UNIVERSIDAD ESTATAL A DISTANCIA VICERRECTORÍA ACADÉMICA ESCUELA CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES CÁTEDRA DE ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS NATURALES Didáctica de las ciencias experimentales CÓDIGO: 03176 Trabajo final: Diseño de una Propuesta Experimental para Ciencia en educación secundaria. Estudiantes: María Del Socorro Martínez Solís 155814433410 CeU17 Zeneida Victoria Ordoñez Jiménez 205610555 CeU24 Profesora: Cynthia Vílchez Duran Fecha de entrega: 04 de setiembre. II CUATRIMESTRE 2022 Descripción de la propuesta Emplear la metodología indagatoria en la creación de una práctica didáctica por medio del simulador Phet.Coronado, el cual se encuentra en el siguiente enlace: https://phet.colorado.edu/es/simulations/natural-selection. Con dicho simulador se espera que los estudiantes comprendan que existen características que provocan que las poblaciones sean vulnerables o tengan ventajas sobre otras, así como que la selección natural al cumplir lo anterior provoca que las poblaciones evolución. Esta propuesta tambien contiene un análisis de la importancia de la emplear de los TIC en la enseñanza científica y la metodología indagatoria fortalece la enseñanza significativa. Objetivos: Objetivo General Desarrollar una propuesta didáctica innovadora empleando las TIC que permita desarrollar habilidades por medio de la indagación al analizar la temática de selección natural. Objetivos Específicos 1. Emplear un simulador que permita a los estudiantes desarrollar habilidades indagatorias. 2. Señalar como las características de la población y su ambiente inciden en su supervivencia de estas. 3. Describir como ocasiona la selección natural la evolución en las poblaciones. Unidad didáctica I. Objetivo general Analizar como la selección natural influye en la evolución de las poblaciones al variar las características adaptativas y su habitad. II. Unidades temáticas El tema de este guía es la selección natural, pero antes de entrar en este es importante reconocer que este proceso tiene una relación con la evolución, esta se define con los cambios genéticos experimentados por una población a lo largo del tiempo. Este término no tiene relación con los cambios de un solo individuo, sino que incluye los cambios en las características de las poblaciones a lo largo de varias generaciones (Solomon, 2013). Otros autores como Auderisk et al.(2017), determinan al concepto como el cambio que ocurre en las poblaciones a lo largo del tiempo. Básicamente el mismo concepto anterior, al unirlo al concepto de teoría obtenemos lo que se conoce como una teoría evolutiva, una forma de explicar que ha provocado que los animales sean como son a lo largo del tiempo, esto apoyado por evidencia e hipótesis adicionales. Ahora bien, la selección natural, viene siendo un mecanismo relacionado con la evolución. Este explica como ciertas especies han llegado a evolucionar, tambien relaciona factores como el adaptacionismo y el azar con una supervivencia exitosa que conduce a una reproducción exitosa. (Rolleri, 2017). Para comprende el funcionamiento de la selección natural se emplea el simulador de la Universidad de Coronado (2020), el cual permite que los algunos desarrollen actividades constructivistas que les permitan adquirir conocimiento de forma dinámica por medio de la TIC´s. III. Contenidos Según Auderisk et al. (2017), la teoría de la selección natural fue Charles Darwin y por Alfred Russel Wallace, no trabajaron juntos, pero Wallace aporto pruebas importantes de que la selección natural impulso la evolución. Sus propuestas fueron similares, no obstante el prestigio fue para Darwin por publicar primero. El mecanismo de selección natural, propuesto por Darwin se relaciona con cuatro aspectos del mundo natural. Estos son: la variación, la sobreproducción, los límites sobre el crecimiento poblacional o una lucha por la existencia, y el éxito reproductivo diferencial, los cuales según Starr et al. (2018) define como: 1. Variación. Los individuos en una población varían al tener una o varias combinaciones particulares, como: tamaño, color y resistencia a ciertos parásitos o infecciones. Siendo algunas características capaces de mejor la supervivencia y el éxito reproductivo de un individuo, mientras que otros no lo hacen. La variación necesaria para lograr la evolución por selección natural debe heredarse. 2. Sobreproducción. Cada población tiene la capacidad reproductiva de aumentar su población geométricamente con el tiempo. Pero aunque haya gran cantidad de tener descendencia no asegura que todos sobrevivan. Por ello las especies tiene la capacidad de producir más descendientes de los que pueden sobrevivir, para no extinguirse. 3. Límites sobre el crecimiento poblacional o una lucha por la existencia: hay una limitante cantidad de alimento, agua, luz, espacio para crecimiento y otros recursos para las poblaciones. Por eso hay competencia por los recursos, al existir más individuos de los que los ambiente puede mantener, no todos lograran sobrevivir y reproducirse. Además los limites tambien son controlados por depredadores, patógenos y condiciones climatólogas que son poco favorables. 4. Éxito reproductivo diferencial: los individuos con las características más favorables tendrán mayor probabilidad de sobrevivir y con ello reproducirse. Haciendo posible la capacidad de heredar sus características a sus descendientes. De manera que a la reproducción exitosa es la clave de la selección natura, donde los individuos mejor adaptados producen más descendientes y los menos adaptados mueren o producen menos descendencia o descendencia más débil. Lo anterior es lo que se conoce como postulados de la selección natural, estos se explican más concretamente como: postulado 1: Los individuos varían dentro de una población, postulado 2: Los caracteres se heredan de padres a descendientes, postulado 3 : Algunos individuos no logran sobrevivir y reproducirse y postulado 4: La supervivencia y la reproducción no están determinadas por el azar (Auderisk et al., 2017). Según Blázquez (2001), determina que durante el tiempo en que vivió Darwin, no se creía que existiera un motor de evaluación, tampoco que las variaciones fueran al azar. Producto de desconocer las leyes genéticas de las cuales se habla más delante de forma ligera, Darwin rechazo su propia teoría, ya que además se tenía la idea de que la tierra era demasiado joven para los cambios complejos de las poblaciones. En los colegios suelen enseñar la selección natural, empelando una analogía de dos jirafas una con cuello corto y otra con uno largo, las cuales conforme la vegetación evoluciono a un tamaño más largo se dio el paso para que solo las de cuello largo pudieron alimentarse bien, y las otras murieron. Determinando que solo los mejor adaptados sobreviven. Ahora bien el simulador aparecerá barias características, donde se nombran dominantes y recesivas. Esto significa que un alelo (A) es dominante si se expresa sin importar la presencia de otros alelos; es decir que su características físicas o fenotipo se manifestara aun en una condicionen heterocigota o media “Aa", Mientras que un alelo recesivo (a) se enmascara y solo se muestra en ausencia de uno dominante, solo individuo es homocigoto es decir que sus dos alelos son iguales “aa” para recesivo y “AA” para homocigota dominante. . Este patrón se denomina dominancia completa (Cienfuegos et al., 2011). Y se aprecia en la siguiente imagen: Figura 1. Experimentos de Mendel. Nota: adaptado de Starr et al. (2018). Ahora bien lo anterior determina que en el simulador las características que seleccionen como dominantes serán las que se manifiesten más en el experimento a utilizar. Para este ejercicio la codominancia donde las características se mezclan en una o la ausencia de dominancia donde dos características se presentan (Zafra et al., 2019). I. Recursos didácticos • Hojas. • Engrapadora • Algo con que apuntar • Computadora (lápices o lapiceros). • Internet II. Metodología y actividades Preguntas previas Esta sección es individual y deben escribirlas en hojas por aparte para anexarlas a este trabajo. Deben escribir su nombre y dársela al docente. • ¿Qué significa que una característica sea dominante sobre otra al cruzarse? Puede emplear un ejemplo. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ • ¿Por qué cree que el no conocer la edad de la tierra complico el trabajo de Darwin? • Defina con sus propias palabras que es la selección natural, ¿Esta actúa sobre una especie o sobre poblaciones? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Al finalizar formen grupos de tres y discutan sus respuestas. Al finalizar esta discusión se hace una plenaria grupal entre todos y el profesor guía las respuestas. Explicando la selección natural, y un poco sobre los postulados y trabajo de Mendel, así como que significa que una característica sea dominante o no. Actividad 1 Situación uno: Si de pronto en un desierto donde las liebres son en su mayoría blancos y unos cuantos cafés y nieva de repente, que ocurriría con la población de conejos. Para este ejercicio debe considerar que han pasado tres generaciones y que al nevar inicia la depredación de los lobos. 1. En los mismos grupos de discusión anteriores, deben plantear una hipótesis y una predicción de resultados. 2. Deben diseñar el experimento que permita con el simulador comprobar su hipótesis y contratar su predicción. 3. En el simulador encontraran lo siguiente: Figura 2. Instructivo general de funcionamiento. Para entender el funcionamiento del simulador se hará una corta explicación del profesor a cargo. 4. En el espacio asignado de escribir la hipótesis y la predicción. Así como en la tabla 1, debe señalar las características dominantes seleccionadas, recordando que el pelaje blanco ya es dominante por la situación planteada. Además deben aportar los factores ambientales seleccionadas o dejar en blanco el espacio si no se selección ninguna. Además deben escribir las observaciones del experimento tras ocho generaciones o hasta que no haya miembros. Actividad 2 Situación 2: En la situación anterior los conejos blancos eran los dominantes tras 3 generaciones, piensen en grupo cual habría sido el resultado si la población con el pelaje café hubiera sido la característica dominante. 1. Desarrollen nuevas hipótesis y predicciones. 2. Creen el experimento que permita comprobar su hipótesis. 3. Llenen la tabla 2, de la misma forma que la tabla 1. Actividad 3 1. Discuta porque las hipótesis y las predicciones se cumplieron o no. Emplee diferentes fuentes ya sea internet, libros o videos para reafirmar o entender sus resultados. Buque además cual es la importancia de la depredación en los ecosistemas. 2. Relacione lo aprendido con cómo la selección natural puede ser un medio para la evolución. 3. Realicen una reflexión sobre como las limitaciones y alcances de la actividad realizada y si la herramienta es eficaz para comprobar sus resultados, todo esto se discute primeramente en los equipos y luego en general con el docente. No es necesario escribir nada. Resultados Actividad 1. Hipótesis: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Predicción: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Tabla 1. Variables y observaciones del experimento: Características tomadas Factores ambientales Observaciones por dominantes en los seleccionadas conejos Pelaje: Blanco. Actividad 2. Hipótesis: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Predicción: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Tabla 1. Variables y observaciones del experimento: Características tomadas Factores ambientales Observaciones por dominantes en los seleccionadas conejos Pelaje: café III. Criterios de evaluación Criterio Excelente (5 Bien (3 puntos) Necesita Mejorar ( puntos) 1. Redacción ortografía 1 punto) y La redacción dificulta la La redacción y la comprensión de sus La ortografía son hipótesis, correctas. No es inapropiada y hay se predicciones encuentran errores. redacción resultados y más de cuatro faltas cuatro de ortografía. errores de ortografía. 2. Participación Todos los Participa sólo dos estudiantes participan estudiantes en la participan en la construcción de la construcción de la hipótesis y hipótesis predicción, y predicción, experimento así experimento así como las como las en en discusiones discusiones grupales. grupales. Participa solo una en toda la actividad grupal. 3. Presenta todas Hay dos hipótesis Presentan casi todas Presenta las partes trabajo del junto con predicciones. dos las partes una sección solicitadas, faltando resultados Además las tablas solo una, ya sea una llenar. están llenas con las hipótesis, una predicción. O bien más de de sin variables y faltando llenar las observaciones. variables o las observaciones. Preguntas Presentan todas las Presentan 4. previas. hojas de No presentan nada los respuestas parciales o bien falta al menos miembros del grupo a las preguntas. con todas una hoja individual. las preguntas. 5. Reflexión análisis de y En sus aportes hay sus reflexión y análisis al resultados. determinar porque los resultados fueron o no acordes con su predicción e hipótesis. IV. Hay reflexión, pero no profundizada con Sus el uso de material adicional (libros, revistas, videos, aportes no evidencian reflexión o análisis. etc.). Referencias bibliográficas Auderisk, T., Auderisk, G., & BYERS, B. E. (2013). Biología. La vida en la Tierra Con fisiología. Novena edición. Blázquez P., F. (2001). La Teoría Sintética de la Evolución en España. Primeros encuentros y desencuentros. Llull: Revista de la Sociedad Española de Historia de las Ciencias y de las Técnicas, 24(50), 289-314. https://dialnet.cidreb.uned.ac.cr/servlet/articulo?codigo=460346 Cienfuegos Rivas, E. G. López Santillán, J. A. & Castro Nava, S. (2011). Genética general. Plaza y Valdés, S.A. de C.V. net.cidreb.uned.ac.cr/es/ereader/uned/39004?page=146. https://elibro- Rolleri, J. L. (2017). El carácter probabilista del principio de selección natural. Ludus vitalis, 24(46), 49-64. https://dialnet.cidreb.uned.ac.cr/servlet/articulo?codigo=5825201 Starr, C., Taggart, R., Evers, C., & Starr, L. (2018). Biología. La unidad y la diversidad de la vida. (13.a ed.). Cengage Learning Editores S.A. de C.V. Starr, C., Taggart, R., Evers, C., & Starr, L. (2018). Leyes de Mendel [Ilustración]. Biología. La unidad y la diversidad de la vida. (13.a ed.). Cengage Learning Editores S.A. de C.V. Solomon, E. Berg, L. y Martin, D. (2013). Biología. Novena ed. México, D. F. Cengage Learning Editores, S. A. Universidad de Colorado. (2020). Natural selección [laboratorio virtual]. https://phet.colorado.edu/sims/html/natural-selection/latest/naturalselection_en.html Zafra, de la Rosa, G. F. Uranga Hernández, R. D. y Gildardo Francisco Zafra de la Rosa. (2019). Genética clínica (2a. ed.). Editorial El Manual Moderno. https://elibro-net.cidreb.uned.ac.cr/es/ereader/uned/39804?page=1. Análisis de la experiencia Según Uzcátegui y Betancourt (2013), la metodología indagatoria fue desarrollada en 1910, es una herramienta que puede fomentar las competencias científicas en los alumnos, dicho este enfoque establece al docente como un guía o facilitador del aprendizaje. Su implementación en el aula es un paso hacia el cabio curricular, donde se buscar cambiar la praxis tradicional. Este enforque se relaciona con permitir al alumno ser el eje central de su propio aprendizaje y con una perspectiva constructivista del aprendizaje. Según Reyes y Padilla (2012), el indagar implica que se aprenda al ampliar la visión del mundo, donde los estudiantes adquieren perspectivas diversas de como los científicos estudian y explican diversos fenómenos mediados por evidencias científicas. También se relaciona con las actividades que hacen los estudiantes que los lleva a desarrollar conocimiento y comprensión de idas científicas. Básicamente cualquier trabajo donde los alumnos puedan y aprendan a pensar como científicos y no donde se les enseñe directamente conceptos sin evidenciar como se respalda tal conocimiento, o sin permitirles interiorizarlo o descubrirlos por sí mismo, crea solo una reproducción cuadrada de conocimiento. Lo cual incide en que el conocimiento no avance y no se ponga en entredicho, lo cual es un problema, un ejemplo de esto es que hace siglos se pensaba que la tierra era plana, pero las mentes que iban más allá de creer todo lo que les enseñan que era esférica y no plana, descubrimientos que iban contra el sentido común de su época y que genero rechazos y grandes discusiones hasta que se provo que efectivamente no había un gran borde por el cual caer al llegar a la orilla del mundo. Los trabajos de estos científicos críticos nos dejaron un ejemplo de lo importante de enseñar a los alumnos a siempre investigar para encontrar la verdad. Los docentes tienen muchas obligaciones al enseñar, más allá de estar en el aula, autores como Parreño (2019), cuentan que son demasiados los desafíos y trabajos que deben realizar los docentes en cada lección y material que desarrollen porque tiene que lograr que con sus clases los alumnos sientan gusto por indagar, reflexionar y por aprender. Requieren además espacios apropiados tanto de forma didáctica con materiales como computadoras e internet. Así tener en cuenta las fases de: activación, conexión y afirmación . En la fase de activación, los estudiantes utilizan el conocimiento previo, mientras que en la fase de conexión, el estudiante asocia el conocimiento previo con el nuevo conocimiento, por último, la fase de afirmación, los estudiantes celebran la adquisición del nuevo aprendizaje. El docente evalúa los nuevos conocimientos de los estudiantes y realiza una retroalimentación. Por eso en la construcción de toda practica de laboratorio, se incluye una parte de conocimiento previo, la cual vendría siendo una parte de la fase de activación, así como una introducción y aclaración de dudas del docente. La fase de conexión se cumple al contratar resultados entre la teoría. Y la fase de afirmación, se lleva a cabo al lograr que los alumnos puedan aclarar dudas y compartir como obtuvieron sus resultados con toda la clase al finalizar. No solo esas fases se deben considerar en toda actividad. Ya que la nueva metodología de enseñanza implementada por el MEP se relación con cuatro fases de la indagación, las cuales comprenden la focalización, exploración, reflexión y aplicación. Los cuales requieren no solo que el alumno se involucre en el proceso científico, sino que busque soluciones, plantee alternativas y preguntas, al tener un pensamiento creativo y crítico (Tembladera y García, 2013). Cumplir todo lo anterior centrando al estudiante como ser central, creando no solo los pasos de un material experimental, sino creando una motivación intrínseca en cada actividad, es difícil. En especial porque la materia de ciencias no suele ser una de las que más atraigan la atención de los alumnos. Un problema especial es lograr que las mujeres se involucren en la misma, ya que aunque se ha mejorado los niveles de participación femenina en la ciencia, los mecanismos de segregación sexista continua (Jasso et al., 2016) Si sumamos esto, con la poca divulgación o difusión de herramientas didácticas útiles como los simuladores limitan el uso de las TIC las aulas vemos el árido panorama no en poder atraer la atención de los alumnos a involucrarse más en ciencia. Una materia que lleva muchos siglos siendo dominadas por hombres. Para cambiar esto el docente debe abrirse e innovar con herramientas que faciliten el entender ciencias, así como atraer al alumno a investigar y escoger carreras científicas. Puesto que los veneficios de las tecnologías van más allá del acceso a información y socializar, sino que permite un aprendizaje colaborativo y central donde el alumno participa activamente. El único inconveniente de dinamizar las clases con las TIC es la falta de recursos del aula, tecnológicos y económicas, así como la variedad de herramientas al alcance, por ejemplo, herramientas buenas como: CloudLabsque el cual tienen 274 simulaciones solo en segundaria, requiere de una inversión financiera (Orozco, 2015), y las que son libres son Phet.Coronado, aunque son de acceso abierto tienen pocas simulaciones. Volviendo limitados los recursos didácticos para enseñar. Aunque la falta de recursos no es el único factor que puede interrumpir el aprendizaje, ya que a lo largo del curso y de la formación de este documento, se ha enseñado y aprendió que algunos errores al enseñar ciencias con laboratorio es caer en lo que Flores et al., (2009) denomina practicas tipo recetas de cocina, las cuales no contribuyen en que los estudiantes puedan comprender lo que es la actividad o la investigación científica, sino que sirven solo para que los alumnos aprender a seguir instrucciones o desarrollar habilidades técnicas, aunque no hay que sobrevalorar su uso didáctico. Lo cierto es que es que los beneficios de emplear las TIC como medios indagatorios y conductivistas permiten como ya se mencionó crear experiencias dinámicas de aprendizaje. Por eso en este trabajo, se buscó que su permitiera que los alumnos tuvieran una participación activa en descubrir por sí mismos muchos fenómenos, como la supervivencia, la transmisión de caracteres y el papel de los depredadores en el equilibrio. Si bien algunas practicas fueron ya con situaciones planteadas, se esperó que los estudiantes jugaran con variables y que usaran su ingenio para diseñar el escenario que probará su hipótesis. Todo con el fin de que los estudiantes se involucren, por ello y para afianzar el aprendizaje se trató además de que contrastaran y discutieran lo aprendido, porque realizar un experimento por si solo no garantiza que los resultados sean correctos y tampoco garantiza que hayan aprendido algo, pero al generar dialogo y justificar lo aprendido en discusión grupal se puede reforzar el conocimiento, aclarar dudas y que los alumnos adquieran habilidades importantes, como: la criticidad y la cooperación en hacer ciencia. Concusiones Realizar actividades de laboratorio son practicas invaluables en la formación docente, permiten que se adquiera practica y se conozcan herramientas que serán útiles para dar clases más dinámicas. Las TIC, son el futuro de la educación, retirar la tecnología de las clases es negarle al estudiante la positividad de aprender de forma coordinada, sencilla, creativa y con muchas herramientas que les hagan mas entretenida las lecciones. Las practicas de laboratorio por su parte, aunque puedan ser difíciles de aplicar por falta de recursos, son necesarias para acercar al estudiante a la ciencia y permitirle integrar lo teórico con lo práctico. Este simulador es muy útil para la enseñanza de la selección natural, permite que los estudiantes jueguen con diferentes variables los hacen comprender mejor como las adaptaciones influyen en la supervivencia. El crear un espacio de reflexión sobre lo aprendido y sobre el uso de simulador, permite que el conocimiento sea difundido mejor y que las dudas desaparezcan. Además el estudiar el sumador permite ver si hay una mejor forma de emplearlo al escuchar las opiniones de los alumnos. Por su parte, sería prudente crear un catálogo que difunda tanto el simulador empelado como el de los compañeros. Incluyendo aplicaciones u otros simuladores o laboratorios, que sean de uso libre que le permita al futuro docente tener mayores herramientas a su alcance para enseñar. Referencias del Informe Flores, J., Caballero Sahelices, M. C., & Moreira, M. A. (2009). El laboratorio en la enseñanza de las ciencias: Una visión integral en este complejo ambiente de aprendizaje. Revista de investigación, 33(68), 75-111. https://dialnet.cidreb.uned.ac.cr/servlet/articulo?codigo=3221708. Jasso, A. K. S., Gómez, E. R., & Orozco, J. J. V. (2016). Desigualdades de género en ciencia, el caso de las científicas de la UAEMéx. Cuadernos Intercambio sobre Centroamérica y el Caribe, 13(2), 83-110. https://dialnet.cidreb.uned.ac.cr/servlet/articulo?codigo=5695896 Orozco, P. J. (2015). Las TIC Instrumentos para la innovación educativa: Laboratorios en la nube para el aprendizaje de las ciencias y las áreas vocacionales. In Memorias del primer Congreso Internacional de Ciencias Pedagógicas: Por una educación integral, participativa e incluyente (pp. 1933-1956). Instituto Superior Tecnológico Bolivariano. https://dialnet.cidreb.uned.ac.cr/servlet/articulo?codigo=7192572 Parreño, C. M. T. (2019). El Constructivismo, según bases teóricas de César Coll. Revista Andina de Educación, 2(1), 25-28. https://dialnet.cidreb.uned.ac.cr/servlet/articulo?codigo=8273859. Pérez, D. G., & Castro, P. V. (1996). La orientación de las prácticas de laboratorio como investigación: un ejemplo ilustrativo. Enseñanza de las Ciencias. Revista de investigación y experiencias didácticas, 14(2), 155-163. https://aprende.uned.ac.cr/pluginfile.php/1951206/mod_folder/content/0/Orie ntacion_practicas_laboratorio.pdf?forcedownload=1 Reyes-Cárdenas, F., & Padilla, K. (2012). La indagación y la enseñanza de las ciencias. Educación química, 23(4), 415-421. https://dialnet.cidreb.uned.ac.cr/servlet/articulo?codigo=4060135. Tembladera, C. M. C., & García, H. (2013). La indagación científica para la enseñanza de las ciencias. Horizonte de la Ciencia, 3(5), 99-104. https://dialnet.cidreb.uned.ac.cr/servlet/articulo?codigo=5420523 Uzcátegui, Y., y Betancourt, C. (2013). La metodología indagatoria en la enseñanza de las ciencias: una revisión de su creciente implementación a nivel de Educación Básica y Media. Revista de investigación, 37(78), 109-127. https://dialnet.cidreb.uned.ac.cr/servlet/articulo?codigo=4414133.