la inhibe. La afirmación categórica acerca de que no se reproducen en condiciones anaeróbicas es una interpretación inadecuada de la diferencia entre el tamaño de las barras. Al elegir la opción B se tienen en cuenta los conceptos aprendidos acerca de la importancia del oxígeno para el crecimiento y desarrollo de los seres vivos, lo cual es correcto y preciso para la mayor parte de organismos pero, tal como se ve en la gráfica, existen organismos “facultativos” que pueden vivir en presencia o ausencia de oxígeno, aunque usualmente están mejor adaptados a una de las dos condiciones. Los estudiantes que eligieron esta opción tienen conceptos correctos, pero deben aprender a integrar sus conocimientos con nuevas evidencias y ampliar así su universo conceptual. La opción C, elegida por el 16% de la población evaluada, hace referencia a un aspecto relacionado con la estructura de la molécula de glucosa y con la fuente de oxígeno para las actividades metabólicas. Esta opción está enfocada a identificar una interpretación frecuente acerca de la fuente de oxígeno para el metabolismo pues, aunque para todos es claro que respirar el oxígeno del aire es fundamental para vivir, no siempre se logra integrar este hecho con los procesos de la respiración celular que proporcionan la energía necesaria para todos los procesos vitales. Aunque los carbohidratos, y entre ellos la molécula de glucosa, están constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno, el oxígeno de la molécula se conserva como parte de las moléculas en que se descompone la glucosa. Al descomponerse, libera la energía química contenida en ella desde el momento en que se formó; al oxidarse en presencia de oxígeno libre (O2) contribuye a la formación de moléculas de ATP, que son usadas por los organismos para su metabolismo. Al elegir esta opción se hace evidente que parte de los estudiantes tienen una idea incompleta acerca de la forma como se produce y libera energía en el cuerpo, y por lo tanto aporta información para que el docente identifique aspectos que deben reforzarse en el proceso de enseñanza-aprendizaje. La opción D elegida por el 38% de los estudiantes evaluados, explica el mayor incremento en el número de bacterias observado en condiciones aeróbicas como un hecho dependiente de la cantidad de energía disponible. Los estudiantes que seleccionan esta opción tienen en cuenta que en presencia o ausencia de oxígeno hay crecimiento bacteriano, pero


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que es mayor en presencia de oxígeno. Al elegir esta opción no necesariamente se tiene que recordar cuantos ATP se producen en condiciones aeróbicas o anaeróbicas, pero sí se requiere el análisis de la gráfica y la comprensión básica del proceso de producción de energía en el nivel celular, para reconocerla como la opción de respuesta que explica los resultados del experimento. Los estudiantes que eligen esta opción muestran un uso eficiente de los conceptos, una habilidad en el análisis de resultados y la integración necesaria para llegar a conclusiones. Pregunta de dificultad Alta 27. De los resultados del experimento se puede concluir que A. la concentración de glucosa no incide en el metabolismo de las bacterias. B. las bacterias obtienen energía del oxígeno y no de la glucosa. C. las bacterias pueden obtener energía de la glucosa en ausencia de oxígeno. D. a medida que se eleva la concentración de glucosa el oxígeno aumenta.

Este ítem explora la competencia Indagar por cuanto requiere el análisis de la gráfica para llegar a una conclusión. El estudiante no tiene que saber cuál es la fuente de energía del organismo que se está estudiando, pero un análisis cuidadoso de la información le lleva a establecer cuál conclusión se basa en la evidencia obtenida durante el experimento. Para analizar la opción A, elegida por el 10% de los estudiantes, es necesario observar el eje X de la gráfica, el cual muestra que en el experimento se probaron 6 concentraciones diferentes de glucosa que van de 10 hasta 160 mg/100 ml de solución. En cada una de estas concentraciones el número de bacterias después de 24 horas es diferente, por lo cual se puede concluir que la concentración de glucosa sí tiene efectos sobre el metabolismo y reproducción de las bacterias estudiadas. Esto es diferente a lo planteado en esta opción de respuesta. Al elegir esta opción los estudiantes tienen en cuenta que hay bacterias en todos los tubos y por tanto asumen que la glucosa no hace daño a las bacterias, lo cual es cierto dentro de las condiciones estudiadas. Pero el ítem no pregunta si la glucosa mata las bacterias, lo que requiere es que el estudiante tenga en cuenta que el efecto de una sustancia puede ser positivo o negativo, y para ello debe mirar sin prejuicios la información que proporciona el experimento. Los estudiantes que consideran acertada esta conclusión representan un porcentaje bajo de la población y aunque tienen en cuenta la gráfica deben aprender a hacer una lectura más analítica de la información. La opción de respuesta B, elegida por el 24% de los estudiantes, busca evaluar la comprensión que tienen acerca de las fuentes de energía en los organismos. Al elegir esta opción, los jóvenes reconocen el papel del oxígeno en los procesos bioenergéticos de las células, pero no tienen en cuenta que la glucosa es la molécula que acumula la energía solar obtenida durante la fotosíntesis, en forma de energía química. Los organismos vivos obtienen energía de la glucosa en presencia o ausencia de oxígeno, aunque como se señalo en el ítem anterior, la eficiencia energética es diferente. En los procesos bioenergéticos de las células el oxígeno desempeña un papel importante, en la medida en que actúa como aceptor final de electrones al final de la cadena respiratoria. Sin embargo, la energía que se moviliza a lo largo del gradiente y se libera para formar las moléculas de ATP, es la que se acumula durante el proceso de fotosíntesis y contribuye a la formación de la molécula de glucosa.


10% 24% 29% 37%

Componente: Celular Competencia: Indagar Clave: C Dificultad: 0,7928


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Si las bacterias obtuvieran la energía del oxígeno, en todos los tubos con oxígeno la cantidad de bacterias debería ser similar, pero teniendo en cuenta que la cantidad de bacterias aumenta a medida que aumenta la concentración de glucosa, se puede inferir que este carbohidrato es importante para el metabolismo bacteriano. Al considerar el segundo componente de la gráfica según el cual hay menos bacterias en ausencia de oxígeno, se puede concluir que efectivamente el oxígeno también es importante para el rápido crecimiento de las bacterias, pero no por ello se puede excluir de este proceso a la glucosa, que según la evidencia, es fundamental. Por tanto como la opción de respuesta da todo el crédito al oxígeno y excluye a la glucosa, no interpreta correctamente los resultados del experimento. La opción C, elegida por el 29% de los estudiantes, tiene en cuenta los conceptos aprendidos acerca de fermentación y respiración como vías de producción de energía en el nivel celular. Las barras blancas de la gráfica muestran que en presencia de glucosa hay crecimiento bacteriano, tanto en presencia como en ausencia de oxígeno y en consecuencia, sí las bacterias crecen en ausencia de oxígeno, lo hacen porque tienen energía para reproducirse. Aunque en el aula se aprende que el oxígeno es fundamental para la mayor parte de los organismos vivos y que sin él no pueden vivir, el estudiante que identifica esta opción como cierta es competente al analizar la información que se obtiene en un experimento y que lo obliga a aceptar la evidencia, relacionarla con alguna información previa, y reconocer que estas bacterias pueden vivir y multiplicarse en ausencia de oxígeno. La opción D, elegida por el 37% de los estudiantes, no interpreta correctamente la gráfica, porque aunque la concentración de glucosa aumenta (de izquierda a derecha en la gráfica) en ninguna parte de la gráfica es evidente un gradiente en la cantidad de oxígeno disponible. Las barras oscuras, que representan los tubos en los cuales las bacterias crecen en presencia de oxígeno, representan la cantidad de bacterias y no la cantidad de oxígeno. En consecuencia, al elegir esta opción se hace una lectura parcial de la gráfica, que no tiene en cuenta el eje Y, en el cual se indica que la altura de las barras, claras u oscuras, corresponde a bacterias y no al volumen o la concentración de oxígeno. La variable trabajada fue presencia o ausencia de oxígeno, pero no variación en su disponibilidad. Estos resultados indican que muchos estudiantes sólo miran parte de la información, lo cual generalmente conduce a interpretaciones o decisiones inadecuadas. Es fundamental que en el aula se trabaje en la corrección de esta conducta y el docente enfatice en la importancia de tener en cuenta los detalles y las partes del todo, no sólo en el aula sino también en la vida cotidiana. Pregunta de dificultad Baja 28. Para comprobar si las bacterias del experimento anterior requieren glucosa para su crecimiento los estudiantes deben realizar un experimento en el que se A. varíe la cantidad de bacterias en cada uno de los tubos B. varíe el tiempo del experimento por encima y por debajo de 24 horas. C. coloquen bacterias en tubos que no contengan glucosa y en otros que si la contengan. D. coloquen bacterias en tubos que no contengan oxígeno y en otros con oxígeno. Esta pregunta busca evaluar la competencia indagativa, a través de la forma en que los estudiantes dan respuesta a una pregunta relacionada con la necesidad de glucosa de las bacterias. En la formación en ciencias se considera que para contribuir al aprendizaje es pertinente la formulación de preguntas y el diseño de experimentos sencillos. El experimento base, presentado al comenzar estas preguntas, parte de considerar que la glucosa es fundamental para el crecimiento


8% 7% 73% 13%

Componente: Celular Competencia: Indagar Clave: C Dificultad: -1,3232


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de las bacterias, y por ello una de las variables que se modifica es la concentración de glucosa. Sin embargo, en el análisis pueden surgir interrogantes respecto a si la glucosa realmente es necesaria para el crecimiento de las bacterias. La forma de dar respuesta a esto, dentro del experimento, se articula con la presencia de un control sin glucosa, en el cual se pueda establecer si las bacterias crecen o no en ausencia de glucosa. De las opciones de respuesta planteadas sólo la opción C considera un experimento en el que se evalúa el crecimiento de bacterias en presencia y ausencia de glucosa. Este experimento es adecuado, porque al confrontar los resultados obtenidos en los tubos de ensayo con bacterias sin glucosa, se podrá establecer si ésta es fundamental o no para el crecimiento de las bacterias, observando los cambios en la cantidad de bacterias al final del experimento. El 73% de los estudiantes eligió esta opción, lo cual es un buen indicador de la apropiación del diseño de experimentos durante la etapa escolar. Las opciones en que variaba la cantidad de bacterias o la duración del experimento no permiten comprobar si la glucosa es indispensable para el crecimiento de las bacterias y por tanto no son una buena alternativa. La opción D corresponde al diseño del experimento inicial y no permite concluir si la glucosa es indispensable. Cerca del 28% de la población evaluada debe fortalecer su comprensión acerca del diseño de experimentos, no sólo como un procedimiento de las ciencias, sino como una herramienta que le permitirá obtener mejor información acerca de cómo solucionar un problema o una pregunta ya sea de la vida cotidiana o de la académica. Contexto “El Tapir” La nueva diagramación de la prueba de Biología busca hacerla más amigable y acercar a los estudiantes a sus regiones y a su país. El contexto consta de una lectura muy corta sobre el tapir que orienta al estudiante sobre algunas características de animales de nuestra fauna, como por ejemplo, tipo de alimentación, comportamiento reproductivo, tipo de crías y el nicho que ocupa en el ecosistema. Además, cuenta con una fotografía del animal prototipo. La intención de este contexto es ampliar la mirada de la diversidad colombiana como parte de las estrategias de conservación. El ICFES y, en especial la colegiatura de Biología, es consciente de que el conocimiento de nuestra flora y fauna es una estrategia pedagógica, que al trabajarla en el aula generará algunos imaginarios y tal vez representaciones sobre el cuidado de nuestros recursos.

El Tapir El Tapir o Danta es un animal herbívoro que se alimenta de una gran variedad de hojas, de plantas acuáticas, de frutas y de tubérculos. Llega a pesar entre 200 y 300 kg. y puede medir entre 1,90 y 2,50 m. Los adultos difieren de los jóvenes en su pelaje; el de las crías es pardo claro con manchas y rayas amarillentas, mientras que el de los adultos es de un color pardo oscuro en el lomo y pardo claro en el vientre. Le gusta darse baños de barro y es común verle en las orillas de ríos o sumergido en ellos. Es un animal solitario, pero en época de reproducción se le ve bien acompañado. Su período de gestación dura alrededor de 14 meses y en general tienen 1 cría por parto. Al igual que muchos animales del país se encuentra en vía de extinción por la destrucción de su hábitat y el comercio de su piel.


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Pregunta de dificultad Alta 33. La diferencia en la coloración del pelaje entre las crías y los adultos se debe principalmente a que A. los adultos reconocen a sus crías por las manchas. B. las manchas y rayas hacen que las crías sean menos visibles en el entorno. C. el color pardo claro absorbe más radiación del sol y calienta más a las crías. D. El patrón de coloración es determinado por la dieta ingerida. Esta pregunta se hizo con la intención de relacionar el ecosistema donde se desarrolla el tapir con las características físicas que le permiten sobrevivir. Hace parte del componente organísmico porque se enfoca en una característica corporal e indaga por la relación adaptación-ecosistema. Y de la competencia Identificar porque pide al estudiante hacer un reconocimiento de las características del pelaje como una adaptación al entorno del animal. Los cachorros presentan un pelaje distinto al de los adultos porque éste les permite pasar desapercibidos de los depredadores. En el contexto inicial se menciona que “Los adultos difieren de los jóvenes en su pelaje; el de las crías es pardo claro con manchas y rayas amarillentas, mientras que el de los adultos es de un color pardo oscuro en el lomo y pardo claro en el vientre”. Este párrafo es muy descriptivo, enuncia una serie de características que los estudiantes pasan por alto a menos que se pregunten el porqué de este fenotipo. Las preguntas orientadoras sirven como estrategias pedagógicas para que el estudiante se acerque significativamente a las ciencias pues no es lo mismo hacer una lectura literal que reflexionar y preguntarse sobre la información que se lee. La distribución del porcentaje de estudiantes en cada una de las opciones es muy similar, lo cuál nos indica que los estudiantes respondieron al azar, porque aún no tienen muy claro el concepto de camuflaje. Los estudiantes que contestaron la opción A, reconocen que un patrón de coloración es una buena estrategia de reconocimiento, como sucede por ejemplo con las cebras donde las crías reconocen a sus padres por la distribución de las rayas, porque tanto adultos como hijos son muy similares; sin embargo, en la mayoría de los mamíferos el reconocimiento se basa en los olores. Los tapires tienen trompas grandes, su olfato está muy desarrollado y, por ende, las rayas no son la base del reconocimiento. Los estudiantes que contestaron la opción C basan su respuesta en la necesidad de calor de las crías pero no identifican que los colores oscuros son los que absorben más calor—contrario a lo que dice la opción—. Los estudiantes que contestaron la opción D relacionaron el cambio de dieta de las crías con el cambio en su coloración y asumen que la dieta influye en la coloración del pelaje. Es aceptable pensar que un adulto exprese de manera completa la coloración en todo su pelaje porque los alimentos que consume contribuyen a formar los pigmentos. Es posible que un animal bien nutrido exprese mejor los colores del pelaje pero los patrones de coloración son determinados genéticamente. Los estudiantes que contestaron la opción correcta, B, hicieron la relación de una adaptación con el medio en el cual se desarrolla el cachorro; es interesante notar que la mayor parte de coloración de los cachorros es diferente a la que tendrán en un estado adulto y si se ha conservado debe tener valor adaptativo.


28% 28% 22% 22%

Componente: Organísmico Competencia: Identificar Clave: B Dificultad: 0,8222


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Pregunta de dificultad Media 35. A los pocos meses de vida los tapires empiezan a cambiar su pelaje, a adoptar comportamientos de adulto y dejan de alimentarse de leche materna; este cambio de dieta obedece a A. cambios en la oferta alimenticia del medio. B. cambios en los nutrientes que aporta la leche materna. C. incremento en el requerimiento energético. D. respuesta adaptativa a un cambio en el medio. Esta pregunta, como la anterior, indaga por un proceso en el desarrollo de las crías del tapir —el cambio de dieta— una característica común en todas las crías de los mamíferos. Es del componente celular porque indaga por el requerimiento energético del organismo, el cual puede trabajarse desde el organismo o desde la célula. Y es de la competencia Explicar porque el estudiante debe acudir a su conocimiento sobre nutrición para dar una razón que satisfaga la pregunta. Los estudiantes que contestaron la opción A explican el cambio de dieta por cambios en el medio, lo cual sería cierto si este animal fuera itinerante en diferentes ecosistemas, aunque el animal se desplace grandes distancias, la oferta alimenticia es similar, por lo cual no es una razón que conteste satisfactoriamente a la pregunta. Los estudiantes que contestaron la opción B no reconocen que los nutrientes de la leche materna no cambian. A medida que van creciendo los tapires, se independizan y dejan de consumir leche materna. Existe el pre-concepto de que si las crías cambian la leche por otros alimentos es porque ésta deja de ser nutritiva. No se están teniendo en cuenta las condiciones de cambio de las crías: mayor tamaño, mayores respuestas a estímulos, mayor desplazamiento y cambios en la producción de enzimas para degradar los alimentos de la dieta que tendrá de adulto, condiciones muy diferentes a las de los primeros meses de vida. Los cambios suceden porque la leche materna ya no satisface el requerimiento energético que la cría necesita, que es lo indicado en la opción C. Los estudiantes que contestaron la opción D dan razón del cambio de dieta por adaptación a un cambio en el medio. Un individuo puede sobrevivir en una nueva condición si tiene la información genética adecuada lo cual puede deberse a una mutación individual. Para que una especie se adapte a situaciones nuevas se requiere de mucho tiempo a través del cambio generacional, en consecuencia lo expuesto en la opción no es una explicación válida en el sentido de que se indaga por una regularidad en la especie. Contexto “Los Beduinos del Desierto” El texto Los Beduinos del Desierto se refiere al tema de la consaguinidad o endogamia. En la naturaleza el apareamiento entre organismos que se reproducen sexualmente generalmente se realiza entre personas de diferentes familias pero cuando hay endogamia o apareamiento entre personas emparentadas genéticamente existe una posibilidad más alta de que los genotipos se parezcan. La consecuencia de la unión entre parientes cercanos es que —aunque la frecuencia total de los alelos no cambia en una población— los alelos recesivos tienden a expresarse más y disminuye la heterosis. Entonces, si una característica es ventajosa para los seres humanos, la endogamia puede resultar útil. Pero, por otro lado, si un alelo recesivo es dañino o desventajoso, la endogamia “lo desenmascara” dando lugar a enfermedades como las que se describen en el texto. Este texto presenta ejemplos de la vida real y su intención


11% 18% 47% 24%

Componente: Celular Competencia: Explicar Clave: C Dificultad: -0.0843


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es concientizar a los estudiantes de los riesgos, para los descendientes, de uniones entre miembros de una misma familia.

Los Beduinos del Desierto Omar, de 9 años, y Jazmín, de 8, comparten una habitación de la cual casi nunca salen pues no pueden caminar debido a una enfermedad genética tan extraña que todavía no tiene nombre. Su madre debe alimentarlos por medio de una jeringa pues ellos, acostados en una cama la mayor parte del día, no pueden valerse por sí mismos. Los niños son Beduinos que viven en el desierto de Negev en Israel. Sus antepasados eran nómadas habituados a recorrer los desiertos del Medio Oriente y estaban acostumbrados, desde tiempos inmemoriales, a contraer matrimonio entre primos. Esta costumbre ha tenido efectos genéticos desastrosos. Dado que el 65% de los beduinos del desierto contrae matrimonio con sus primos, existe una alta posibilidad de casarse con alguien que tenga las mismas mutaciones, aumentando la probabilidad de tener hijos con enfermedades genéticas. La gráfica adjunta muestra la probabilidad de expresión de homocigosis bajo diferentes grados de parentesco. Algunos de estos males son, por ejemplo, la aplasia cutis (enfermedad que se caracteriza por la ausencia de piel en la parte superior del cráneo), desórdenes nerviosos y musculares que ocasionan la muerte temprana, retraso mental, ceguera o niños que nacen sin ojos. Yamid, un joven beduino de once años, sufre una extraña enfermedad que no lo deja sentir ningún dolor. Yamid se ha convertido en su peor enemigo puesto que se hace daño a sí mismo sin darse cuenta y necesita que lo vigilen constantemente. Los científicos israelitas están llevando a cabo una campaña educativa entre los Beduinos para concienciarlos de los riesgos de casarse con parientes cercanos. Pregunta de dificultad Baja 26. Las personas que se encuentran postradas en una cama, como Omar y Jazmín, pueden presentar un deterioro muscular significativo. Los síntomas pueden ser: disminución de la masa muscular, falta de fuerza en los músculos y parálisis muscular. Una actividad que la madre puede hacer con los niños para disminuir su deterioro muscular es A. hacerles ejercicios con utensilios o herramientas del hogar. B. cambiarlos de posición en la cama dos o tres veces al día. C. hacerles baños de agua fría y caliente en las extremidades. D. sacarlos diariamente en sillas a recibir el sol de la mañana. Esta pregunta está enmarcada en el componente organísmico porque se refiere al sistema muscular de los organismos, en particular a los músculos esqueléticos o estriados, que constituyen entre el cuarenta y el cincuenta por ciento del peso corporal total. Se le pide al estudiante que identifique la mejor alternativa para reducir la atrofia muscular en


50% 21% 9% 20%

Componente: Organísmico Competencia: Identificar Clave: A Dificultad: -0.6392


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situaciones en que no se cuenta con medios especializados. La función de los músculos esqueléticos es la de producir los movimientos voluntarios, lo cual les permite a los animales moverse, ir en búsqueda de alimento, protegerse y aparearse, entre otras actividades. Estos músculos son controlados por el sistema nervioso central. Cuando los músculos están en reposo nunca están completamente relajados, constantemente les llegan impulsos nerviosos y, en consecuencia, están en un estado de contracción parcial al cual se le conoce como tono muscular. El tono hace que el músculo esté listo para actuar. El tono se puede perder por enfermedad genética, por lesiones o por inmovilización durante largo tiempo.

El 50% de los estudiantes contestó correctamente la opción A. En las condiciones del desierto o cuando no se cuenta con muchos recursos económicos para atender a las personas con problemas físicos, practicar ejercicios con utensilios o herramientas del hogar es un tipo de terapia física manual por medio de la cual se puede aplicar presión sobre el tejido muscular para mejorar la tonicidad, restaurar el movimiento de las extremidades y disminuir la tensión y dolor en los músculos. El 21% de los estudiantes contestó la opción B en la cual se recomienda cambiarlos de posición dos o tres veces al día. Evidentemente esta práctica es utilizada en pacientes que se encuentran postrados, para evitar la formación de llagas. Sin embargo, es una terapia pasiva que en ninguna forma ayudaría a disminuir el deterioro de los músculos. El 9 % de los estudiantes contestó la opción C que propone hacerles baños de agua fría y caliente en las extremidades. Estos baños se recomiendan cuando hay inflamación, artritis o dolor. Pero ésta, como la opción anterior, es una terapia pasiva que sirve para aliviar dolor y no para mejorar la tonicidad muscular. El 20% de los estudiantes consideró útil sacar a los enfermos diariamente a tomar el Sol de la mañana. Aunque sabemos que el exceso de Sol aumenta el riesgo de padecer cáncer en la piel, la exposición al Sol es necesaria para la producción de vitamina D, la cual tiene efecto sobre la reabsorción del calcio en los riñones y sobre la calcificación de los huesos. Una deficiencia de esta vitamina puede causar serios problemas de salud, sobretodo en las personas de edad que producen menos cantidad de vitamina ante la exposición al Sol. Entonces, esta práctica es necesaria para la salud pero tiene objetivos diferentes a la tonicidad muscular.

Este tipo de pregunta busca acercar a los estudiantes a contextos de la vida diaria y al desarrollo de competencias para la vida. Las opciones B, C y D son estrategias que se usan cotidianamente como un remedio generalizado para cualquier enfermedad, pero al escogerlas no se está haciendo uso de los conocimientos aprendidos en la escuela para reconocer en qué momento es útil su empleo. Pregunta de dificultad Media 30. La ausencia de dolor es una condición que ha estado en la población beduina por varios miles de años. Esta ausencia de dolor, además de ser una enfermedad hereditaria, es A. una adaptación, ya que la insensibilidad le permite al cuerpo soportar más dolor. B. un factor de selección natural, porque los que no sienten dolor viven poco. C. una característica de personas que viven en lugares muy poblados. D. un atributo de personas que han padecido numerosos accidentes.


56% 32% 7% 5%

Componente: Organísmico Competencia: Explicar Clave: B Dificultad: 0,1835


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Esta pregunta se enmarca en el componente organísmico porque se refiere a una enfermedad causada por una mutación y se le pide al estudiante explicar lo que ésta significa en términos evolutivos. La ausencia de dolor es una enfermedad genética muy poco común, denominada Insensibilidad Congénita al Dolor con Anhidrosis. Es una enfermedad autosómica recesiva, causada por una mutación en un gen. Se presenta particularmente en algunas familias beduinas del Oriente Medio donde hay consanguinidad. Los niños que la padecen son indiferentes al dolor y al calor, no sudan, no producen lágrimas y, lo que es peor, sufren accidentes graves continuamente.

El 56% de los estudiantes considera, de manera errada, que esta condición es una adaptación. Las adaptaciones son aquellas estructuras anatómicas, procesos fisiológicos o comportamientos particulares que han evolucionado durante largos períodos de tiempo y que les permiten a los organismos sobrevivir en determinados medios y dejar descendencia. En este caso, los individuos que padecen la enfermedad mencionada tienden a morir jóvenes. La insensibilidad al dolor sí le permite al cuerpo soportar más dolor pero no le permite llevar una vida normal ni dejar muchos descendientes, luego no es una adaptación.

La clave de la pregunta es la opción B. El 21 % de los estudiantes analiza correctamente que el dolor es un factor de protección porque indica que algo le está sucediendo al cuerpo. La selección natural favorece a los miembros de una especie cuyas características genéticas les permiten sobrevivir y reproducirse, y la posibilidad de sentir dolor tiene valor para la supervivencia de los individuos y para alcanzar la edad reproductiva.

El 9% de los estudiantes selecciona la opción C. Este grupo considera que es una característica propia de personas que viven en lugares poblados, es decir, infiere que es una característica adquirida o un factor de supervivencia influenciado por un entorno de hacinamiento, donde la vida es más dura y difícil y por tanto las personas terminan acostumbrándose a tolerar el malestar y las incomodidades. Es posible que los estudiantes se salgan del entorno biológico y contesten desde el punto de vista social. Por otro lado, la enfermedad se presenta en el desierto que es un lugar poco poblado —contrario a lo que dice la opción—.

El 20% de los estudiantes elige la opción D. Para estos jóvenes, el haber sufrido muchos accidentes hace que las personas se vuelvan más insensibles al dolor. Desde la experiencia general es posible pensar que las personas puedan aumentar el umbral de dolor, sin embargo, éstas conservan la capacidad de sentir dolor. En la población Beduina es la incapacidad de sentir dolor la que ocasiona los accidentes.

Pregunta de dificultad Media 38. Las hojas de algunas plantas del desierto tienen resinas que forman una película delgada, brillante y de olor fuerte que las protege. Unos investigadores quisieron evaluar el efecto del consumo de hojas con resina sobre dos roedores del desierto: ratas zarigüeyas y ratas canguro. Los resultados de la investigación se muestran en las siguientes gráficas.

En relación con el porcentaje de resina en la dieta se puede afirmar que un aumento de resina ocasiona A. una orina menos concentrada y con mayor volumen en las ratas zarigüeya. B. una disminución en el volumen de orina en los dos tipos de roedores. C. un aumento en el consumo de agua y en el volumen de orina de la rata canguro. D. una disminución drástica de la concentración de orina en las ratas canguro.


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Esta pregunta corresponde a la competencia de Indagación porque se basa en un diseño experimental que utiliza dos clases de roedores del desierto y se investiga el efecto del consumo de la resina que cubre algunas plantas de este ecosistema. Es del componente organísmico porque analiza la acción de una sustancia en la producción y concentración de orina y en la necesidad de consumir agua. Se trata de una interpretación de tres gráficas relacionadas.

El 34% de los estudiantes interpreta la información de las gráficas correctamente y selecciona la clave A. En la tercera gráfica vemos que la concentración de iones es mayor en la orina de las ratas canguro y menor en la orina de la zarigüeya. En la segunda gráfica se observa que el volumen de orina es mayor en las zarigüeyas, de manera que la orina de la rata zarigüeya es más abundante y menos concentrada.

El 19% de los estudiantes escoge la opción B. Sin embargo, esta opción es contraria a la información de la segunda gráfica que muestra un leve aumento en el volumen de orina de la rata canguro y un aumento un poco más marcado en las zarigüeyas.

La opción C fue seleccionada por el 26 % de los jóvenes. La primera gráfica muestra que la rata canguro aumenta el consumo de agua a medida que aumenta la concentración de las resinas en su alimento. La segunda gráfica muestra que la rata canguro aumenta el volumen de orina sólo hasta que la concentración llega a 2 y luego disminuye en la concentración 3. Los estudiantes que eligieron esta opción no consideraron toda la información de la gráfica 2 y no compararon a la rata canguro con la rata zarigüeya cuyo consumo de agua y cantidad de orina es mayor.

El 20% de los estudiantes escoge la opción D. La tercera gráfica permite apreciar que son las ratas zarigüeya las que presentan una disminución drástica en la concentración de orina, contrario a lo que enuncia esta opción.

La pregunta tiene una dificultad media porque es necesario analizar tres gráficas en el momento de seleccionar las respuestas.

Pregunta de dificultad Baja 40. La pregunta que llevó a los investigadores a realizar este estudio es A. ¿Cuál es el efecto de las resinas sobre el consumo de agua en las dos especies de roedores? B. ¿Cuál es el efecto de las resinas sobre el volumen de orina en las dos especies de roedores? C. ¿Cuál es el efecto de las resinas sobre la concentración de orina en las dos especies de roedores? D. ¿Cuál es el efecto de las resinas sobre el balance hídrico en las dos especies de roedores?


34% 19% 26% 20%


21% 18% 22% 38%

Componente: Organísmico Competencia: Indagar Clave: A Dificultad: 0,0723

Componente: Ecosistémico Competencia: Indagar Clave: D Dificultad: -0,1296


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Esta pregunta está enmarcada en el contexto del desierto donde las interacciones entre los organismos y el medio están fuertemente determinadas por las condiciones extremas (temperaturas superiores a los 37°C en el día y cercanas a 0° en la noche, y poca disponibilidad de agua) de este tipo de hábitat. Aunque son poco visibles, los roedores son frecuentes en los desiertos y han desarrollado adaptaciones fisiológicas para sobrevivir en lugares donde la escasez es casi permanente. Una de estas adaptaciones tiene que ver con su alimentación que incluye hojas y semillas con alto contenido de resinas y resistentes, y otra con la regulación de la orina y otros fluidos corporales. La pregunta hace parte de un experimento realizado con las ratas canguro y las ratas zarigüeya, donde se indaga sobre el efecto de las resinas de unas plantas del desierto en el balance hídrico de las dos especies de roedores. Para ello se tuvieron en cuenta: el efecto de las resinas en el consumo de agua, el volumen de la orina en cada rata después de consumir diferentes concentraciones de resina y la concentración de la misma en el alimento suministrado. Esta pregunta, al igual que muchas de indagación, se realiza para acercar al estudiante al estudio experimental de las ciencias. Hemos escogido experimentos en los que no se hace daño a los organismos para evitar propiciar estas prácticas en las aulas. Este experimento es llamativo, ya que nos permite caracterizar cómo puede afectar un estilo de dieta o alimentación a los organismos en un ecosistema en particular. Por ejemplo, en este experimento es claro que para sobrevivir en el desierto las que estarían mejor adaptadas serían las ratas canguro, conclusiones que pueden sacarse a la luz de unos resultados que han sido comprobados a partir de una experimentación. El fin de la pregunta, entonces, era reconocer, a partir de los resultados, qué querían averiguar los científicos; muchas veces nos hacemos preguntas que no pueden ser contestadas a la luz de las ciencias sino de otras ramas del conocimiento. Una buena pregunta o una pregunta clara en ciencias es la guía para obtener resultados concisos y confiables. Los estudiantes que contestaron las opciones A, B o C sólo reconocieron una parte del experimento, no vieron las tres variables en conjunto mencionadas anteriormente, lo cual sí recoge la opción D en donde el balance hídrico incluye el consumo de agua, y el volumen y concentración de la orina. Esta pregunta nos sirve como un indicador de que debe trabajarse más en la experimentación, pues aunque el 38% respondió correctamente el 51% no tiene una visión integral del problema. Es importante que el maestro guíe a sus estudiantes en la formulación de preguntas y en el desarrollo de estrategias para solucionarlas. Las opciones de respuesta a este ítem sirven para que los estudiantes caigan en cuenta de cómo se estructura una pregunta que sintetice lo que se desea conocer, es decir, lo que llevó a los investigadores a realizar el experimento.


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RESULTADOS DE LA PRUEBA DE PROFUNDIZACIÓN EN BIOLOGÍA

En el marco teórico del año 2000 se proponen cuatro categorías para la construcción de la prueba. Dos de ellas, avanzado 1 y 2, corresponden a las pruebas de profundización. Estas categorías se relacionan con el planteamiento de situaciones que hacen referencia a dos o tres de los componentes del núcleo común. La categoría avanzado 1 agrupa las preguntas que involucran las relaciones célula-organismo u organismo-ecosistema; la categoría avanzado 2 agrupa las preguntas que involucran relaciones entre la célula, el organismo y el ecosistema. Para las aplicaciones del año 2006, el número de estudiantes que eligió profundizar en Biología fue el siguiente: Población 2006-1: 21.077 estudiantes Población 2006-2: 126. 589 estudiantes A continuación se muestran los resultados de la prueba de profundización de las dos aplicaciones:

En los dos períodos, aproximadamente un tercio de los estudiantes que presenta las pruebas de Estado elige la profundización en Biología lo cual indica que los estudiantes se sienten competentes en esta disciplina, tal vez, por ser temas cercanos y de interés para la comunidad en general. La divulgación científica se ha encargado de mostrar la importancia de la conservación de los ecosistemas y de los avances en biología molecular y esto genera curiosidad y motivación para ahondar en estos campos Los resultados de Grado Básico hacen referencia al grupo de estudiantes, que eligió profundizar en el área de biología, pero cuyo puntaje no alcanzó el mínimo necesario para ubicarse en los niveles I, II ó III. Esto quiere decir que la prueba de profundización fue más compleja de lo esperado por ellos y por lo tanto no profundizaron. La gráfica muestra que en abril el 6,6% de los estudiantes no profundizó mientras que esta cifra fue de 53,8% en octubre. Si la elección de esta prueba se relaciona con el interés en las ciencias naturales, los estudiantes ubicados en este grado deben ampliar y revisar sus conceptos y el uso integrado de los mismos.


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El porcentaje de estudiantes que alcanzó el nivel I fue similar en las dos aplicaciones, mientras que se ve una diferencia considerable en los niveles II y III. En la aplicación de abril el mayor número de estudiantes alcanzó el nivel II, lo cual indica una mayor capacidad de abstracción y análisis, especialmente de fenómenos tangibles. En el nivel III hay un buen número de estudiantes que además mostrar competencia en la integración de la información, comprende las relaciones más abstractas que explican la dinámica de los sistemas naturales. A continuación se describen los niveles de profundización en la prueba de Biología:

Nivel I Nivel II Nivel III 2006-1 2006-2 2006-1 2006-2 2006-1 2006-2

30,85% 35,4% 37,16% 8,59% 26,65% 0,52%

Pr

ofun

diza

ción

En este nivel el estudiante reconoce, comprende y analiza fenómenos y eventos tangibles y abstractos de los componentes celular, organísmico y ecosistémico. Relaciona una o dos variables con los conceptos y aproximaciones teóricas de la biología para dar respuesta a un problema.

En este nivel el estudiante comprende y analiza fenómenos, eventos y diseños experimentales tangibles y abstractos de los componentes celular, organísmico y ecosistémico. Abstrae e interpreta la información contenida en gráficas, tablas ó modelos, y relaciona dos o más variables con los conceptos y aproximaciones teóricas de la biología para dar respuesta a un problema.

En este nivel el estudiante tiene una visión clara y amplia de las interrelaciones y mecanismos de control y retroalimentación que existen en los sistemas biológicos. Comprende y analiza fenómenos, eventos y modelos de las relaciones entre la célula, el organismo y el ecosistema. Abstrae e interpreta la información de modelos que explican las relaciones temporales y/o espaciales en el nivel celular-organísmico-ecosistémico


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Análisis de preguntas de Profundización aplicaciones 2006-1 y 2006-2

La Zanahoria La zanahoria es una hortaliza que fue consumida por los romanos, griegos y otras poblaciones milenarias. Continúa siendo una de las hortalizas más cultivadas en el mundo por su valor nutricional y por su valor agregado en la medicina, ya que es muy utilizada en el tratamiento de estreñimiento y parásitos intestinales, entre otras cosas. Antiguamente era de una tonalidad violeta. Su color actual se debe a las continuas selecciones, que desde los años 1700 aprox., permitieron una mayor abundancia de beta-carotenos, el pigmento base de la zanahoria y precursor de la vitamina A. Algunas variedades de la zanahoria son utilizadas a diario en las ensaladas, a las cuales para mejorar su sabor se les puede añadir unas gotas de limón y sal. Pregunta de dificultad Media 105. Un agrónomo encontró caracoles en un cultivo de zanahoria. Para dar un manejo adecuado al cultivo, él decide estudiar la relación depredador-presa entre el caracol y el cultivo de zanahorias. Con los datos que obtuvo elaboró la siguiente gráfica

A partir de la gráfica el agrónomo puede deducir que A. la población de caracoles es independiente del cultivo de zanahorias. B. la población de caracoles afecta el cultivo de zanahoria. C. el cultivo de zanahoria es la única fuente de alimento del caracol. D. los caracoles tienen otras fuentes de alimento además de la zanahoria.


23% 33% 14% 29%

Componente: Organísmico ecosistémico Competencia: Indagar Clave: D Dificultad: -0,0044


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Esta pregunta hace parte de un contexto general como es el del cultivo de la zanahoria. Aunque esta raíz es ampliamente consumida en nuestra sociedad, desconocemos algunos aspectos sobre su color, nutrición y cultivo. Así, decidimos colocar este contexto en la profundización, de tal forma que aquellos a quienes les interese un poco más este tema puedan ahondar en él. Esta pregunta hace parte del componente Organísmico-Ecosistémico porque se indaga por la relación del caracol con el período de crecimiento y cosecha de la zanahoria. En algunas investigaciones se ha visto que el caracol actúa como plaga de este producto, por lo cual es necesario generar soluciones efectivas tanto para la agricultura como también para el caracol. Hace parte de la competencia Indagar porque los estudiantes deben sacar algunas conclusiones a partir de la interpretación de unos datos representados en una gráfica lineal de tiempo versus tamaño de la población. Los estudiantes que responden la opción A hacen una interpretación parcial en el sentido de que existen caracoles cuando no hay cultivo, pero fallan al no revisar los datos de la población cuando el cultivo está creciendo, ya que observamos que al final del cultivo se dobla la población de los caracoles con relación al momento cero (0) de la gráfica. Los estudiantes que contestaron la opción B sacan conclusiones a partir del conocimiento que tienen de los caracoles como plaga pero no de los resultados mostrados en la gráfica. Con estos resultados no se puede sacar esta conclusión porque las variables medidas sólo permiten ver el crecimiento en el tiempo del número de caracoles, pero no el efecto sobre el cultivo. Los estudiantes que eligen la opción C, al igual que los que escogen la opción B, contestan basados en su conocimiento cotidiano y no en la evidencia presentada en la gráfica. Dado que en el enunciado se dice que el caracol se encontró en el cultivo, se asume que es una plaga que se alimenta de la zanahoria, lo cual es cierto pero no constituye su única fuente de alimento. Los estudiantes que contestaron la opción D identificaron acertadamente en la gráfica que el caracol existía en el ecosistema antes de que se iniciara el cultivo de zanahoria por tanto el caracol tiene otras fuentes de alimento diferentes a la zanahoria. Pregunta de dificultad Media 107. Los cambios evolutivos que se presentaron en las zanahorias silvestres dieron lugar a la aparición de plantas con raíces más grandes y carnosas. Estos cambios se produjeron porque inicialmente hubo A. un aumento de los genes dominantes en las zanahorias silvestres. B. mutaciones e intercambio genético entre las zanahorias silvestres. C. cambios en las condiciones climáticas del planeta a través del tiempo. D. mayor disponibilidad de nutrientes en la superficie terrestre. Esta pregunta de profundización aprovecha el proceso de evolución y explora la comprensión que tienen los estudiantes sobre algunos de los mecanismos que generan el cambio en los organismos. La distribución del porcentaje de respuestas sugiere que, aunque la evolución es un tema central en las ciencias naturales y así lo reconocen los Estándares y la comunidad científica, la comprensión de los mecanismos que influyen en la evolución es baja y se requiere más información y discusión en el aula. Es probable que sea necesario elaborar ejercicios, prácticas y talleres,


24% 24% 20% 31%

Componente: Celular-Organísmico-Ecosistémico Competencia: Explicar Clave: B Dificultad: 0,2709


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que complementados con lecturas de divulgación científica, ayuden a entender los aspectos básicos de la transformación y el cambio de la vida sobre el planeta. La opción A tiene en cuenta la base genética de los organismos y atribuye a los genes dominantes el cambio en las características de las zanahorias. Los genes dominantes se denominan así porque al encontrarse en condición heterocigótica “Nn” la característica que se expresa es la determinada por uno de los alelos. Sin embargo, muchas personas usan el término dominante para referirse a características de gran tamaño, fuerza, etc, empleándolo más desde una concepción sociológica o antropológica, que desde una perspectiva biológica. En este sentido, la opción A en la cual se atribuye a los genes dominantes las raíces grandes y carnosas, busca establecer qué tan arraigado está el preconcepto entre los estudiantes. Con base en la información disponible en el enunciado, no es posible establecer si los genes que determinan estas características son dominantes. Para establecer si una característica es la expresión de un alelo dominante es necesario, de manera parecida al procedimiento de Gregorio Mendel, realizar cruces entre individuos con fenotipos opuestos y conocer la proporción de individuos que heredan cada fenotipo. El que 24% de la población que elige profundizar en biología base su respuesta en el preconcepto indica que se debe trabajar más desde una perspectiva de reconocimiento y transformación de los preconceptos. En este caso particular, donde se aborda un tema tan abstracto e importante como el de genes dominantes y recesivos, algunos experimentos sencillos podrían ayudar a la comprensión del tema. La opción B, elegida por el 24% de los estudiantes también explica el cambio en el fenotipo de las zanahorias con base en las características genéticas de los organismos, pero tiene en cuenta los procesos que dan origen al cambio, indicando que las mutaciones y el intercambio de información que tuvo lugar en las zanahorias silvestres son la base sobre la cual se establecen las características actuales de los organismos. Los estudiantes que eligen la opción B identifican las mutaciones como el mecanismo primario que espontánea y naturalmente genera cambios y variaciones en la información genética de los organismos. La elección de esta opción permite establecer que un porcentaje importante de la población estudiantil entiende que las mutaciones no sólo ocasionan enfermedades o defectos en los organismos, sino que también pueden dar lugar a pequeños cambios, que en determinadas circunstancias son neutros ó favorables. Esto indica que la formación escolar ha ampliado su comprensión y transformado un preconcepto. En el caso de la pregunta, la zanahoria, que es una raíz engrosada, es interesante como ejemplo y punto de partida para una reflexión en la que el estudiante la compare con la raíz de otra planta, analice sus funciones y evalúe el papel de la naturaleza y del hombre en la obtención de una raíz con las características de la zanahoria que consumimos. Las mutaciones proporcionan nuevos alelos que son la base de los mecanismos que producen variación. El intercambio genético entre organismos con diferentes características produce descendientes con un abanico más amplio de combinaciones y permite extender las nuevas variaciones a poblaciones de otras regiones, en las cuales las condiciones biofísicas contribuyen a la expresión de nuevos fenotipos. Los cambios ambientales son una de las fuentes de selección natural que influyen en la fijación de unas características y la eliminación de otras. El clima del planeta, al que alude la opción C, elegida por el 20% de los estudiantes, ha presentado variaciones a lo largo de la historia geológica, tanto a nivel local como global y muchos de esos cambios, que usualmente se producen lentamente, son los que han ayudado a modelar la fauna y flora del planeta en las diferentes eras geológicas. Las plantas y animales con las características adecuadas para vivir en una nueva condición permanecen, y los demás se reducen y se extinguen. En este sentido el cambio en la morfología de las raíces de la planta de zanahoria debe tener una base genética, sobre la cual la interacción con el ambiente permite la expresión de los genes y la aparición del fenotipo. Al elegir la opción C, los estudiantes reconocen la importancia del ambiente, en términos de humedad, temperatura o luz, entre otros factores ambientales, en la expresión de las características de una planta, pero pasan por alto que fenotipo = genotipo + ambiente. Por ejemplo, las raíces pueden ser carnosas si la disponibilidad de agua es adecuada,


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pero sí las características genéticas no codifican para raíces carnosas, aunque las condiciones ambientales sean favorables, no se producirá nunca este tipo de raíces. Esta respuesta indica que los estudiantes no tienen claridad sobre el papel de los genes en la expresión de un fenotipo; seguramente saben que los genes están constituidos por ADN, pero no han incorporado en su imaginario que cada característica observada está modelada por la interacción entre los genes y el ambiente. Aproximadamente un tercio de la población consideró como respuesta válida la opción D, que atribuye a los nutrientes el cambio en la forma de las zanahorias. Los estudiantes que eligen esta opción tienen claridad acerca del papel de los nutrientes en la producción de buenas cosechas, pero pierden de vista que la pregunta se enmarca en un escenario evolutivo. Los nutrientes son fundamentales para el buen desarrollo de un organismo, pero desde la perspectiva evolutiva que plantea la pregunta, las plantas pueden aprovechar los nutrientes siempre y cuando tengan la base genética que les permita hacerlo. En la misma dirección de la opción de respuesta C, los estudiantes consideran que el ambiente es el factor que determina el inicio de los cambios en los organismos, preconcepto difícil de transformar a pesar del interés que la mayor parte de estudiantes manifiesta por la genética. Si se suman los estudiantes que eligen las opciones de respuesta A y B, que tienen una base genética y se comparan con las opciones C y D, que dan relevancia al ambiente, se observa que la mitad de la población reconoce que los cambios en el fenotipo se dan por cambios en el genotipo. Este porcentaje es importante por cuanto refleja que el trabajo en el aula ha logrado generar un cambio en un preconcepto muy arraigado acerca de que el ambiente es el factor fundamental en la evolución y cambio de los organismos. Es necesario trabajar más en el aula el papel de los genes y del ADN en las características de los organismos, para que estos conceptos dejen de ser términos científicos que se usan de manera adecuada pero sin una comprensión real de su significado biológico. Pregunta de dificultad Alta 113. Se prepara una ensalada cortando zanahorias frescas en trozos y agregándoles sal. Después de un rato se observa que la zanahoria se empieza a deshidratar; esto sucede porque A. la sal desplaza gradualmente el agua del interior de la zanahoria. B. el medio externo a la zanahoria es más concentrado y por tanto el agua sale de ésta. C. la diferencia de concentración hace que los iones se muevan hacia el exterior de la zanahoria. D. la sal descompuesta en sus elementos ingresa en la zanahoria. | | Esta pregunta aborda el tema de movimiento de sustancias en un gradiente de concentración, aprovechando en este caso la deshidratación que se observa cuando sobre un vegetal se coloca un poco de sal. En primer lugar, se explora la comprensión que tienen los estudiantes de profundización en biología acerca del término deshidratación o pérdida de agua de un organismo. Las opciones A y B se relacionan con el movimiento del agua, mientras que las opciones C y D se refieren a los iones. En este sentido, alrededor del 38% de los estudiantes (opciones C y D) tiene dudas acerca de lo que significa deshidratarse, aunque es un término de uso extendido, especialmente cuando se hace ejercicio físico. Esta primera aproximación, deja en evidencia que aunque los estudiantes han utilizado este término correctamente cuando se trata del ser humano, muchos no logran extrapolar su significado a nuevos contextos. Los estudiantes que eligen la opción C reconocen que hay una diferencia de concentración, lo cual es correcto, pero al aceptar que los iones se


39% 23% 24% 14%

Componente: Celular-Organísmico-Ecosistémico Competencia: Explicar Clave: B Dificultad: 0,3901


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mueven hacia el exterior dejan ver que no entienden el movimiento de sustancias desde donde están más concentradas hacia donde están en menor concentración. En este caso la sal se ioniza sobre la zanahoria y los iones Na+ Cl- que están formando una salmuera tienden a pasar al interior de la zanahoria. De manera que la opción C contradice este proceso. La opción D indica que la sal “descompuesta” o disociada en sus elementos ingresa a la zanahoria, lo cual es correcto, pero no explica la deshidratación planteada en la pregunta. Los estudiantes que eligen esta opción tienen claridad acerca de la ionización de la sal y reconocen que la concentración de iones en el interior de la célula es menor, por lo cual los iones tienden a entrar a la célula, pasando de mayor a menor concentración. Sin embargo, al elegir esta opción dejaron de lado la pregunta inicial. Las opciones A y B tienen en cuenta el agua como eje de la respuesta. La opción A indica que la sal desplaza el agua del interior, planteando el problema en términos de intercambio y balance de masas. El agua no se ioniza cuando se mueve a través de las membranas celulares, el agua se mueve como H2O, de manera que un Na+, no es reemplazado por un H+ como lo sugiere la opción A. Lo que determina la dirección en que se mueve el agua de la célula es la relación entre la concentración total del citoplasma y la concentración del medio extracelular. Cuando el medio extracelular está muy concentrado atrae agua de la célula para diluirse un poco; por esa razón, la zanahoria comienza a deshidratarse cuando la sal en su alrededor genera un ambiente más concentrado que el del citoplasma, independientemente de que la concentración del citoplasma esté determinada por muchos tipos de iones y moléculas. La opción B sintetiza esta tendencia. Al elegir esta opción, los estudiantes muestran uso comprensivo de los conceptos asociados con el movimiento de agua y de iones entre las células y el medio externo.

Las saponinas


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Pregunta de dificultad Baja 107. Los investigadores utilizaron diferentes concentraciones de saponina en la investigación porque debían A. hallar la concentración que redujera el nivel de colesterol en los individuos. B. hallar la concentración más efectiva para la reducción del colesterol. C. elegir la concentración que redujera los costos para el control del colesterol. D. elegir la concentración que redujera el colesterol durante más tiempo.

Esta pregunta es del componente organísmico y de la competencia de Indagación. Se les pide a los estudiantes analizar el diseño de un experimento que utiliza unos detergentes naturales para reducir el colesterol y deducir cuál es su objetivo.

El 23 % de los estudiantes escoge la opción A. Estos jóvenes consideran que el objetivo del experimento es hallar la concentración que reduzca el nivel de colesterol. Esto es parcialmente cierto, pero al estudiar bien la tabla observamos que hay un valor que es más efectivo, es decir, que reduce más el colesterol y esta opción se presenta en la clave B que fue seleccionada correctamente por el 55 % de los estudiantes.

La opción C, escogida por el 9 % de los estudiantes, se sale del diseño del experimento puesto que la tabla no presenta ningún dato relacionado con costos del producto, luego no hay información que permita llegar a esa conclusión.

El 12% de los estudiantes que seleccionó la opción D no tiene en cuenta que el tiempo es una constante en este experimento.

Pregunta de dificultad Baja 108. En la tabla se observa que cada concentración de saponina fue suministrada a 50 individuos. Esto se debe a que A. el número mínimo necesario para un análisis estadístico es 50 individuos. B. permite ejercer un control en la población de individuos de 40 a 50 años. C. es una forma de incorporar la variabilidad natural de los individuos en el análisis. D. sólo se contaba con 450 individuos para realizar las pruebas con saponinas.

Esta pregunta se refiere a la competencia Indagación porque está enmarcada en un experimento que le pide al estudiante analizar la importancia de usar un número determinado de individuos para una investigación. La escogencia de una muestra representativa es clave para obtener resultados seguros y la planeación del análisis estadístico es parte integral de un buen diseño experimental. En este caso, el organismo de las personas tiene características particulares


23% 55% 9% 12%


16% 35% 40% 8%

Componente: Organísmico-ecosistémco Competencia: Indagar Clave: B Dificultad: -0,9984

Componente: Organísmico- ecosistémco Competencia: Indagar Clave: C Dificultad: -0,2562


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que reaccionan de distinta manera a una droga específica. Al tener una muestra demasiado grande se pueden desperdiciar tiempo, medios y recursos y, al ser muy pequeña, los resultados carecerán de confiabilidad.

El 16 % de los estudiantes que escoge la opción A considera que el número mínimo para realizar una investigación es 50. En realidad, es importante que exista un número mínimo de sujetos, de repeticiones o de réplicas en el diseño de un experimento, pero el número apropiado depende del tipo de experimento que se esté realizando. Por ejemplo, usar 50 bacterias de una población de millones de ellas no daría resultados significativos, o usar 500 elefantes para un investigación no sería práctico en término de la relaciones costo-beneficio.

Un 35 % de la población escoge la opción B. Esta opción habla de ejercer un control sobre 50 individuos de 40 a 50 años. Al utilizar 50 individuos en la experimentación no se busca ejercer control alguno sobre ellos sino tener un número significativo de personas para poder sacar conclusiones veraces.

La clave de la pregunta es la opción C que fue seleccionada por el 40 % de los estudiantes. Al utilizar cincuenta individuos para cada concentración de saponina estudiada, se está teniendo en cuenta que dentro de este grupo de cincuenta individuos existen diferencias organísmicas y que si los resultados arrojados son iguales, entonces se puede afirmar con certeza que la concentración de saponina sí reduce de manera efectiva el colesterol.

La opción D fue escogida por el 8 % de los estudiantes. La escogencia de cincuenta personas para estudiar cada concentración de saponina no debería basarse en el número total disponible sino en el número mínimo necesario para obtener resultados confiables.

La intención de esta pregunta fue la de establecer vínculos entre el trabajo en ciencias con las matemáticas y la estadística. Los resultados indican que la comprensión y el uso de las herramientas matemáticas que permiten el análisis cuantitativo en biología deben reforzarse puesto que la interdisciplinariedad es fundamental en el campo de la investigación.

Pregunta de dificultad Media El escorbuto es ocasionado por la deficiencia de vitamina C en el organismo. La siguiente gráfica muestra los resultados de un experimento en el que se conformaron 5 grupos (de 10 personas cada uno que padecen de escorbuto) a los que se les complementó la dieta diaria con un alimento distinto, para cada grupo, durante un período de dos semanas.

115. Según los resultados de la gráfica el o los alimentos que presenta(n) la concentración de vitamina C más adecuada para controlar el escorbuto es o son A. 1 B. 2 C. 3, 4 y 5 D. 1, 3, 4 y 5


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| | | Esta pregunta es de la competencia de indagación porque el estudiante debe analizar muy cuidadosamente los datos de la gráfica para evitar sacar conclusiones apresuradas. La pregunta se basa en un experimento que se realizó para comprobar si los alimentos que presentaban mayores concentraciones de vitamina C podían servir como una estrategia médica para curar el escorbuto. Al analizar la gráfica es posible concluir que no todos los alimentos tienen el mismo efecto. Los alimentos 1 y 2 curan el escorbuto, aunque el alimento 2 es mucho más efectivo, porque después de dos semanas de consumirlo ninguna de las diez personas del experimento padece escorbuto. En el caso de los alimentos 3, 4 y 5 se observa que después de dos semanas de incluirlos en la dieta las personas continúan enfermas. En conclusión, no todos los alimentos presentan la misma concentración de vitamina C, sustancia que cura el escorbuto. La dificultad de esta pregunta radica en que el estudiante tiene que identificar los resultados del alimento en la primera semana y luego en la segunda y después compararlos con cada uno de los otros cuatro alimentos analizados. Los estudiantes que contestaron la opción A no tuvieron en cuenta que aunque los afectados por escorbuto bajaron en la segunda semana, existía un alimento que produjo mejores resultados. Quienes contestaron las opciones C y D no tuvieron en cuenta que no hubo ningún efecto sobre el escorbuto después de ingerir el alimento. Los estudiantes que contestaron la opción B reconocieron que en la segunda semana después de consumir este alimento todos los individuos ya habían mejorado y por tanto éste era el alimento con más vitamina C. Con base en estos resultados y con el ánimo de aportar a la investigación y educación en ciencias a continuación se presenta una reflexión que tiene en cuenta las tendencias pasadas, y las que se trabajan en la actualidad para potenciar el desarrollo de las competencias científicas en el aula.


11% 29% 43% 15%

Componente: Organísmico - Ecosistémico Competencia: Indagación Clave: B Dificultad: 0,2751


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REFLEXIONES SOBRE LA EDUCACIÓN EN CIENCIAS

Desde tiempo atrás las preguntas sobre la dinámica del universo han inquietado la mente humana. Las primeras poblaciones daban explicaciones a los fenómenos que afectaban su entorno, desde sus contextos y creencias, llegando a predecir, entre otros, los períodos de las mareas, las estaciones y los eclipses. El proceso de construcción e identificación de los principios y teorías que explican los fenómenos se ha dado a lo largo de los siglos, las explicaciones se han transformado a medida que se desarrollan herramientas con las cuales se puede acceder, más fácilmente y con mayor precisión, a la naturaleza de los fenómenos3. En biología por ejemplo, las explicaciones que se daban de la organización de los seres vivos se han transformado pasando de la agrupación de éstos según su beneficio4, a la agrupación en reinos, que en la década de los cincuenta eran tres5 y ahora con los aportes de la taxonomía binomial, la morfología comparada y el estudio de los ácidos nucleicos, son cinco6, aunque hay autores que proponen más. Los avances e investigaciones han permitido comprender el entorno donde se desenvuelve el hombre, las relaciones que mantiene con él y la forma de aprovechar los recursos que ofrece. Sin embargo, estas explicaciones no siempre están al alcance de todos los agentes sociales; un grupo reducido de la sociedad, la comunidad científica, es el encargado de proveer datos y análisis de los mismos, de divulgarlos y de hacerlos comprensibles con el fin de vincular a la sociedad en los descubrimientos. La labor de divulgarlos y hacerlos comprensibles no ha sido fácil, por la complejidad de los temas y porque requiere una interfase en la cual el científico sea capaz de llevar a un lenguaje más asequible los conocimientos que tiene. Paralelamente, el ciudadano debe contar con un bagaje conceptual que le permita recibir y dar sentido a la información científica. Uno de los abismos que se encuentra como barrera en este cruce es la poca claridad en los lenguajes que se manejan desde la sociedad y desde la ciencia. El lenguaje de la ciencia se torna técnico, especializado, no se encuentran las relaciones semánticas entre lo socialmente conocido y lo científicamente conocido. La interpretación de los múltiples tipos de textos se torna ambigua en razón a que las bases teóricas no se explicitan, se habla solo de los resultados teóricos. El cómo sucedió, bajo qué explicaciones se puede validar, qué recorrido tuvo para llegar a donde está posicionado, y qué otras investigaciones se están haciendo para debatir uno u otro postulado, se deja, por la gran mayoría, de lado. Aunque el desarrollo de estrategias para usar el lenguaje y la metodología de las ciencias ha sido una tarea fuertemente trabajada por los docentes de ciencias naturales, no ha sido suficiente, o no ha tenido los resultados esperados, en la apropiación de esta dinámica. El uso y la comprensión del lenguaje científico, como un fenómeno social, es una herramienta clave para interpretar la información dada sobre un hecho o un fenómeno natural. El acceso que tiene la población al dominio de este lenguaje y de los nuevos códigos se hace posible en la escuela. La institución educativa da pautas para reelaborar la visión de ciencias que traen los estudiantes desde el entorno familiar y el docente establece, en gran medida, las relaciones que el estudiantes tiene con las ciencias. Las representaciones finales que tienen los estudiantes sobre la ciencia y sobre su ambiente provienen de sus maestros y marcan sus formas de actuar, de razonar y de identificar el entorno donde se desarrollan (Sauvé, 1999, Damásio 1994 citado por Luffiego, 2001). La forma en que enseñan los maestros de ciencias debe acercarse más a las nuevas tendencias de la educación en ciencias –El valor que tiene la explicación (Ausubel, 1978); la enseñanza por explicación y contrastación (Pozo y Gómez Créspo, 1998); la resolución de problemas (Jessup, 2003) el cambio conceptual (Duschl, 1995), las ideas previas (Vigotsky, 1973) entre otros–. Algunas investigaciones muestran el alto grado de desinterés de los estudiantes por el

3 Del lat. phaenomĕnon, Toda manifestación que se hace presente a la consciencia de un sujeto y aparece como objeto de su percepción. En la filosofía de Immanuel Kant, lo que es objeto de la experiencia sensible 4 Propuesto por Agustín de Hipona (354-430) catalogó a los animales en útiles o superfluos según el beneficio que le diera al hombre 5 Aristóteles propone tres reinos de la naturaleza Animal. Vegetal y mineral 6 Robert Whittacker en 1969 propone cinco reinos: Animalia, Plantae, Fungi, Monera y Protista


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estudio de las ciencias; en el caso de física, por ejemplo, este desinterés está relacionado con la enseñanza descontextualizada (Boyer y Tiberghien, 1989). La enseñanza de las ciencias como una hegemonía disciplinar ha llevado a que las teorías, leyes y paradigmas se vean como un cúmulo de anotaciones sueltas, desarraigadas de una realidad, dependientes de unas condiciones dadas, que no ocurren fácilmente en la naturaleza (Kilbourn (1928) citado por Duschl 1995). La formación positivista a ultranza ha generado enormes dificultades en la enseñanza de las ciencias, porque el método científico se ha reducido a seguir protocolos preestablecidos, como quien sigue una receta y la investigación en el aula se limita en muchos casos a aprender cómo comprobar las declaraciones del conocimiento (Duschl 1995). La visión propedéutica, que le da excesiva importancia a las disciplinas, es otra de las tendencias que se mantiene actualmente. (Furió. et al, 2001). Esta tendencia propedéutica en la básica secundaria, se centra en la formación para carreras de física, química o biología, sin tener en cuenta el contexto, las expectativas y los deseos de muchos estudiantes. Esto conduce a que muchos de ellos se distancien de la ciencia y no adquieran las competencias básicas para desenvolverse efectivamente en un mundo que requiere de la alfabetización científica. Teniendo en cuenta la importancia del conocimiento científico, y también las dificultades y desventajas de la actual forma de educar en ciencias, se está enfatizando en la “alfabetización científica”7, una forma de nominar la necesidad de que la población reconozca la importancia, se acerque más al dominio de las ciencias y que, sobre todo, que le encuentre sentido. “Para que un país esté en condiciones de atender a las necesidades fundamentales de su población, la enseñanza de las ciencias y la tecnología es un imperativo estratégico” (Declaración de Budapest, 1999). La alfabetización científica surge entonces como una necesidad de vincular a la población a la toma de posiciones y al entendimiento del mundo en el cual se desarrolla. Las líneas que sigue la alfabetización científica buscan que los individuos sean capaces de actuar responsablemente con el medio, potenciando una actividad de respeto y de cuidado del ambiente y una concientización del aprovechamiento racional y sostenible de los recursos existentes en el planeta. Se relaciona con el movimiento Ciencia, Tecnología y Sociedad (Furió, Vilches, Guisasola y Romo, 2001) Un nuevo enfoque de la formación en ciencias debe involucrar a la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en la formación de un ciudadano crítico y propositivo, que valore la dinámica de su entorno; que pueda utilizar el conocimiento científico en la resolución de problemas; que tome decisiones responsables en el nivel personal y colectivo, que comprenda las bondades y riesgos derivados de los adelantos científicos, entre otros aspectos. En este orden de ideas, la educación en ciencias ha sido y seguirá siendo objeto de investigación, propendiendo por una transformación que vincule a la sociedad y a todos los estudiantes en una actitud crítica y propositiva para transformar la cultura de una forma ética y responsable con la humanidad y con el entorno, podría decirse que es pensando en un desarrollo integral. Se espera que la educación en ciencias sea trabajada de forma tal que los estudiantes sean capaces de ir más allá del vocabulario, de los esquemas conceptuales y los procedimentales como señala Bybee, 1997. Es necesario que se acuda a la historia, que tenga en cuenta los procesos de construcción de conocimiento, que se indague por alternativas o por nuevas explicaciones frente a un problema. Las ciencias deben permitirle al estudiante dialogar con las diferentes posiciones que encuentra en su contexto, es decir que sepa descifrar esos códigos ocultos y que relacione las acciones en ciencia con las acciones en lo cotidiano. 7 Según Fenshman (2002) existen dos ideas sobre la alfabetización científica, la primera hace relación a la tesis pragmática que considera que debido a que las sociedades se ven cada vez más influenciadas por la ciencia y los avances tecnológicos, los ciudadanos se desenvolverán mejor si adquieren una base de conocimiento científico. La segunda tesis, democrática, supone que la alfabetización científica permite a los ciudadanos participar en las decisiones que las sociedades deben adoptar en torno a problemas sociocientíficos y sociotecnológicos cada vez más complejos.


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BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA AUSUBEL Psicología educativa. Un punto de vista cognoscitivo México. Trillas 1978 AUSUBEL, DP., NOVACK, J.D., Y HANESIAN, H. Psicología educativa. México. Trillas 1989 BUNGE, M. La Ciencia, su Método y su Filosofía. Siglo Veinte. Buenos Aires. 1972 BOYER, R y TIBERGHIEN, A. Las finalidades de la enseñanza de la física y la química vista por profesores y alumnos

franceses. Enseñanza de las ciencias, 1989, 7 (3), 213-222 COLEGIATURA DE CIENCIAS NATURALES, BIOLOGÍA, QUÍMICA Y FÍSICA. Marco teórico de las pruebas SABER y

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conceptual. Enseñanza de las ciencias, 1995, 13 (1), 3-14 FURIÓ, C. VILCHES, A. GUISASOLA, J Y ROMO, V. Finalidades de la enseñanza de las en la secundaria obligatoria;

¿Alfabetización Científica o preparación propedéutica? Enseñanza de las ciencias, 2001, 19 (3), 365-376 GIL, D. MACEDO, B., MARTÍNEZ J, SIFREDO, P. VILCHES, A. ¿Cómo promover el interés por la cultura científica? Una

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implicaciones para la educación. Tesis Doctoral. Universidad de Barcelona. Diciembre 2004 HICKMAN. C., ROBERTS., L., LARSON, A. Principios integrales de zoología. McGraw – Hill. Interamericana de España,

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Enseñanza de las ciencias, 2001, 19 (3), 377-392 POZO, J.I. y GÓMEZ CRESPO, M.A. Aprender y enseñar ciencia. Madrid: Morata. (1998) ROTH, W. Aprender ciencias en y para la comunidad. Enseñanza de las ciencias, 2002, 20 (2), 195-208 SAUVÉ, L. La educación ambiental entre la modernidad y la posmodernidad: en busca de un marco de referencia

educativo. Tópicos en Educación Ambiental 1 (2), 7-25 (1999) TORREGROSA, J., GIL, D., La Universidad Como Nivel Privilegiado Para Un Aprendizaje Como Investigación Orientada

Universidad de Alicante Universidad de Valencia VÉLEZ., F. La ecuación no es una ciencia, es un arte. Revista Escuela Colombiana de Ingeniería No 50, Abril - Junio

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Education