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SÍNTESIS DE PROTEÍNAS, EXPRESIÓN DE GENES Y ENFERMEDADES HUMANAS.
UNA PROPUESTA DE ENSEÑANZA CON TICs EMPLEANDO UNA ANALOGÍA.
ÍNDICE
1. Resumen del Proyecto...................................................................................................................... 2 2. PRESENTACIÓN del PROYECTO................................................................................................ 3 2.1 BREVE DIAGNÓSTICO .......................................................................................................... 3 2.2. OBJETIVOS ............................................................................................................................. 7 2.3. DETALLES e IMPORTANCIA DE LA PROPUESTA .......................................................... 9 2.3.1 Importancia del contenido científico................................................................................... 9 2.3.2 Importancia del trabajo con analogías .............................................................................. 11
2.4. Importancia del marco teórico de enseñanza-aprendizaje general y específico ..................... 18 2.4.1. ¿Por qué una analogía sobre Síntesis de Proteínas?......................................................... 18 2.4.2. ¿Para qué una analogía en situación de Modelo Didáctico Analógico? .......................... 20
3. BREVE DESCRIPCIÓN del PROYECTO ................................................................................... 21 Figura 1: Dificultades de procesamiento de la información proveniente de una analogía. ........... 22 Figura 2: Esquema de la Fábrica de cadenas “La Unidad”............................................................ 23 Tabla 1: Correlación conceptual entre los elementos y los procesos de la Fábrica de cadenas; y los elementos y los procesos de la Síntesis de Proteínas. .................................................................... 25 Figura 3: Lugares donde pueden fallar los procesos en la Fábrica de cadenas “La Unidad”. ....... 26 Figura 4: Conceptualización sobre la analogía: problemas de la fábrica agrupados y señaladas las consecuencias................................................................................................................................. 27 Tabla 2: Correlación conceptual entre fallas que pueden ocurrir en la Fábrica de cadenas y sus consecuencias; enfermedades de los elementos y los procesos de la Fábrica de cadenas y los elementos y procesos de la Síntesis de Proteínas........................................................................... 28
4. Bibliografía .................................................................................................................................... 29 ANEXO.............................................................................................................................................. 32
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SÍNTESIS DE PROTEÍNAS, EXPRESIÓN DE GENES Y ENFERMEDADES HUMANAS.
UNA PROPUESTA DE ENSEÑANZA CON TICs EMPLEANDO UNA ANALOGÍA.
1. Resumen del Proyecto
Los temas de “síntesis de proteínas y expresión génica” se han convertido actualmente en
una base fundamental para la comprensión de la Biología; de las enfermedades que afectan al
hombre, así como también de las terapias derivadas de la biotecnología. Por ello resulta esencial
para actualizar a docentes en ejercicio o para estudiantes de profesorados.
El presente proyecto propone la utilización de una analogía enmarcada en situación de
Modelo Didáctico Analógico (MDA) con el uso de TICs, mediante un software interactivo con
modalidad 1 a 1. El software de uso off-line se realizó con Flash. Para su ejecución se requiere
Windows 9x-ME-2K-XP-Vista-7, 32MB RAM, y 2MB de espacio en el HD.
Los estudiantes deben explorar y comprender el funcionamiento de la analogía, que consiste
en una fábrica de cadenas que responde a pedidos para usos internos o externos (que requieren
empaquetamiento, señalización y distribución de las cadenas). Los estudiantes formulan hipótesis
sobre por qué ocurren diferentes situaciones normales y fallas en dicha fábrica y cuáles serían sus
consecuencias. Posteriormente, los estudiantes deben encontrar las correlaciones conceptuales con
enfermedades humanas tales como alergias, hemofilia, cáncer de pulmón, infección viral, etc.
(enfermedades cuyos orígenes se hallan en la síntesis de proteínas o de expresiones génicas
específicas).
El software da movimiento a los procesos de la fábrica de cadenas, es modular en sus
contenidos, presenta cuadros de correlación que los estudiantes deben resolver escribiendo sus
respuestas en el software, incluye todos los contenidos científicos necesarios y tiene instancias de
autoevaluación.
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SÍNTESIS DE PROTEÍNAS, EXPRESIÓN DE GENES Y ENFERMEDADES HUMANAS.
UNA PROPUESTA DE ENSEÑANZA CON TICs EMPLEANDO UNA ANALOGÍA.
2. PRESENTACIÓN del PROYECTO
2.1 BREVE DIAGNÓSTICO
Los temas de “síntesis de proteínas y expresión génica” son estructurantes (Gagliardi, 1986) en
el área de la Biología Molecular, dado que ejemplifican cómo las formas de vida que conocemos
comparten características bioquímicas y genéticas comunes. Así, estos mecanismos moleculares que
compartimos todos los seres vivos permiten reconocer la existencia de un ancestro común. Por otra
parte, los conocimientos sobre genética y síntesis de proteínas se han convertido actualmente en una
base fundamental para la comprensión de la propia biología, de la evolución de los seres vivos y de
la potencialidad de las terapias derivadas de la biotecnología.
Estos tópicos se enseñan en cursos de los últimos años de la escuela secundaria, están presentes
en las materias de ingreso o primer año de Biología de carreras universitarias; y forman parte de dos
espacios curriculares en el Profesorado de Ciencias Biológicas (diseño de Provincia de Buenos
Aires): Química Biológica y Genética, correspondientes al tercer y cuarto año de dicha carrera,
respectivamente.
La comprensión de estos temas es fundamental para la formación de los docentes de Biología
pues permite resignificar contenidos provenientes de diversas perspectivas, e integrar modelos
biológicos que explican procesos en los distintos niveles de organización de un ser vivo (Griffith y
cols. 2005). Desde la disciplina Biología Molecular, en los últimos 50 años se han producido
descubrimientos relacionados con los procesos de síntesis de proteínas y expresión génica que
ofrecen explicaciones —antes inconclusas—, y perspectivas de desarrollo de terapias nunca antes
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imaginadas. Es, por lo tanto, de suma importancia que el futuro docente —o el docente en
ejercicio— construya las bases conceptuales necesarias para comprender dichos avances científicos
del área y una postura crítica y responsable de saberes socialmente significativos, para luego
fomentar este espíritu y conocimiento en las aulas. Sin embargo, el aprendizaje de estas temáticas
parte de niveles de abstracción muy altos, y los discursos empleados en las explicaciones científicas
correspondientes están plagados de conceptos y procesos de difícil comprensión.
La enseñanza de estos temas en las aulas de escuela secundaria plantea al menos dos problemas:
• Para comprender las aplicaciones médicas de los conocimientos derivados de la
síntesis de proteínas y expresión génica hace falta entender previamente conceptos y
procesos de Biología Molecular.
• La comprensión de conceptos y procesos de Biología Molecular requiere un lenguaje
específico, muy alejado del lenguaje cotidiano que permite a los estudiantes “anclar”
los significados de conceptos y procesos biomoleculares. Por lo tanto, las
importantes derivaciones médicas relacionadas con la Biología Molecular,
identificadas tras décadas de investigación, carecen de un vocabulario simplificado
y/o sencillo para ser enseñadas a estudiantes noveles.
La situación de enseñanza del tema “síntesis de proteínas y expresión génica” en la escuela
secundaria refleja una disociación entre lo que los docentes “enseñan” y lo que los estudiantes
“puede entender”. Los docentes y los libros de textos utilizan, además de lenguaje verbal con
terminología científica específica, dibujos, representaciones esquemáticas —es decir, lenguaje
gráfico— para describir, por ejemplo, las partes de la célula (membrana, núcleo, aparato de Golgi,
etc.), organelas subcelulares (tales como ribosomas) y moléculas (tales como ADN, ARN,
cromosomas, etc.). Sin embargo, nuestras investigaciones —y las de tantos otros investigadores—
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han demostrado que la complejidad de estos lenguajes expertos impacta negativamente en los
estudiantes ya que sobresatura sus capacidades de Procesamiento Cognitivo de la Información
(Galagovsky, Di Giacomo, Castelo, 2009; Galagovsky y Bekerman, 2009, Johnstone, 2010).
Resolver esta problemática demanda a los docentes: por un lado, el esfuerzo de comprender
los temas teóricos de Biología Molecular; por otro, el desafío de realizar reflexiones didácticas
sobre cómo acercar esas ideas fundamentales a los jóvenes estudiantes de secundaria —aún a
aquellos que no continuarán con carreras del área de biología o de salud—. Por último, demanda el
desafío de vincular procesos básicos de Biología Molecular con situaciones médicas derivadas de
fallas en el metabolismo normal de las personas, ya que éste tipo de contenidos suele ser mucho más
atractivo y motivador para los estudiantes que los temas exclusivamente abstractos del mundo
molecular y celular.
El presente proyecto subsana estas demandas. Esto significa que los docentes en ejercicio y los
que se están formando (estudiantes de profesorados) podrán beneficiarse de la presente propuesta,
aplicable al nivel secundario, empleando este recurso TIC en la modalidad 1 a 1.
Por otro lado, los estudiantes de Profesorados (en Biología, Química o Ciencias Naturales)
tienen un triple desafío: “aprender, aprender a enseñar y, luego, enseñar un tema”. Por lo tanto, la
presente propuesta es un ejemplo excelente para llevar a la práctica en los últimos años de la carrera
de formación de futuros docentes; tanto para actualizarlos en contenidos científicos, así como
también en metodologías didácticas sustentadas en marcos teóricos constructivistas. El trabajo con
el presente proyecto podrá realizarse dentro de los espacios curriculares Biología y su Enseñanza y
Espacio de la Práctica en los Profesorados.
En resumen, el presente proyecto propone una forma interactiva de enseñar “síntesis de
proteínas, expresión génica y enfermedades derivadas de fallas en la expresión génica” desde la
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integración de la información científica abstracta y correcta, con la utilización de una analogía —
enmarcada en un modelo didáctico de enseñanza— y el uso de TICs.
La analogía de la fábrica de cadenas y sus posibles fallas es de fácil utilización en el aula desde
el nivel secundario, y con ellas se logra una correlación con las enfermedades que son conocidas por
el público en general. El procedimiento didáctico para trabajar con la analogía se enmarca en lo que
hemos denominado Modelo Didáctico Analógico, sustentado en una secuencia de trabajo interactivo
con los estudiantes. Esta modalidad puede realizarse con o sin TICs. En el diseño de la presente
propuesta, el uso de TICs favorece la interacción e, incluso, tiene instancias de autoevaluación. Este
diseño, sin embargo, no consiste en la mera selección de alternativas de respuesta —que podrían ser
respondidas desde el azar, o por intentos sucesivos hasta llegar al acierto—sino que, por el
contrario, el diseño requiere de la participación activa de los estudiantes y del consenso de
significados para su evaluación.
El software se realizó con dos versiones Flash, una ejecutable off-line (ver Anexo) y otra que
puede ser ejecutada desde el Internet Explorer (prueba piloto). Para la versión ejecutable off-line se
requiere la siguiente configuración: Windows 9x-ME-2K-XP-Vista-7, 32MB RAM y 2MB de
espacio en el HD.
La versión on-line del presente proyecto constituyó una prueba piloto desarrollada durante
2002-2003 por nuestro grupo de trabajo con el apoyo de diseño gráfico de investigadores en el área
de informática. Esta versión fue subida a Internet para su aplicación con algunos estudiantes del
Profesorado de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires y de
la asignatura Biología del Ciclo Básico Común (UBA). Este prototipo puede verse en
(http://www.fcen.uba.ar/ecyt/fabrica/fabrica.swf). El éxito de esa prueba piloto, conjuntamente con
los desarrollos de investigación didáctica realizados posteriormente (entre 2003 y 2010) con otras
analogías en situación de MDA, nos estimula ahora a la presentación al Premio “Formación y
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desarrollo profesional docente - La aplicación de las nuevas tecnologías en el aula” por la
solidez teórica de la propuesta, y por la posibilidad actual de trabajar con el material con modalidad
1 a 1.
El hecho de que estudiantes y profesores puedan contar con su netbook personal era una
oportunidad impensada hace nueve años, cuando se desarrolló la prueba piloto.
Así, la presente propuesta consta de un material original con fundamentos teóricos basados en
investigaciones educativas (Aduriz Bravo y col., 2003; 2005, Galagovsky, 2004a, b; Galagovsky y
col, 2001, 2002, 2003; Haim y cols, 1999; 2003; Seferián, 2002; Soulages y cols., 2002; Garofalo y
cols, 2002; Greco y Galagovsky, 2005; Galagovsky y Greco, 2009) y cuyas autoras son las
aspirantes al premio.
2.2. OBJETIVOS
Desde el diagnóstico y la perspectiva descriptas, y desde las investigaciones sobre modelos
mentales, modelos científicos y modelos didácticos (Moreira y Greca, 1995; Galagovsky y cols.,
2009), hemos construido una propuesta lúdica y a la vez sencilla que utiliza TICs, y permite llegar a
un alto nivel de aprendizaje sobre temas complejos —como lo son la síntesis de proteínas y la
expresión génica—. La propuesta pedagógica que se presenta tiene un fundamento científico
relevante y una lógica didáctica basada en modelos de Procesamiento de Información provenientes
de las ciencias cognitivas. Estas dos características le dan a la propuesta —motivadora para los
estudiantes— marcos teóricos de respaldo científico y pedagógico.
El objetivo general del presente proyecto se focalizó en una propuesta de enseñanza mediante
un software, utilizando una analogía sobre los temas “SÍNTESIS DE PROTEÍNAS, EXPRESIÓN
DE GENES Y ENFERMEDADES HUMANAS”, para facilitar el aprendizaje de estos tópicos en
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alumnos secundarios y en estudiantes de Profesorados. Asimismo, en generar
RECOMENDACIONES PEDAGÓGICAS que acompañen al software para que el conjunto sea
utilizado para la enseñanza de TICs en tanto que herramientas didácticas en la formación docente.
Nos propusimos los siguientes objetivos específicos:
• Elaborar un software para trabajo 1 a 1 off-line. Es decir, que cada estudiante pueda
resolver el trabajo en su computadora personal, a su tiempo y ritmo, y que el trabajo pueda ser
también resuelto en grupos de discusión. El programa tiene instancias de autoevaluación de las
respuestas para que los equipos o individuos logren un puntaje final, según el grado de acierto en
sus respuestas.
• Incluir en el software todos los materiales teóricos y los dispositivos didácticos que
necesitarán los estudiantes y docentes (desde tablas para completar, las mismas tablas completas y
el material informativo sobre los contenidos científicos y pedagógicos). El material informativo
científico podrá ser adaptado por los docentes, o podrán utilizarse textos de cualquier otra fuente
bibliográfica.
• Elaborar recomendaciones para el uso didáctico del material ya que las sugerencias
para el tratamiento pedagógico provienen de fuertes modelos teóricos y de investigaciones
educativas.
Al final de la Monografía se halla un resumen con dibujos, sobre el contenido del presente
Proyecto. En el Anexo se encuentra el Software de modalidad 1 a 1 y las Recomendaciones
Pedagógicas para su uso.
En la página (http://www.fcen.uba.ar/ecyt/fabrica/fabrica.swf) puede verse el prototipo de
versión preliminar que ha sido probada (2002-2003) con estudiantes del Profesorado de la Facultad
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de Ciencias Exactas y Naturales y con algunos estudiantes del Ciclo Básico Común (materia
Biología), como prueba piloto de enseñanza y aprendizaje, con excelentes resultados.
2.3. DETALLES e IMPORTANCIA DE LA PROPUESTA
Desde la Didáctica de las Ciencias Experimentales se señala que la mayoría de los conceptos y
procesos utilizados para explicar los fenómenos de la química, la bioquímica y la biología molecular
no tienen un medio sencillo ni directo de ser percibidos por la vía de los sentidos, ya que son de
naturaleza fundamentalmente simbólica y abstracta (Johstone, 2010). De manera que, si el
estudiante intenta aprender y no encuentra relaciones entre la nueva información conceptual que
debe incorporar y lo que ya sabe —o lo que puede percibir con sus sentidos—, su única posibilidad
cognitiva deriva en un aprendizaje exclusivamente memorístico (Novak, 1984), aislado
(Galagovsky, 2004a, b), absolutamente descontextualizado y desmotivador.
La presente propuesta será detallada a continuación, considerando la importancia de cada una
de sus tres partes fundamentales:
a) Importancia del contenido científico
b) Importancia del trabajo con analogías
c) Importancia del marco teórico de enseñanza-aprendizaje general y específico.
2.3.1 IMPORTANCIA DEL CONTENIDO CIENTÍFICO
Las proteínas constituyen uno de los componentes fundamentales de las células. Son
macromoléculas formadas por cadenas de unidades o eslabones de aminoácidos. Una proteína puede
llegar a tener desde cientos hasta miles de aminoácido. Sin embargo, sólo 20 aminoácidos las
conforman, pudiendo encontrarse alrededor de 50 diferentes en la naturaleza. La inmensa diversidad
de proteínas encontradas en el reino animal y vegetal se debe a las diferentes combinaciones
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secuenciales de los 20 aminoácidos que las forman. Cada organismo sintetiza sus propias proteínas
en sus células, formando distintos tipos de proteínas para diferentes usos al combinar de diferentes
maneras los 20 aminoácidos que las forman. Para poder lograr esas síntesis o fabricaciones, la célula
requiere de información acerca de cómo y cuándo hacerlo; requiere también de energía, materias
primas —como lo son los mismos aminoácidos—, y de que el proceso esté estrictamente controlado
por enzimas. Las proteínas son componentes vitales de nuestro cuerpo, que funciona correctamente
cuando las mismas han sido correctamente sintetizadas por la maquinaria celular. La información
necesaria para la síntesis de todas las proteínas que requiere nuestro organismo se encuentra en el
ADN presente en el núcleo de nuestras células. Cuando nuestro cuerpo requiere alguna de las
proteínas, es necesario que la información correspondiente, hallada en el ADN, sea copiada. Este
proceso se denomina transcripción, ocurre en el núcleo celular y, a partir del mismo, se genera una
nueva biomolécula denominada ARN mensajero. Estas biomoléculas (que llevan el mensaje de
cómo es la proteína que nuestro organismo necesita) se unirán a los ribosomas presentes en el
citosol. Una vez unido el ARN mensajero al Ribosoma se produce la traducción del material
genético; proceso que se lleva a cabo gracias a un complejo enzimático importante en el que
intervienen distintas biomoléculas que interpretan el código genético al “lenguaje” de los
aminoácidos. Si se producen fallas en algunas de las instancias de esa comunicación entre el ADN y
la proteína resultante (expresión génica), se producen enfermedades muy diversas.
Esta conexión entre temas médicos sobre enfermedades —algunas muy frecuentes en la
población— y temas de Biología Molecular resultan, por lo tanto, de una búsqueda bibliográfica
importante ((Alberts y col. (1996; 2006); De Robertis-Hib (1998), entre otros). La información
sobre el funcionamiento correcto de los procesos bioquímicos de síntesis de proteínas y expresión
génica en el organismo humano incluyó también décadas de investigaciones bioquímicas sobre
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enfermedades que, siendo muy diversas en sus efectos, provienen de fallas en el proceso de síntesis
de determinadas proteínas y/o de expresiones génicas específicas.
Ejemplos de las enfermedades que se trabajarán en la presente propuesta son:
ALERGIAS; HEMOFILIA; SÍNDROME DE DOWN; ALZHEIMER; DIABETES
MELLITUS; HIPERCOLESTROLEMIA FAMILIAR; ALBINISMO; CÁNCER DE
PULMÓN; ESCLEROSIS MÚLTIPLE; ACCIÓN DE VIRUS; FIBROSIS QUÍSTICA;
ANEMIA FALCIFORME.
Comprender los orígenes moleculares para cada una de estas enfermedades resulta
motivador para el aprendizaje de conceptos y procesos del nivel bioquímico, y genera en los
estudiantes interés por buscar más información (Garófalo y cols, 2002).
2.3.2 IMPORTANCIA DEL TRABAJO CON ANALOGÍAS
La comunicación entre expertos, cuando se refiere a modelos científicos, utiliza, no sólo
descriptores específicos y formulaciones matemáticas, sino también elementos del lenguaje literario
como la analogía y la metáfora que aportan mayor significado a la descripción de dicho modelo
científico (Hesse, 1996; Gross, 1990). Así, el lenguaje científico se enriquece con una serie de
estrategias que podrían haberse supuesto exclusivas del lenguaje literario, pero que juegan un
importante papel en la construcción y el consenso de significaciones en la ciencia.
Sin embargo, la suposición básica de que las analogías ayudan a los alumnos a procesar
comprensivamente información de alto nivel de abstracción —mediante su correspondencia con
conceptos cotidianos— no ha sido demostrada por investigaciones educativas (Gabel, 1994). Desde
nuestras investigaciones, esto se debe a que ambos dominios de la comparación —el de conceptos
cotidianos y científicos— son presentados por el docente. En este contexto pedagógico, el
estudiante recibe tres tipos de informaciones: de la analogía, del contenido científico y de las
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relaciones mutuas. De ellas, eventualmente, él sólo reconoce algunos contenidos del dominio de la
información de la analogía. Es muy difícil que el estudiante novato pueda comprender el dominio de
la analogía, de la información científica y de las correlaciones mutuas. Esta situación se muestra
simbólicamente en la Figura 1 (ver al final de la Monografía).
Debe aceptarse que los dibujos que utilizan los expertos para representar sus conceptos
abstractos también son analogías (Galagovsky y cols., 2009). Evidentemente, los dibujos de un
ribosoma, de una cadena de ADN, de genes, etc. son analogías de sus respectivos entes-objeto-
referente. Es decir, son una interpretación artística de dichos conceptos. Basta comprobarlo al
recorrer libros de textos, de diferentes niveles de escolaridad, sobre el mismo tema. Teniendo en
cuenta estos aspectos de la comunicación entre expertos y novatos, mediados por lenguajes
expertos, dibujos y analogías, hemos definido al Modelo Didáctico Analógico (MDA) como un
dispositivo interactivo apropiado para la ciencia escolar (Galagovsky, 2005). La idea básica es que
para construir un Modelo Didáctico Analógico, sus autores deben conocer profundamente el tema
científico que se quiere enseñar, abstraer sus conceptos nucleares y las relaciones funcionales entre
dichos conceptos, y traducir todo a una situación inteligible —proveniente de la vida cotidiana, de la
ciencia ficción o del sentido común— para el alumnado. La diferencia fundamental, además, entre
presentar una analogía a los estudiantes, o trabajar desde un MDA radica en el contexto didáctico
con el que se trabaja en la clase. La estrategia didáctica para operar con un MDA requiere cuatro
momentos bien diferenciados (Greco y Galagovsky, 2005; Aduriz, Garófalo y col. 2005;
Galagovsky y Greco, 2009). Estos cuatro momentos, aplicados al presente proyecto, son:
1. Momento anecdótico
2. Momento de conceptualización sobre la analogía
3. Momentos de correlación conceptual
4. Momento de metacognición
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A continuación se explicarán dichos momentos. Sin embargo, cabe aclarar que dada la dificultad
del tema científico a abordarse, se encara la enseñanza del mismo de manera espiralada
complejizándolo de a poco. De manera que en el dispositivo del software se han marcado dos
instancias: por un lado, la que se refiere a la fábrica y sus partes, elementos y procesos que se
correlacionan con la célula, sus partes, elementos y procesos de la síntesis de proteínas y expresión
génica; y, otra instancia, la que se refiere a los problemas de la fábrica, sus orígenes y
consecuencias, que correlacionan con los problemas en los procesos normales de síntesis de
proteínas y dan lugar a enfermedades. Esto significa que habrá dos momentos anecdóticos, dos
momentos de conceptualización sobre la analogía y dos momentos de correlaciones conceptuales.
2.3.2. a Momentos anecdóticos
En primer lugar, los alumnos —individualmente o reunidos en pequeños grupos— deben
comprender la situación analógica planteada. Es un momento de juego, donde los estudiantes
“descubren” las partes de la analogía.
En el caso del presente software hay dos momentos anecdóticos. El primero transcurre cuando
los estudiantes deben explorar y comprender el funcionamiento de la fábrica de cadenas, que está
animada en la versión electrónica y cuyo dibujo estático puede verse en la Figura 2. El texto
explicativo sobre el funcionamiento de la fábrica puede leerse a continuación de la Figura 2 (ver al
final de esta Monografía); en el software se encuentra al presionar el botón correspondiente.
Las preguntas que guían este primer momento anecdótico son: en qué consiste la fábrica; y
cuáles son sus partes, elementos, productos, procesos y controles.
Luego de familiarizarse con este funcionamiento de la fábrica —que responde a pedidos de
cadenas para uso interno o externo con el consiguiente empaquetamiento, señalización y
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distribución—, los estudiantes deberán realizar la primera conceptualización de la analogía y la
subsiguiente correlación conceptual. Es decir, encontrar las similitudes y diferencias con lo que
ocurre en una célula y los procesos de síntesis de proteínas y expresión génica (ver los puntos
siguientes en esta Monografía).
Un registro escrito de lo expresado en estos momentos anecdóticos por parte de los
estudiantes es fundamental para facilitar el momento de la metacognición final. En el software esto
está resuelto con espacios que los estudiantes deben completar, escribiendo en la computadora
dentro de las casillas habilitadas para tal efecto. Estos escritos podrán ser impresos al final del
trabajo.
El segundo momento anecdótico ocurre luego de que los estudiantes resuelven la primera
correlación conceptual. En este momento, las preguntas a los estudiantes son referidas a por qué,
cómo y con qué efectos pueden ocurrir fallas en la fábrica. Los estudiantes establecen hipótesis,
argumentan, justifican fenómenos y predicen situaciones. Éste es el segundo momento anecdótico
de la secuencia didáctica sugerida para el uso del software.
Nuevamente, el registro escrito de lo expresado por los estudiantes está resuelto en el
software mediante espacios que los estudiantes deben completar, escribiendo en la computadora
dentro de las casillas habilitadas para tal efecto. Estos escritos podrán ser impresos al final del
trabajo.
Durante todo el momento anecdótico, el vocabulario que se utiliza es el cotidiano; es decir,
el de la analogía. Las hipótesis y argumentaciones son, también, sobre la analogía.
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2.3.2.b Momentos de conceptualizaciones sobre la analogía
Cada momento anecdótico culmina en una puesta en común donde se comunican las
conclusiones de los estudiantes (se leen sus escritos). Si se trabaja grupalmente, cada grupo relata
situaciones y argumentaciones idiosincrásicas provenientes de los aportes de sus integrantes.
En el momento de conceptualización sobre la analogía, es necesario llegar a consensos sobre
los conceptos y procesos que los estudiantes “descubrieron” en el momento anecdótico. Hay que
ponerles nombres consensuados. Estas nuevas palabras serán los nombres de los conceptos y serán
fundamentales para establecer las correlaciones conceptuales con la información científica en el
siguiente momento didáctico.
Es decir, en este momento de conceptualización se configuran los conceptos sostén para un
aprendizaje significativo y sustentable (Galagovsky, 2004 a, b). Estos conceptos, muy presentes en
la atención conciente de los estudiantes por el trabajo realizado, son los conceptos sostén que les
permitirán procesar la información científica que se presentará a continuación, en el momento de
correlación conceptual (Galagovsky y Greco, 2009).
Como dijimos antes, la complejidad de los temas científicos involucrados en esta propuesta
requiere dos momentos diferentes de conceptualización sobre la analogía: el primero, se refiere a las
partes, elementos y procesos de la fábrica. Estos conceptos deben organizarse en un listado. En el
software este listado aparece ya organizado (se sugiere que esos conceptos surjan por discusión en
la clase). Luego, este listado permitirá establecer las correlaciones con un formato de tabla.
El segundo momento de conceptualización sobre la analogía se refiere a un listado de los
problemas que pueden ocurrir en la fábrica. El entusiasmo de los estudiantes y su comprensión cabal
de la analogía los llevan a enumerar más problemas que los que luego tendrán un correlato con la
información científica sobre fallas en la síntesis de proteínas o expresión génica en seres humanos.
Todas las respuestas deben ser bienvenidas y valoradas pues reflejan el compromiso de los
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estudiantes con el procesamiento cognitivo de la información de la analogía. La Figura 3 indica los
lugares donde se producen aquellos problemas en la fábrica de cadenas que luego tendrán un
correlato con los procesos de la síntesis de proteínas o de la expresión génica que, cuando fallan,
generan enfermedades en humanos.
La Figura 4 muestra la organización conceptual de la Figura 3, en la que se establece un
agrupamiento —categorización— de los problemas en la fábrica y sus consecuencias, que tendrán
correlación con los conceptos científicos de las enfermedades humanas. La Figura 4 se resuelve en
el software mediante un listado que se despliega a medida que se pasa el cursor por cada tipo de
problema posible. Asimismo, el software despliega casilleros que deberán ser completados
asociando una enfermedad para cada problema de la fábrica (ver siguiente momento de correlación
conceptual).
2.3.2.c Momentos de correlaciones conceptuales
Los momentos anecdóticos y de conceptualización sobre la analogía se trabajan con los
estudiantes sobre la información de la analogía con un lenguaje cotidiano. Ahora se pide a los
estudiantes que leyendo los textos con la información científica (en este caso serán dos) completen
una tabla de correlación. Los textos científicos utilizan el vocabulario propio de la ciencia. Por lo
tanto, la búsqueda de correlaciones requiere la comprensión de los significados de los conceptos y
no su mera apariencia lingüística.
En el caso del presente proyecto hay dos tipos de correlaciones que deben hacerse. El
software incluye los dos textos científicos requeridos que, incluso, pueden imprimirse.
La primera correlación es —como se mencionó previamente— la que requiere asociaciones
entre la fábrica, sus partes, elementos y procesos con los que suceden en la célula. La Tabla 1 (ver
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más adelante en esta Monografía) muestra cómo quedarían completas dichas correlaciones. En el
software, luego de que los estudiantes resuelvan la tabla escribiendo sus respuestas, pueden verificar
sus aciertos y ponerse un puntaje. Lo que ellos escribieron queda registrado como tabla completa y
puede imprimirse —por ejemplo, para control del docente—.
La correlación final necesaria será aquella que tiene que ver con las fallas de la fábrica y sus
consecuencias asociadas a las enfermedades humanas. Los textos científicos sobre las enfermedades
tienen un vocabulario que remite a problemas en la síntesis de proteínas o en fallas en la expresión
génica. Por lo tanto, para poder procesar esa información científica sobre enfermedades, los
estudiantes deben haber comprendido las correlaciones entre la fábrica, sus sectores, elementos y
procesos con los elementos de las células y los procesos de síntesis de proteínas y expresión génica.
Por lo tanto, una vez resuelta la Tabla 1 de correlación, los estudiantes abordarán los
momentos anecdótico y de conceptualización para la segunda parte de la analogía; es decir, aquella
que refiere a los problemas en la fábrica. Recién después, leerán el texto informativo sobre las
enfermedades y resolverán la Tabla 2 de correlación que puede verse al final de la Monografía.
El Software está diseñado de forma tal que despliega las respuestas consensuadas sobre los
problemas de la fábrica para que los estudiantes puedan escribir sus respuestas a medida que leen y
comprenden el texto sobre las enfermedades. Nuevamente queda un registro de lo escrito por ellos y
se pueden imprimir sus respuestas individuales e, incluso, obtener un puntaje. El docente puede así,
tener un control sobre lo actuado por los estudiantes.
Cabe aclarar que en ambos textos científicos incluidos en el software se ha privilegiado la
presentación de conceptos básicos y fundamentales de la temática. Los docentes podrán realizar las
profundizaciones que deseen en instancias posteriores de enseñanza.
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2.3.2.d . Momento de metacognición
Finalmente, el momento de la metacognición es una instancia de autogestión del aprendizaje
(Monereo Font, 1995); una toma de conciencia del estudiante sobre el salto cognitivo que ha
logrado en el tema (Galagovsky, 1993). En este momento se requiere, por parte del alumnado, un
análisis riguroso para explicitar las transposiciones didácticas que operaron en los procesos de
analogación: los recortes, simplificaciones y aproximaciones que se produjeron, las transferencias y
desplazamientos del contenido, los rangos de validez conceptual y operacional. Esta etapa de
metacognición supone un tipo de pensamiento del más alto nivel de conceptualización y la revisión
de los mecanismos propios de adquisición del conocimiento.
El Software incluye también un apartado sobre las limitaciones de la analogía que son parte
de la reflexión metacognitiva. Se sugiere que las actividades de metacognición se trabajen
presencialmente, ya que son ejercicios de reflexión y comunicación que deben darse
individualmente y ser compartidos en la clase.
2.4. Importancia del marco teórico de enseñanza-aprendizaje general y específico En este apartado cabría hacer dos preguntas:
1) ¿Por qué una analogía sobre Síntesis de Proteínas?
2) ¿Para qué una analogía en situación de Modelo Didáctico Analógico?
2.4.1. ¿POR QUÉ UNA ANALOGÍA SOBRE SÍNTESIS DE PROTEÍNAS?
El tema nos parece relevante porque es central para un enfoque molecular y bioquímico de la
Biología. Sus conceptos se pueden derivar hacia especializaciones en las áreas de genética,
bioquímica, fisiología celular, medicina y biotecnología.
Los textos más simples sobre el tema son simplificaciones que utilizan dibujos, esquemas y
vocabulario complejos. Así, los alumnos pueden “entender” que dos estructuras redondeadas,
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superpuestas y atravesadas por una hebra, quieren decir que el ribosoma está traduciendo a un ARN
mensajero. La pregunta es ¿Entienden conceptualmente el proceso? La experiencia demuestra que
Síntesis de Proteínas es uno de los puntos más difíciles de comprender por alumnos del nivel del
Ciclo Básico Común (CBC-UBA) cuando se los evalúa en comprensión y no por sus recuerdos
netamente memorísticos (Garófalo y cols., 2002).
Nuestra propuesta es enseñar este tema en situación de Modelo Didáctico Analógico. Esto ya
se ha probado en clases presenciales y sobre otros temas con gran éxito (Galagovsky y Greco,
2009). Tratar de dar movimiento a los procesos de esta fábrica de cadenas aprovechando los
recursos tecnológicos del programa Flash no fue simple. Las limitaciones que impone el software se
suman a las enormes dificultades de traducir un MDA —vitalmente interactivo y pensado para
clases presenciales—, en un programa de PC donde estuviera toda la información y donde se
pudieran volcar los momentos del MDA.
Si este formato dinámico representa una ventaja frente al formato presencial o bien, sus
alcances y sus limitaciones serán cuestiones a ser investigadas. Creemos que la visualización de los
procesos dinámicos y la utilización de TICs permitirá motivar y favorecer la comprensión de los
estudiantes de nivel de secundaria y Profesorados. Por ello, consideramos que el presente proyecto
podría ser un insumo atractivo, original, novedoso y valioso para los docentes en ejercicio y en
formación.
Los conceptos que se aprenden con esta propuesta educativa pueden derivar hacia
especializaciones en las áreas de medicina, genética y biotecnología, y aportar fundamentos para
hacer conexiones de interés de los alumnos en un contexto de Ciencia-Tecnología-Sociedad.
20
2.4.2. ¿PARA QUÉ UNA ANALOGÍA EN SITUACIÓN DE MODELO DIDÁCTICO ANALÓGICO?
Una analogía se utiliza, entonces, con la idea de facilitar la comprensión de conceptos
abstractos.
Toda analogía tiene dos aspectos que debemos analizar: por un lado, remite a imágenes y
etiquetas lingüísticas desde contextos cotidianos conocidos por los alumnos. El otro aspecto es la
necesaria correlación con imágenes y vocabulario erudito. Hemos explicado que cuando todas las
explicaciones son dadas por el profesor no se logra una buena eficiencia en el aprendizaje de los
estudiantes. Por ello, resulta muy interesante el trabajo con el MDA. El presente proyecto recupera
la interactividad que propone el MDA en una propuesta original que incluye todos los materiales
que requiere un docente para enseñar los complejos temas elegidos.
Luego de realizar las actividades propuestas en el Software, los estudiantes pueden leer
acerca de los mismos contenidos en otros textos diferentes e, incluso, en textos sobre aplicaciones
biotecnológicas relacionadas. Gracias a investigaciones previas, podemos predecir que los
resultados indicarán que a los estudiantes no sólo les resultará posible comprender los fundamentos
básicos conceptuales sino también aplicar estrategias cognitivas de pensamiento analógico (Gentner
y cols. 2001) que constituyen en sí mismos una prueba de la efectividad del MDA y de su
traducción al formato de software.
Es decir, los estudiantes que han transitado por la comprensión de la analogía y por las
actividades que sugiere el MDA dan cuenta de éxitos al poder procesar cognitivamente esas nuevas
informaciones eruditas —o de divulgación—. Esto resulta muy positivo, pues los conceptos
aprendidos en la analogía (conceptos sostén) y sus estrategias de pensamiento analógico
desarrolladas son competencias cognitivas que los auxilian en el procesamiento de nueva
información científica.
21
Convertir la situación de Modelo Didáctico Analógico presencial en una versión
autosustentable con soporte de software nos obligó a reflexionar sobre el diseño del software, para
que pudieran mantenerse esos momentos vitales de interacción con los alumnos, con instancias de
autoevaluación.
La utilización real que hagan los profesores de este software puede incluir altos durante su
desarrollo para dar lugar a discusiones grupales entre los alumnos. El agregado de estas situaciones
de argumentación socio-cognitivas seguramente enriquecerá la propuesta.
3. BREVE DESCRIPCIÓN del PROYECTO
A continuación se presentan las figuras, textos informativos y Tablas como ejemplos a partir
de los cuales se puede inferir el contenido del Software que fue detallado brevemente en la
monografía:
22
Figura 1: Dificultades de procesamiento de la información proveniente de una analogía.
23
Figura 2: Esquema de la Fábrica de cadenas “La Unidad”
24
Texto de descripción de sectores, elementos y procesos de la fábrica de cadenas “La Unidad”.
25
Tabla 1: Correlación conceptual entre los elementos y procesos de la fábrica de cadenas y los elementos y procesos de la síntesis de proteínas.
26
Figura 3: Lugares donde pueden fallar procesos en la Fábrica de cadenas “La Unidad”.
27
Figura 4: Conceptualización sobre la analogía: problemas de la fábrica agrupados y señaladas las consecuencias.
28
Algunas situaciones problemáticas en la fábrica
Consecuencias en la producción
Enfermedades Humanas
Problemas en la recepción de los pedidos
1) Se piden ciertas cadenas y no se da respuesta 2) Se sobredimensiona el pedido 3) No se pidieron cadenas pero algo interfiere y se producen cadenas no deseadas 4) Se pidieron cadenas comunes y se producen cadenas no deseadas 5) Se mete una información pirata, autogestiva
1) Fallas en la respuesta inmunitaria (fabricación de anticuerpos) 2) Alergias 3) Mutaciones por carcinógenos; cáncer de pulmón 4) Alzheimer; esclerosis múltiple 5) Virus
Está afectada la información de la computadora central
1) Hay más información que la necesaria 2) Hay menos información que la necesaria 3) Hay fallas en puntos específicos de la información 4) Hay fallas en porciones de información
1) Síndrome de Down 2) Tumor de Wilms 3) Hemofilia, fenilcetonuria, anemia falciforme, enfisema pulmonar (por falta de antiproteasa) 4) Albinismo, fibrosis quística, hipercolesterolemia
Problemas con los diskettes
1) Salen diskettes con la información mal copiada
1) Talasemia
Problemas con el señalamiento y empaquetado
1) La cadena no es reconocida y, por lo tanto, no sigue el destino esperado 2) No se distribuye al lugar esperado
1) Diabetes mellitus 2) Enfisema pulmonar (por falta de antiproteasa); hipercolestrolemia familiar
Problemas con el control y la regulación de la producción
1) Se hacen cadenas de más 2) Se hacen infinidad imparable de cadenas que no se necesitan 3) Cortes de suministro eléctrico impiden la producción
1) Alergias 2) Cánceres por falla en proteínas de control; Alzheimer 3) Sin energía (ATP) no ocurre la síntesis de proteínas
Tabla 2: Correlación conceptual entre fallas que pueden ocurrir en la fábrica de cadenas y enfermedades humanas.
29
- En el ANEXO se adjuntan recomendaciones pedagógicas para el uso del software y se
presentan nuevamente las figuras explicativas que servirán de guía y sustento para su
interpretación. En el CD se podrá ejecutar el programa.
El prototipo de software utilizado en 2002 puede verse en:
http://www.fcen.uba.ar/ecyt/fabrica/fabrica.swf
4. Bibliografía Adúriz-Bravo, A. and Galagovsky, L. Analogical Modeling for Science Teaching: Theoretical and Practical Guidelines for a New Pedagogical Device. Submitted to National Association for Research in Science teaching (NARST) Annual Meeting, Philadelphia, March, 2003. Adúriz Bravo, Agustín; Garófalo, Judith; Greco, Marcela y Galagovsky, Lydia. (2005). Modelo Didáctico Analógico. Marco Teórico y Ejemplos. Enseñanza de las Ciencias, Número Extra, 2005, España. Alberts y col. (1996) Biología Molecular de la Célula 3ª. Ed. Barcelona Omega. Alberts y col. (2006) Introducción a la Biología Celular 2ª. Ed. Buenos Aires Panamericana Blasi, C y Galagovsky, L (2011). Un Modelo Didáctico Analógico para la enseñanza de la digestión. (En redacción). Curtis - Barnes -Schnek y Flores (2006) Invitación a la Biología 6ª. Ed. Buenos Aires Editorial Médica Panamericana. De Robertis- Hib (1998) Fundamentos de Biología Celular y Molecular. 3ª. Ed. Buenos Aires. El Ateneo Gabel, D.L. Handbook of research in science teaching and learning. Macmillan Publishing Company, New York, 1994. Galagovsky, L.R. (1993). Hacia un nuevo rol docente. Una propuesta diferente para el trabajo en el aula. Buenos Aires: Troquel. Galagovsky, Lydia (2004a). Del Aprendizaje Significativo al Aprendizaje Sustentable. Parte 1: el modelo teórico. Enseñanza de las Ciencias, 22(2) 230-240, 2004, ICE, Barcelona, España. Galagovsky, Lydia (2004b).Del Aprendizaje Significativo al Aprendizaje Sustentable. Parte 2: derivaciones comunicacionales y didácticas. Enseñanza de las Ciencias, 22(3), 349-364 (2004).
30
Galagovsky, Lydia R. (2005). Modelo de Aprendizaje Cognitivo Sustentable como marco teórico para el Modelo Didáctico Analógico. Enseñanza de las Ciencias, Número Extra, España. Galagovsky L y Bekerman D (2009). La Química y sus lenguajes: un aporte para interpretar errores de los estudiantes. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias, Vigo, España. Vol. 8(3) 952-975.
Galagovsky, L y Adúriz Bravo, A. (2001). Modelos Científicos y Modelos Didácticos en la enseñanza de Ciencias naturales. El Modelo Didáctico Analógico. Enseñanza de las Ciencias, 19 (2), 231-242, Barcelona. Galagovsky Lydia, Di Giacomo María Angélica y Castelo Verónica (2009). Modelos vs. Dibujos: el caso de la enseñanza de fuerzas intermoleculares. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias, 8(1), 1-22. Vigo, España. http://www.saum.uvigo.es/reec/volumenes/volumen8/ART1_Vol8_N1.pdf Galagovsky, Lydia y Garófalo, Judith (2002). Una analogía como herramienta para construir representaciones mentales que faciliten el aprendizaje sobre el tema síntesis de proteínas. XXIV Congreso de la Asociación Química Argentina, Santa Fe, Argentina. Galagovsky, L., María Alejandra Rodriguez, Nora Stamati y Laura F. Morales (2003). Representaciones mentales, lenguajes y códigos en la enseñanza de ciencias naturales. Un ejemplo para el aprendizaje del concepto de reacción química a partir del concepto de mezcla. Enseñanza de las Ciencias, 21(1), 107-121. ICE, Barcelona, España Galagovsky Lydia, Di Giacomo María Angélica y Castelo Verónica (2009). Modelos vs. Dibujos: el caso de la enseñanza de fuerzas intermoleculares. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias, 8(1), 1-22. Vigo, España. http://www.saum.uvigo.es/reec/volumenes/volumen8/ART1_Vol8_N1.pdf
Galagovsky L y Greco M (2009). Uso de analogías para el “aprendizaje sustentable”: El caso de la enseñanza de los niveles de organización en sistemas biológicos y sus propiedades emergentes. Revista Electrónica de Investigación en Enseñanza de las Ciencias, año 4, número especial 1, pp. 10-33. NIECYT - UNICEN. http://www.exa.unicen.edu.ar/reiec/files/num_esp/2009/REIEC_esp_2009_art2.pdf
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31
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32
ANEXO SÍNTESIS DE PROTEÍNAS, EXPRESIÓN DE GENES Y ENFERMEDADES HUMANAS.
UNA PROPUESTA DE ENSEÑANZA CON TICs EMPLEANDO UNA ANALOGÍA.
Recomendaciones pedagógicas para uso del software
El software representa una animación de un proceso de fabricación automática de cadenas.
La idea es que sea utilizado como herramienta didáctica para la comprensión de procesos
bioquímicos involucrados en la síntesis de proteínas y posibles anomalías en la expresión génica. De
manera que el énfasis está puesto no sólo en el funcionamiento normal del proceso de expresión de
un gen sino en la relación entre posibles alteraciones y consecuencias bioquímicas y clínicas.
Al abrir el software se observa su título: Modelo Didáctico Analógico Interactivo. Este
título refiere al marco teórico de trabajo pedagógico; pues si bien se trata del uso de “una analogía
para la enseñanza de Síntesis de Proteínas”—como expresa la segunda pantalla—, el tratamiento
didáctico de la misma es muy particular. Para comprender este marco teórico se deberá leer más
abajo el apartado cuyo subtítulo es Importancia del trabajo con analogías.
En la siguiente pantalla se presenta un posible orden de actividades para el aula con botones que las
direccionan. Por ejemplo, se puede visualizar cómo es el esquema general de la fábrica de cadenas y
jugar a percibir mediante imágenes en movimiento cómo es su funcionamiento normal. Deben
intentarse hacer pedidos con los dos botones coloreados de la “computadora central”, pues con uno
se hacen pedidos para satisfacer la demanda interna de dicha fábrica; y con el otro, los pedidos son
destinados al exterior. Esta diferencia no radica en el proceso de armado de las cadenas —que los
estudiantes podrán comprobar como idénticos en ambos casos— sino en los requisitos adicionales
de empaquetado, señalización y distribución de las cadenas que son solicitadas a partir de “pedidos
externos”.
33
En el esquema de la fábrica completa hay dos botones: uno permite acceder a la explicación
—en texto— sobre cómo son y funcionan las partes de la fábrica; y el otro, permite volver a la
pantalla anterior. En todas las pantallas hay un botón que señala la posibilidad de volver a la
pantalla previa y otros botones que son las opciones para continuar con las actividades.
Volviendo a la tercera pantalla, debe oprimirse el botón de la pregunta sobre “cuál es la relación
entre las partes, elementos y procesos de la fábrica de cadenas y los procesos de Síntesis de
Proteínas en una célula”. El software lleva, entonces, a una pantalla que menciona “Actividades” en
un menú con diferentes opciones.
La primera opción, el botón que dice “Fíjate cuáles son los conceptos de la analogía”, es
consecuencia de cómo el software ha resuelto el momento de conceptualización sobre la analogía
(ver Importancia del trabajo con analogías). Apretando ese botón se encuentra una tabla. La
recomendación que hacemos es que esos conceptos podrían surgir de la discusión con los
estudiantes. Dos botones en esa página permiten recuperar las imágenes de la fábrica y su
funcionamiento; justamente para ayudar a que ese listado no sea una mera enunciación de palabras
sino para que los estudiantes, en grupo e individualmente, puedan reconocerlos e identificar sus
ubicaciones y funcionamientos.
El botón “atrás” lleva nuevamente a la pantalla de “Actividades”. El segundo botón es la
información científica —que se puede imprimir— necesaria para efectuar la tercera actividad de
“Completar la tabla de correlación analogía-información científica”. Al apretar este botón se
despliega una tabla, donde la columna de la izquierda es aquella lista de conceptos de la analogía de
la fábrica y cuya columna del medio habilita a que los estudiantes escriban en ella las correlaciones
que establecen con la información científica.
El software está diseñado para que no aparezcan los resultados de correlaciones correctas en
la tercera columna —a la derecha—, a menos que los estudiantes realmente completen la columna
34
del medio. Sin embargo, con sólo contestar con alguna letra en cada línea, el software permite ver la
tabla completa. Es importante, por lo tanto, que el docente organice bien las actividades de los
estudiantes para que ellos efectivamente tengan que pensar en cómo son esas correlaciones. De
todas formas, la tabla completa puede imprimirse y, con esto, el docente podrá tener un control de lo
escrito por cada estudiante.
Para que los propios estudiantes puedan evaluarse, esta pantalla tiene también una opción de
autoevaluación. Esto habilita que el docente organice trabajos grupales para así socializar errores,
conceptos mal interpretados o faltas de comprensión.
La vuelta a la página de “Actividades” permite analizar las limitaciones de la analogía y
facilitar al momento de metacognición (ver Importancia del trabajo con analogías).
Luego de terminar esta primera vuelta de la analogía, en la misma pantalla de “Actividades”
se plantea la continuación de la tarea, preguntando a los estudiantes sobre posibles fallas en el
funcionamiento de la fábrica. Apretando dicho botón aparece una columna con casilleros que deben
ser completados con los problemas de funcionamiento que cada estudiante pudiera imaginar — ¡y
escribir!—.
Un cartel señala que todos los problemas son posibles. Esta es la forma en que el software ha
resuelto el segundo momento anecdótico del trabajo (ver Importancia del trabajo con analogías).
Se sugiere al docente que se haga un relevamiento de los diferentes problemas que podrían
suscitarse en la fábrica entre todos los estudiantes, para llegar al consenso que en el software se
presenta en la pantalla siguiente titulada “Correlaciones entre situaciones problemáticas de la
analogía, de síntesis de proteínas y de enfermedades”.
En esta pantalla aparecen cinco consideraciones de fallas genéricas en la fábrica que son, a
su vez, agrupamientos de problemas específicos. Éstos se despliegan a medida que se pasa el cursor
35
por cada falla genérica. Estas fallas genéricas y sus problemas específicos son la forma en que se ha
resuelto desde el software el momento de conceptualización sobre la analogía. En este caso sobre
los posibles problemas de la fábrica (ver Importancia del trabajo con analogías).
También se recomienda a los docentes utilizar las ricas argumentaciones de los estudiantes
para que estos listados sean el resultado de los consensos.
Dos botones al pie de la pantalla permiten recuperar el funcionamiento de la fábrica y ver las
instrucciones sobre cómo proseguir con las consignas.
A continuación —una vez consensuados con los estudiantes todos los problemas que pueden
suscitarse en la fábrica, sus causas y consecuencias—, la consigna es leer los nuevos textos
científicos y encontrar las correlaciones entre los problemas de la fábrica, los problemas de síntesis
de proteínas específicas o de expresiones génicas que originan las enfermedades enunciadas.
Nuevamente, la información científica se puede imprimir. El software permite que los estudiantes
escriban sus argumentaciones de correlación en casilleros especialmente habilitados —uno por
problema de la fábrica—. Estos escritos también podrán imprimirse para control del docente y para
discusión de lo escrito entre los mismos estudiantes.
Al continuar, el software propone buscar la tabla de correlación que permite a los estudiantes
autoevaluarse.
El software permite obtener un puntaje pero se trata más de un juego que de una evaluación
formal, pues lo más importante es que se haya producido el aprendizaje mediante discusiones entre
estudiantes, dudas, preguntas, consultas con el docente, etc.
Cabe hacer hincapié en que los momentos de correlación conceptual son los más difíciles de
realizar pues en ellos, los estudiantes deben comparar lo que han aprendido de la fábrica (con
lenguaje cotidiano), con palabras que pueden tener significados analogables pero que pertenecen al
discurso erudito, al vocabulario científico.
36
Importancia del trabajo con analogías
La comunicación entre expertos, cuando se refiere a modelos científicos, utiliza no sólo
descriptores específicos y formulaciones matemáticas, sino también elementos del lenguaje literario
como la analogía y la metáfora que aportan mayor significado a la descripción de dicho modelo
científico (Hesse, 1996; Gross, 1990). Así, el lenguaje científico se enriquece con una serie de
estrategias que podrían haberse supuesto exclusivas del lenguaje literario pero que juegan un
importante papel en la construcción y consenso de significaciones en la ciencia.
Sin embargo, la suposición básica de que las analogías ayudan a los alumnos a procesar
comprensivamente información de alto nivel de abstracción —mediante su correspondencia con
conceptos cotidianos— no ha sido demostrado por investigaciones educativas (Gabel, 1994). Desde
nuestras investigaciones, esto se debe a que ambos dominios de la comparación —el dominio de
conceptos cotidianos y científicos— son presentados por el docente. En ese contexto pedagógico el
estudiante recibe tres tipos de informaciones: de la analogía, del contenido científico y de las
relaciones mutuas. De ellas, eventualmente él sólo reconoce algunos contenidos del dominio de la
información de la analogía. Es muy difícil que el mismo estudiante novato pueda comprender el
dominio de la analogía, de la información científica y de las correlaciones mutuas. Esta situación se
muestra simbólicamente en la Figura 1 (ver al final de la Monografía).
Debe aceptarse que los dibujos que utilizan los expertos para representar sus conceptos
abstractos, también son analogías (Galagovsky y cols., 2009). Evidentemente, los dibujos de un
ribosoma, de una cadena de ADN, de genes, etc. son analogías de sus respectivos entes-objeto-
referente. Es decir, son una interpretación artística de dichos conceptos. Basta comprobarlo al
recorrer libros de textos de diferentes niveles de escolaridad sobre el mismo tema. Teniendo en
cuenta estos aspectos de la comunicación entre expertos y novatos, mediados por lenguajes
37
expertos, dibujos y analogías, hemos definido al Modelo Didáctico Analógico (MDA) como un
dispositivo interactivo apropiado para la ciencia escolar. La idea básica es que para construir un
Modelo Didáctico Analógico sus autores deben conocer profundamente el tema científico que se
quiere enseñar, abstraer sus conceptos nucleares y las relaciones funcionales entre dichos conceptos,
y traducir todo a una situación inteligible —proveniente de la vida cotidiana, de la ciencia ficción, o
del sentido común— para el alumnado. La diferencia fundamental, además, entre presentar una
analogía a los estudiantes o trabajar desde un MDA radica en el contexto didáctico con el que se
trabaja en la clase. La estrategia didáctica para operar con un MDA requiere cuatro momentos bien
diferenciados (Greco y Galagovsky, 200; Galagovsky y Greco, 2009). Estos cuatro momentos,
aplicados al presente proyecto, son:
1. Momento anecdótico
2. Momento de conceptualización sobre la analogía
3. Momentos de correlación conceptual
4. Momento de metacognición
A continuación se explicarán dichos momentos. Sin embargo, cabe aclarar que dada la dificultad
del tema científico a abordarse, se encara la enseñanza del mismo de manera espiralada
complejizándolo de a poco. De manera que en el dispositivo del software se han marcado dos
instancias: por un lado, la que se refiere a la fábrica y sus partes, elementos y procesos que se
correlacionan con la célula, sus partes, elementos y procesos de la síntesis de proteínas y expresión
génica; y, otra instancia, la que se refiere a los problemas de la fábrica, sus orígenes y
consecuencias, que correlacionan con los problemas en los procesos normales de síntesis de
proteínas y dan lugar a enfermedades. Esto significa que habrá dos momentos anecdóticos, dos
momentos de conceptualización sobre la analogía y dos momentos de correlaciones conceptuales.
38
1. Momentos anecdóticos
En primer lugar, los alumnos —individualmente o reunidos en pequeños grupos— deben
comprender la situación analógica planteada. Es un momento de juego, donde los estudiantes
“descubren” las partes de la analogía.
En el caso del presente software hay dos momentos anecdóticos. El primero transcurre cuando
los estudiantes deben explorar y comprender el funcionamiento de la fábrica de cadenas, que está
animada en la versión electrónica y cuyo dibujo estático puede verse en la Figura 2. El texto
explicativo sobre el funcionamiento de la fábrica puede leerse a continuación de la Figura 2 (ver al
final de esta Monografía); en el software se encuentra al presionar el botón correspondiente.
Las preguntas que guían este primer momento anecdótico son: en qué consiste la fábrica; y
cuáles son sus partes, elementos, productos, procesos y controles.
Luego de familiarizarse con este funcionamiento de la fábrica —que responde a pedidos de
cadenas para uso interno o externo con el consiguiente empaquetamiento, señalización y
distribución—, los estudiantes deberán realizar la primera conceptualización de la analogía y la
subsiguiente correlación conceptual. Es decir, encontrar las similitudes y diferencias con lo que
ocurre en una célula y los procesos de síntesis de proteínas y expresión génica (ver los puntos
siguientes en esta Monografía).
Un registro escrito de lo expresado en estos momentos anecdóticos por parte de los
estudiantes es fundamental para facilitar el momento de la metacognición final. En el software esto
está resuelto con espacios que los estudiantes deben completar, escribiendo en la computadora
dentro de las casillas habilitadas para tal efecto. Estos escritos podrán ser impresos al final del
trabajo.
El segundo momento anecdótico ocurre luego de que los estudiantes resuelven la primera
correlación conceptual. En este momento, las preguntas a los estudiantes son referidas a por qué,
39
cómo y con qué efectos pueden ocurrir fallas en la fábrica. Los estudiantes establecen hipótesis,
argumentan, justifican fenómenos y predicen situaciones. Éste es el segundo momento anecdótico
de la secuencia didáctica sugerida para el uso del software.
Nuevamente, el registro escrito de lo expresado por los estudiantes está resuelto en el
software mediante espacios que los estudiantes deben completar, escribiendo en la computadora
dentro de las casillas habilitadas para tal efecto. Estos escritos podrán ser impresos al final del
trabajo.
Durante todo el momento anecdótico, el vocabulario que se utiliza es el cotidiano; es decir,
el de la analogía. Las hipótesis y argumentaciones son, también, sobre la analogía.
2. Momentos de conceptualizaciones sobre la analogía
Cada momento anecdótico culmina en una puesta en común donde se comunican las
conclusiones de los estudiantes (se leen sus escritos). Si se trabaja grupalmente, cada grupo relata
situaciones y argumentaciones idiosincrásicas provenientes de los aportes de sus integrantes.
En el momento de conceptualización sobre la analogía, es necesario llegar a consensos sobre
los conceptos y procesos que los estudiantes “descubrieron” en el momento anecdótico. Hay que
ponerles nombres consensuados. Estas nuevas palabras serán los nombres de los conceptos y serán
fundamentales para establecer las correlaciones conceptuales con la información científica en el
siguiente momento didáctico.
Es decir, en este momento de conceptualización se configuran los conceptos sostén para un
aprendizaje significativo y sustentable (Galagovsky, 2004 a, b). Estos conceptos, muy presentes en
la atención consciente de los estudiantes por el trabajo realizado, son los conceptos sostén que les
permitirán procesar la información científica que se presentará a continuación, en el momento de
correlación conceptual (Galagovsky y Greco, 2009).
40
Como dijimos antes, la complejidad de los temas científicos involucrados en esta propuesta
requiere dos momentos diferentes de conceptualización sobre la analogía: el primero, se refiere a las
partes, elementos y procesos de la fábrica. Estos conceptos deben organizarse en un listado. En el
software este listado aparece ya organizado (se sugiere que esos conceptos surjan por discusión en
la clase). Luego, este listado permitirá establecer las correlaciones con un formato de tabla.
El segundo momento de conceptualización sobre la analogía se refiere a un listado de los
problemas que pueden ocurrir en la fábrica. El entusiasmo de los estudiantes y su comprensión cabal
de la analogía los llevan a enumerar más problemas que los que luego tendrán un correlato con la
información científica sobre fallas en la síntesis de proteínas o expresión génica en seres humanos.
Todas las respuestas deben ser bienvenidas y valoradas pues reflejan el compromiso de los
estudiantes con el procesamiento cognitivo de la información de la analogía. La Figura 3 indica los
lugares donde se producen aquellos problemas en la fábrica de cadenas que luego tendrán un
correlato con los procesos de la síntesis de proteínas o de la expresión génica que, cuando fallan,
generan enfermedades en humanos.
La Figura 4 muestra la organización conceptual de la Figura 3, en la que se establece un
agrupamiento —categorización— de los problemas en la fábrica y sus consecuencias, que tendrán
correlación con los conceptos científicos de las enfermedades humanas. La Figura 4 se resuelve en
el software mediante un listado que se despliega a medida que se pasa el cursor por cada tipo de
problema posible. Asimismo, el software despliega casilleros que deberán ser completados
asociando una enfermedad para cada problema de la fábrica (ver siguiente momento de correlación
conceptual).
41
3. Momentos de correlaciones conceptuales
Los momentos anecdóticos y de conceptualización sobre la analogía se trabajan con los
estudiantes sobre la información de la analogía con un lenguaje cotidiano. Ahora se pide a los
estudiantes que leyendo los textos con la información científica (en este caso serán dos) completen
una tabla de correlación. Los textos científicos utilizan el vocabulario propio de la ciencia. Por lo
tanto, la búsqueda de correlaciones requiere la comprensión de los significados de los conceptos y
no su mera apariencia lingüística.
En el caso del presente proyecto hay dos tipos de correlaciones que deben hacerse. El
software incluye los dos textos científicos requeridos que, incluso, pueden imprimirse.
La primera correlación es —como se mencionó previamente— la que requiere asociaciones
entre la fábrica, sus partes, elementos y procesos con los que suceden en la célula. La Tabla 1 (ver
más adelante en esta Monografía) muestra cómo quedarían completas dichas correlaciones. En el
software, luego de que los estudiantes resuelvan la tabla escribiendo sus respuestas, pueden verificar
sus aciertos y ponerse un puntaje. Lo que ellos escribieron queda registrado como tabla completa y
puede imprimirse —por ejemplo, para control del docente—.
La correlación final necesaria será aquella que tiene que ver con las fallas de la fábrica y sus
consecuencias asociadas a las enfermedades humanas. Los textos científicos sobre las enfermedades
tienen un vocabulario que remite a problemas en la síntesis de proteínas o en fallas en la expresión
génica. Por lo tanto, para poder procesar esa información científica sobre enfermedades, los
estudiantes deben haber comprendido las correlaciones entre la fábrica, sus sectores, elementos y
procesos con los elementos de las células y los procesos de síntesis de proteínas y expresión génica.
Por lo tanto, una vez resuelta la Tabla 1 de correlación, los estudiantes abordarán los
momentos anecdótico y de conceptualización para la segunda parte de la analogía; es decir, aquella
42
que refiere a los problemas en la fábrica. Recién después, leerán el texto informativo sobre las
enfermedades y resolverán la Tabla 2 de correlación que puede verse al final de la Monografía.
El Software está diseñado de forma tal que despliega las respuestas consensuadas sobre los
problemas de la fábrica para que los estudiantes puedan escribir sus respuestas a medida que leen y
comprenden el texto sobre las enfermedades. Nuevamente queda un registro de lo escrito por ellos y
se pueden imprimir sus respuestas individuales e, incluso, obtener un puntaje. El docente puede así,
tener un control sobre lo actuado por los estudiantes.
Cabe aclarar que en ambos textos científicos incluidos en el software se ha privilegiado la
presentación de conceptos básicos y fundamentales de la temática. Los docentes podrán realizar las
profundizaciones que deseen en instancias posteriores de enseñanza.
4. Momento de metacognición
Finalmente, el momento de la metacognición es una instancia de autogestión del aprendizaje
(Monereo Font, 1995); una toma de conciencia del estudiante sobre el salto cognitivo que ha
logrado en el tema (Galagovsky, 1993). En este momento se requiere, por parte del alumnado, un
análisis riguroso para explicitar las transposiciones didácticas que operaron en los procesos de
analogación: los recortes, simplificaciones y aproximaciones que se produjeron, las transferencias y
desplazamientos del contenido, los rangos de validez conceptual y operacional. Esta etapa de
metacognición supone un tipo de pensamiento del más alto nivel de conceptualización y la revisión
de los mecanismos propios de adquisición del conocimiento.
El Software incluye también un apartado sobre las limitaciones de la analogía que son
parte de la reflexión metacognitiva. Se sugiere que las actividades de metacognición se
trabajen presencialmente, ya que son ejercicios de reflexión y comunicación que deben darse
individualmente y ser compartidos en la clase.
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Importancia del marco teórico de enseñanza-aprendizaje general y específico En este apartado cabría hacer dos preguntas:
1) ¿Por qué una analogía sobre Síntesis de Proteínas?
2) ¿Para qué una analogía en situación de Modelo Didáctico Analógico?
a) ¿Por qué una analogía sobre Síntesis de Proteínas?
El tema nos parece relevante porque es central para un enfoque molecular y bioquímico de la
Biología. Sus conceptos se pueden derivar hacia especializaciones en las áreas de genética,
bioquímica, fisiología celular, medicina y biotecnología.
Los textos más simples sobre el tema son simplificaciones que utilizan dibujos, esquemas y
vocabulario complejos. Así, los alumnos pueden “entender” que dos estructuras redondeadas,
superpuestas y atravesadas por una hebra, quieren decir que el ribosoma está traduciendo a un ARN
mensajero. La pregunta es ¿Entienden conceptualmente el proceso? La experiencia demuestra que
Síntesis de Proteínas es uno de los puntos más difíciles de comprender por alumnos del nivel del
Ciclo Básico Común (CBC-UBA) cuando se los evalúa en comprensión y no por sus recuerdos
netamente memorísticos (Garófalo y cols., 2002).
Nuestra propuesta es enseñar este tema en situación de Modelo Didáctico Analógico. Esto ya
se ha probado en clases presenciales y sobre otros temas con gran éxito (Galagovsky y Greco,
2009). Tratar de dar movimiento a los procesos de esta fábrica de cadenas aprovechando los
recursos tecnológicos del programa Flash no fue simple. Las limitaciones que impone el software se
suman a las enormes dificultades de traducir un MDA —vitalmente interactivo y pensado para
clases presenciales—, en un programa de PC donde estuviera toda la información y donde se
pudieran volcar los momentos del MDA.
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Si este formato dinámico representa una ventaja frente al formato presencial o bien, sus
alcances y sus limitaciones serán cuestiones a ser investigadas. Creemos que la visualización de los
procesos dinámicos y la utilización de TICs permitirá motivar y favorecer la comprensión de los
estudiantes de nivel de secundaria y Profesorados. Por ello, consideramos que el presente proyecto
podría ser un insumo atractivo, original, novedoso y valioso para los docentes en ejercicio y en
formación.
Los conceptos que se aprenden con esta propuesta educativa pueden derivar hacia
especializaciones en las áreas de medicina, genética y biotecnología, y aportar fundamentos para
hacer conexiones de interés de los alumnos en un contexto de Ciencia-Tecnología-Sociedad.
b) ¿Para qué una analogía en situación de Modelo Didáctico Analógico?
Una analogía se utiliza, entonces, con la idea de facilitar la comprensión de conceptos
abstractos.
Toda analogía tiene dos aspectos que debemos analizar: por un lado, remite a imágenes y
etiquetas lingüísticas desde contextos cotidianos conocidos por los alumnos. El otro aspecto es la
necesaria correlación con imágenes y vocabulario erudito. Hemos explicado que cuando todas las
explicaciones son dadas por el profesor no se logra una buena eficiencia en el aprendizaje de los
estudiantes. Por ello, resulta muy interesante el trabajo con el MDA. El presente proyecto recupera
la interactividad que propone el MDA en una propuesta original que incluye todos los materiales
que requiere un docente para enseñar los complejos temas elegidos.
Luego de realizar las actividades propuestas en el Software, los estudiantes pueden leer
acerca de los mismos contenidos en otros textos diferentes e, incluso, en textos sobre aplicaciones
biotecnológicas relacionadas. Gracias a investigaciones previas, podemos predecir que los
resultados indicarán que a los estudiantes no sólo les resultará posible comprender los fundamentos
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básicos conceptuales sino también aplicar estrategias cognitivas de pensamiento analógico (Gentner
y cols. 2001) que constituyen en sí mismos una prueba de la efectividad del MDA y de su
traducción al formato de software.
Es decir, los estudiantes que han transitado por la comprensión de la analogía y por las
actividades que sugiere el MDA dan cuenta de éxitos al poder procesar cognitivamente esas nuevas
informaciones eruditas —o de divulgación—. Esto resulta muy positivo, pues los conceptos
aprendidos en la analogía (conceptos sostén) y sus estrategias de pensamiento analógico
desarrolladas son competencias cognitivas que los auxilian en el procesamiento de nueva
información científica.
Convertir la situación de Modelo Didáctico Analógico presencial en una versión
autosustentable con soporte de software nos obligó a reflexionar sobre el diseño del software, para
que pudieran mantenerse esos momentos vitales de interacción con los alumnos, con instancias de
autoevaluación.
La utilización real que hagan los profesores de este software puede incluir altos durante su
desarrollo para dar lugar a discusiones grupales entre los alumnos. El agregado de estas situaciones
de argumentación socio-cognitivas seguramente enriquecerá la propuesta.
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Figura 1: Dificultades de procesamiento de la información proveniente de una analogía.
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Figura 2: Esquema de la Fábrica de cadenas “La Unidad”
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Texto de descripción de sectores, elementos y procesos de la Fábrica de cadenas “La Unidad”.
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Tabla 1: Correlación conceptual entre los elementos y procesos de la Fábrica de cadenas y
los elementos y procesos de la Síntesis de Proteínas.
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Figura 3: Lugares donde pueden fallar procesos en la Fábrica de cadenas “La Unidad”.
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Figura 4: Conceptualización sobre la analogía: problemas de la fábrica agrupados y señaladas las consecuencias.
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Algunas situaciones problemáticas en la fábrica
Consecuencias en la producción Enfermedades Humanas
Problemas en la recepción de los pedidos
1) Se piden ciertas cadenas y no se da respuesta 2) Se sobredimensiona el pedido 3) No se pidieron cadenas pero algo interfiere y se producen cadenas no deseadas 4) Se pidieron cadenas comunes y se producen cadenas no deseadas 5) Se mete una información pirata, autogestiva
1) fallas en la respuesta inmunitaria (fabricación de anticuerpos) 2) Alergias 3) Mutaciones por carcinógenos; cáncer de pulmón 4) Alzheimer; esclerosis múltiple 5) Virus
Está afectada la información de la computadora central
1) Hay más información que la necesaria 2) Hay menos información que la necesaria 3) Hay fallas en puntos específicos de la información 4) Hay fallas en porciones de información
1) Síndrome de Down 2) Tumor de Wilms 3) Hemofilia, fenilcetonuria, anemia falciforme, enfisema pulmonar (por falta de antiproteasa) 4) Albinismo, fibrosis quística, hipercolesterolemia
Problemas con los diskettes 1) Salen diskettes con la información mal copiada
1) Talasemia
Problemas con el señalamiento y empaquetado
1) La cadena no es reconocida y, por lo tanto, no sigue el destino esperado 2) No se distribuye al lugar esperado
1) Diabetes mellitus 2) Enfisema pulmonar (por falta de antiproteasa); hipercolestrolemia familiar
Problemas con el control y la regulación de la producción
1) Se hacen cadenas de más 2) Se hacen infinidad imparable de cadenas que no se necesitan 3) Cortes de suministro eléctrico impiden la producción
1) Alergias 2) Cánceres por falla en proteínas de control; Alzheimer 3) Sin energía (ATP) no ocurre la síntesis de proteínas
Tabla 2: Correlación conceptual entre fallas que pueden ocurrir en la fábrica de cadenas y enfermedades humanas.