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5.4: Materiales y procedimientos - Biología

5.4: Materiales y procedimientos - Biología


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Materiales

Materiales de montaje en húmedo:

  • Portaobjetos de vidrio
  • Toboganes colgantes
  • Cubreobjetos
  • Vaselina
  • Detener / Protoslo

Material vivo:

  • Protistas mixtos

Diapositivas preparadas:

  • Amoeba proteus
  • Trypanosoma gambiense (tripanosomiasis de África occidental)
  • Plasmodium vivax (malaria terciana benigna)
  • Paramecium caudatum
  • Giardia lamblia (giardiasis)
  • Cryptospiridium parvum (enfermedad gastrointestinal)
  • Entamoeba histolytica (disentería amebiana)
  • Trichomonas vaginalis (ETS)

Procedimientos

  1. Material vivo: Observe el Levantamiento de Protistas Mixtos en vivo a través de un soporte húmedo o un tobogán colgante. Vea la muestra con campo brillante, contraste de fase y campo oscuro si su microscopio está equipado con él. Dibuja lo que observas.
  1. Diapositivas preparadas: Examine las diapositivas preparadas (use solo Bright Field). Consulte las imágenes proporcionadas para ayudarlo a encontrar el organismo / estructura correcto.
  2. Revise los ciclos de vida de cada enfermedad. Tome nota del hábitat, los huéspedes, las rutas de transmisión y las estructuras especializadas.

Resultados

Dibuja los organismos como los ves a través del microscopio. Registre el aumento total y una medición. Indique en el dibujo lo que midió con un símbolo de barra: ( mid - mid )


Descripción general de ELISA

ELISA (ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas) es una técnica de ensayo en placa diseñada para detectar y cuantificar sustancias solubles como péptidos, proteínas, anticuerpos y hormonas. Otros nombres, como enzimoinmunoensayo (EIA), también se utilizan para describir la misma tecnología. En un ELISA, el antígeno (macromolécula diana) se inmoviliza en una superficie sólida (microplaca) y luego se compleja con un anticuerpo que está ligado a una enzima informadora. La detección se logra midiendo la actividad de la enzima informadora mediante incubación con el sustrato apropiado para producir un producto medible. El elemento más crucial de un ELISA es una interacción anticuerpo-antígeno altamente específica.

Contenido de la página


Laboratorio 5 Muestra de Ap 4

Introducción:
La respiración celular es la liberación de energía de compuestos orgánicos por oxidación química metabólica en las mitocondrias dentro de una célula. Hay una serie de leyes físicas que se relacionan con los gases y son importantes para comprender cómo funciona el equipo de este laboratorio. Estas se resumen como leyes generales de los gases que establecen: PV = nRT donde: P representa la presión del gas, V representa el volumen del gas, n representa el número de moléculas de gas que hay, R representa la constante del gas , y T representa la temperatura del gas. Un respirómetro es el sistema utilizado para medir la respiración celular. Los cambios de presión en el respirómetro están directamente relacionados con un cambio en la cantidad de gas que hay en el respirómetro siempre que el volumen y la temperatura del respirómetro no cambien. Para juzgar el consumo de oxígeno en dos respirómetros diferentes, debe alcanzar el equilibrio en ambos respirómetros.

La respiración celular es el procedimiento de cambiar la energía química de las moléculas orgánicas a un tipo que pueda ser utilizado por los organismos. La glucosa puede oxidarse completamente si hay una cantidad adecuada de oxígeno. La ecuación para la respiración celular es C6H12O6 + 6O2 à 6CO2 + 6H2O + energía. El dióxido de carbono se forma a medida que se usa oxígeno. La presión debida al CO2 puede anular cualquier cambio debido al consumo de oxígeno. Para deshacerse de este problema, se agregará un producto químico que eliminará selectivamente el dióxido de carbono eliminado. El hidróxido de potasio reaccionará químicamente con el dióxido de carbono mediante esta ecuación: CO2 + K2CO3 + H2O.

Hipótesis:
La tasa de respiración celular será mayor en los guisantes en germinación en baños de agua fría y a temperatura ambiente que en la de las cuentas o los guisantes que no germinan. La temperatura más fría en los baños de agua fría debería ralentizar el proceso de respiración celular en los guisantes.

Materiales:
Los materiales utilizados en este laboratorio fueron los siguientes: un baño de agua, un cilindro graduado, un termómetro, cinta, arandelas metálicas, cuentas, guisantes germinantes, guisantes no germinantes, perlas, vasos de precipitados, otro cilindro graduado, hielo, papel y un Se necesitan lápices para este laboratorio.

Métodos:
Obtenga un baño de agua a temperatura ambiente y un baño de agua a 10 grados Celsius. Agregue hielo al agua a temperatura ambiente y observe el termómetro hasta que la temperatura haya alcanzado los 10 grados Celsius. Para el respirómetro uno, obtenga un cilindro graduado y llénelo con 50 ml de agua. Agregue 25 guisantes en germinación y determine el desplazamiento del agua. Registre el volumen, retire los guisantes y colóquelos sobre una toalla de papel. Para el respirómetro dos, obtenga el mismo cilindro graduado, lleno nuevamente con 50 ml de agua. Deje caer veinticinco de los guisantes que no germinan en el agua y continúe agregando perlas al agua hasta que el mismo desplazamiento de agua para los guisantes que no germinen sea igual al primer resultado. Retirar el contenido y escurrir el agua dejando secar los guisantes y las cuentas sobre una toalla de papel. Para el respirómetro tres, llene el cilindro graduado de 100 ml con 50 ml de agua y obtenga el primer valor de desplazamiento de agua agregando solo perlas al agua del cilindro. Saque las perlas, deje que el agua se escurra y repita este mismo procedimiento para los respirómetros 4, 5 y 6, que se colocarán en el agua más fría. Para el montaje de los respirómetros, obtenga 6 viales, cada uno con un tapón y una pipeta. Coloque un pequeño trozo de algodón absorbente en el fondo de cada vial y, con un gotero, sature el algodón con una solución de KOH al 15%. Asegúrese de que los viales estén secos por dentro. No aplique KOH a los lados del respirómetro. Coloque un pequeño trozo de algodón no absorbente encima del algodón saturado con KOH, asegurándose de que se use la misma cantidad para cada respirómetro. Coloque el primer juego de guisantes en sus respectivos viales. Haga lo mismo con el segundo juego de guisantes. Inserte el tapón con la pipeta calibrada. Coloque un collar con peso en el extremo de cada vial. Haga un cabestrillo de cinta adhesiva adherida a cada lado de los baños de agua para mantener las pipetas fuera del agua durante el período de equilibrio de siete minutos. Los viales 1, 2 y 3 deben reposar en el agua a temperatura ambiente, mientras que el 4, 5 y 6 deben reposar en el baño de agua a 10 grados centígrados. Después de siete minutos de equilibrio, sumerja los 6 respirómetros por completo en sus baños de agua designados. El agua entra en la pipeta por una distancia corta y se detiene. Si el agua continúa entrando en una pipeta, verifique que no haya fugas. Trabajando rápidamente, coloque las pipetas de modo que se puedan leer a través del agua al comienzo del experimento. Estos no deben cambiarse durante el experimento. Mantenga las manos fuera del baño de agua después de que haya comenzado el experimento. Asegúrese de mantener una temperatura constante. Deje que los respirómetros se equilibren durante tres minutos más, registre la posición inicial del agua en cada pipeta al 0,01 ml más cercano. Verifique la temperatura en ambos baños de agua y regístrela en la tabla 5.1. Verifique y registre cada cinco minutos durante veinte minutos repitiendo el procedimiento para esa tarea.


Biología de la escuela secundaria hoy y mañana (1989)

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PARTE IV Procedimientos de instrucción ¡Ant! Materiales

17 ¿Desmalezar o sacrificar a cuál? MARY BUDD ROWE lb hierba o para cultivar, ¿cuál? Ésa es la pregunta que debemos hacernos a todo lo que hacemos en la educación en biología en cualquier nivel en que se lleve a cabo. De hecho, parece que & # 039leveed & quot, en lugar de & quot; cultivar & quot; es la estrategia dominante en prácticamente todos los niveles de instrucción en biología, al menos hasta el final del segundo año en la universidad. La biología alberga las ideas más interesantes y podría tener más impacto en la calidad de vida de los estudiantes que cualquier otra oferta curricular, pero no se puede adivinar eso a partir de los libros de texto actuales o de los esquemas curriculares o de las pruebas estandarizadas o de gran parte de la instrucción observable. El enfoque de escarda aparece en algunos lugares ya en el curso de ciencias de la vida de la escuela secundaria, se vuelve más vigoroso en el programa de biología de la escuela secundaria y continúa con fuerza en los cursos universitarios principiantes. ¿Qué haríamos de manera diferente si pasáramos de desyerbar a cultivar? Por un lado, pondríamos líneas de la historia, o temas, o algunos patrones articulados de ideas de nuevo en los textos, es decir, proporcionaríamos algunos marcos significativos para el brote y la conexión de nuevos brotes de información. La mayoría de los textos de biología actuales se leen como glosarios. Desprovistos de argumentos, estos productos de aglutinaciones masivas de hechos fueron inducidos en respuesta a una epidemia de pruebas, que actualmente azota el campo educativo. Mary Budd Rowe es profesora de educación en la Universidad de Florida, ex presidenta de la Asociación Nacional de Ligas de Ciencias y autora de numerosos artículos sobre educación en biología en la escuela secundaria. 151

152 BIOLOGÍA DE LA ESCUELA SECUNDARIA Eso significa, por supuesto, que para cambiar los textos necesitamos cambiar las pruebas para que se ajusten a las imágenes, ideas, actitudes y patrones de relaciones entre estos que queremos caracterizar un programa enfocado en cultivar un rico perspectiva biológica en todos los estudiantes entregados a nuestro cuidado durante aproximadamente 150 horas en un año académico típico. Ciento cincuenta horas es todo lo que tenemos para iniciar una mutación mental en nuestros estudiantes. Aparte de cambiar las herramientas, es decir, los textos y las pruebas, tenemos que considerar la susceptibilidad de los profesores a las ideas de una biología con una perspectiva mucho más amplia de la que se sienten libres de aceptar en la ideología actualmente prevaleciente de & quot; weed & # 039em out & quot. Bajo la filosofía de la cultivación, hacemos más para ayudar a más estudiantes a lograr y mantener un interés en la biología por el resto de sus vidas. Sabemos algo de lo que se necesitaría para que eso suceda, pero somos como el agente del condado que tiene un método "nuevo" que aumentará la productividad, pero no puede encontrar a nadie dispuesto a arriesgarse a un cambio. ¿Qué debemos hacer? Considere primero algunas de las principales preguntas en la mente de los adolescentes. ¿Qué puede aportar un programa de biología a su búsqueda de soluciones? Ciertamente, no podemos ignorar las preguntas. Te dicen cuál es la agenda desde la perspectiva de los estudiantes. · ¿Qué tipo de país es este? ¿Qué valores controlan las actividades? ¿Dónde encajo yo? ¿Esperan que tenga éxito o fracase? ¿Cuánto esfuerzo debo hacer? ¿Vale la pena el esfuerzo del éxito? · ¿Puedo obtener ayuda? ¿Tengo la energía y la resistencia? ¿Qué pasa si no hago el esfuerzo? ¿A qué me enfrento? ¿Qué es la competencia? ¿Qué diferencia puedo hacer? ¿Qué me importa? ¿A alguien le importa? Los instructores y los desarrolladores de programas también tienen una agenda. Las agendas deben combinarse eficazmente. Debemos prestar atención tanto al contenido como al proceso mediante el cual los estudiantes se involucran con las ideas de la biología. El ciclo de relaciones puede servir como una plantilla útil para propósitos de planificación (Figura 1

. Describe los elementos fundamentales que deben abordarse en un programa de biología. Con la plantilla como guía, examine los textos, las pruebas, el plan de estudios y la instrucción tal como se lleva a cabo. Pregunte con qué frecuencia en las 150 horas se presenta la oportunidad de dar una vuelta completa al ciclo (comenzando en cualquier lugar). En el paradigma de la escarda, que está en gran parte delimitado por el territorio, rara vez sucede. La participación en dicho ciclo, sin embargo, es esencial para el crecimiento

¿DESMERBAJAR O CULTIVAR CUÁL? ACCIONES / APLICACIONES / FORMAS DE SABER ¿Qué sé yo? ¿Por qué lo creo? ¿Cuál es la evidencia? 153 ¿Qué puedo inferir? ¿Qué debo hacer con lo que sé? ¿Cuales son las opciones? ¿Sé cómo actuar? ¿Sé cuándo actuar? VALORES / ¿A QUIÉN LE IMPORTA? ¿Qué me importa? ¿Valoro el resultado? ¿A quién le importa? CONSECUENCIAS ¿Sé lo que sucedería? FIGURA 1 Guía para examinar el currículo: elementos fundamentales de un programa (Rowe, 1983

. De la perspectiva biológica que queremos cultivar en los estudiantes, que pasarán la mayor parte de sus vidas en el próximo siglo. El ciclo lleva consigo el tema de la conexión, en lugar del aura de caos. De todas las ideas científicas y tecnológicas a las que nos enfrentamos hoy, posiblemente la más importante sea el reconocimiento de que la humanidad es una única especie mundial e interdependiente. La supervivencia, por tanto, puede depender de nuestra capacidad para acelerar el proceso de cooperación. Eso, a su vez, depende de si podemos desarrollar formas de pensar y sentir que apoyen el proceso. Las actitudes, creencias, emociones, gustos e ideologías pueden motivarnos a participar en la resolución productiva de problemas o convertirnos en personas temerosas, agobiadas y retraídas. Pueden darnos energía o enervarnos. Pueden dar licencia a nuestra curiosidad y alimentar nuestra perseverancia ante las dificultades, o pueden convertirnos en fanáticos frenéticos. Pueden ser la fuente de la iniciativa pública o la apatía pública. Nuestro mundo de comunidades divergentes se mantiene separado por la firmeza de diferentes creencias, aspiraciones, confianzas y desconfianzas, convicciones y hábitos de resolución de conflictos. Estos son los guardianes de nuestro futuro, porque son el marco dentro del cual interpretamos nuestras experiencias, tomamos decisiones y actuamos. Presumiblemente,

154 BIOLOGÍA PARA LA ESCUELA SECUNDARIA La educación puede marcar la diferencia en cuanto a la dirección en la que se desarrollan. Si consideramos las actitudes, creencias, sentimientos, gustos y curiosidad como fuentes sin explotar de poder nacional que deben cultivarse en parte por lo que hacemos en los programas de biología, entonces podemos ver nuestro propósito bien expresado por Gwen Frostic, naturalista, poeta y poeta de Michigan. Artista: Debemos crear un gran cambio en la dirección humana y la comprensión de la interdependencia por la cual evoluciona el universo. Sepa que el conocimiento es la base fundamental de la vida que debemos desarrollar. . . No podemos dejarlo en manos de los científicos ni de ninguna forma de gobierno; cada individuo debe fusionar una filosofía con un plan de acción. REFERENCIAS Frostic, G. 1970. Beyond Time. Benzonia, Michigan: Presscraft Papers. Rowe, M. B. 1983. Educación científica: un marco para los tomadores de decisiones. Dédalo 112

18 Aprendizaje de biología basado en ilustraciones ROBERT V. BLYSTONE Las ilustraciones se han convertido en una parte esencial de la experiencia de aprendizaje de biología. Abarcando gráficos, diagramas, diagramas de flujo, diagramas, dibujos de líneas, fotografías y símbolos, las ilustraciones se encuentran en libros de texto de biología, programas de computadora, medios audiovisuales instructivos e incluso revestimientos de paredes en las aulas. En un mundo donde el 85% de todos los mensajes que recibimos son visuales (Doblin, 1980), las ilustraciones se utilizan con demasiada frecuencia en las estrategias de enseñanza y aprendizaje. El desarrollo y el uso adecuados de las ilustraciones pueden ayudar de manera apreciable en la comprensión y el avance del aprendizaje de la biología. IMPORTANCIA DE LAS ILUSTRACIONES PARA LOS LIBROS DE TEXTO Prácticamente todos los cursos de biología de la escuela secundaria utilizan libros de texto. Goldstein (1978) ha estimado que el 75% del tiempo de clase y el 90% del tiempo de tarea implica el uso de libros de texto. El examen de los libros de texto de biología proporciona un buen punto de partida para evaluar el impacto de las ilustraciones en el aprendizaje de la biología. Desde el tigre en la portada de HO Biology (Goodman et al., 1986) hasta la pantera negra acechante de Johnson & # 039s Biology (1987), las portadas de Robert V. Blystone, profesor de biología en la Universidad de llinity en San Antonio, recibieron abdominales en 1965 de la Universidad de Texas, El Paso, y obtuvo una maestría y un doctorado. en 1968 y 1971 de la Universidad de Texas, Austin. Ha enseñado en la Universidad de llinity desde 1971 y cosió como presidente de biología en 1984-1986. Los intereses de investigación del Dr. Blystone incluyen libros de texto de ciencias y microscopía electrónica de pulmones en desarrollo. 155

dispositivos. 156 BIOLOGÍA PARA LA ESCUELA SECUNDARIA Los libros de texto de biología de la escuela secundaria y la universidad de hoy simbolizan la importancia de las ilustraciones. Con frecuencia, los profesores de biología identifican los libros de texto por la ilustración de la portada: & # 039`el libro de glóbulos rojos, & quot; Heath Biology (McLaren y Rotundo, 1989

& quot; el libro del búho & quot; Holt & # 039s Modern Biology Ale, 1989

o & quot; el libro de loros & quot; Mader & # 039s Biology (1987

. Aunque las imágenes son puramente decorativas, los editores gastan voluntariamente más de $ 10,000 por la imagen de portada perfecta de un libro de texto. Muchos consideran que las coloridas obras de arte de los libros de texto actuales son frívolas y están destinadas principalmente a vender los libros (Davies, 1986

. De la mitad a las tres cuartas partes del costo del desarrollo de un nuevo libro de texto para la escuela secundaria se invierte en obras de arte y diseño gráfico (John McClements, Addison-Wesley Publishers, comunicación personal). Pero, ¿es frívolo este énfasis en las portadas coloridas y en las ilustraciones de las páginas de los libros de texto de la escuela secundaria y la universidad? La comparación de ediciones de libros de texto revela cambios evolutivos en contenido y formato. La primera edición de Keeton & # 039s Biological Science apareció en 1967, y la cuarta edición en 1986 (Keeton y Gould, 1986

. Con más páginas y más grandes, la cuarta edición tiene más de un 75% más de espacio de página, sin embargo, el número de palabras ha aumentado un escaso 10%. La mayor parte del espacio adicional se ha utilizado para ilustraciones adicionales. Se pueden ver aumentos similares en el tamaño de los libros de texto, principalmente para ilustraciones que tratan con conceptos nuevos, en otras ediciones de libros para universidades y escuelas secundarias. Tres razones contribuyen a este cambio: · Las buenas obras de arte venden libros de texto. · Las investigaciones han demostrado que las ilustraciones son cognitivas eficaces Las ilustraciones reducen la longitud de un libro de texto al presentar conceptos en menos espacio que el texto solo. La primera razón no debería sorprendernos. La segunda razón ha salido a la luz recientemente. Hasta hace unos 20 años, la conclusión de la mayoría de las investigaciones sobre las ilustraciones como dispositivos de aprendizaje era que tenían un efecto neutral o negativo. Con el trabajo de Dwyer (1972), Wyman (1985), Holliday (1975) y otros, se ha recopilado una gran cantidad de evidencia de que las ilustraciones diseñadas adecuadamente funcionan (Levie, 1987

. La tercera razón no se reconoce generalmente. Blystone y Barnard (1988) demostraron que el promedio de los textos principales alcanzará las 1.450 páginas para el año 2000 al ritmo actual de aumento. Los editores reconocen plenamente que pocas personas quieren un libro de texto de introducción a la universidad de 1.450 páginas, pero la academia no quiere que se quede nada fuera del libro. Una ilustración ocupa menos espacio para presentar información compleja que el texto verbal que recuerda que una imagen vale 1000 palabras. Al utilizar más ilustraciones, un editor aumenta el atractivo del libro, aumenta la comprensibilidad y ahorra un espacio precioso. Estas tres razones

APRENDIZAJE DE BIOLOGÍA BASADO EN ILUSTRACIONES

,, 157 han contribuido a que las ilustraciones & # 039 se vuelvan más importantes para el mensaje y la venta del libro de texto. Los libros de texto para los estudiantes universitarios de biología en la década de 1950 tenían un promedio de más de 600 páginas y en la década de 1980 más de 1.100 páginas. Blystone y Barnard (19881 informaron una disminución en la proporción de páginas en los libros de texto de biología universitarios sin ilustraciones del 52% al 22% durante este período.El uso de fotografías se multiplicó casi por tres durante el mismo intervalo. A diferencia de los libros de texto actuales, no se utilizó ningún color en los libros de biología universitarios de la década de 1950. Los cambios informados para los libros de texto de biología universitarios se reflejan en los textos de la escuela secundaria. La edición de 1987 de BSCS (la edición verde) tiene más de 1000 páginas. El énfasis en más ilustración en los libros de texto de la escuela secundaria también se ha trasladado desde el campo universitario. La edición de 1989 de Modem Biology (Towle, 1989) tiene casi todas las ilustraciones en color, e incluso muchas de las micrografías electrónicas y de barrido están coloreadas. MAYOR COMPLEJIDAD DE LAS ILUSTRACIONES El tema y el contenido de las ilustraciones de los libros de texto universitarios han cambiado considerablemente en los últimos 30 años. La Figura 1 describe los cambios en el énfasis de las asignaturas de ilustración en los libros de texto universitarios. Sobre la base de cinco niveles de organización biológica para la identificación de sujetos, las ilustraciones con contenido molecular y celular se han incrementado apreciablemente. También han aumentado las ilustraciones relativas a organismos completos. Sin embargo, la frecuencia de ilustraciones con sujetos a nivel de órganos y tejidos se ha mantenido casi igual (Blystone y Barnard, inédito). El aumento de ilustraciones celulares y moleculares es predecible, dada la prominencia de la información genética y bioquímica actual. Los datos de los otros tres niveles son difíciles de explicar. El rango de complejidad de las ilustraciones se puede demostrar comparando la primera y cuarta ediciones de Keeton & # 039s Biological Science. En la página 291 de la primera edición, se ve una representación bidimensional en blanco y negro de un saltamontes. El dibujo ocupa un cuarto de página, en contraste con una versión tridimensional en color de un octavo de página de un saltamontes que se ve en la página 366 de la cuarta edición. La última ilustración es mucho más realista que la original y utiliza el espacio de forma más económica. Esta es una estrategia común en las revisiones de libros de texto. Comparaciones de modelos de membranas de mosaico fluido de Merrill & # 039s Biology: Living Systems (Oram, 1983, p. 75), HBJ Biology (Goodman et al., 1986, p. 102) y Heath Biology (McLaren y Rotundo, 1985, p. 71) revelan una gran variación en la complejidad de la representación. En términos de contenido, la ilustración del libro de texto de la escuela secundaria de Heath Biology rivalizaría con Johnson & # 039s Biology (1987, p. 57), una versión universitaria del mismo tema. La variación en la complejidad de las ilustraciones es evidente en los modelos celulares. Cuatro

1 En 1952 FIGURA 1 Temas de la ilustración de libros de texto. BIOLOGÍA DE LA ESCUELA SECUNDARIA

Organismo completo __ Nivel de órgano Nivel de tejido

Cell Level _O Molecular Level 1957 AÑO 1985 ejemplos serían HA Biology (Goodman et al., 1986, p. 83), Addison-Wesley & # 039s Biology (Kormondy y Essenfeld, 1988, p. Ill), Holt & # 039s Modern Biology (Otto y joule, 1985, p. 60) y BSCS Biological Science: A Molecular Approach (1985, p. 25). El más simple es el diagrama HBJ, que reitera el diagrama de celda clásico en el número especial de Scientific American (1961) sobre la celda. La más compleja sería la ilustración de Addison-Wesley. Los cuatro textos están orientados al mismo mercado, sin embargo, las ilustraciones varían drásticamente en complejidad. ¿Qué modelo se adaptaría mejor al nivel cognitivo de la audiencia? La respuesta queda sin respuesta. Los diagramas en los libros de texto de hoy en día, tanto en la escuela secundaria como en la universidad, son más complejos. Muestran mucho más movimiento, eventos en diferentes momentos dentro de la misma ilustración, relaciones espaciales y proceso. Pero una presentación uniforme en términos de esta complejidad no existe entre libros de texto e incluso dentro del mismo libro de texto.En un período en el que la complejidad del texto verbal está restringida por el nivel de lectura y las fórmulas de interés, los niveles de ilustración pueden demandar como los estados de ánimo de un maníaco-depresivo. . SUTILES DEL DISEÑO DE ILUSTRACIONES El análisis de las ilustraciones puede revelar muchas sutilezas. Por ejemplo, compare la ilustración del retículo endoplásmico (ER) en Heath Biology de 1985 (McLaren y Rotundo, 1985, p. 73) y Addison-Wesley & # 039s Biology (Kormond y Essenfeld, 1988, p. 106

. La versión de Heath muestra ribosomas

APRENDIZAJE DE BIOLOGÍA BASADO EN ILUSTRACIONES

- 3-A FIGURA 2 Diferentes presentaciones del concepto de sarcómero. 159 3-B ​​en una matriz aleatoria en la superficie del RE, mientras que Addison-Wesley representa ribosomas con cuentas de ARN mensajero y unidos al RE. Se puede encontrar un problema más sutil al comparar las ilustraciones de sarcómeros de Keeton y Gould & # 039s Biological Science (1986, p. 541) y Raven & Johnson & # 039s Biology (1986, p. 132) con las de Curtis & # 039s Biology (1983). , p. 810) y Mader & # 039s Biology (1987, p. 548

. La figura 2 es una recreación de estos diagramas. Los dos primeros textos están representados en el lado izquierdo de la Figura 2 y los dos últimos en el lado derecho. Obviamente, el lado izquierdo muestra un sarcómero y el lado derecho un sarcómero y porciones de dos sarcómeros adyacentes. En un examen reciente de biología de nivel avanzado, donde se exploró la contracción muscular en una pregunta, la mayoría de los estudiantes que usaban ilustraciones como el lado izquierdo de la Figura 2 presentaban la estructura del sarcómero al igual que su texto: exactamente un sarcómero. En el componente de ensayo de la respuesta, muchos de estos estudiantes no indicaron que muchos sarcómeros operan juntos. Estos estudiantes vieron la contracción muscular en términos de exactamente un sarcómero, tal como la ilustración presenta la estructura del sarcómero. Los estudiantes que aprendieron con ilustraciones de libros de texto de sarcómeros como el lado derecho de la Figura 2 reconocieron con más frecuencia que muchos sarcómeros operan juntos durante la contracción. Todos los diagramas son correctos en este caso, pero los estudiantes recibieron una mejor perspectiva de las contracciones musculares con la ilustración de dos sarcómeros. Estas sutiles distinciones en las ilustraciones pueden afectar la forma en que aprende un estudiante. Recuerde nuevamente el diagrama de celda modelo del Scientific American de septiembre de 1961. Este modelo celular, que ahora se sabe que es incorrecto, todavía influye en el aprendizaje actual. Las ilustraciones a menudo sobreviven al texto correspondiente. Las ilustraciones suelen dejar una impresión más duradera en el aprendizaje que el texto verbal. Las sutiles características de diseño, como los ribosomas ER con cuentas y los modelos de dos sarcómeros, tienen efectos duraderos en un grado mayor de lo que muchas personas suelen ser conscientes. DIRECCIÓN ACTUAL DE LAS ILUSTRACIONES Los diseñadores gráficos de libros de texto están aprovechando la nueva tecnología informática. Los libros de biología de la escuela secundaria son pioneros en el uso de l

160 imágenes de BIOLOGÍA PARA LA ESCUELA SECUNDARIA Los sitios de genes coloreados están en el ADN bacteriano coloreado en la Biología Moderna de Holt (Idwle, 1989, p. 7).

. Los libros de texto universitarios están comenzando a emular los libros de la escuela secundaria en esta práctica de agregar color a las micrografías electrónicas y de luz (Campbell, 1987, págs.

. El uso dramático del color y el diseño gráfico se puede ver en las ilustraciones de la araña y la evolución del cerebro en Holt & # 039s Modem Biology (Towle, 1989: no. 487. 6251. El diagrama de cableado del sistema nervioso autónomo en Heath 7 ,

. A - Biología (McLaren y Rotundo, 19BY, p. 7 () 1 & # 039 Is tar more arama

c man una ilustración similar en Gra? y & # 039s Anatomy (Warwick y Williams, 1973, p. 1066

. El diagrama de Heath también coincide con el contenido del texto de la escuela de medicina. Muchas imágenes de los libros de texto de biología actuales están construidas de manera que se puedan comparar con los mensajes comerciales. Holt & # 039s Modern Biology (ldwle, 1989, p. 52) incluye una ilustración generada por ordenador de la estructura de la proteína que muestra dominios moleculares. Esta sofisticada ilustración aparece en un artículo sobre proteínas. La ilustración es solo decorativa, sin embargo, al estudiante lector nunca se le dice cómo leerla. A diferencia del espectador de las ilustraciones decorativas del pasado, el lector no tiene la experiencia necesaria para interpretar la imagen de la computadora. Los tigres en la portada de un libro pueden ser una cosa, los dominios moleculares de proteínas producidos por computadora son otra muy distinta. Los editores se están esforzando mucho para que sus libros de texto parezcan actuales. La ilustración de la molécula de proteína en Holt es actual, tanto que hay que decirle al lector lo que significa. Está aumentando esta tendencia a utilizar ilustraciones, decorativas y de otro tipo, que no tienen pie en el ámbito de la experiencia común. Representar conceptos mediante el uso de ilustraciones estilizadas se ha vuelto común. Las personas que producen y usan libros dan por sentado que un estudiante comprenderá la secuencia estilizada del metabolismo celular en una ilustración como la de Heath Biology (McLaren y Rotundo, 1989, p. 96) o que un estudiante comprenderá el empaque de cuatro pasos secuencia de ADN en un cromosoma como se presenta en Heath Biology (p. 171

. Una tendencia definida en la ilustración de libros de texto es suponer que los estudiantes tienen suficiente experiencia en la lectura de ilustraciones, al igual que los mismos estudiantes supuestamente saben cuáles son las coordenadas X e Y en un gráfico y en qué eje debe colocarse la variable independiente. Aquellos que enseñan saben que uno no puede hacer estas suposiciones sobre las habilidades de lectura de gráficos de los estudiantes de secundaria. Los editores deben saber que algunas ilustraciones decorativas que ahora se están utilizando están más allá de la comprensión de la audiencia destinataria. Estas ilustraciones aparecen en los libros de texto por estar al día. Este problema también existe a nivel universitario. Keeton y Gould & # 039s Biological Science (1986, p. 580) abre nuevos caminos al mostrar un gráfico tridimensional generado por computadora de campos magnéticos y su relación con la navegación de las aves. El diagrama requiere sofisticación interpretativa por parte del estudiante universitario.

APRENDIZAJE DE BIOLOGÍA BASADO EN ILUSTRACIONES TABLA 1 Tipos de ilustraciones y características 161 Tipo de imagen Función Propósito Eficacia Decorativo Representacional Poco o nada Contribuye Mayor atractivo, capacidad de atención Agrega concreto- Visual concreto Representación moderada Facilitación de la memoria Organizacional Agrega coherencia Temática Interpretacional Transformacional Agrega comprensibilidad Proporciona un sistema de recuperación organización facilitación de la memoria Comprensión de la facilitación de la memoria Impacto directo en la memoria Moderado a sustancial Moderado a sustancial Sustancial La dirección actual de la ilustración es hacia una complejidad creciente, este aumento está siendo acelerado por la tecnología de gráficos por computadora. La interpretación de estas imágenes plantea la necesidad de una mayor alfabetización visual tanto por parte del alumno como del maestro. IMPORTANCIA DE LA ALFABETIZACIÓN VISUAL Si las ilustraciones son tan influyentes en el aprendizaje, ¿qué grado de complejidad deberían tener? Se podría argumentar que, en general, cuanto más preciso sea un diagrama, más complejo será. Una buena ilustración se parece mucho a una buena prosa: difícil de producir. Mucha más gente es capaz de reconocer una buena prosa que una buena ilustración. Se dedica un esfuerzo considerable a la enseñanza de la alfabetización verbal, pero poco a la alfabetización visual. Se han descrito varios esquemas para categorizar tipos de ilustraciones. Exploraré solo uno de los ejemplos más simples. Levin y col. (1987) agruparon las ilustraciones en cinco tipos: decorativas, representativas, organizativas, interpretativas y transformacionales. La Tabla 1 indica la función, propósito y efectividad de cada categoría. Esta lista se presenta como un desafío para que el lector considere en qué categoría pertenece una ilustración. Este es un paso hacia la alfabetización visual. Al poder clasificar las ilustraciones en grupos funcionales, un maestro puede determinar la mejor manera de usar una ilustración en una clase, o un revisor de un libro de texto puede determinar qué tan bien se han incorporado las ilustraciones al libro. ¿El texto pide a la ilustración que realice la función adecuada?

162 BIOLOGÍA PARA LA ESCUELA SECUNDARIA MAXIMIZANDO LA EFECTIVIDAD DE LAS ILUSTRACIONES Se pueden tomar varios pasos para maximizar la efectividad de las ilustraciones. Las ilustraciones celulares y moleculares pueden estar entre los diagramas contemporáneos más complejos. Estos modelos representan aumentos de 1.000.000 de veces o más. Un ejemplo de este tipo de ilustración sería la de Becker & # 039s The World of Cells (1986, p. 329

. Esta figura ilustra siete períodos distintos y al menos 13 eventos discretos en la producción de una proteína. Un enfoque para ayudar a los estudiantes a lidiar con el contenido informativo de dicho diagrama es permitirles verbalizar la ilustración. Al traducir la imagen visual a texto, el estudiante aprenderá más. Otro enfoque es permitir que el estudiante construya un modelo que represente la ilustración. Doblin (1980) indicó que la construcción de modelos era la forma de ilustración más realista. Nuestra experiencia confirma este punto de vista. Cuando les damos a los estudiantes arcilla, limpiapipas, palillos de dientes y platos de espuma, es posible modelar el proceso de siete pasos de fabricación de proteínas que involucra ER. Cada paso que da un estudiante en la construcción del modelo revela que el estudiante comprende el proceso. Se puede desafiar al estudiante sobre por qué se manipuló el modelo de la forma en que se hizo. La construcción de modelos con ilustraciones complejas de libros de texto es una excelente manera de acelerar el aprendizaje de un estudiante. A menudo, estos modelos se pueden construir con un gasto mínimo. En una época en la que los niños pueden rotar los juguetes en numerosas posiciones para crear diferentes objetos, es hora de proporcionar juguetes científicos que puedan transformar los aminoácidos en proteínas. Con imaginación, las ilustraciones científicas pueden servir como modelo para toda una nueva generación de juguetes. Imagine un juego de cascada de electrones que recrea el flujo de energía representado en una ilustración de la membrana mitocondrial. ¿Los juguetes educativos deben pertenecer únicamente al ámbito de los niños en edad preescolar? Con una simple verbalización y construcción de modelos, las ilustraciones se pueden convertir en herramientas de aprendizaje aún más poderosas. Quizás los editores puedan considerar estos aumentos al diseñar ilustraciones y materiales de recursos para textos. SUGERENCIAS PARA EL FUTURO Es importante que los usuarios de libros de texto de biología se den cuenta de que las ilustraciones tienen funciones mucho más importantes que la decoración. No pocas personas reconocen que los editores y los autores utilizan las ilustraciones para reducir la longitud de los libros de texto. Además, las ilustraciones se utilizan comercialmente para indicar qué tan actual es un libro. El diseño gráfico avanzado asistido por computadora le da a los libros de texto de la escuela secundaria y la universidad una sensación tecnológica. Esta sensación tecnológica implica una sensación de estar actualizado. Además, estos nuevos gráficos permiten

BIOLOGÍA I = ARNING BASADO EN ILUSTRACIONES 163 presentaciones ambiciosas que antes no eran posibles. Algunas ilustraciones desafían la alfabetización visual del lector. La complejidad de las ilustraciones de los libros de texto ha sido una preocupación de este documento. Pero la ilustración puede utilizar otros medios. Casi el 100% de las escuelas secundarias públicas del país tienen computadoras (Gibbons, 1988

. A menudo, estas computadoras van acompañadas de software con ejercicios asistidos por computadora en materias de biología. Por lo general, estos ejercicios tienen ilustraciones asociadas con la presentación. Estas ilustraciones varían mucho en su complejidad. Los mejores sistemas informáticos pueden rotar moléculas y agregar animación a las ilustraciones. Con la tecnología de CD-ROM y videodisk, las ilustraciones pueden tener implicaciones aún más amplias en el aprendizaje. (Ver Buddine y Young, 1987, para una explicación de esta nueva tecnología). Las ilustraciones basadas en computadora ofrecen oportunidades que no son posibles con ilustraciones basadas en libros de texto. Sólo recientemente se ha verificado que la ilustración tradicional de los libros de texto es significativa desde el punto de vista educativo. Ahora deben elaborarse sistemas de evaluación para determinar cómo estos nuevos medios influyen en el aprendizaje basado en ilustraciones. Aún más emocionante es la posibilidad de incluir hologramas en los libros de texto. En conclusión, se debe hacer un uso eficaz de las ilustraciones de los libros de texto. Estas ilustraciones no deben darse por sentadas. Con la creciente complejidad de las ilustraciones, los estudiantes deben recibir ayuda para interpretar la nueva generación de información visual. Tanto los editores como los profesores tienen la obligación de acercar a los alumnos imágenes comprensibles. REFERENCIAS Becker, W. 1986. The World of Cells. Menlo Park, California: Benjamin / Cummings. Blystone, R. V. y K. Barnard. 1988. La dirección futura de los libros de texto de biología universitarios. Biociencia 28

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164 BIOLOGÍA DE LA ESCUELA SECUNDARIA Holliday, W. G. 1975. Los efectos de la información verbal y pictórico-verbal adjunta en la enseñanza de las ciencias. J. Res. Sci. Enseñar. 12

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19 Enseñanza de biología en la escuela secundaria: materiales y estrategias ROD GER W. BYBEE ¿A QUIÉN ESTAMOS ENSEÑANDO BIOLOGÍA? La biología de la escuela secundaria se ofrece en el 99% de las escuelas secundarias en los Estados Unidos (Weiss, 1987

. Este es un aumento del 4% desde 1977 (Weiss, 1978

. La biología es el curso de ciencias que se ofrece con más frecuencia, el 35% de todos los cursos de ciencias. La mitad de todas las clases de ciencias se relacionan con las ciencias biológicas (Weiss, 1987

. Es seguro decir que la biología la toma la mayoría de los estudiantes de secundaria. Y para muchos de esos estudiantes, la biología es el último curso de ciencias que tomarán. Es absolutamente esencial considerar la demografía de la educación mientras buscamos una reforma de la educación en biología. En All One System, Harold Hodgkinson (1985) presenta tendencias demográficas

cambios en los grupos de población que se mueven a través del sistema educativo. Hodgkinson resumió sus hallazgos (p. 7

: Lo que viene hacia el sistema educativo es un grupo de niños que serán más pobres, más diversos étnica y lingüísticamente, y que tendrán más impedimentos que afectarán su aprendizaje. Más importante aún, alrededor del año 2000, Estados Unidos será una nación en la que uno de cada tres de nosotros no será blanco. Y las minorías cubrirán un rango socioeconómico más amplio que nunca, lo que hará que el tratamiento simplista de sus necesidades sea aún menos útil. Rodger W. Bybee es director asociado del Estudio Curricular de Ciencias Biológicas (BSCS) en Colorado Springs. Antes de unirse a BSCS, el Dr. Bybee fue profesor asociado de educación en Carleton College. Es investigador principal de la nueva BSCS elementa

programa de la escuela y, Ciencia para la vida y la vida: integración de la ciencia, la tecnología y la salud. 165

166 BIOLOGÍA DE LA ESCUELA SECUNDARIA Otros informes nacionales sirven para recordarnos que nuestros programas educativos a nivel preuniversitario deben reconocer las necesidades personales de todos los jóvenes y las aspiraciones de la sociedad. Uno de estos informes es The Forgotten Half: Non-College Youth in America (Comisión de Trabajo, Familia y Ciudadanía, 1988

. Este informe es un contrapunto a los numerosos informes que se centran explícita o implícitamente en el estudiante con destino a la universidad. ¿A quién enseñamos biología? Enseñamos a la mayoría de los estudiantes. Y debemos reconocer que la mayoría es un grupo diverso, con diferentes necesidades, percepciones y aspiraciones. La biología de la escuela secundaria debe estar diseñada para todos los estudiantes, aquellos que se dirigen a la universidad y aquellos que ingresarán a la fuerza laboral inmediatamente después de la escuela secundaria. CARACTERÍSTICAS DE LOS ESTUDIANTES Los hallazgos de la investigación contemporánea sobre los estudiantes como aprendices son la base de mi discusión sobre la instrucción. Un hallazgo es que los estudiantes están motivados para aprender ciencias. Son naturalmente curiosos por todos los aspectos del mundo biológico. Ya sea reconociendo plantas y animales, entendiendo la biotecnología o investigando sistemas ecológicos, los estudiantes se interesan por su mundo y buscan explicaciones sobre cómo funcionan las cosas. Un segundo hallazgo es que los estudiantes ya tienen explicaciones, actitudes y habilidades cuando comienza una lección de biología. Las explicaciones, actitudes y habilidades de los estudiantes pueden ser inadecuadas, incompletas o inapropiadas. Los investigadores educativos contemporáneos utilizan términos como "conceptos erróneos" y "teorías ingenuas" para caracterizar el componente cognitivo de la comprensión del estudiante. Brevemente, los estudiantes interpretan las actividades de instrucción en términos de lo que ya saben y luego buscan activamente relacionar nuevos conceptos, actitudes o habilidades con su conjunto previo de conceptos, actitudes o habilidades. La asimilación de nuevas experiencias se basa en las experiencias previas de los estudiantes, y puede que se "aprendan" o no de la manera que pretendía el profesor. El aprendizaje de los estudiantes se ve con precisión como el proceso de refinar y reconstruir el conocimiento, las actitudes y las habilidades existentes, en lugar de la acumulación constante de nuevos conocimientos, actitudes y habilidades. Un tercer hallazgo es que los estudiantes tienen diferentes estilos de aprendizaje. "Estilo de aprendizaje" se refiere a la forma en que las personas perciben, interactúan y responden al entorno de aprendizaje. Los estilos de aprendizaje tienen componentes cognitivos, afectivos y físicos. Si bien las estrategias de instrucción valen entre los proyectos y dentro de ellos, se basan en la idea de que el estilo de aprendizaje es un aspecto del aprendizaje de los estudiantes y debe reconocerse en las estrategias de enseñanza. El cuarto hallazgo es que los estudiantes pasan por etapas de desarrollo y que las tareas influyen en el aprendizaje. En las décadas de 1960 y 1970, la teoría de Jean Piaget fue popular e influyó en el desarrollo del currículo. El trabajo de Piaget se centró en el desarrollo cognitivo. Investigaciones actuales en lo cognitivo

ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA EN LA ESCUELA SECUNDARIA 167 es, en muchos aspectos, una extensión de las teorías de Piaget. El desarrollo del plan de estudios contemporáneo tiene una visión más amplia del desarrollo del estudiante. Además del desarrollo cognitivo, también debemos prestar atención al desarrollo ético, social y psicomotor del alumno. Esta visión más amplia del desarrollo es importante para la selección de métodos de instrucción. La visión general del aprendizaje de los estudiantes presentada en los cuatro hallazgos es constructivista. En el modelo constructivista, los estudiantes reorganizan y reconstruyen conceptos centrales, o estructuras intelectuales, a través de interacciones continuas con su entorno y otras personas. Aplicar el enfoque constructivista a la enseñanza requiere que el maestro reconozca que los estudiantes tienen concepciones del mundo natural. Es posible que sean inadecuados y necesiten un mayor desarrollo. Los desarrolladores de planes de estudio pueden diseñar materiales y los maestros pueden usar estrategias para que los estudiantes encuentren objetos o eventos que se centren en los conceptos, actitudes o habilidades que son los resultados de aprendizaje previstos. Luego, pueden hacer que los estudiantes se enfrenten a situaciones problemáticas que superan ligeramente su nivel actual de comprensión o habilidad. El enfoque instruccional luego estructura las experiencias físicas y psicológicas que ayudan en la construcción de explicaciones, actitudes y habilidades más adecuadas. Estas nuevas construcciones se aplican luego a diferentes situaciones y se comparan con otras construcciones utilizadas para explicar y manipular objetos y eventos en el mundo de los estudiantes. Brevemente, los estudiantes pueden ayudar a la construcción del conocimiento utilizando secuencias de lecciones diseñadas para desafiar las concepciones actuales y proporcionando tiempo y oportunidades para que ocurra la reconstrucción. ¿QUÉ DEBE ENSEÑAR EVE? Durante la mayor parte del tiempo, el inmenso viaje de la evolución biológica ha estado dirigido por leyes naturales. Con los avances científicos y tecnológicos, como el descubrimiento del ADN y el desarrollo de la biotecnología, y con los problemas de población, recursos y ambientes como el hambre, la destrucción de las selvas tropicales y el agotamiento del ozono en la atmósfera superior, tenemos habilidades. e influencias que van más allá de nuestra escasa comprensión y visiones miopes. La evolución ahora puede ser dirigida por los propios humanos. Aquí hay una conexión clara y profunda entre la biología como ciencia pura y la influencia de la biología en nuestra sociedad global. Los estudiantes necesitan una perspectiva ecológica. Todos los demás argumentos a favor de un énfasis curricular particular en biología palidecen en comparación. Un editorial reciente de Science (Koshland, 1988) describió la importancia de la comprensión ecológica: la ecología, el estudio del delicado equilibrio entre las especies y el medio ambiente. . . muestra que la evolución ha desarrollado estrategias inteligentes. . . usar

168 recursos de BIOLOGÍA PARA LA ESCUELA SECUNDARIA a la máxima eficacia. Esas estrategias a veces implican simbiosis, a veces acuerdos tácitos sobre el territorio y, a veces, agresiones asesinas, pero todas se basan en el supuesto de que los recursos son limitados, de modo que los inteligentes y los parsimoniosos ganarán en comparación con los ineficientes y derrochadores. Al final del editorial, Koshland hizo una conexión clara con las poblaciones humanas: la mayoría de las especies luchan por superar la pobreza de recursos y ocupar nichos que permiten que un número crítico sobreviva en competencia con otras especies. La civilización moderna ha alterado ese proceso de modo que muchos (aunque ciertamente no todos) los humanos viven mucho más allá del nivel de supervivencia. El cerebro que permitió esa situación ahora necesita frenar un instinto primordial para aumentar la replicación de nuestra propia especie a expensas de otras porque la ecología global está amenazada. Entonces, no preguntes si doblan las campanas por el búho o la ballena o el rinoceronte que doblan por nosotros. Esta poderosa declaración tiene el tema implícito de educar al público sobre la ecología global. El público tiene una mayor conciencia y preocupación relacionadas con las interacciones entre individuos, grupos de individuos y el medio ambiente. La atención pública se dirige a estas unidades primarias de estudio ecológico. Esta atención ha influido en la creciente preocupación pública por la ecología y el debate público sobre políticas que extienden la preocupación a la ecología humana. En la educación en biología, ha habido una tensión esencial entre la necesidad de enseñar la "biología real" la ciencia de la vida y la necesidad de lograr metas educativas relacionadas con el desarrollo personal y las aspiraciones sociales, la ciencia de la vida. El debate continuo sobre los objetivos primarios de si el plan de estudios de biología debe ser una ciencia de la vida o una ciencia de la vida es esencial para la evolución continua de la educación en biología. La historia de este debate se ha descrito en otra parte (Rosenthal y Bybee, 1987, 1988

. Percibo la resolución contemporánea del debate a favor de la ecología humana, que debe ser el marco conceptual del currículo en biología. La enseñanza de la ecología humana es un esfuerzo integrador entre humanistas, científicos sociales y científicos naturales. Disciplinas separadas como la biología, la sociología, la psicología, la antropología, la economía, la filosofía, la teología y la historia, evolucionaron para mejorar la comprensión de la condición humana y, podemos asumir, el predicamento humano. Ahora, cuando los problemas atraviesan estas disciplinas, existe una renuencia a trascender los límites disciplinarios. Esta reticencia debe superarse por las mismas razones por las que se inventaron las disciplinas, la causa del entendimiento humano, si no de la supervivencia. La idea de cooperación entre las diversas disciplinas sirve para mantener la integridad de las disciplinas al tiempo que permite el estudio de los esquemas conceptuales unificadores de la biología y los temas centrales de la ecología humana, la dinámica de la población, el crecimiento, el uso de recursos, las prácticas ambientales y

La compleja interacción de las poblaciones humanas, los recursos y el medio ambiente (Moore, 1985 Ehrlich, 1985

. LIBROS DE TEXTO 1b dicen que generalmente el libro de texto de biología es el marco organizativo para el plan de estudios y que leer el libro de texto es el método de instrucción dominante no es una exageración. Más del 90% de los profesores de ciencias utilizan libros de texto publicados (Weiss, 1978, 1987

. Y la instrucción científica tiende a estar dominada por las conferencias de los maestros y la lectura del libro de texto (Weiss, 1987 Mullis y Jenkins, 1988

. Cualquier consideración de reformar la biología de la escuela secundaria debe examinar el papel del libro de texto en la instrucción. Existe una contradicción asociada con el uso y revisión de libros de texto. La mayoría (76%) de los profesores de ciencias en los grados 10-12 no considera que la calidad de los libros de texto sea un problema significativo (Weiss, 1987

. Por otro lado, muchos educadores consideran que la calidad y la usabilidad de los libros de texto son problemas (Musher, 1987 Carter, 1987 AAAS, 1985 Apple, 1985 Armbruster, 1985 Moyer y Mayer, 1985 McInerney, 1986 Rosenthal, 1984

. Los profesores de ciencias están claramente satisfechos con la calidad de los libros de texto. En una encuesta nacional sobre educación científica, Weiss (1987) formuló varias preguntas específicas sobre la calidad de los libros de texto de ciencias. Algunos de los elementos que recibieron calificaciones favorables por la mayoría de los encuestados son los siguientes: · Tener un nivel de lectura apropiado (87%

. Son interesantes para los estudiantes (52%

. Son claros y bien organizados (85%

. Desarrollar habilidades de resolución de problemas (61%

. Explicar conceptos claramente (74%

. · Tener buenas sugerencias para actividades y asignaciones (74%

. ¿Por qué están satisfechos los profesores? Los libros de texto satisfacen las necesidades de los maestros y sus concepciones de buena biología y educación biológica apropiada. El problema aquí es similar al del estudiante de biología que tiene conceptos erróneos sobre la energía de las células o los mecanismos de evolución. Los medios para cambiar los conceptos erróneos son igualmente similares. Es necesario desafiar los conceptos actuales e introducir a los profesores de biología en las percepciones sobre los libros de texto que son contrarias a las suyas. Luego, brinde tiempo, oportunidades y ejemplos que permitan a los maestros reformar sus ideas. También es posible que tengamos que considerar las preguntas que van más allá de las formuladas en la encuesta. Por ejemplo, el material es claro y está bien organizado, pero ¿deberíamos enseñar ese material? O, los libros de texto desarrollan habilidades de resolución de problemas, pero ¿qué habilidades de resolución de problemas están realmente desarrolladas? El problema de la satisfacción de los profesores con los libros de texto es fundamental para cualquier reforma de la educación en biología.

170 BIOLOGÍA DE LA ESCUELA SECUNDARIA El contenido y la pedagogía son fundamentales para la situación de los libros de texto. Una evaluación del contenido es la fecha de los derechos de autor de los libros de texto en uso. El setenta y uno por ciento de las clases de ciencias en los grados 10-12 usan libros con una fecha de copyright anterior a 1983, y el 22% antes de 1980. Así que una dimensión del problema del contenido es que la información está fechada. Gould (1988) publicó "El caso del clon del fox terrier rastrero", en el que se desarrollaron dos temas. Uno fue la presentación de temas controvertidos, como la evolución, en los libros de texto. El segundo, y más importante, es que los libros de texto de un mercado determinado, como el de biología de décimo grado, son muy similares entre sí. Gould hizo una revisión informal de los libros de texto de biología y dijo lo siguiente (1988, p. 19

: Libro tras libro, la sección de evolución está virtualmente clonada. Casi todos los autores tratan los mismos temas, generalmente en la misma secuencia y, a menudo, con ilustraciones cambiadas solo lo suficiente para evitar demandas por plagio. Obviamente, los autores de libros de texto están copiando material a gran escala y transmitiendo a los estudiantes versiones descabelladas y virtualmente fotocopiadas con una lógica perdida en las brumas del tiempo. Al final del artículo, Gould comentó sobre el efecto educativo de la clonación (p. 24

: [La clonación de libros de texto] es la salida fácil, un sustituto de pensar y esforzarse por mejorar. De alguna manera, debo creer

porque es esencial para mi noción de eruditos

que la buena enseñanza requiere pensamientos frescos y entusiasmo genuino y que la copia de memoria solo puede indicar aburrimiento y práctica descuidada. Una obra clonada descuidadamente no entusiasmará a los estudiantes, por muy bonitas que sean las imágenes. Como antídoto, solo necesitamos la virtud más básica de la integridad.

no sólo el significado figurativo habitual de práctica honorable, sino la definición literal menos familiar de integridad. No tendremos grandes textos si los autores no pueden dar forma al contenido, pero deben ser un maestro comercial como un engranaje en un consorcio finalmente impotente con otros empaquetados. ¿Y la pedagogía? El diseño de libros de texto apoya a los profesores de ciencias & # 039 mayor uso de conferencias y menor uso de laboratorio (Weiss, 1987

. Uno puede imaginar que la situación empeorará, porque la retroalimentación dentro del sistema continuará respaldando la tendencia. Se agrega más información a los libros de texto, pero los maestros tienen un tiempo fijo para cubrir la información. Se realizan menos experimentos de laboratorio porque se necesita más tiempo para las conferencias. De alguna manera, el ciclo debe interrumpirse. Reformar el contenido y la pedagogía de los libros de texto es una propuesta complicada y compleja. ¿Quién tiene el control? Autores Editores? Comités estatales de adopción? ¿Desarrolladores de planes de estudios? Administradores Maestros? El hecho es que todos los grupos tienen algún control y hasta cierto punto están controlados. La mayor parte de la retroalimentación en el sistema tiende a perpetuar la situación actual. Se necesitarán los esfuerzos concertados de aquellos dentro del sistema para lograr el cambio. ¿Cómo pudo pasar esto? Solo necesitamos mirar hacia atrás 30 años para encontrar un ejemplo histórico. El apoyo a varios programas de biología innovadores, como los desarrollados a finales de los años cincuenta y sesenta, podría traer

ENSEÑANZA DE BIOLOGÍA EN LA ESCUELA SECUNDARIA 171 acerca de algún cambio. Estos programas incorporaron a los mejores científicos y profesores en el diseño de nuevos libros de texto. El desarrollo original y las pruebas de campo de los materiales fueron fuertemente respaldados y no se vieron obstaculizados por las restricciones del mercado, los comités de adopción y los presupuestos administrativos. La comunidad de ciencia-educación se unió para desarrollar programas innovadores y luego el mercado se adaptó. ¿Qué deberíamos hacer de manera diferente en la década de 1980? Primero, creo que varios grupos diferentes deberían desarrollar programas de biología. Si bien el Estudio Curricular de Ciencias Biológicas (BSCS) tuvo éxito en el desarrollo de tres programas, creo que se necesita aún más diversidad. En segundo lugar, los proyectos deben ser financiados tanto por fuentes públicas como privadas. Las razones de esto son fomentar una mayor diversidad e innovación de programas y proporcionar fondos suficientes para innovaciones significativas, como la integración de tecnología (software educativo) y pruebas de campo importantes de los programas. En tercer lugar, solo los editores que estén dispuestos a ceder el control del contenido y la pedagogía a los desarrolladores deben participar en los proyectos, y esos editores deben participar durante todo el proceso de desarrollo. Cuarto, el desarrollo debe incluir la implementación del programa. Por último, la formación del profesorado en el nivel inicial debe ser parte integral del desarrollo y la implementación de los nuevos programas. TECNOLOGÍA El uso de tecnología educativa tiene un gran potencial para mejorar la instrucción en biología. Según Weiss (1978), el uso de la computadora aumenta con los niveles de grado, con aproximadamente el 36% de las clases de ciencias en los grados 10-12 usando computadoras. Aunque la cantidad de tiempo que se usan las computadoras es pequeña, en los grados 10-12 las computadoras se usan principalmente para ejercicios y prácticas, para simulaciones, para aprender contenido y como herramientas de laboratorio (Weiss, 1987

. A diferencia de 1977, la encuesta nacional de 1985-1986 indicó que las computadoras son parte de la educación científica. Supongo que continuará la tendencia hacia un mayor uso de las computadoras. Entre las justificaciones para un mayor uso de las computadoras se encuentran las demandas de una sociedad cada vez más orientada a la información y tecnológica y el uso de las computadoras en el lugar de trabajo (Ellis, 1984).

. No ha habido cantidades suficientes de buen software y hardware asequible para que las computadoras tengan un impacto generalizado en el plan de estudios y la instrucción en biología. Se utilizan piezas de software individuales como complemento de la instrucción. Pero la aplicación ocasional de un tutorial o una simulación no es suficiente para lograr la reforma del pensamiento necesaria para incorporar completamente las tecnologías informáticas en el programa de biología. A medida que evolucionan el hardware y el software, existen razones para creer que se convertirán en componentes integrales de la educación en biología (R. Tinker, manuscrito inédito).

172 BIOLOGÍA PARA LA ESCUELA SECUNDARIA Hay tres tipos de software que tienen implicaciones inmediatas e importantes para la instrucción en biología: HyperCard, laboratorios basados ​​en microcomputadoras y modelado. Los libros de texto de Hypercard han llegado al punto de rendimientos decrecientes en relación con la cantidad de información que pueden contener razonablemente para la biología de la escuela secundaria.HyperCard es una tecnología educativa que tiene relevancia para el problema de enseñar a los estudiantes cómo hacer preguntas y obtener información sobre temas seleccionados. Simplemente pueden ver la información que otra persona ha organizado, o pueden "recopilar" información y organizarla en un cuaderno (Kaehler, 1988

. A los profesores de biología les preocupa que los estudiantes deban "aprender" información que los profesores no tienen tiempo para enseñar. HyperCard permite a los estudiantes acceder a la información cuando la necesitan, con la profundidad que deseen. Laboratorio basado en microcomputadoras (MB L) Las MBL permiten la adquisición de datos en el laboratorio a través de sondas y sensores conectados a una computadora. Esta aplicación educativa fue iniciada por Robert Tinker en los Centros de Investigación de Educación Técnica. Los tipos de datos que pueden usarse en la instrucción de biología incluyen temperatura, sonido, luz, presión, medición de distancia, mediciones eléctricas (como resistencia y voltaje) y mediciones fisiológicas (como frecuencia cardíaca, presión arterial y actividad electrodérmica). MBL ofrece extensiones de muchos laboratorios actuales en educación en biología. Tiene varias ventajas educativas, como retroalimentación inmediata para los estudiantes, capacidad para la recopilación de datos a largo plazo y fácil construcción de gráficos para la visualización de datos. Hay pocas razones para no utilizar esta tecnología en la enseñanza de la biología. Modelos y simulaciones Las herramientas de modelado están disponibles en paquetes de software que ayudan a los estudiantes en la evaluación cuantitativa. STELLA es el arquetipo de este software (Tinker, manuscrito inédito). El modelado se aplica muy bien a temas como el crecimiento de la población, el agotamiento de los recursos y la degradación ambiental. Las simulaciones brindan a los estudiantes oportunidades para probar ideas, cambiar variables y realizar experimentos hipotéticos. La tecnología informática brinda a los estudiantes la oportunidad de investigar temas que normalmente no podrían estudiar.

ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA EN LA ESCUELA SECUNDARIA 173 ENSEÑANZA Mi discusión sobre la enseñanza se divide en dos secciones. El primero se refiere al laboratorio y el segundo aboga por un enfoque más sistemático de la instrucción. La encuesta nacional de 1985-1986 indicó que desde 1977, los profesores de ciencias han aumentado la cantidad de tiempo en conferencias y disminuido el tiempo en actividades de laboratorio (Weiss, 1987

. Es necesario renovar y ampliar el énfasis en las estrategias de investigación y de laboratorio (Costenson y Lawson, 1987

. La ecología humana y el laboratorio de biología La ecología humana es la orientación conceptual que recomiendo para el laboratorio de biología (Bybee, 1984, 1987

. La ecología humana como enfoque específico del laboratorio se describe en Bybee et al. (1981

. Las siguientes son características de un programa de laboratorio con un enfoque ecológico humano. Las características describen una orientación y dirección para el laboratorio de ciencias. La Biblia 1 compara los enfoques ecológicos tradicionales y humanos con el laboratorio de ciencias. Estudio de problemas importantes Las actividades de laboratorio estarán relacionadas con problemas del medio humano. Los problemas surgen de situaciones que involucran una pregunta, discrepancia o decisión sobre el estudiante, la sociedad o el medio ambiente. Deben seleccionarse investigaciones que proporcionen oportunidades para que los estudiantes ayuden a definir problemas importantes para ellos problemas que creen que pueden y están dispuestos a ayudar a resolver (Bybee et al., 1980).

. Las investigaciones deben estar orientadas hacia formas de adquirir información y utilizar esa información al tomar decisiones sobre problemas personales y sociales actuales. Los siguientes temas podrían constituir la base del estudio: hambre mundial y recursos alimentarios, crecimiento de la población, calidad del aire y atmósfera, recursos hídricos, tecnología de guerra, salud y enfermedades humanas, escasez de energía, uso de la tierra, sustancias peligrosas, reactores nucleares, extinción de plantas. y animales y recursos minerales. La selección de materias se basa en encuestas de diferentes poblaciones, incluidos ciudadanos estadounidenses (Bybee, 1984) y educadores de ciencias de otros países (Bybee, 1987).

. Estudio de ecosistemas Es apropiada una orientación instruccional hacia el ecosistema. Por necesidad, los profesores de biología deberán incluir otros niveles de organización biológica, pero los estudiantes pueden experimentar y comprender muchos cambios en los ecosistemas, especialmente cuando los estudian a nivel local.

174 BIOLOGÍA PARA LA ESCUELA SECUNDARIA TABLA 1 Comparación de Eco10g tradicional y humano

Enfoques calóricos del laboratorio de ciencias Enfoque de laboratorio tradicional Enfoque ecológico humano Los estudiantes verifican el conocimiento presentado en el libro de texto. Los problemas están dentro de una sola disciplina científica. Los problemas tienen una sola relación de causa-efecto. Una conclusión basada en los datos es un componente importante de la actividad. Los estudiantes usan métodos reductivos. El laboratorio es principalmente una actividad en el aula. Por lo general, no se incluyen la ética y los valores. La experiencia está relacionada con el mundo abstracto de la ciencia. Los problemas se definen fácilmente y son predecibles. Los conceptos científicos se estudian como la estructura de una disciplina. El trabajo de laboratorio se presenta como una acumulación de datos a corto plazo y el proceso científico. Los estudiantes estudian problemas que involucran conceptos y habilidades científicas. Los problemas requieren una integración de disciplinas. Los problemas son multicausales. Una interpretación de los datos que conducen a una decisión es un componente importante de la actividad. Los estudiantes usan métodos reductivos y holísticos. El laboratorio se basa en el aula, la escuela y la comunidad. La ética y los valores forman parte del proceso de toma de decisiones. La experiencia está relacionada con el mundo concreto del alumno. Los problemas tienen dimensiones indefinidas y resultados impredecibles. Los conceptos científicos se estudian en la resolución de problemas sociales relacionados con la ciencia. El trabajo de laboratorio se presenta como una acumulación de datos y un proceso científico tanto a corto como a largo plazo. La perspectiva de los ecosistemas es una buena manera de integrar varias disciplinas, ya que proporciona un marco conceptual y un lenguaje comunes. La perspectiva podría introducirse temprano en el programa de biología y así proporcionar conceptos y terminología para el estudio continuo de los estudiantes. Métodos holísticos de estudio Los ecologistas utilizan perspectivas holísticas en la investigación científica. Los métodos holísticos pueden desarrollar la capacidad de los estudiantes para identificar varias partes interactivas de los sistemas (subsistemas) y comprender el comportamiento de sistemas completos. Los métodos de estudio holísticos son complementarios a los métodos reduccionistas, y los estudiantes deben experimentar la aplicación apropiada y las fortalezas únicas de estos métodos. La educación en Biología del Estudio Integrativo ha tenido como objetivos importantes el desarrollo y

LA ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA EN LA ESCUELA SECUNDARIA 175 la capacidad de utilizar conceptos y métodos biológicos de investigación biológica. Una orientación hacia la ecología humana amplía estos objetivos en un esfuerzo por comprender y resolver los problemas humanos. La ecología humana proporciona experiencia en la toma de decisiones como un medio para ayudar a los estudiantes a contribuir a la eventual mejora de los problemas. La toma de decisiones implica cierta comprensión de los ámbitos social, político y económico, así como de la ética y los valores. El énfasis principal de los programas de educación en biología debe estar en los conceptos y procesos de la biología y la investigación biológica. Un énfasis secundario está en la aplicación de otras disciplinas en la causa de la comprensión y resolución de problemas. La instrucción de desarrollo y aprendizaje que refleje un enfoque ecológico humano debe reflejar una comprensión de los estudiantes como aprendices. Obviamente, una perspectiva global de los problemas relacionados con cuestiones como el crecimiento de la población o los recursos alimentarios está más allá del alcance de los niños más pequeños. Pero los problemas locales y algunos conceptos básicos como la diferencia entre crecimiento aritmético y crecimiento exponencial no son demasiado complejos para los niños pequeños. La instrucción de laboratorio exitosa en ecología humana requiere el reconocimiento del desarrollo cognitivo y las limitaciones de aprendizaje de los estudiantes. Perspectivas del espacio, el tiempo y las relaciones causales Las experiencias de laboratorio deben ampliar las perspectivas de los estudiantes sobre el espacio, el tiempo y las relaciones causales. A lo largo de los años escolares, los estudiantes deben extender sus ideas sobre el espacio desde perspectivas locales a regionales, nacionales y globales. Sus ideas sobre el tiempo deberían extenderse al pasado lejano y al futuro. Las relaciones causales deben extenderse desde la simple causa y efecto hasta las complejidades de los sistemas interrelacionados e interdependientes con múltiples relaciones causales. Al final, estamos tratando de desarrollar estudiantes con una perspectiva global que reconozcan interdependencias complejas y consideren el futuro de humanibr. Es hora de volver a colocar el laboratorio en la enseñanza de la biología. Las justificaciones para la experiencia de laboratorio superan con creces las excusas para la conferencia y la discusión (Costenson y Lawson, 1987 Mullis y Jenkins, 1988

. Un modelo de instrucción Uno de los principales problemas de la educación en biología es la necesidad de una instrucción que integre libros de texto, tecnología y experiencias de laboratorio. El modelo instruccional propuesto aquí se basa en un enfoque constructivista y tiene cinco fases: compromiso, exploración, explicación, elaboración y evaluación. El modelo incluye elementos estructurales en común con

176 BIOLOGÍA DE LA ESCUELA SECUNDARIA el ciclo de aprendizaje original utilizado en el programa Science Curriculum Improvement Study (SCIS) (Atkin y Karplus, 1962) y posteriores discusiones e investigaciones sobre el modelo SCIS (Renner, 1986 Lawson, 1988

. Las cinco fases se pueden resumir de la siguiente manera: Compromiso Esta fase del modelo inicia la tarea de aprendizaje. La actividad debe (1) hacer conexiones entre las experiencias de aprendizaje pasadas y presentes y (2) anticipar las actividades y enfocar el pensamiento de los estudiantes en los resultados de aprendizaje de las actividades actuales. El estudiante debe involucrarse mentalmente en el concepto, proceso o habilidad a explorar. Exploración Esta fase del modelo proporciona a los estudiantes una base común de experiencia dentro de la cual identifican y desarrollan conceptos, procesos y habilidades actuales. Durante esta fase, los estudiantes exploran activamente su entorno o manipulan materiales. Explicación Esta fase del modelo enfoca la atención de los estudiantes en un aspecto particular de sus experiencias de participación y exploración y les brinda oportunidades para verbalizar su comprensión conceptual o demostrar sus habilidades o comportamientos. Esta fase también brinda oportunidades para que los maestros introduzcan una etiqueta o definición formal para un concepto, proceso, habilidad o comportamiento. Elaboración Esta fase del modelo desafía y amplía la comprensión conceptual de los estudiantes y brinda más oportunidades para que los estudiantes practiquen las habilidades y comportamientos deseados. A través de nuevas experiencias, los estudiantes desarrollan una comprensión más profunda y amplia, más información y habilidades adecuadas. Evaluación Esta fase del modelo anima a los estudiantes a evaluar su comprensión y habilidades y brinda oportunidades para que los maestros evalúen el progreso de los estudiantes hacia el logro de los objetivos educativos.

ENSEÑANZA DE LA BIOLOGÍA EN LA ESCUELA SECUNDARIA 177 REFERENCIAS AAAS (Asociación Americana para el Avance de la Ciencia). 1985. Science Books and Films, 20.

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Un nuevo tipo de museo de historia natural como instrumento de educación secundaria informal> Educación en biología E. KAY DAVIS Los museos tradicionales de historia natural han desempeñado durante mucho tiempo un papel público en la educación informal de los estudiantes de biología de la escuela secundaria. Esta importante función de los museos se ha compartido con muchos otros tipos de instituciones, como zoológicos, jardines botánicos, acuarios, proyectos de parques nacionales e instalaciones de producción de televisión pública. Sin duda, podemos estar de acuerdo en que todas estas instituciones han hecho contribuciones significativas a la educación secundaria en biología, tanto estimulando en general el interés de los estudiantes por las ciencias biológicas como, a menudo, permitiendo una medida de estudio y participación en el escenario del mundo biológico. . En el mundo actual, sin embargo, los jóvenes en edad de la escuela secundaria han alcanzado nuevos niveles de sofisticación con respecto a lo que puede atraer y mantener su atención. Las atracciones educativas ahora deben competir con los parques temáticos, con la electrónica elegante y con una variedad infinita de entretenimiento cinematográfico y televisivo para la atención de las mentes jóvenes. Para competir con éxito por el tiempo y la atención de los jóvenes de hoy y de mañana, las instituciones de educación informal, al parecer, están necesariamente obligadas a repensar, revisar y revitalizar sus programas. Los museos de historia natural de ayer, por ejemplo, fueron concebidos esencialmente para albergar y exhibir colecciones. Y en el turno del último E. Kay Davis se convierte en director ejecutivo de Fernbank, Inc., en Atlanta y dirige un proyecto de $ 35 millones para construir un museo de historia natural. Ella tiene un B.A. en biología, una maestría en educación científica y un doctorado. en administración. 178

UN NUEVO TIPO DE MUSEO DE HISTORIA NATURAL En el siglo XIX, ese concepto tenía sentido: los primeros museos de historia natural permitían al público ver reproducciones de vida animal y vegetal que eran bastante exóticas y completamente inaccesibles para la mayoría del público a través de otros medios. Los museos de hoy, y especialmente los de mañana, no pueden, sostengo, basarse principalmente en colecciones de artefactos. En cambio, deben basarse en el concepto de entregar información y en ofrecer esa información empaquetada de la manera más efectiva y atractiva. El Museo Fernbank de Historia Natural, un nuevo proyecto de 35 millones de dólares que se está ejecutando en Atlanta, ha sido concebido expresamente para cumplir con estos nuevos requisitos. Con la intención de ser un museo para el próximo siglo, este proyecto está siendo diseñado desde cero para ser un formidable instrumento de educación pública. Está diseñado con una historia interesante, definida y coherente para contar y todo el mundo ama una buena historia. Además, está diseñado para contar esa historia con técnicas de exhibición de vanguardia y con el estilo que se espera del entretenimiento moderno.

Para ilustrar cómo en Fernbank estamos sugiriendo que los museos del mañana pueden satisfacer las necesidades de la educación secundaria informal en ciencias biológicas, permítanme esbozar brevemente algunas de las principales tendencias de este museo específico. En primer lugar, el Museo Fernbank está orientado en torno a una exposición temática central titulada & quot; Un paseo por el tiempo en Georgia & quot. incluso en el futuro. Debido a que Georgia disfruta de una variedad de entornos tan inusualmente variada: montañas, mesetas, llanuras costeras, pantanos, marismas e islas costeras, es factible considerar la historia natural de la Tierra centrándose en Georgia como un microcosmos de la Tierra. . De esta manera, los visitantes del museo no solo conocen la historia de la historia natural de la Tierra, sino que conocen específicamente su entorno inmediato y cómo llegó a ser de esa manera. En el caso de los escolares, este formato sirve no solo para familiarizarlos con la historia natural de la Tierra y de su entorno inmediato, sino también para engendrar en ellos una apreciación de los mundos biológicos, geológicos y físicos que los rodean y cómo ellos tienen que ser ese wa

mundos que pueden explorar y examinar en el transcurso de su vida diaria. El & quot; Galope a través del tiempo en Georgia & quot; no considera, por supuesto, solo los aspectos biológicos de la historia natural de la Tierra. Es importante que el visitante del museo reconozca, por ejemplo, las intrincadas relaciones entre la historia geológica de la Tierra o de una región específica y el desarrollo biológico de la vida allí. Con ese fin, la historia de la historia natural se presenta para que las perspectivas biológicas de la historia se entrelacen y se mezclen con la historia más amplia.

180 BIOLOGÍA DE ESCUELA SECUNDARIA que incluye astronomía, paleontología, geología, arqueología, antropología y ciencias físicas.Así, los estudiantes de biología que visitan el museo reciben una visión amplia de cómo sus estudios formales de la vida en la Tierra son consistentes y entrelazados con lo que se sabe de otras disciplinas que están estudiando o estudiarán. Parte de & quot; Galope a través del tiempo en Georgia & quot se concentra en varias regiones geofísicas de la actual Georgia. En las exhibiciones que componen esta sección, se insta al visitante del museo a encontrar evidencias en los paisajes actuales que corroboren la historia natural que se ha elaborado en las secuencias cronológicas. Los fósiles, rocas, minerales y estratos geológicos, por ejemplo, están disponibles para ser "descubiertos", proporcionando "pistas" sobre la historia que los científicos han reconstruido. Otra característica que se encuentra a lo largo de la exhibición temática es una serie generosa de subconjuntos de exhibiciones que plantean la pregunta "¿Cómo lo sabemos?" Y luego ayudan a responderla. Por ejemplo, las supuestas edades de las rocas están respaldadas por pequeñas exhibiciones que demuestran y explican los métodos de datación que utilizan la desintegración radiactiva de isótopos de larga vida o, para los artefactos más recientes de las culturas nativas americanas, las técnicas de datación por radiocarbono. Por lo tanto, la exhibición temática no solo presenta nuestra comprensión actual de la historia natural, sino que muestra por qué y en qué medida confiamos en nuestro conocimiento. Quizás lo más importante es que se anima a los visitantes a descubrir por sí mismos muchas de las relaciones importantes entre el mundo construido de hoy y su historia natural. La exhibición temática en Fernbank extiende el papel tradicional de los museos de historia natural al avanzar más allá del presente hacia el futuro, y no mostrar al visitante solo otra visión de "Buck Rogers" de cómo podría ser el mundo en algún momento. De hecho, la primera parte de esta sección es una presentación llamada "La historia del futuro", en la que se recuerda a los visitantes que, aunque los seres humanos se ven obligados a contemplar el futuro, nunca hemos sido especialmente precisos en los pronósticos. Se le pide al visitante que considere lo que se ha aprendido en el museo sobre el desarrollo de la humanidad en el contexto de la historia natural y que enfoque ese nuevo conocimiento en cómo puede ayudarnos a tomar decisiones y elecciones más inteligentes para el futuro. Esta sección principal de la exhibición temática, titulada "La ciudad y el futuro", asume que la humanidad representa un pináculo de la historia natural y que el hábitat humano arquetípico, la ciudad, es un escenario razonable para celebrar los logros humanos. Tomar la posición de que los logros humanos, incluidos los tecnológicos, culturales e incluso artísticos, son parte de la historia natural, está lejos de ser tradicional en el mundo de los museos. Creemos que, desde este punto de vista, los museos modernos de historia natural pueden incluir apropiadamente componentes

UN NUEVO TIPO DE MUSEO DE HISTORIA NATURAL 181 de tecnología y arte, una innovación que esperamos amplíe el alcance de los museos de historia natural y aumente su atractivo para el público. En "La ciudad y el futuro", los visitantes del museo se familiarizan con las ayudas modernas para la toma de decisiones, como las simulaciones por computadora de sistemas complejos. Mientras aprenden e interactúan con una simulación por computadora de un complejo urbano, los visitantes conocen varios conceptos importantes. Primero, se les hace conscientes de la lección fundamental de que la mente humana no puede realizar un seguimiento de todas las complejidades de un sistema verdaderamente complejo y, en consecuencia, que los humanos son propensos a tomar decisiones intuitivas y bien intencionadas que a menudo resultan contraproducentes. Otra lección importante que enfatiza la simulación por computadora es que ninguna decisión para un sistema tan complejo como una ciudad se produce sin costos, ni en recursos ni en calidad de vida, por lo que generalmente no nos enfrentamos a respuestas, pero con opciones de compensación entre escenarios alternativos. Se espera que la experiencia del museo proporcione a nuestros visitantes una comprensión más clara del medio ambiente, de qué lo afecta y cómo. Además, se espera que la experiencia del museo ayude a nuestros visitantes a participar de manera más inteligente en los procesos de toma de decisiones de los que todos formamos parte. En otras palabras, un museo de historia natural puede, como parte de sus funciones educativas informales, desempeñar un papel público en el fomento de una ciudadanía más responsable. Además de la exposición temática central del Museo Fernbank, hay otros componentes del museo que cumplen funciones interesantes en la educación informal. Para los niños muy pequeños, hay un Discovery Room, un área grande con forma de Georgia. Esta sección presagia y se hace eco de muchos de los temas que se presentan en el & quot; Gallardo a través del tiempo en Georgia & quot. y chapotear en los pantanos y costas de su estado. También hay áreas importantes adicionales para niños mayores. Fomentar la curiosidad natural y la inclinación hacia la participación práctica de los estudiantes de secundaria es un papel que los museos pueden asumir de manera efectiva si se les permite a los estudiantes participar en proyectos de estudio e investigación personales que generalmente no han estado disponibles para ellos en los museos del pasado. . En el Museo Fernbank, se proporciona un área espaciosa llamada Naturalists & # 039 Center para generar participación. Los estudiantes-adultos amateurs, tonsure animaron a utilizar este moderno laboratorio-biblioteca para realizar su propia investigación. Pueden traer sus propios especímenes (animales, plantas, rocas, insectos, fósiles, minerales, lo que sea) para identificación, investigación y estudio. A los aficionados se les proporciona el uso de instrumentación técnica moderna y sofisticada, disponible bajo la supervisión de personal capacitado cuando sea necesario. Los aficionados también cuentan con una biblioteca de investigación, nuevamente con

L BIOLOGÍA personal apropiado para brindar asistencia en la búsqueda de más y más información sobre sus propios intereses. El Centro Naturalistas & # 039 es una atracción que se espera que atraiga a los jóvenes al museo una y otra vez, haciendo del museo una parte cómoda y productiva de sus vidas y alimentando sus propias inclinaciones hacia la investigación. Se reserva un espacio considerable en el Museo Fernbank para exposiciones temporales a medida que estén disponibles para su exhibición. La primera exhibición programada es, por ejemplo, el Smithsonian & # 039s & quotTropical Rainforests: A Disappear-ing Pleasure & quot. Hasta ahora, exhibiciones deslumbrantes de esta magnitud no han estado disponibles para nosotros en el sureste, debido a la falta de suficiente espacio de exhibición. Otro atractivo, destinado a dar a los visitantes aún más razones para realizar visitas repetidas al museo, es el cine IMAX, que incorpora un 3-sto

Pantalla de cine de y-alto. En este escenario, el espectador se ve envuelto por las escenas proyectadas y siente la sensación de haber sido empujado en medio de la acción. Las películas IMAX producidas profesionalmente son de una calidad excepcional, deben cambiarse con regularidad y están basadas en temas apropiados para un museo de historia natural, que van desde aventuras astronáuticas hasta emocionantes exploraciones submarinas. Debido a que la educación pública es el propósito principal de un museo de historia natural, Fernbank propone incorporar un programa educativo intensivo bajo la dirección de un curador de educación. La gama de cursos que se han organizado cae, quizás, en una categoría más parecida a la educación & quot semiformal & quot. Además de las conferencias y seminarios habituales que son tradicionales en los museos, el museo Fernbank ha organizado varias secuencias de cursos y minicursos para el público, para estudiantes de secundaria y para profesores de primaria y secundaria. Al coordinar la oferta de cursos del museo con los sistemas escolares de la zona, será posible que las clases de estudiantes de secundaria de biología y ciencias de la tierra sean transportadas al museo en minicursos de duración relativamente corta. Se han diseñado otros cursos más extensos, de hasta 12 semanas, para estudiantes especialmente seleccionados. En estos cursos, los estudiantes se alojarán en edificios que se encuentran en la propiedad de Fernbank adyacente al museo. Estos cursos, ya diseñados, se basan en el material temático de la exhibición temática del museo y contarán con viajes de campo a todas las principales regiones geofísicas de Georgia en puntos apropiados del plan de estudios. El Museo de Historia Natural de Fernbank espera lograr un apalancamiento considerable en sus objetivos educativos al ofrecer cursos especializados, nuevamente ya diseñados, para maestros de escuelas primarias y secundarias en todo Georgia. Estos cursos, que ahora están siendo aprobados por el sistema escolar estatal, brindarán a los maestros crédito de posgrado para la certificación.

UN NUEVO TIPO DE MUSEO DE HISTORIA NATURAL 183 avance. Al familiarizarse con la historia de la historia natural tal como se presenta en el museo, los maestros estarán extraordinariamente preparados para servir como guías y "cabezas parlantes" cuando sus clases visiten el museo. Además, se espera que los mismos maestros se sientan inspirados para servir como evangelistas y citar en todo el estado de la historia del museo y de sus oportunidades educativas informales. En todos los aspectos del programa de exhibiciones del nuevo museo, se ha hecho todo lo posible por presentar la historia de la historia natural utilizando técnicas de exhibición de vanguardia. Se ha hecho todo lo posible para que el visitante del museo tenga una experiencia rica en información, belleza y diversión. Los jóvenes encontrarán en sus visitas a este nuevo tipo de museo una experiencia de aprendizaje atractiva y repetidamente atractiva que complementará y ampliará su educación formal a lo largo de su educación secundaria y más allá.

21 Jugando con la ciencia: participación, no memorización CANDACE L. JULYAN INTRODUCCIÓN Considere cómo se interesó por primera vez en la ciencia. Para mucha gente, ese interés creció de un cunosi

sobre un fenómeno u organismo en particular. Satisfacer la curiosidad, o lo que David Hawkins (1978) llama "desorden", a menudo resultó en algún tipo de exploración relativamente desestructurada liderada por las propias preguntas de uno, en lugar de las preguntas de los demás. Desafortunadamente, jugar no es una práctica común en muchas aulas de ciencias hoy en día. Es más probable que los estudiantes se familiaricen con organismos y fenómenos a través de conferencias basadas en texto que entendiendo sus propias observaciones. El resultado de nuestros planes de estudios científicos actuales no es solo una falta de interés por la ciencia como profesión, sino también una falta de comprensión científica. El propósito de este artículo es fomentar la consideración de las posibilidades de los materiales de instrucción que permiten a los estudiantes explorar la ciencia a través de proyectos, en lugar de textos. Si bien este enfoque de la educación en biología puede diferir drásticamente de la práctica actual, creo que acerca a los estudiantes a la experiencia de la ciencia y, potencialmente, puede ofrecer una comprensión más profunda de los temas de estudio. Esta creencia se basa Candace L. Julyan es la directora del plan de estudios y la formación de National Geographic Kids Network, un plan de estudios de ciencias financiado por la Fundación Nacional de Ciencias desarrollado en los Centros de Investigación en Educación Técnica, Cambridge, Massachusetts. Recibió un doctorado de la Universidad de Harvard y su investigación se ha centrado en la comprensión de los estudiantes de secundaria sobre el cambio de color de las hojas. 184

MENSAJES SOBRE EN CIENCIA 185 sobre investigación y práctica: investigación sobre cómo los estudiantes dan sentido a los temas y la práctica de las ciencias como se ve en las pruebas de campo de un nuevo conjunto de materiales instructivos en desarrollo. Aunque Audrey Champagne ya ha abordado esta área de investigación, me gustaría volver a ese tema brevemente para conectar nuestro creciente conocimiento de los estudiantes y la comprensión de los temas científicos con el diseño apropiado de los materiales didácticos. INVESTIGACIÓN SOBRE EL APRENDIZAJE DE LOS ESTUDIANTES En la última década, los investigadores educativos han introducido nuevos datos sobre cómo los estudiantes se explican a sí mismos los temas científicos. Los estudios basados ​​en entrevistas y situaciones de enseñanza, más que en pruebas, abarcan una variedad de temas, como el peso y la densidad (Smith, 1985 Duckworth, 1986), el calor y la temperatura (Smith, 1985), la gravedad (Stead y Osborne, 1981 Gunstone y White, 1981), luz (Stead y Osborne, 1980 Anderson y Smith, 1983), energía (Brook y Driver, 1984), sistemas complejos (Duckworth et al., 1985) y plantas (Bell y Brook, 1984 Julyan, 1988

. Estos estudios presentan información sorprendente sobre las ideas preconcebidas de los estudiantes sobre cómo funciona el mundo. Aunque los métodos difieren, los datos sugieren que estas ideas, a las que algunos denominan "conceptos erróneos", forman una estructura básica de conocimiento que ayuda o dificulta la capacidad de un individuo para entender el material presentado en el aula. Además, estos estudios sugieren que las creencias iniciales de un estudiante son notablemente resistentes y no se borran cuando un maestro presenta nueva información que podría desafiar esas creencias. Este es un punto importante a tener en cuenta: los estudiantes no aprenden simplemente cuando se les dice. Si es correcto, ¿cómo podría afectar esta suposición al trabajo de un aula de ciencias? Osborne y Gilbert (1980) sostienen que muchos estudiantes fusionan sus pensamientos erróneos con las palabras presentadas en la clase de ciencias, lo que resulta en conceptos erróneos continuos que ahora se identifican erróneamente con un término científico. Estos autores creen que al ignorar las ideas que los estudiantes tienen antes de la instrucción en ciencias, el maestro puede continuar apoyando estas nociones incorrectas sin darse cuenta. Una segunda preocupación que surge de esta suposición es que el trabajo del aula de ciencias no puede depender de actividades basadas en lecturas y textos para que los estudiantes comprendan la materia. Además, los datos de varios de estos estudios (Bell y Brook, 1984 Duckworth, 1986 Julyan, 1988) sugieren que conocer los términos correctos no ayuda a los estudiantes a dar sentido a sus observaciones. De hecho, en muchos casos, se pueden utilizar términos científicos para enmascarar la confusión. Saber palabras no constituye comprensión. Aunque ciertamente no estoy sugiriendo una prohibición en el aula en términos científicos, sí sugiero que reconsideremos su importancia. La diferencia entre memorizar palabras de vocabulario relacionadas con temas científicos y comprensión

186 Biología de la escuela secundaria varios fenómenos es considerable. Ciertamente, aquellos de nosotros que estamos involucrados en la ciencia y la educación científica nos damos cuenta de la diferencia y nos esforzamos por lograr lo último. La ciencia como vocabulario requiere menos esfuerzo por parte del maestro y del alumno, pero también ofrece menos recompensas. Los estudiantes, creo, también son conscientes de la diferencia y si se les diera la opción, ellos también se esforzarían por comprender. Este punto fue destacado para mí hace varios años por un estudiante de secundaria que participaba en un estudio de investigación sobre cómo los estudiantes dan sentido a un sistema complejo (Duckworth et al., 1985

Examinemos esta pregunta, mis colegas y yo habíamos ideado una serie de experimentos con globos de helio cargados con suficientes hilos de cuerda para que la cuerda se arrastrara por el suelo. La tarea de los estudiantes consistía en explicar por qué cambiaba la posición del globo en el aire mientras realizaban diversas tareas, como atar nudos en la cuerda, cortar la cuerda, poner el globo en una mesa, etc. Después de varias semanas de experimentación, los globos siguieron sorprendiendo a una estudiante cuya frustración por su falta de comprensión era a menudo visible. Un día, se volvió hacia mí y me preguntó si tenía la intención de decirle `` la respuesta ''. Cuando le pedí que hiciera la pregunta, pareció momentáneamente perpleja, pero luego dijo que quería saber por qué se comportaba el globo en la forma en que lo hizo en todos los diversos experimentos que había realizado. Aunque ciertamente estaba dispuesto a responder a su pregunta, dije que quería dejar claro lo que ella quería. ¿Quería palabras que explicaran el fenómeno o quería entenderlo ella misma? Hubo un largo y conmovedor silencio en la habitación. Finalmente, se volvió y dijo en voz baja que las palabras no eran lo que ella quería que realmente quería entender. Si bien es posible que la mayoría de los estudiantes no articulen el dilema con tanta claridad como este estudiante, muchos comparten su deseo de comprender, no solo de saber las palabras correctas. Una forma de promover tanto la comprensión como el valor de los términos científicos es brindar a los estudiantes la oportunidad de jugar en sus clases de ciencias, de convertirse en participantes en la construcción de sus conocimientos. Las actividades basadas en la investigación ciertamente no son la forma más rápida de abordar el aprendizaje de las ciencias. Un enfoque más rápido y más eficiente en cuanto a presupuestos son las clases basadas en texto y en conferencias. Este enfoque, que ciertamente es el enfoque predominante en las clases de ciencias en la actualidad, no es terriblemente efectivo, como se indica en los numerosos informes sobre la educación científica y la baja matrícula en las clases de ciencias. Definitivamente se necesita un cambio. Permítanme pasar ahora a un plan de estudios que ofrece este tipo de cambio. UN NUEVO TIPO DE CURRÍCULO DE CIENCIAS Si bien la importancia de la indagación en el aula de ciencias ciertamente no es una idea nueva, mis colegas y yo en Technical Education Research

MENSAJES SOBRE CIENCIA 187 Centros (TERC) están desarrollando un plan de estudios que tiene un nuevo compromiso con la noción de indagación. Debido a que su premisa operativa sobre lo que es posible en un aula de ciencias es inusual, la ofrezco como un ejemplo de un enfoque poco convencional de los materiales de instrucción que vale la pena mencionar. La premisa básica de este plan de estudios, National Geographic Kids Network, es que los estudiantes pueden y deben ser científicos, que pueden y deben conversar con científicos reales sobre su trabajo y que las computadoras pueden mejorar esta empresa. Los estudiantes, por lo tanto, realizan experimentos, analizan datos y comparten sus resultados con colegas estudiantes utilizando una simple red de telecomunicaciones basada en computadora. Esta recopilación y comprensión de los datos les brinda a estos estudiantes la oportunidad de experimentar la emoción de la ciencia que sienten los científicos. Recién estamos comenzando el tercero de 4 años de este proyecto financiado por la National Science Foundation, que representa una asociación entre TERC y la National Geographic Society (NGS). TERC está desarrollando el plan de estudios y el software para el proyecto que NGS publicará y distribuirá el producto final. El plan de estudios completo, diseñado para la escuela primaria superior, grados 4 al 6, consistirá en una serie de unidades de 6 semanas, que están destinadas a complementar el plan de estudios regular. Cada unidad se centra en un tema orientado al medio ambiente, como la lluvia ácida, el uso de la tierra o la calidad del agua. Los estudiantes comienzan su estudio examinando el tema en el contexto de su comunidad local y luego explorándolo dentro del panorama nacional más amplio. Cada unidad implica la recopilación de algún tipo de datos (encuesta o medición), compartir esos datos a través de una red de telecomunicaciones con otras clases que recopilan los mismos datos y, finalmente, dar sentido a esos datos. Estos datos son examinados por colegas estudiantes y un científico de la unidad, un profesional con experiencia en el tema de la unidad. La computadora brinda a los estudiantes una serie de herramientas para ayudar con la recopilación y el análisis de datos: un procesador de textos, una sección de datos para el mantenimiento de registros, una utilidad de gráficos, un paquete completo de telecomunicaciones y un software de mapas con superposición de datos.Este componente de software del proyecto es simple y poderoso. Sin embargo, Kids Network es más que un software poderoso, es un tejido cuidadoso de actividades en el aula y herramientas de software. El siguiente esquema de la unidad de lluvia ácida ilustra la conexión que existe entre estos dos componentes del proyecto. Los estudiantes comienzan esta unidad aprendiendo cómo usar papel pH y cómo construir un recolector de lluvia. Con este conocimiento y equipo, registran la lectura de pH para cada lluvia durante las próximas semanas. Mientras esperan la lluvia, continúan explorando el pH a través de experimentos que analizan el efecto de soluciones de pH diferente en el crecimiento de semillas y en una variedad de objetos inertes. También mantienen un registro semanal de las lecturas del odómetro de

L BIOLOGÍA del automóvil familiar y calcular aproximadamente la cantidad de óxido de nitrógeno que han introducido en la atmósfera como familia y como clase. A través de cartas, las clases pueden compartir los resultados de todas estas actividades con otras personas de la red. Estas cartas se envían, no a las miles de escuelas de la red, sino a su "clúster", un pequeño grupo de 10 a 12 aulas dispersas geográficamente. Después de varias semanas, durante las cuales se espera que haya llovido, las clases envían sus datos de lluvia a la red utilizando la función de entrada de datos del software. Esos datos se recopilan y devuelven en una semana. Los estudiantes reciben los datos de la red, así como una carta del científico de la unidad. Los datos pueden regresar como un formulario de ingreso de datos o como un archivo de mapa con datos codificados por colores de cada sitio mostrado. La carta del científico de la unidad, en este caso John Miller de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), ayuda a los estudiantes a poner sus datos en el contexto de otros datos recopilados sobre la lluvia ácida. A continuación, se les pide a los estudiantes que comparen sus lecturas con las de sus compañeros de clase y que examinen patrones en los datos de la red. Una vez más, se produce una avalancha de cartas a colegas científicos, pidiendo aclaraciones sobre sorpresas o validación de teorías. La unidad termina con una mirada a la importancia social de los datos. Los estudiantes examinan dos posiciones muy diferentes sobre qué hacer con la información recopilada. Cada posición, aparentemente escrita por un estudiante-colega en la red, aborda el impacto de las decisiones sobre la lluvia ácida, por ejemplo, la pérdida de puestos de trabajo para los padres que trabajan en las fábricas o una seria reducción de peces en un estanque local. Se anima a los estudiantes a discutir estas posiciones, votar en clase a favor de la no acción sin más investigación o tanto de acción inmediata como de investigación adicional, y enviar los resultados a la red. ¿QUÉ PODRÍA SUGERIR ESTE DISEÑO CURRICULAR? Kids Network ha generado una respuesta entusiasta por parte de profesores y alumnos. Como explicó un maestro, "es un concepto asombroso, una idea verdaderamente revolucionaria para la educación en un momento en que se necesita con tanta urgencia". Hemos completado el diseño de dos unidades y hemos probado estos materiales preliminares en 200 aulas en los Estados Unidos y en un puñado de sitios extranjeros, incluidos Canadá, Argentina, Hong Kong e Israel. Los datos de nuestra evaluación formal, que incluyó tanto observaciones como cuestionarios, y la avalancha de narrativas no solicitadas recibidas de los maestros a través de llamadas telefónicas y cartas sugieren que los maestros y estudiantes encontraron este plan de estudios como una forma viva y atractiva de abordar la ciencia. A pesar del enfoque elemental de estos materiales, hay una serie de ideas o problemas que se pueden aplicar al plan de estudios de la escuela secundaria. Propongo estas ideas en forma de preguntas. Si bien todas las preguntas representan ideas en torno a las cuales se ha diseñado Kids Network, también brindan una

MENSAJE SOBRE IN SCIENCE 189 marco para examinar aspectos de este proyecto que pueden proporcionar nuevas ideas para aquellos interesados ​​en los planes de estudio de biología de la escuela secundaria. Después de señalar brevemente ejemplos de las formas en que nuestro plan de estudios aborda cada pregunta, sugeriré áreas de consideración que estas preguntas plantean para los materiales de instrucción. ¿Pueden la recopilación y el análisis de datos proporcionar una columna vertebral efectiva alrededor de la cual estudiar ciencias? Los profesores y evaluadores informaron de numerosos ejemplos de pensamiento científico generado por el simple hecho de recopilar y dar sentido a los datos. Por ejemplo, en la unidad "hola", los estudiantes estaban recopilando datos sobre los tipos de mascotas que cuidaba cada estudiante. Muchas clases encontraron que definir sus términos, en este caso lo que constituía una mascota, era bastante complicado. En una clase, la discusión giró en torno a un debate sobre si una granja de hormigas debería considerarse una mascota. La clase finalmente decidió que una mascota tenía que compartir el mismo entorno con su dueño. Por lo tanto, decidieron que una granja de hormigas no era una mascota, ya que estaba en un recipiente sellado, pero los peces eran mascotas, ya que vivían en el agua de un grifo. Aunque puede discutir sus decisiones, creo que puede ver que los estudiantes demostraron un pensamiento científico al tratar de resolver su pregunta. Otro ejemplo del tipo de comprensión científica que generó la recopilación de datos provino de una clase de cuarto grado. Estos estudiantes se dieron cuenta de que, aunque sus datos y los de su escuela agrupada eran sobre mascotas, no podían comparar los datos. Una clase había registrado el número de estudiantes que tenían cada tipo de mascota y la otra había registrado el número de cada tipo de mascota. La clase aprendió mucho sobre la importancia de los datos comparables, un concepto que a muchos estudiantes de secundaria les puede resultar difícil. Puede preguntar

¿Ayuda la instrucción basada en una mayor proporción de estudiantes a sentirse seguros acerca de su capacidad para comprender la ciencia? Esta cuestión se abordó de varias formas. Muchos maestros informaron que los estudiantes estaban motivados y ansiosos por participar en las actividades del plan de estudios, incluso, o quizás especialmente, los estudiantes que rara vez participaban en la clase de ciencias. Un maestro contó la historia de un estudiante de "baja capacidad" que ganó una enorme credibilidad en clase cuando propuso su idea sobre la gran discrepancia entre las más de 120 mascotas de su clase de Auburn, Maine, y las menos de 25 mascotas de una clase agrupada. en Nueva Orleans. Mientras que otros estudiantes habían explicado la diferencia como algo relacionado con el clima o la disponibilidad de mascotas en las tiendas de Louisiana, este estudiante pensó que quizás la escuela estaba ubicada en un área rodeada de

190 BIOLOGÍA PARA LA ESCUELA SECUNDARIA Vivienda pública. Explicó que no se permiten mascotas en este tipo de viviendas. Esta simple información de un compañero de estudios, no del maestro ni de un libro de texto, ayudó a los estudiantes a comprender los datos y generó una carta para averiguar si la teoría de este estudiante era correcta. Como puede imaginar, su idea también aumentó la credibilidad del estudiante con sus compañeros, su maestro y quizás él mismo. Recibimos otros informes sobre la autoestima de los estudiantes que son de naturaleza muy diferente. Los maestros informaron que los estudiantes sentían un verdadero sentido de propiedad sobre su trabajo. Los ejemplos más extremos vinieron con el ceño fruncido de dos maestros que informaron que sus clases, tanto llenas de estudiantes con cuotas promedio como con estudiantes por debajo del promedio, protestaron al enterarse de que su maestra planeaba presentar el plan de estudios de Kids Network en conferencias profesionales. Los estudiantes argumentaron que era su trabajo y que debían ser ellos los que presentaran. En un caso, la maestra se llevó a los estudiantes con él en el otro, los estudiantes hicieron una tira de película de acetato y la cinta de audio que la acompañaba que la maestra utilizó en su presentación. ¿Puede la tecnología mejorar la investigación en el aula de ciencias? Bob Tinker (1988), el director del proyecto, sostiene que "la tecnología puede cerrar la brecha entre la conducción de la ciencia y la enseñanza de la ciencia". Kids Network proporciona este puente de varias maneras. Primero, al usar microcomputadoras para la computación, los estudiantes pueden manipular sus hallazgos de formas más sofisticadas de lo que sus habilidades computacionales podrían haber permitido de otra manera. En segundo lugar, con el poder de las telecomunicaciones, los estudiantes pueden compartir datos e ideas con otras personas de todo el país. Esta extensión del aula proporciona una motivación poderosa para muchos estudiantes. Por último, las telecomunicaciones ofrecen una oportunidad única y manejable para que los científicos se comuniquen con las aulas de ciencias. La tecnología expande estas aulas eliminando las limitaciones de tiempo y distancia que de otra manera restringirían este tipo de comunicación. ¿Puede el trabajo de un aula de ciencias generar interés en la comunidad? Las aulas de Kids Network se llenaron de visitantes interesados ​​en el trabajo de los estudiantes. La lista incluía directores, otros maestros, superintendentes, miembros de la junta escolar, padres, profesores universitarios y sus estudiantes, y reporteros de periódicos y televisión. Estos visitantes estaban interesados ​​en lo que estaban haciendo los estudiantes, en términos tanto de las actividades de telecomunicaciones con otras escuelas como de los datos que estaban recopilando. Los adultos estaban tan interesados ​​en los resultados de los datos como los estudiantes, particularmente cuando los datos se referían a una preocupación ambiental mayor, como la lluvia ácida. Esta

MENSAJES SOBRE LA CIENCIA 191 tipo de interés proporcionó una motivación tanto para los profesores como para los estudiantes, que apreciaron tener una audiencia para su trabajo. ¿Puede el trabajo de un aula de ciencias ser de interés para la comunidad científica? Una parte de mi trabajo en el componente curricular de este proyecto es encontrar experimentos apropiados para estudiantes de escuela primaria y útiles para investigadores científicos. Esta búsqueda ha sido uno de los aspectos más desafiantes y encantadores de mi trabajo. La comunidad científica ha sido tanto solidaria como entusiasta. Muchos científicos han dedicado horas de su tiempo a explorar los tipos de investigación que los estudiantes podrían realizar y que ofrecerían datos valiosos a los estudios existentes. John Miller, subdirector de la unidad de deposición ácida de la NOAA y científico de nuestra unidad para la unidad de lluvia ácida, es un excelente ejemplo del tipo de apoyo y entusiasmo que hemos encontrado. El Dr. Miller mantuvo correspondencia a lo largo de la unidad con sus "colegas" de la escuela primaria y propuso que los datos de Kids Network se incluyan como un apéndice del informe de la NOAA de 1988 sobre la lluvia ácida. Además, discutía regularmente este proyecto con sus colegas de todo el mundo. Quizás el ejemplo más sorprendente del gran interés que los científicos tienen en los datos recopilados por los estudiantes tuvo lugar en la reunión anual de un comité directivo de las Naciones Unidas que se ocupa de la transmisión a largo plazo de contaminantes atmosféricos. Como representante de los Estados Unidos en este grupo, el Dr. Miller presentó una descripción general de las diversas redes de América del Norte que se ocupan de la lluvia ácida. En este contexto, presentó a sus colegas el proyecto Kids Network y se sorprendió al descubrir que expresaban un interés considerable en esta red, queriendo saber cómo los estudiantes realizaban las mediciones y si los datos estarían disponibles para compararlos con los datos de la NOAA. Hemos descubierto que este nivel de interés no ha sido inusual. Los científicos están interesados ​​en las mediciones de los estudiantes, particularmente cuando los datos cubren un área geográfica amplia. CONCLUSIÓN Los primeros informes sobre la eficacia de Kids Network indican que genera un entusiasmo considerable tanto en estudiantes como en profesores y anima el aula de ciencias. En tiempos llenos de informes sombríos sobre la educación científica, este plan de estudios ha despertado una esperanza considerable. Nuestra experiencia con los estudiantes de la escuela primaria ha demostrado que el enfoque es muy prometedor para cambiar la percepción de los estudiantes de la ciencia y de sus habilidades en la materia. Les ofrece una oportunidad colectiva para jugar con la ciencia.

192 BIOLOGÍA DE LA ESCUELA SECUNDARIA Este mismo tipo de exploración es ciertamente posible para las aulas de la escuela secundaria y es digno de mayor consideración. Los materiales de instrucción que se centran en la recopilación de datos no solo brindan a los estudiantes una imagen más precisa de la empresa científica, sino que también brindan a los estudiantes la oportunidad de examinar sus ideas personales sobre el tema en estudio. Además, si este tipo de investigación está vinculada a preocupaciones ambientales reales, el trabajo de los estudiantes proporciona información valiosa para la comunidad y no es solo una tarea escolar vacía. Las telecomunicaciones son una herramienta nueva y emocionante para el aula de ciencias. Proporciona una manera fácil de conectar el trabajo de varias aulas y ayudar a los estudiantes a comprender el panorama científico más amplio en el que encajan sus experimentos. Una dificultad que informan muchas redes de telecomunicaciones existentes es que estas conexiones mueren si no hay razón para comunicarse (Carl Berger, Universidad de Michigan, comunicación personal). La creación de una red que gira en torno a la recopilación y el análisis de datos proporciona un tema de conversación importante y atractivo. Si bien las actividades de telecomunicaciones del plan de estudios de Kids Network son aparentemente elaboradas, los intercambios en el aula pueden ser bastante simples y no requieren software o equipos sofisticados. Todo lo que se requiere es un conjunto de datos que valga la pena recopilar y un interés en compartir esos datos entre clases tan cercanas como la misma ciudad o tan alejadas como diferentes costas. Los profesores de ciencias y los desarrolladores de planes de estudio pueden sorprenderse al descubrir la cantidad de grupos que agradecerían este tipo de recopilación de datos de bajo costo y ayudarían con la logística necesaria. Finalmente, me gustaría señalar que, si bien la tecnología de este plan de estudios sugiere un nuevo y emocionante recurso para el aula, Kids Network sugiere un cambio muy simple para las aulas. Este cambio, aunque mejorado por la tecnología, no lo requiere. Jugar en la ciencia no requiere un equipo sofisticado, solo una apreciación del valor de dar sentido a los muchos misterios de la vida. Ciertamente, eso debería ser un valor importante para la educación en biología. Un estudiante de secundaria involucrado en el examen de árboles estaba reflexionando sobre la diferencia entre su clase de biología y su trabajo en un estudio basado en la investigación. "No sé por qué leemos sobre árboles en la clase de ciencias". Parece una estupidez no salir y estudiar de verdad & # 039em. ¿No crees? (Julyan, 1988

. Obviamente estoy de acuerdo, pero espero haber provocado la consideración de nuevas posibilidades que podrían existir en los futuros planes de estudio de biología de la escuela secundaria. Estas posibilidades podrían incluir materiales que se centren en que los estudiantes recopilen datos originales, estudiantes que compartan esos datos con colegas estudiantes interesados ​​y profesores y científicos que trabajen juntos para ayudar a los estudiantes a dar sentido a sus hallazgos. Los materiales que tienen estos diversos focos ciertamente diferirían de los que se encuentran en las aulas de hoy.

diferencias que podrían alterar tanto la educación en biología como quizás la biología misma. Tengo esperanzas sobre el

0 = EN CIENCIA 193 futuro de la educación en biología, particularmente si abarca estas ideas simples. Creo que los estudiantes y los profesores están preparados para un cambio. REFERENCIAS Anderson, C. W. y E. L. Smith. 1983. Childrens & # 039 Concepción de la luz y el color Desarrollando el concepto de rayos invisibles. Trabajo presentado en la reunión anual de la Asociación Estadounidense de Investigación Educativa, Montreal. Bell, B. F. y A. Brook. 1984. Aspectos de los estudiantes de secundaria y # 039 Comprensión de la nutrición vegetal. Leeds, Inglaterra: Centro de Estudios en Ciencias y Educación Matemática, Universidad de Leeds. Brook, As y R. Driver. 1984. Aspectos de los estudiantes de secundaria y # 039 Comprensión de la energía. Leeds, Inglaterra: Centro de Estudios en Ciencias y Educación Matemática, Universidad de Leeds. Duckworth, E. 1986. Inventing Density. Grand Forks, Dakota del Norte: University of North Dakota Press. Duckworth, E., C. Julyan y T. Rowe. 1985. Un estudio sobre el equilibrio: un informe anal. Cambridge, Mass .: Centro de Tecnología Educativa. Gunstone, R. F. y A. White. 1981. Comprensión de la gravedad. Sci. Educ. sesenta y cinco

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MATERIALES Y MÉTODOS

Materiales

Piel de tiburón fresca de uno de los tiburones nadadores más rápidos, el gran tiburón blanco (Carcharodon carcharias), se compró a un pescador. El caucho de silicona líquida vulcanizable a temperatura ambiente que se utilizó constaba de dos componentes, un precursor de vinil-polidimetilsiloxano (PDMS) de baja velocidad y un agente de curado, y se obtuvo de Zhejiang Runhe Silicone New Material Co., Ltd (provincia de Zhejiang, China). El PDMS contenía un 25% de un relleno de sílice pirógena (300 m 2 / g), que se trató con Si (Me)2-O-oligómeros. Se usó un poliuretano líquido (PU) vulcanizable a temperatura ambiente de dos componentes, que comprende un precursor y un agente de curado, para fabricar una superficie biomimética de piel de tiburón. El precursor con un contenido de isocianato (NCO) del 4,8% se preparó haciendo reaccionar diisocianato con politetrametilen éter glicol. Los reactivos de formaldehído, alcohol y acetona eran todos de grado analítico.

Fabricación de superficies biomiméticas a base de piel de tiburón

La microestructura de la superficie de la piel de tiburón se puede replicar en la superficie de láminas de PDMS y PU mediante el método de estampado elastomérico incrustado en PDMS (PEES). Específicamente, el proceso implica, como se muestra en la Fig. 9, los siguientes pasos: (1) Se fijó una hoja de piel de tiburón fresca en un plato y se secó al horno a 40-60 ° C durante 1 a 2 h. Estas pieles se designaron como piel fresca de tiburón (FSR). Para evitar que las pieles se contraigan y deformen, se colocó una mezcla del precursor de PDMS y el agente de curado (10: 1 en peso) con un grosor de aproximadamente 1 mm y se aplanó en la parte posterior del FSR, que luego se curó en la habitación. temperatura durante 2-3 h. La FSR que se procesó con la matriz elástica de PDMS curada se denominó P-FSR. (2) Primero se vertió una mezcla del prepolímero de PDMS y el agente de curado (10: 1 en peso) en una placa y se evacuó en un horno de vacío durante 2-10 min. Posteriormente, la plantilla de piel de tiburón (P-FSR) con el lado de la escala hacia abajo se incrustó cuidadosamente en la superficie de una hoja de PDMS sin curar. Luego, se aplicó presión isostática al P-FSR para transferir las microestructuras superficiales de la piel del tiburón a la superficie del PDMS en contacto con la piel del tiburón. Después de curar a temperatura ambiente durante 30 minutos, la hoja de PDMS curada para microrreplicación se separó del P-FSR como la réplica de piel de tiburón deseada (SSR-1). El SSR-1, con una contraforma del patrón de piel de tiburón, sirvió como molde negativo. (3) El prepolímero de PU y el agente de curado se mezclaron y desgasificaron en un desecador, que luego se vertió sobre la superficie del P-FSR. Después de curar y desmoldar, se fabricó completamente la lámina de PU con la microestructura de la superficie de la piel de tiburón (S-PU).Se fabricó una hoja de PDMS con una microestructura de superficie de piel de tiburón (S-PDMS) utilizando el mismo proceso de microrreplicación que en el paso anterior. Se vertió una mezcla del prepolímero de PU y el agente de curado en una placa y se curó para obtener una hoja plana de PU, que se denominó F-PU. También se preparó una hoja plana de PDMS usando el mismo método y se designó como F-PDMS.


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