UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES

PLANTEL SUR

LABORATORIOS “SILADIN”

GRUPO “BISIREA”

La metodología científica como

estrategia didáctica

Biol. María Clareth De Hita Montaño

M. en C. Francisco Javier Trejo Benítez

M. en I. Ricardo Arturo Trejo De Hita

C.

El aprendizaje de las ciencias por medio de las metodologías

científicas (Fundamento)

C.

La importancia de la enseñanza de las ciencias no solo es la apropiación de conocimientos de cultura universal, sino el desarrollo de habilidades y destrezas para un razonamiento lógico y crítico, para resolver problemas y explicarse los fenómenos naturales.

Las investigaciones sobre la enseñanza de las ciencias, muestran que uno de los principales problemas son los graves errores conceptuales en los alumnos, sobre los fenómenos naturales, debido a sus ideas previas o del sentido común.

Las ideas previas se elaboran en función de la interacción con los fenómenos cotidianos, la información y explicación que reciben de su entorno: la familia, su medio social y los medios de comunicación

Características de las ideas previas o del sentido común

C.

Las ideas del sentido común no coinciden con

las teorías científicas, pero están dotadas de

cierta coherencia interna, con alguna lógica.

Tienen alusión a los aspectos visibles del

fenómeno.

Son persistentes y no se modifican fácilmente

mediante la enseñanza habitual, incluso

reiterada.

Son comunes en estudiantes de diferentes grados, edades y clases

sociales.

Los conceptos están indiferenciados, con

limitada precisión y poco consistentes.

Presentan semejanzas con las concepciones pre científicas aristotélicas –

escolásticas.

Algunos alumnos creen que:

- Un bebe alimentado con puras papillas no le salen los dientes. - Si comen pan con agua en ayunas, se les forman lombrices en el estomago.- La respiración purifica la sangre y es un intercambio de gases.

A pesar de que ya estudiaron las teorías que explican estos fenómenos.

Semejanzas entre las ideas previas de los alumnos y concepciones aristotélicas – escolásticas

R.

En las ideas previas de los alumnos se encuentran similitudes con conceptos

presentados en ciertas etapas del desarrollo histórico de la ciencia.

En la biología pre-científica hubo graves errores conceptuales, como las teorías de:

generación espontánea, vitalismo, creacionismo, herencia mezclada en la

sangre, evolución por caracteres adquiridos, fijismo de las especies, entre otros.

Estas semejanzas no son una simple casualidad, sino el resultado de idénticas

causas como la generalización de los hechos acríticamente, con base en

observaciones superficiales, cotidianas, cualitativas y no controladas.

Explicaciones con fundamento en un razonamiento causal directo y con

referencia a los aspectos visibles del fenómeno, que conducen a las ideas del

sentido común.

Metodologías superficiales condujeron a mentes brillantes a tener concepciones

erróneas, como la generación espontánea.

Metodologías no científicas producen errores

conceptuales

R.

Aristóteles creía que los piojos se originaban del sudor, los chapulines del roció ylas ranas del lodo, por una combinación de la materia inerte y una fuerzasobrenatural o entelequia.

En el siglo XVII, el medico Van Helmont , pionero en las investigaciones sobre lanutrición de las plantas, daba una receta para crear ratones a partir de granos detrigo y ropa interior sudada, de donde se obtenía la fuerza vital.

Estas concepciones aristotélicas – escolásticas pudieron ser desplazadas,después de varios siglos de vigencia, por un cambio metodológico científico quesuperó la seguridad de las evidencias del sentido común.

El método científico introdujo formas de pensamiento más crítico, analítico yriguroso. Puso en cuestión lo obvio, generó hipótesis y las sometió a contrastación,en condiciones controladas por medio del experimento.

En el siglo XVII, Francisco Redi aplicó la metodología científica. Él planteó como

hipótesis que los gusanos en la carne descompuesta no se engendran

espontáneamente, sino que se originan de los pequeños huevecillos dejados en ésta por

las moscas.

Para verificar su suposición, experimentó con grupos de frascos con carne. Los del

grupo testigo los tapó con una malla, para evitar que entraran las moscas. Los frascos del

grupo experimental los dejó descubiertos.

Después de algunos días, como resultado solo se observaron gusanos en los frascos

del grupo experimental (destapados).

Redi echó por tierra el concepto de la generación espontánea y dio el concepto científico

de biogénesis: todo ser vivo se origina de otro anterior semejante.

Las metodologías científicas cambian ideas del sentido

común

R.

Grupo Testigo Grupo Experimental

Las metodologías científicas destruyen mitos

J.

Con el descubrimiento de los microbios por Leeuwenhoek, en el siglo XVII,resurgió la creencia de la generación espontánea, pues estos se encontrabanen todos lados

El clérigo Needham dedujo que la materia orgánica contenía una fuerza vitalcreadora que originaba los microbios.

Lazaro Spallanzani no aceptó las teorías de Needham, y aplicó la metodologíacientífica. Experimentó hirviendo caldo de carnero en frascos cerradosherméticamente, en los cuales no se originaron los microbios.

Needham argumentó que las altas temperaturas dañan al caldo y al aire,destruyendo la fuerza vital que los originaba.

Un siglo después, Luis Pasteur, con matraces de cuello de cisne, que permiten laentrada del aire en el caldo nutritivo, pero no la de los microorganismos, demostróque estos tampoco se generan espontáneamente.

El cambio conceptual por medio del cambio metodológico

J.

Históricamente, las metodologías científicas han cambiado los errores conceptuales de las teorías pre científicas

Cabe esperar que ocurra de igual forma con los alumnos. Los modelos didácticos se deben enfocar hacia un cambio conceptual, a través de un cambio metodológico.

El aprendizaje de las ciencias por medio de las metodologías científicas (formas de pensar lógicamente y métodos para resolver problemas) es una visión de cambio conceptual y metodológico.

Los alumnos podrán cambiar sus conceptos intuitivos si se les enseñan las bases de la metodología científica y son puestos continuamente en situaciones de aplicar y ejercitar sus estrategias intelectuales y metodológicas.

El desarrollo de su pensamiento formal y metodológico les permitirá analizar y reflexionar las debilidades de sus conceptos del sentido común y cambiarlos por conceptos científicos significativos.

Haz clic para agregar texto

“ Cuando no sea posible realizar investigaciones o experimentos, hay

que hacer análisis metodológicos de artículos o lecturas de

investigaciones científicas ”

Las metodologías científicas para lograr el cambio

conceptual

J.

• La nueva concepción de la enseñanza – aprendizaje de las ciencias.

El Cambio Conceptual es…

• Formas de pensar lógicamente, y métodos para adquirir conocimientos y resolver problemas

Las metodologías científicas representan…

• Comprende habilidades racionales del pensamiento para

describir la naturaleza, percibir y plantear cuestiones

causales (problema).

• Formular predicciones lógicas (hipótesis), planear y

realizar experimentos, organizar y analizar los

resultados, hacer correlaciones y llegar a conclusiones

Enfatizar el conocimiento procedimental…

Fases de la estrategia didáctica

C.

1• Enseñanza de los conocimientos básicos de la metodología científica

2• Análisis metodológico de investigaciones científicas para interpretarlas

3• Se presentan situaciones para ensayar y ejercitar estrategias intelectuales y

metodológicas como análisis, reflexión y solución a problemas

4• Exploración de ideas intuitivas (sentido común) de los alumnos sobre el tema

5• Investigación bibliográfica y en Internet sobre el tema en estudio

6• Planteamiento de un problema a resolver

7• Proposición de la hipótesis como respuesta tentativa al problema

8• Diseño y realización de la investigación o experimento, captación de

resultados, su análisis y conclusiones.

9• Confrontación de las ideas previas de los alumnos con los resultados de la

investigación, para lograr el cambio conceptual.

❑ Ejercitar el pensamiento racional formal como la inducción, deducción, la inferencia,.

❑ Adiestramiento en el planteamiento de problemas e hipótesis, diseño de la investigación, control de

variables, análisis de resultados y las conclusiones

❑ Aprendizaje de los procesos empíricos: la observación, cuestionamiento, comparación, correlación y

la experimentación.

Conocimientos básicos de la metodología científica

C.

Variables Gpo. Testigo Gpo. Exp. “A” Gpo. Exp. “B” Gpo. Exp “C”

Temperatura (°C) 37 17 27 47

Almidón 5% (mL) 25 25 25 25

Saliva (mL) 25 25 25 25

Tiempo (min) 45 45 45 45

“El experimento es la repetición del fenómeno bajo condiciones controladas, para poder determinar

la relación causa - efecto entre las variables o factores, y así conocer las condiciones en las

cuales ocurre el fenómeno”

Cuadro de control de variables del experimento

Efecto de la temperatura en la acción de la enzima amilasa de la saliva en la digestión del almidón.

La temperatura es la variable independiente

En 1922, estudiando un cultivo de bacterias y padeciendo un fuerte resfriado, observó que

cuando caían secreciones nasales sobre los cultivos de microbios, estos se morían.

Entusiasmado por su descubrimiento continuó con sus experimentos usando otros tipos

de secreciones como las lagrimas, saliva y sudor, comprobando que estas secreciones

orgánicas naturales mataban a los microbios, pero no pudo aislar a la enzima lisozima en

forma pura para usarla como agente curativo.

En 1928, Fleming en el laboratorio del hospital Santa María, continuó sus investigaciones,

tenía cultivos de las bacterias estafilococos que producen granos y otras infecciones.

C.

Análisis metodológico de investigaciones

Las investigaciones de Alejandro Fleming

❑ Él observó que una de sus cajas de cultivo se

contaminó con un moho azulado y que alrededor de

esta colonia se inhibía el crecimiento de las bacterias.

❑ Le surgió la pregunta (problema):

¿Por qué en la zona alrededor de la colonia del moho no

se desarrollaron las bacterias?

❑ Se planteó la hipótesis:

El moho produce alguna sustancia que inhibe el

crecimiento de las bacterias.

❑ Experimentó colocando trozos de este moho a grupos

de cajas de cultivo con diferentes tipos de bacterias.

A otros grupos de cajas, les agregó solo el líquido

extraído de los mohos. Obtuvo los mismos resultados.

❑ Él concluyó que una sustancia producida por el moho,

a la que llamó penicilina, inhibía el crecimiento de las

bacterias.

C.

Christian Eijkman fue comisionado para encontrar la causa del beri-beri.

Él observó que los pollos que eran alimentados con arroz descascarado se

enfermaban, pero si después comían arroz con cáscara se recuperaban.

Planteó el problema: ¿Esta enfermedad se debe a un trastorno dietético y no a un

microbio?

Propuso la hipótesis: si la cáscara de arroz contiene un complemento dietético

que evita esta enfermedad, entonces los pollos alimentados con arroz con cáscara

se mantendrán sanos.

Para probarla, realizó el siguiente experimento:

❖ A un grupo de pollos los alimentó con arroz descascarado (grupo testigo)

❖ A otro grupo similar los alimentó con arroz con cáscara (grupo experimental)

Resultados después de dos semanas:

“Los pollos del grupo testigo enfermaron de beri – beri y los del grupo

experimental permanecieron sanos, confirmándose su hipótesis”

Conclusión la enfermedad se debe a un trastorno dietético y no a un microbio.

Nota: años después se supo que la cáscara contiene vitamina B1 tiamina

Análisis metodológicos de investigaciones científicasInvestigación sobre la enfermedad del beri – beri

R.

“Insomnio, dolor de cabeza, inestabilidad emocional,

irritabilidad, fatiga y debilidad”

Robert Koch observó que, al morir las vacas enfermas, la sangre

se les ponía negra. Al verla al microscopio siempre encontraba

bacterias en forma de bastón corto.

Aisló a las bacterias y las reprodujo en medios de cultivo, después

se las inyectó a un grupo de ratas, a otro grupo similar de ratas les

inyectó solución salina estéril.

❑ ¿Cuál es el problema a resolver?

❑ ¿Qué hipótesis plantearías?

❑ ¿Qué grupo de ratas designarías como grupo control?

Si solo las ratas inoculadas con bacterias se enfermaran

de carbunco, ¿Cuál sería tu conclusión?

Si las ratas de los dos grupos se hubieran enfermado ¿Qué

deducirías?

Si ningún grupo de ratas se hubiera enfermado ¿Qué pensarías?

Solución a problemas metodológicos

Investigación de las causas del carbunco

R.

Se les presentan situaciones que les permiten ensayar y ejercitar estrategias

intelectuales y metodológicas

Haga clic para agregar texto

En 1880, Luis Pasteur investigaba la causa de la enfermedad del cólera de

las gallinas. Él hizo tres variantes de experimentos:

Experimento 1: infectó con cultivos nuevos de microbios el alimento de las

gallinas. Al día siguiente andaban vacilantes con ojos cerrados y morían.

Experimento 2: inoculó a unas gallinas con cultivos viejos de microbios de

varias semanas atrás. Las aves enfermaron rápidamente, pero en vez de

morir, estaban sanas al siguiente día.

Experimento 3: pasados unos días, inoculó con cultivos nuevos de

microbios al grupo ”A” de gallinas sanas nuevas, y al grupo “B” de gallinas

sobrevivientes del experimento 2. inoculadas con cultivos viejos

Al otro día encontró muertas a las gallinas nuevas del grupo “A” y vivas a las

del grupo “B” sobrevivientes del experimento 2

Estos resultados le llevaron a pensar, que los cultivos viejos de microbios

atenuaban la acción de los microbios e inmunizaban a las gallinas contra

esta enfermedad.

J.

Solución a problemas metodológicos

Investigaciones sobre el cólera de las gallinas

J.

Pasteur concluyó que el microbio que mata es el mismo que cura.

“Había encontrado la forma de vacunar a las gallinas”

1. ¿En el tercer experimento, cual es el problema a resolver?

2. ¿Qué hipótesis se plantearía?

3. ¿Cuál es la variable independiente de este tercer experimento?

4. ¿El cultivo de microbios nuevos inoculados a los dos grupos de gallinas, que tipo de

variable es?

Luis Pasteur fue visitado por el industrial Bigo, destilador de alcohol.

Él le dijo que tenía dificultades con las fermentaciones. Pasteur acudió a la

destilería y tomó muestras de una sustancia grisácea y viscosa de las

barricas enfermas y de la pulpa espumosa blanca de la remolacha de las

barricas sanas.

En el laboratorio, observó al microscopio primero la sustancia procedente de

las barricas sanas y vio a las levaduras, como sucede en todos los líquidos

azucarados que se fermentan y producen alcohol: vino, pulque, tepache, etc.

Después observó la sustancia grisácea de las barricas enfermas, pero en

ellas no encontró levaduras, sino bacterias. El líquido en las barricas era

ácido láctico en vez de alcohol.

1. ¿Qué hipótesis plantearías como factor causante de las fermentaciones

alcohólicas ?

2. ¿Cuál es el factor causante para que no se llevara a cabo la fermentación

alcohólica?

3. ¿Qué experimento diseñarías para probarlo?

4. ¿Cuáles serían algunos factores a controlar?

Solución a problemas metodológicos

Investigación sobre la fermentación alcohólica

J.